WLAN 无线网络 09 - 管理帧

Posted 2020-09-01

802.11 WLAN 定义了三种类型的帧格式，他们分别是：管理帧（Management Frame）、控制帧（Control Frame）和数据帧（Data Frame）。帧头部中的类型字段中会标识出该帧属于哪个字段。这篇博文仅仅介绍管理帧， 后面接下来会继续介绍控制帧和数据帧。

正如上图所示，在802.11帧格式中，前两个字节为Frame Control字段，其中前两位为协议版本，因为802.11协议簇目前只有一个版本，所以这两位一直为00，接下来两位为帧类型，目前有三个值，分别是：00，表示管理帧；01，表示控制帧，和10，表示数据帧。 

管理帧的结构：
HT管理帧结构（802.11n）:

在接下来的四个比特，是子类型标识位，下面我们逐一来介绍管理帧的子类型：

• 0000，Association request：关联请求帧
  认证成功后，STA就会进入关联阶段， 这个交互的目的是为了加入这个BSS 并获取一个AID。通过Association Request携带的信息，使AP了解STA的相关能力信息，这样 AP就可以决定如何与该STA进行通信
  
  

• 0001，Association response：关联请求回复帧
  当AP收到Association Request后，它会检查每一个802.11参数，并与自己 支持的802.11参数进行匹配，如果出现不匹配的情况，AP会看当前的差异 是否属于Bloocking Factor。 如果是的话，AP就会拒绝关联，否则的话， AP就会标记这个差异，并在回Association Response的时候携带自己的 802.11参数。
  AP返回一个状态码，0代表关联成功。 并为STA分配一个AID，它是1~2007(2 字节长，只用到最低的14个Bit,其他位为1.)
  
  

• 0010，Reassociation request：再关联请求帧
  该帧只能由STA 发出。 使用场景主要是： 当STA已经关联到一个ESS并想关 联到同一个ESS下的另一个AP上。 也可用于： 当STA短暂离开当前关联的AP 后，重新关联此AP。 也可用于：当Authenticator timer过期后，STA 进行认证和重新关联。已经关联上某个AP的STA也可以通过此帧重新协商一 些参数。
  
  

• 0011，Reassociation response：再关联请求回复帧
  AP使用此帧回应STA发出的在关联请求。其格式与Association Response类似。
  

• 0100，Probe request：探测请求帧
  主要用于主动扫描，查找AP信息。STA也可以利用Probe Request来发现某个网络特定的信息。 为了支持这个 目的，Probe Request可以包含一个可选的 Request Information信息， 它们可以 请求一个或多个额外的参数。另外， Probe Request也可以携带一些厂商自定 义的IE信息。
  

• 0101，Probe response：探测请求回复帧
  主要用于主动扫描，AP回复特定的查找AP信息请求。其帧内容等同于beacon frame， 只是不包含TIM字段和QoS字段。如果Probe request中包含Request Information 信息，则此帧应包含相应的Request Information 信息。
  

• 1000，Beacon：信标帧
  AP以某个固定的时间间隔发送Beacon帧，并通知下一个Beacon帧发送的时间。 如果当前媒介忙碌，会推迟当前Beacon帧的发送，但是不会影响下一个 Beacon帧的发送，下一个Beacon帧仍然会按照预定的时间进行发送。
  beacon帧包含所有AP的属性，以备STA在关联之前查验自身是否符合其要求。
  
  

• 1001，Announcement traffic indication message (ATIM)：
  此帧只适用于IBSS网络，用于通知处于power save模式下的其他STA是否应该转换睡眠模式到激活状态来接收缓冲的数据。
  

• 1010，Disassociation：解关联帧：
  该帧可能是单播帧，也可能是多播帧。处于Disassociated状态的STA仍然是处于Authenticated状态，它们可以直接 进行重新关联。
  

• 1011，Authentication：认证帧：
  在所有网络中，STA想要加入某一特定的网络之前，必须事先完成认证。不同于关联请求和回复，认证过程只使用一种格式的认证帧。
  
  

• 1100，Deauthentication：解认证帧：
  当双方通信完成，会发送此帧结束会话。 该帧的格式与Disassociation类似。
  

• 1101，Action：行为帧：
   此帧仅用于特殊的网络行为。
  
  

• 1110，Action no ack：
   就是不需要ack的Action帧。

管理帧通常标准MAC头部的大小为24字节，拥有三个地址域。管理帧总是是MAC层处理，它们不会被传递给上层（for app），另外，它们 的To DS和From DS的值总是为0.

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