IEEE 802.11 数据帧

MAC层提供了多种功能，比如控制介质访问、支持漫游、身份验证以及节能等功能。MAC层所提供的核心服务包括：强制性的异步数据服务，以及可选的、有时间限制的服务。

IEEE 802.11定义了两个MAC子层：

1. 分布式协调功能（DCF）：DCF使用CSMA/CA作为接入方式，因为无线局域网无法实现CSMA/CD协议。因此，DCF只能提供异步服务。
2. 点协调功能（Point Coordination Function, PCF）：PCF是在DCF的基础上实现的，主要用于时间敏感的传输。它采用一种集中式的、无争用型的访问方式。这种技术既提供异步服务，也提供有时间限制的服务。

MAC帧结构

MAC层的数据帧结构由9个字段组成。下图展示了IEEE 802.11标准下的MAC数据帧的基本结构，以及该数据帧中的控制字段的内容。

帧控制（FC）这是一个长度为2字节的字段，用于定义帧的类型以及一些控制信息。FC中存在的各种字段包括：

• 版本：这是一个长度为2位的字段，用于指示当前使用的协议版本。目前，该字段的值被固定为0。
• 类型：这是一个长度为2位的字段，用于指定第i个帧的功能：即管理功能（00）、控制功能（01）或数据功能（10）。值11则被保留下来，不用于任何特定的功能。
• 子类型：这是一个由4位组成的字段，用于指示帧的子类型。例如，0000表示关联请求，而1000则表示信标。
• 致DS：这是一个长度为1位的字段。当该字段被设置时，表示目标帧属于DS（分配系统）的范畴。
• 来自DS：这是一个长度为1位的字段。当该字段被设置时，表示该帧来自DS。
• 更多的碎片/更多破碎的部分：这是一个长度为1位的字段。当该字段被设置为1时，表示当前帧之后还有其他数据片段。
• 重试：再次尝试。这是一个长度为1位的字段。如果当前帧是之前某个帧的重新传输，那么这个位会被设置为1。
• 电源管理：对电源的操控与控制。这是一个长度为1位的字段，用于指示在成功传输了某个帧之后，该电台所处的模式。如果将该字段设置为1，则表示该电台进入了节能模式。如果将该字段设置为0，则表明该电台仍处于活动状态。
• 更多数据：这是一个长度为1位的字段，用于指示发送方还有更多数据需要发送，而不是当前帧所包含的数据量。接入点可以利用这个字段来向处于节能模式的站点表明还有更多的数据包需要传输；而站点则可以利用这个字段来向接入点表明，由于还有更多数据需要发送，因此需要继续进行轮询操作。
• WEP：这是一个长度为1位的字段，表示采用了802.11标准的安全机制。
• 订单：这是一个长度为1位的字段。如果这一位被设置为1，那么接收到的帧必须按照严格的顺序进行处理。

2. 持续时间/ID：这是一个长度为2字节的字段，其中包含了表示介质被占用的时间段的数值，该数值以微秒为单位表示。

3. 地址1到4：这些字段的总长度为6个字节，其中包含了标准的IEEE 802 MAC地址（每个地址由48位组成）。每个地址的含义取决于帧控制字段中的DS位。

4. SC（序列控制）：这是一个长度为16位的字段，由两个子字段组成：序列号（12位）和片段号（4位）。由于确认机制会导致帧被重复发送，因此需要使用序列号来过滤重复的帧。

5. 数据：这是一个可变长度字段，它包含了与各个帧相关的具体信息。这些信息能够在发送方和接收方之间以透明的方式传输。

6. CRC（循环冗余校验）：这是一个长度为4字节的字段，其中包含了32位的CRC校验序列，用于确保数据帧在传输过程中不会出现错误。

IEEE 802.11 MAC帧的特性

• 帧控制字段：帧控制字段包含了关于帧的类型、数据速率以及功率管理状态的信息。
• 持续时间字段：“持续时间”字段指明了该频道被传输内容占用的时间长度。
• 地址字段：地址字段中包含了参与通信的Wi-Fi设备的源MAC地址和目标MAC地址。
• 序列控制字段：序列控制字段用于标识和管理帧的传输顺序。
• 框架主体：该框架主体中包含了Wi-Fi设备之间传输的实际数据，比如IP数据包、TCP段或UDP数据报等。
• 帧校验序列：帧校验序列（FCS）用于检查帧中传输的数据的完整性，同时能够检测任何传输错误。
• 管理、控制与数据框架：IEEE 802.11 MAC帧定义了三种类型的帧：管理帧、控制帧和数据帧。管理帧用于网络管理；控制帧用于协调各个Wi-Fi设备之间的协作；而数据帧则用于传输实际的数据内容。
• 碎片化：TIEEE 802.11 MAC帧支持分片传输功能，这意味着可以将较大的数据包分割成多个较小的片段来进行传输。
• 致谢：IEEE 802.11 MAC帧使用确认机制来确认帧的传输是否成功，同时也会请求对那些未能成功接收的帧进行重新传输。