ieee 80211 mac层介绍

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1、IEEE802.11MAC层介绍 802.11标准规范了一个通用的媒体访问层，提供了支持基于802.11无线网络的操作的多种功能。一般地说，MAC层用来在802.11基站之间通过在共享信道上的访问和协议管理和维护通信。作为网络的大脑，802.11MAC层使用了802.11物理层，如802.11b或者802.11a，来执行载波监听、802.11帧的传送和接收。 媒体访问层基础在传输帧的时候，一个基站首先要获取共享的信道的访问。802.11标准定义了两种媒体访问形式：分布式协调功能（DCF）和集中式协调功能（PCF）。DC

2、F基于CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突防止）协议，且是强制的。在DCF模式下，802.11主机将竞争获取访问权，并且在发送无线帧的时候，其他站点是不会传输的。如果其他站点需要传输，则此站点将等待直到信道空闲。 作为访问媒介的条件，MAC层检查其网络分配矢量（NAV）的值，这在每个站点中都存在，用来表示前一帧需要发送此帧的时间。网络分配矢量在站点试图发送帧之前必须置为零。在传输帧之前，站点根据帧长和传输速率计算发送帧所需的时间。站点将表示此时间的值放在帧头的duration域中。当站点收到此帧后，检查duratio

3、n域并作为设置对应NAV的基础。这个操作将为发送站点预留媒介。 DCF的一个重要方面是随机退避时间。站点在检测到忙信道的时候使用此值。如果信道正在被使用，站点必须在下一次访问媒介之前等待一个随机的时间。这保证了多个想要发送数据的站点不会在同一时间来发送。随机退避时间使得站点等待不同的时间，避免了站点继续在同一时间来访问媒介、查看信道是否空闲、传输并冲突。随机退避时间明显的降低了无线帧冲突的数量，特别是在用户增多的情况下。 基于radio的局域网中，一个发送站点不能在发送数据的时候同时监听冲突，主要是因为站点不能在传输无

4、线帧的时候使得其接收器开启。作为结果，接收站点如果检测到没有错误的时候需要发送一个ACK。如果发送站点在指定的时间后没有收到ACK，发送站点将假设发生了冲突（或者RF干扰），并重传此帧。 为了能够支持数据帧的实时业务传输，802.11标准定义了一种可选的集中式协调功能（PCF）：AP在竞争空闲期间内对站点进行轮询。站点只有在ap轮询到的时候才能够传输。基于PCF的数据传输时间（如果已启用）将在DCF竞争时间中发生（？）。 ap基于轮询列表来对站点进行轮询，如果站点使用DCF的话则切换到竞争时间。这个过程支持操作的同步（

5、VoIP）和不同步模型（Email和Web浏览）。 802.11MAC层函数下面总结了802.11MAC功能，特别是和基础架构无线站点相关的内容：·扫描：802.11标准定义了被动和主动扫描，也就是说，一个radioNIC可以搜索AP。被动扫描是强制的，每个NIC搜索单独的信道来发现最好的信号。AP定期的发送beacon，radioNIC在扫描的时候接收此beacon并记录相应的信号强度。beacon中包含了AP的相关信息，如服务集标识符（SSID）、支持的速率等。RadioNIC可以使用这些信息和信号强度来比较AP并

6、决定使用哪个AP。可选的主动扫描是类似的，除了radioNIC通过广播rpobe帧来初始化过程，而在区域内的AP则通过探测响应回复此报文。主动扫描使得radioNIC不需要经过一个beacon传输时间而直接从AP获取响应。尽管如此，问题在于主动扫描为网络增加了额外的开销，因为额外的探测和探测响应报文的传输开销。·认证：认证实际上就是提供证明的过程，802.11标准中指定了两种形式的认证：开放系统认证和共享密钥认证。开放系统认证是强制的，包含了两个步骤：一个radioNIC首先通过发送认证请求帧到AP来初始化此过程，AP

7、则在响应帧的StatusCOde中设置同意或者拒绝的信息。共享密钥认证是可选的，包含了四个步骤。这是基于WEP密钥的认证方式。RadioNIC首先发送认证请求帧到AP上，AP然后在响应帧中包含挑战码。NIC使用WEP密钥对此挑战码进行加密并发送到AP上，AP将此密钥解密并与原来的挑战码进行比较。如果结果相同，则AP认为NIC有着同样的密钥。AP通过发送认证成功或者失败的帧来完成此过程。·关联：一旦认证成功，NIC在发送数据帧之前必须要和此AP关联。关联对于NIC和AP之间的信息同步是必要的，如支持的数据传输速率。NIC

8、通过发送关联请求来初始化此过程，其中包含了SSID和支持的速率等信息。AP通过关联响应帧来响应此报文，其中包含关联的ID以及AP的其他信息。一旦NIC和AP完成关联过程，双方就可以互相发送数据帧了。·WEP：如果可选的WEP启用的话，无线网卡NIC在发送数据帧的时候将使用公共密钥对数据加密（不包括帧头），接收站点将采用同样的密钥对