802.11 学习记录

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-01-30 23:59 218阅读 0赞

![thumbnail][] 无线局域网组成示例

# 主要名词解释 #

### Access Point(AP) ###

接入点，多指无线访问接入点，即通常所说的路由器。

### Station(STA) ###

站点，泛指无线接入设备，如笔记本电脑、平板电脑、手机等。

### Basic Service Set(BSS) ###

所有无线设备(STA)关联到一个访问点(AP)上，它们构成一个基础服务集合。在集合中，访问点控制和主导整个BSS中的全部数据的传输过程。

### Extended Service Set(ESS) ###

多个BSS通过各种手段互联形成的扩展网络，无线设备关联到一个或多个访问点上，它们构成一个扩展服务集合。在同一个ESS中的不同BSS之间切换的过程称为漫游。

### Service Set Identification(SSID) ###

BSS和ESS使用的标识符，路由器等AP一般都允许用户自由设置。

# 802.11 Frame介绍 #

802.11标准将所有的帧(Frame，数据链路层的基本传输单元)分为3种:

1.  Management Frame
    
    管理帧(wlan.fc.type == 0x00)
    
    用于STA与AP之间协商、关系的控制。
    
     *  Beacon Frame
        
        信标帧(wlan.fc.type\_subtype == 0x08)
        
        一个提供服务的AP会定时发送Beacon Frame以告知BSS的存在，并提供了BSS的一些基本信息，如BSSID、SSID、Channel等。
     *  Probe Request / Probe Response
        
        探测请求(wlan.fc.type\_subtype == 0x04)和探测响应(wlan.fc.type\_subtype == 0x05)
        
        Probe request由STA发出，用于探测周围的BSS。如果指定了SSID，则只有SSID与之一致的BSS(准确来说是BSS内的AP)会通过Probe Response进行响应；如果未指定，则所有BSS都会进行响应。和Beacon Frame一样，Probe Response提供了BSS的基本信息。
     *  Authentication
        
        认证(wlan.fc.type\_subtype == 0x0B)
        
        Authentication中，包含认证类型(Authentication Algorithm)，认证进度(Authentication SEQ)，认证状态(Status Code)。AP可以根据相关信息决定接受还是拒绝某个STA的加入，并同样通过Authentication进行回复。
     *  Deauthentication
        
        解除认证(wlan.fc.type\_subtype == 0x0C)
        
        用来终结认证关系。
     *  Association Request / Association Response
        
        关联请求(wlan.fc.type\_subtype == 0x00) / 关联响应(wlan.fc.type\_subtype == 0x01)
        
        一旦STA找到网络并通过认证，就会发送Association Request，请求 AP 进行关联。AP以Association Response进行回应。如果AP接受该请求，将为该STA分配资源。
     *  Reassociation Request / Reassociation Response
        
        重关联请求(wlan.fc.type\_subtype == 0x02) / 重关联响应(wlan.fc.type\_subtype == 0x03)
        
        当STA远离原AP，并发现相同的ESS里有另一个信号更强的AP时，STA将发送Reassociation Request。AP以Reassociation Response进行回应。一旦AP接受该请求，将为该STA分配资源，由此AP提供服务。
     *  Disassociation
        
        解除关联(wlan.fc.type\_subtype == 0x0A)
        
        用来终结关联关系。收到Disassociation后，AP将释放先前为该STA分配的资源。
2.  Control Frame
    
    控制帧(wlan.fc.type == 0x01)
    
    用于竞争期间的握手通信和正向确认等，为数据帧的发送提供辅助功能。
    
     *  Power Save - Poll
        
        省电-轮询(wlan.fc.type\_subtype == 0x0A)。休眠的AP定期发送。
     *  Request To Send
        
        请求发送(wlan.fc.type\_subtype == 0x0B)
        
        表明A要向B发送若干数据，申请预约。目的是为了避免同时有多人向B发送帧，导致冲突。
     *  Clear To Send
        
        清除发送(wlan.fc.type\_subtype == 0x0C)
        
        收到Request To Send后，如果B同意该预约，则通过Clear To Send宣告其他人在一定时间内暂停向自己发送数据，避免冲突。
     *  ACK
        
        确认收到的数据帧(wlan.fc.type\_subtype == 0x0D)
        
        如果收到的数据帧校验出错，则不发送ACK，等待重传。
     *  CF-End
        
        无竞争周期结束(wlan.fc.type\_subtype == 0x0E)
        
        让STA脱离PCF模式，开始以DCF(基于竞争)模式。
     *  CF-End + CF-ACK
        
        无竞争周期结束+确认(wlan.fc.type\_subtype == 0x0F)
3.  Data Frame
    
    数据帧(wlan.fc.type == 0x02)
    
    用于在竞争期(Contention Period)和非竞争期(Contention-free Period)传输数据。
    
     *  Data
        
        基本数据帧(wlan.fc.type\_subtype == 0x00)
        
        包含了通信的实际数据。
     *  Null
        
        没有数据的空帧(wlan.fc.type\_subtype == 0x04)
        
        但可以有其它的标记信息。
     *  CF-ACK
        
        无竞争周期的确认(wlan.fc.type\_subtype == 0x05)
        
        用于确认之前所收到的帧。
     *  CF-Poll
        
        无竞争周期的轮询(wlan.fc.type\_subtype == 0x06)
        
        用于通知已经没有数据要传输。
     *  Qos Data
        
        Data帧的 Qos 版本(wlan.fc.type\_subtype == 0x08)
     *  Qos Null
        
        Null帧的 Qos 版本(wlan.fc.type\_subtype == 0x0C)
    
    此外还有各种帧的组合，如Data + CF-ACK，Data + CF-Poll、Qos Data + CF-ACK等，不再细述。

### ***0x1: 管理帧协议格式*** ###

***(Beacon(信标)帧)***

***![301244375331692.jpg][]***

***(Probe Request(探测请求)帧)***

![301245424552626.jpg][]

***(Probe Response(探测响应)帧)***

![301246227202827.jpg][]

***(ATIM帧)***

![301247251277559.jpg][]

***(Disassociation(解除关联)与Deauthentication(解除认证)帧)***

![301248066427474.jpg][]

***(Association Request(关联请求)帧)***

![301248520646753.jpg][]

***(Reassociation Request(重新关联请求)帧)***

![301249368772743.jpg][]

***(Authentication(身份认证)帧)***

![301250529552085.jpg][]

### ***0x2: 数据帧协议格式*** ###

数据帧的形式取决于网络的形式。帧究竟属于哪种类型，完全取决于subtype(子类型)位，而与其他位是否出现在帧中无关

***(IBSS 数据帧的一种)***

***![301138517363829.jpg][]***

***(接入点发送(From AP)的帧，数据帧的一种)***

![301139514864616.jpg][]

***(发送至接入点(To AP)的帧，数据帧的一种)***

![301140526112391.jpg][]

***(WDS帧，数据帧的一种)***

![301141293776988.jpg][]

### ***0x3: 控制帧协议格式*** ###

***(RTS帧，控制帧的一种)***

![301045351112209.jpg][]

***(CTS帧，控制帧的一种)***

![301100045179182.jpg][]

***(ACK帧，控制帧的一种)***

![301100483451473.jpg][]

***(PS-Poll帧)***

![301113399232561.jpg][]

# 工作流程 #

1.  STA通过侦听AP定期发送的Beacon Frame来发现BSS。
    
    在这种方式下，STA几乎无需付出扫描代价，因此称为被动扫描。还有一种称为主动扫描的BSS发现方法，STA通过在信道上发出Probe Request帧，通过AP发回的Probe Response来发现BSS。
    
     
    
     
2.  当STA获取到该BSS的相关信息并确定想加入该BSS时，向相应AP发送Authentication Request 
    
     
    
     
    
    我们这里的认证协议是Open System，即AP只对接入设备的MAC地址进行验证，只要MAC地址不被BAN，STA就可以通过认证。
3.  认证通过后，STA向该AP发送Association Request，AP收到后回复Association Response
    
     
    
     
4.  至此，STA接入完毕，可以开始向AP传送数据帧
5.  注意：在上步中AP对STA发起了EAPOL认证
    
    这是因为AP选择了WPA2(RSN)-PSK的认证方式。在这种认证方式下，AP和STA把预共享密钥(PSK)当作成对主密钥(PMK)，并通过EAPOL协议进行四次握手，生成了成对临时密钥(PTK)，用于加密后续通讯内容。
    
    > After EAPOL 1 and 2 both sides know the temporal key that will be used to decrypt the traffic.
    > 
    > The third message is proof that both sides know the temporal key and indicates that the Authenticator (the base station) is ready to start using the temporal key.
    > 
    > The fourth message triggers the switch from the PMK set up before the EAPOL to the temporal key derived in the EAPOL
6.  双方通过Qos data帧交换数据
    
    此时帧中的数据已被PTK加密。

1.  [802.11学习笔记][802.11]
2.  [802.11协议帧格式][802.11 1]
3.  [802.11beacon帧][802.11beacon]

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[802.11]: https://www.binss.me/blog/notes-of-802.11-protocal/
[802.11 1]: https://www.cnblogs.com/LittleHann/p/3700357.html
[802.11beacon]: https://www.cnblogs.com/zhanglinf/p/4584499.html