802.11帧格式

时间：2020-01-07 18:13:40 阅读：131 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

标签：tail wireshark ng2 iot cti 无线收发器 pad 就是结束

注1：本文STA为station简称，AP为access piont简称。

注2：本文属于个人理解，存在错误望见谅和指正。

1.MAC帧格式

1.1 地址格式

addr1：接收地址（所有包都包含它）

addr2：传输地址（除ACK和CTS包外的其他包都包含它）

addr3：只用于管理包和数据包。

addr4：无线分布系统模式下，FROM DS和TO DS都被置位时使用。

下图中，占两个字节的Frame control ，其To DS和From Ds决定了这四个地址的使用。

;

地址对应表如下：

DS是分布式系统的简称，我们用它以区分不同类型帧中关于地址的解析方式。

To DS=0,From DS=0:表示Station之间的AD Hoc类似的通信，或者控制侦、管理侦。

To DS=0,From DS=1:Station接收的侦。

To DS=1,From DS = 0:Station发送的侦。

To DS=1,From DS = 1:无线桥接器上的数据侦。

各地址的解释：

SRC：源地址（SA），和以太网中的一样，就是发帧的最初地址，在以太网和wifi中帧格式转换的时候，互相可以直接复制。

DST：目的地址（DA），和以太网中的一样，就是最终接受数据帧的地址，在以太网和wifi中帧格式转换的时候，互相可以直接复制。

TX：也就是Transmiter（TA），表示无线网络中目前实际发送帧者的地址（可能是最初发帧的人，也可能是转发时候的路由）。

RX：也就是Receiver（RA），表示无线网络中，目前实际接收帧者的地址（可能是最终的接收者，也可能是接收帧以便转发给接收者的ap）。

注：无线网络中的Station想要通信，必须经过AP来进行“转发”。其实，Tx和Rx是无线网络中的发和收，也就是Radio；而Src和Dst是真正的发送源和接收者

2 帧类型

帧类型由frame control的type两位决定，目前有三种类型的帧：

00，管理帧。IEEE80211_TYPE_MGMT 用于执行管理操作，如关联、身份验证，扫描等。

01，控制帧。IEEE80211_TYPE_CTL 通常与数据包相关。如：PS-poll包用于从AP缓冲区取回数据包；另一个例子，STA若想数据传输，首先会发送RTS的控制数据包，如果介质空闲，目标客户端将发回一个名为允许发送（CTS）的控制数据包。

10，数据帧。IEEE80211_TYPE_DATA 原始数据包。注：空数据包是特殊的数据帧，其用于电源管理。

11，保留。

2.1 SubType

2.1.1 管理帧 type 00

下表为管理帧的subType对应的类型（即type为00时，subType的取值）

Type		FrameType
00	0000	Association request (连接请求)
00	0001	Association response (连接响应)
00	0010	Reassociation request（重连接请求）
00	0011	Reassociation response（重连接联响应）
00	0100	Probe request（探测请求）
00	0101	Probe response（探测响应）
00	1000	Beacon（信标，被动扫描时AP 发出，notify）
00	1001	ATIM（通知传输指示消息）
00	1010	Disassociation（解除连接，notify）
00	1011	Authentication（身份验证）
00	1100	Deauthentication（解除认证，notify）
00	1101～1111	Reserved（保留，未使用）

2.1.1.1(Beacon(信标)帧) subtype 1000

抓包显示的结果：

由于Beacon是广播包，因此DA为FF:FF:FF:FF:FF:FF。

作用：向STA广播AP的存在。也就是我们平时能够搜到AP的原因，其包含了AP的相关信息。

2.1.1.2 (Probe Request(探测请求)帧) subtype 0100

抓包显示的结果：

作用：STA广播发出，与AP建立关联的必然步骤，后面会具体说明。

2.1.1.3 (Probe Response(探测响应)帧) subtype* 0101*

作用：STA请求探测帧后，AP的相对应的回应帧。

2.1.1.4 (ATIM帧) subtype 1001

2.1.1.5 (Disassociation(解除关联)与Deauthentication(解除认证)帧) subtype 1010

2.1.1.6 (Association Request(关联请求)帧) subtype 0000

2.1.1.7 (Reassociation Request(重新关联请求)帧) subtype 0010

2.1.1.8 (Authentication(身份认证)帧) subtype 1011

2.1.2 数据帧 type 10

Type	Subtype	Frametype
10	0000	Data（数据）
10	0001	Data+CF-ACK
10	0010	Data+CF-Poll
10	0011	Data+CF-ACK+CF-Poll
10	0100	Null data（无数据：未传送数据）
10	0101	CF-ACK（未传送数据）
10	0110	CF-Poll（未传送数据）
10	0111	Data+CF-ACK+CF-Poll
10	1000	Qos Data
10	1001	Qos Data + CF-ACK
10	1010	Qos Data + CF-Poll
10	1011	Qos Data + CF-ACK+ CF-Poll
10	1100	QoS Null（未传送数据）
10	1101	QoS CF-ACK（未传送数据）
10	1110	QoS CF-Poll（未传送数据）
10	1111	QoS CF-ACK+ CF-Poll（未传送数据）

2.1.2.1 IBSS subtype （0000 Data，0100NULL）

2.1.2.2 From AP subtype如图所示

2.1.2.3 To AP 帧

2.1.2.4 WDS帧 subtype null

2.1.3 控制帧 type 01

主要用于数据传输前的控制，相关过程请看4.0 RTS/CTS。

Type	Subtype	Frametype
01	1010	Power Save（PS）- Poll（省电－轮询）
01	1011	RTS（请求发送，即: Request To Send ，预约信道，帧长20字节）
01	1100	CTS（清除发送，即:Clear To Send ，同意预约，帧长14字节）
01	1101	ACK（确认）
01	1110	CF-End（无竞争周期结束）
01	1111	CF-End（无竞争周期结束）＋CF-ACK（无竞争周期确认）

2.1.3.1 RTS帧 subtype 1011

2.1.3.2 CTS帧 subtype 1100

2.1.3.3 ACK帧 subtype 1101

2.1.3.4 PS-Poll帧 subtype 1010

作用：当sta从省电模式中苏醒，便发送一个PS-poll给基站。

3. Radiotap Header（monitor信息）

在monitor模式时，内核在MAC帧前面提供额外的信息。称为Radiotap Header，其包含的信息有MAC时间戳，SSI信号强度，频道频率等。

这里的it_len表明了radiotap_header的长度，按上面抓到的包，这里的值为26。

因此，在monitor模式得到的RAW包，我们首先要偏移it_len个字节，以此得到MAC头。

4. RTS/CTS 帧（数据发送原子性）

这两个帧出现的原因是无线收发器（STA）通常无法同时收发数据。使用这两个帧可以让STA处于收或发状态。

这样比较好理解，正是因为如此，当STA开始发送RTS，说明STA发数据；AP开始发送RTS，说明RTS接收数据。

当其他STA收到RTS时，将延后数据包的发送。而具体延迟多久，由正在传输的MAC头中的持续时间决定（Duration ID）。如：

RTS（Request-to-Send）：请求发送数据。

CTS（Clear-to-Send）：清空传送区域。

两个帧的过程如图：

①为 STA ②为AP

抓的两个包来看下，下面是STA作为请求方

下面是STA作为接收方：

上图的223.252.199.6(00:36:76:54:b4:a2)是ap，172.21.11.2(a4:d1:d2:60:bb:0d)是STA，其Qos数据数据如下：

RTS和CTS帧会延长帧传输过程，RTS，CTS，数据帧，以及ACK视为同一原子操作的一部分。

用户可以通过调整RTS阈值，来控制RTS/CTS交换过程。只要大于此阈值，RTS/CTS交换过程就会进行，小于该阈值就会直接传送帧。

对应的SOCK字段如下：

#define SIOCSIWRTS 0x8B22 /* set RTS/CTS threshold (bytes) */
#define SIOCGIWRTS 0x8B23 /* get RTS/CTS threshold (bytes) */

5. WIFI建立关联过程

建立连接认证的过程主要由管理帧负责。

序号	SubType	说明
1	1000	Beacon，STA接受AP信标帧，感知到AP，获取SSID及AP参数
2	0100	STA主动发送Probe探测请求
3	0101	AP应答STA Prob Response
4	1011	STA发送Authentication请求认证
5		AP应答Authentication请求，指示STA认证成功或失败
6	0000	STA发送Association请求
7	0001	AP应答Association Response

以上是连接过程，当需要断开连接时，STA发送Disassociation

序号SubType说明81010断开连接

*********************************************************

××抓包类型总结××

Type value	Type description	Subtype value	Subtype description	Wireshark display filter
00	Management	0000	Association Request	wlan.fc.type_subtype == 0x00
00	Management	0001	Association Response	wlan.fc.type_subtype == 0x01
00	Management	0010	Reassociation Request	wlan.fc.type_subtype == 0x02
00	Management	0011	Reassociation Response	wlan.fc.type_subtype == 0x03
00	Management	0100	Probe Request	wlan.fc.type_subtype == 0x04
00	Management	0101	Probe Response	wlan.fc.type_subtype == 0x05
00	Management	0110-0111	Reserved
00	Management	1000	Beacon	wlan.fc.type_subtype == 0x08
00	Management	1001	ATIM	wlan.fc.type_subtype == 0x09
00	Management	1010	Disassociation	wlan.fc.type_subtype == 0x0A
00	Management	1011	Authentication	wlan.fc.type_subtype == 0x0B
00	Management	1100	Deauthentication	wlan.fc.type_subtype == 0x0C
00	Management	1101	Action	wlan.fc.type_subtype == 0x0D
00	Management	1110-1111	Reserved

Type value	Type description	Subtype value	Subtype description		Wireshark display filter
01	Control	0000-0111	Reserved
01	Control	1000	Block Ack Request	wlan.fc.type_subtype == 0x18
01	Control	1001	Block Ack	wlan.fc.type_subtype == 0x19
01	Control	1010	PS-Poll	wlan.fc.type_subtype == 0x1A
01	Control	1011	RTS	wlan.fc.type_subtype == 0x1B
01	Control	1100	CTS	wlan.fc.type_subtype == 0x1C
01	Control	1101	ACK	wlan.fc.type_subtype == 0x1D
01	Control	1110	CF-end	wlan.fc.type_subtype == 0x1E
01	Control	1111	CF-end + CF-ack	wlan.fc.type_subtype == 0x1F

Type value	Type description	Subtype value	Subtype description		Wireshark display filter
10	Data	0000	Data	wlan.fc.type_subtype == 0x20
10	Data	0001	Data + CF-ack	wlan.fc.type_subtype == 0x21
10	Data	0010	Data + CF-poll	wlan.fc.type_subtype == 0x22
10	Data	0011	Data +CF-ack +CF-poll	wlan.fc.type_subtype == 0x23
10	Data	0100	Null	wlan.fc.type_subtype == 0x24
10	Data	0101	CF-ack	wlan.fc.type_subtype == 0x25
10	Data	0110	CF-poll	wlan.fc.type_subtype == 0x26
10	Data	0111	CF-ack +CF-poll	wlan.fc.type_subtype == 0x27
10	Data	1000	QoS data	wlan.fc.type_subtype == 0x28
10	Data	1001	QoS data + CF-ack	wlan.fc.type_subtype == 0x29
10	Data	1010	QoS data + CF-poll	wlan.fc.type_subtype == 0x2A
10	Data	1011	QoS data + CF-ack + CF-poll	wlan.fc.type_subtype == 0x2B
10	Data	1100	QoS Null	wlan.fc.type_subtype == 0x2C
10	Data	1101	Reserved	wlan.fc.type_subtype == 0x2D
10	Data	1110	QoS + CF-poll (no data)	wlan.fc.type_subtype == 0x2E
10	Data	1111	Qos + CF-ack (no data)	wlan.fc.type_subtype == 0x2F
11	Reserved	0000-1111	Reserved