【802.11标准】介质访问控制（MAC）层协议(结合抓包分析)

背景知识：

1.为保证数据都传输成功，所有帧都采用肯定确认机制，只要任何一个环节失败，该帧即视为已经丢掉。其原子操作（一套确认的流程）不可打断，即会保持其传输介质的使用权。

2.为解决由  多sta的连接ap导致碰撞 和 隐藏节点（设备A可以与AP通信，但设备B与AP的信号也很强，但A和B之间的信号却无法到达）所导致的碰撞（当两个设备同时向AP发送数据时，这两份数据会干扰彼此，导致AP无法正确接收它们。这种情况就是数据碰撞。）问题，802.11 允许工作站使用请求发送（RTS） 和允许发送（CTS）帧来清空传送区域。即802.11 转而使用冲突避免（CSMA/CA）机制，而非使用以太网所采用的碰撞检测（CSMA/CD）机制。

协议细节：

1 无线介质的访问方式分类

1.1 DCF(分散式协调功能)

DCF 是标准 CSMA/CA 访问机制的基础。和以太网一样，在传送数据之前，它会先检查无 线链路是否处于空闲状态。为了避免冲突发生，当某个传送者占据频道时，工作站会随机为每个 帧选定一段延后时间。在某些情况之下，DCF 可利用 CTS/RTS 空闲技术，进一步减少碰撞发 生的可能性。

1.2 PCF(点协调功能)

点协调功能提供的是免竞争服务。称为点协调者的特殊工作站可以确保不必通过竞争即可使 用介质。点协调者位于基站，因此只有基础型网络才会使用 PCF。为了赋予比标准竞争式还高的优先性，PCF 允许工作站经过一段较短的时间即可传送帧。

1.3 HCF(混和式协调功能)

书中未详细说明，待补充。

2 怎么实现载波监听

2.1 物理载波监听

除非采用昂贵的电子零件，否 收发器将无法同时进行收发的动作。故无法提供所有必要的信息。

2.2 虚拟载波监听

是由NAV提供，NAV 是一个计时器。802.11 的帧通常会包含一个 Duration 位，用来预定一段介质使用时间。工作站会将 NAV 设定为完成整个处理必须用到的所有帧要使用介质的时间。

                                                        图：RTS中的 Duration 位

1.NAV 为零时，才显示介质处于闲置状态。下图只用关注 RTS和CTS与NAV的关系即可，帧间隔后面会详细介绍。

2.涉及多个帧的传送，可以在传输过程的每个步骤更新 NAV。              

3 帧间隔

先放个图，看不懂没关系，后面就看懂了。

3.1 通过帧间隔来实现不同优先级数据的先后传输

当介质闲置下来时，高优先级的数据所等待的时间较短。因此，如有任何高优先 级的数据待传，在低优先级的帧试图访问介质之前，优先级较高的数据早就将介质据为己用了。 

3.2 帧间隔分类

SIFS：最短， RTS/CTS和ack这些传输的帧优先级高的用。结合上面的机制，和图3.5，一旦传送出第一个帧，工作站就会取得频道的控制权。以后帧及其回应均可使用 SIFS 进行传送，以锁定频道不被其他工作站使用。见图3-5。

DIFS：最长。如果介质闲置时间长于 DIFS，工作站可以立即对介质进行访问。

EIFS：在帧传输出现错误时才会 用到 EIFS。不详细介绍，因为我也不会，hhhhhhh。

PISF：使用在免竞争过程，即PCF，这里主要讨论DCF，不多bb。

3.3 指数型退避 orderly exponential backoff

不是帧间隔的一种，但是按照逻辑我把他放在这里。发生在DIFS后。通过一个指数运算算法来达到不同等待时间的效果，然后通过3.1中的规则完成优先级区分。

3.4 用最简单的话解释DCF

1.介质闲置时间长于 DIFS，立即进行传输。其中所有帧之间使用SIFS。

2.如果介质处于忙碌状态，等一个 DIFS然后再等backoff。然后回到1。

这里放一个示波器中抓出来的图，你在其他文章中肯定看不到

尾声：

1.文中的3.4其实还有很多细节，比如重发机制，但是我目前工作没用到，用到了以后我会单独写。 

2. 以后我每个工作日都会更新至少一篇，欢迎催更和提问，你问什么我可能下一篇就写什么。下一篇文章：sta的扫描（于所在区域辨识现有网络的程序称为扫描）。