802.11 MAC 层

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WLAN-3-802.11 MAC层工作原理

1 Shared-Key Authentication过程
2
STA

AP
预置Key Authentication request 预置Key 1
Plain text challenge
2
用Key 加密明文
4
Cipher text challenge
Authentication Response (success)
ESS
AP
AP
移动
STA
目录
802.11 MAC层作用 802.11 MAC层工作原理
小小结结
小结
802.11 MAC层作用 802.11 MAC层报文种类客户端认证、关联的基本流程漫游的概念
谢谢！
802.11MAC层工作原理 ——Scanning
802.11MAC 使用Scanning功能来完成Discovery
- 寻找和加入一个网络 - 当STA漫游时寻找一个新的AP
Passive Scanning
- 通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络。
Active Scanning
密文解密和明文比较
3
802.11MAC层工作原理 ——Association
STA
Association request
AP
(SSID)
1
Association Response
2
数据
漫游
STA可以在属于同一个ESS的AP接入点接入； STA可以在Wireless网络中任意移动；保证已有的业务不中断，用户的标识（IP地址）不改变；根据终端是否跨vlan漫游分为二层漫游和三层漫游。
实际是对802.11协议族的支持

IEEE802.11MAC层协议

CSMA/CA流程图
CSMA/CA与CSMA/CD的区别
CSMA/CD 当节点侦听到信道空闲时，立即发送数据 “先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发” CSMA/CA 空闲推迟DIFS时间后如果信道还是空闲，立即发送数据忙碌（无论是最初监听到忙，还是在 DIFS 周期内监听到）监听信道直到空闲时间达到DIFS时间间隔后再采用退避算法随机回退，退避机制完成后才发送数据，这是为了减少冲突的发生
扩展服务集ESS（Extended Service Set）至少有两个无线基站工作在 BSS 结构模式包含多个小区两个 BSS 之间可使用不同的服务集标识
MAC层协议？
数据链路层: 逻辑链路控制子层LLC 介质访问控制子层MAC 无线信道MAC层协议作用：提供对共享无线介质的竞争使用和无竞争使用，如何分配无线信道资源
字段简介：

Sequence Control：4位片段编号+12位顺序编号作用：重组帧片段以及丢弃重复帧； Frame Body：封装的是上层的数据单元，范围为 0~2312bytes，所以802.11MAC层帧的最大长度是 2346bytes。 FCS：校验和

4、评价网络性能的参数

CSMA/CA采用了载波监听机制、帧间间隔机制、随机退避机制
载波监听机制
监听方式有两种物理载波监听从接收射频或天线信号检测信号能量或根据接收信号的质量来估计信道的忙闲状态，取决于物理层使用的媒介和调制方式 MAC层的虚拟载波监听源站通知其他节点要占用信道的时间，其他节点在此段时间内不发送数据，其他站不监听，但是效果好像监听了一样，所以叫做虚拟载波监听

ieee 802.11系列标准中mac帧的数据帧功能

ieee 802.11系列标准中mac帧的数据帧功能IEEE 802.11系列标准，也称为Wi-Fi标准，定义了无线局域网（WLAN）的媒体访问控制（MAC）层和物理层协议。

在MAC层，802.11标准定义了多种类型的帧，用于实现无线网络的通信和控制功能。

其中，数据帧是用于传输数据的一种帧类型。

数据帧在802.11 MAC层中起到了核心的作用。

其主要功能包括以下几点：数据传输：数据帧的主要功能是传输数据。

在无线网络中，数据帧用于在各个设备之间发送和接收数据。

当一个设备需要向另一个设备发送数据时，它会构造一个数据帧，并将数据放入帧的载荷中，然后发送该帧。

确认机制：为了确保数据的可靠传输，802.11引入了确认机制。

当接收设备成功接收到一个数据帧后，它会发送一个确认帧（ACK帧）给发送设备，表示数据已成功接收。

如果发送设备在一定时间内未收到确认帧，它会重新发送数据帧，直到收到确认或达到重传次数上限。

流量控制：802.11标准使用了一种叫做“帧间间隔”（Interframe Spaces, IFS）的机制来控制流量。

当一个设备发送完一个数据帧后，它必须等待一段IFS时间后才能发送下一个帧。

这样可以确保网络中的所有设备都有公平的机会访问媒体，避免冲突和拥塞。

服务质量：802.11标准通过引入多种服务等级（Service Classes）和访问类别（Access Categories），支持不同类型的数据传输需求和服务质量（QoS）。

例如，语音和视频流通常需要更低的延迟和更高的可靠性，而文件下载则对带宽要求更高。

通过不同的访问类别和调度机制，802.11 MAC 层可以满足这些不同的服务质量需求。

安全性：802.11标准支持多种安全协议和技术，如WEP、WPA、WPA2等，以确保数据帧在传输过程中的安全。

这些安全协议提供了加密和认证功能，可以保护数据帧的内容不被窃取或篡改。

综上所述，IEEE 802.11系列标准中的数据帧功能是实现无线局域网中高效、可靠、安全的数据传输的关键。

IEEE802.11MAC层性能分析及改进方案

Ａ帧给发送端。如果在执行退避的阶段侦听到信道是ＣＫ忙的，则工作站进入冲突避免状态，退避计数器暂停，直到信道变成空闲且维持了ＤＩＦＳ的时间，才继续退避计数，退避计数器为零后将发送自己的数据。８２Ｉ０．１工作流程
（ｈｎｑｌＣ／／ＵＴａ［０ｃ／ｇａａ／ｓａｆＯＩｈｎｑｎＳｃｕｎ４００３＇ｏｇｋＣｇＯ｝７ＩＣ１ｏｅｅｄ［／ｈｔｆＰＯＮＣｏｇｉｇ，ｉｈａ？７／５／＃０５，ｃ砭ａ｝ｎＡｂｔａｔＩＥＳ２．Ｗａｗｉｅｓｕｉｄｏ．ｓｈｃｉｅｉｏｗｉｌｓｎｔｒ．ｈｓａｅｉｒｄｃｓｈｂｓｆｎｔｏｏＭＡＣｒｔｃｌｓｒｃ：ＥＥ０１１ＳｄｌｔｄｅｆｒｔｔｅｒｔｒｎｆｒｅｓｅｗｏｋｓＴｉｙｉｏｅｐｐｒｎｏｕｅｔｅａｉｕｃｉｎｆｔｃｐｏｏｏ
ＰｅｆｒｎｃａａｙｓｓｎＩｒｅｒｏｍａｅｎｌｉａｄｍｐｏｖｍｅｎｓｈｍｅｆＥＥＥ０１ＭＡＣｌｙｅｔｃｅｏＩ８２．１ａｒ
ＬＨｎ－ｓｅｇ，ｌＹｎＷＡＧｌｏｇｈｎＬｉｇ，ＮＷｅｉ
１引言
无线局域网（ＬＷＡＮ）是采用无线传输媒介的计算
机局域网。由于其成本低、灵活性高，移动性强、吞吐
剩余时间。每个站点保存一个ＮＡＶ，随时从媒介传输的数据包里取出时间长度来保持更新。站点通过检测ＮＡＶ

IEEE协议解析WiFi网络的工作原理与协议体系详解

IEEE协议解析WiFi网络的工作原理与协议体系详解WiFi网络已经成为我们日常生活中不可或缺的部分，无论是在家还是在工作环境中，我们几乎都离不开WiFi连接。

作为现代无线通信技术的重要组成部分，WiFi网络的工作原理和协议体系对于我们了解并正确使用WiFi具有重要意义。

本文将对IEEE协议解析WiFi网络的工作原理与协议体系进行详解。

一、IEEE协议与WiFi网络的关系IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）是电气电子工程师协会，该协会制定了许多与电气电子工程相关的标准。

而WiFi网络正是基于IEEE 802.11系列标准实现的。

因此，我们可以说WiFi网络是基于IEEE协议工作的。

二、WiFi网络的工作原理WiFi网络工作的基本原理是利用无线电波进行数据传输。

具体来说，一台电脑或其他无线设备通过无线网卡连接到无线路由器，无线路由器再将数据传输到互联网。

无线网卡和无线路由器之间的通信遵循一定的协议，这就是WiFi网络的工作原理。

三、WiFi网络的协议体系WiFi网络的协议体系主要由三个主要的协议组成，它们分别是物理层协议、数据链路层协议和网络层协议。

1. 物理层协议物理层协议负责WiFi网络的无线信号传输。

IEEE 802.11标准定义了几种物理层协议，常见的有802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac等。

这些协议定义了不同的频段、速率和调制方式，以满足不同应用场景的需求。

2. 数据链路层协议数据链路层协议主要解决无线信号的传输问题，用于建立和管理连接以及进行数据的传输。

IEEE 802.11标准定义了两种数据链路层协议，即MAC（Media Access Control）子层协议和LLC（Logical Link Control）子层协议。

MAC子层协议负责无线信道的访问和调度，而LLC子层协议负责数据的封装与解封装。

计算机网络 IEEE 802.11物理介质规范

计算机网络IEEE 802.11物理介质规范在IEEE 802.11中，MAC层被划分为MAC子层和MAC管理子层；物理层分为物理层汇聚协议（Physical Layer Convergence Protocol，PLCP）、物理介质相关（Physical Medium Dependent，PMD）子层和PHY管理子层，如图8-3所示。

图8-3 IEEE 802.11WLAN协议模型在该模型中，物理层汇聚协议（PLCP）主要进行载波侦听的分析和针对不同的物理层形成相应格式的分组；物理介质相关（PMD）子层主要用于识别相关介质传输的信号所使用的调制和编码技术，它提供了在两个或多个STA之间用于发送和接收数据的接口；PHY管理子层负责为不同的物理层进行信道选择和调谐；站管理主要任务是协调物理层和MAC层之间的交互作用。

IEEE 802.11定义在2.4GHz和5.8GHz的ISM频段内，在PMD中使用FHSS、DSSS和DFIR （扩散红外线）三种技术，即它定义了3种PLCP帧格式来对应3种不同的PMD子层通信技术。

它们在运营机制上完全不同，没有互操作性可言。

1．FHSSIEEE 802.11定义了对应于FHSS通信的PLCP帧格式，它包括6个不同字段，如图8-4所示。

其中SYNC是0和1的序列，共80占比特作为同步信号；Start Frame Delimiter（SFD）用作帧的起始符，其比特模式为0000110010111101；PLW表示帧长度，共12位，因此帧的最大长度为4096bits；PSF是分组信令字段，用来标识不同的数据速率；Head Error Check是用于纠错的，在此常用CRC算法，他能够纠正2bits的错误；MPDU表示MAC协议数据单元。

80bits16bits12bits4bits16bits图8-4 用于FHSS通信的PLCP帧格式FHSS技术在2.400-2.4835GHz之间的ISM频带上划分为78个1MHz的子信道，它们又分为3组，每组有26个，分别对应的信道编号为（0，3，6，9，…，63，66，72，75）、（1，4，7，10，…，67，70，73，76）和（2，5，8，11，…，68，71，74，77）。

wlanmac层和信令介绍

WLAN-MAC层和信令介绍目录WLAN-MAC层和信令介绍 .............................................................................错误!未定义书签。

1 IEEE802.11体系结构组件...................................................................错误!未定义书签。

2 IEEE 802.11层次描述..........................................................................错误!未定义书签。

3 MAC层.................................................................................................错误!未定义书签。

3.1基本的访问方式：CSMA/CA ............................................错误!未定义书签。

3.2 虚拟载波侦听.....................................................................错误!未定义书签。

3.3MAC层次确认...................................................................错误!未定义书签。

3.4分片和重组还原................................................................错误!未定义书签。

3.5帧间间隙............................................................................错误!未定义书签。

802.11mac层详解详解

IEEE 802.11 Wireless LAN 网络1.网络架构及特性简介由于可携式计算机（包含笔记型计算机(notebook) 和掌上型计算机(laptop)）普及率的快速成长，无线局域网络对今日的计算机及通讯工业来讲，将成为一项重要的观念及技术。

在无线局域网络的架构中，计算机主机不需要像在传统的有线网络里，必需保持固定在网络架构中的某个节点上，而是可以在任意的时间作任何的移动，也能对网络上的资料作任意的接入。

大体说来，无线网络有四项特性与传统的有线网络不同：一、无线网络的目的地址(Destination Address)通常不等于目的位置(Destination Location)：在有线网络里，一个地址通常就代表一个固定的位置，然而在无线网络里，这件事不一定成立，因为在无线网络中，事先被给定地址的一部计算机，随时都有可能会移动到不同的地方。

二、无线网络的传输媒介会影向整体网络的设计：无线网络的实体层和有线网络的实体层基本上有很大的不同，无线网络的实体层有下列特性：点和点之间的连结范围是有限的，因为这牵涉到讯号强弱的关系。

使用了一个需要共享的传输媒介。

传送的讯号未被保护，易受外来噪声干扰。

在资料传送的可靠性来讲，较有线网络来的差。

具有动态的网络拓朴结构。

因为上述的原因，使得设计整个网络的软硬体架构，就会和传统的有线网络不同。

举例而言，由于讯号传送范围的受限，使得无线局域网络硬体架构的设计，就必需考虑到只能在一个有着合理几何距离的区域内。

三、无线网络要有能力处理会移动的工作站：对无线网络来讲，一个重要的要求就是，不但能处理可携式的工作站(portable station)，更要能处理移动式的工作站(mobile station)，可携式的工作站也会从某一个位置移动到另一个位置，但长时间来看，它通常还是会固定在某一个位置上。

而移动式的工作站就有可能在短时间内不断的移动，且会在移动中仍对网络上的资料作存取。

802.11MAC协议详情详解

第四章介质（媒体）访问控制子层这是广播网的数据链路层上特有的一个子层，用于解决共享信道的分配问题。

广播信道有时也称为多重访问信道（multiaccess channel）或随机访问信道（random access channel），信道也称为介质或媒体（medium），使用信道发送数据称为介质（媒体）访问，所以决定信道分配的协议就称为介质（媒体）访问控制协议。

由于大多数的局域网都使用多重访问信道作为通信的基础，而广域网大多采用点-点线路（卫星网络除外），因此本章还将讨论局域网的相关技术。

1.信道分配策略●静态分配：如FDM和同步TDM，这是一种固定分配信道的方式，适用于用户数少且数量固定、每个用户通信量较大的情况。

由于每个节点被分配了固定的资源（频带，时隙），因而不会有冲突发生。

●动态分配：如异步TDM，这是一种按需分配信道的方式，适用于用户数多且数量可变、突发通信的情况。

◆竞争方式：各个用户竞争使用信道，不需要取得发送权就可以发送数据，这种方式会产生冲突。

◆无冲突方式：每个用户必须先获得发送权，然后才能发送数据，这种方式不会产生冲突，如预约或轮转方式。

◆有限竞争方式：以上两种方式的折衷。

2.多重访问协议纯ALOHA任何用户有数据发送就可以发送，每个用户通过监听信道来判断是否发生了冲突，一旦发现有冲突则随机等待一段时间，然后再重新发送。

假设：所有帧的长度都相同，且每个帧一产生出来后就立即发送。

帧时（frame time）：发送一个标准长度的帧所需的时间；N：每帧时内系统中产生的新帧数目，一般应有0<N<1；G：每帧时内系统中产生的需要发送的总帧数（包括新帧和重发帧），这就是系统负载；P0：发送的帧不产生冲突的概率；S：系统吞吐量（每帧时内系统能够成功传输的帧数），S = GP0；在纯ALOHA系统中，S = Ge-2G，当G = 0.5时，S达到最大值，为0.184。

时分ALOHA将时间分成离散的时间片（slot），每个时间片用来传输一个帧，每个用户只能在一个时间片的开始传送帧，其它与纯ALOHA系统同。

IEEE 802.11无线网络MAC层协议性能分析的开题报告

IEEE 802.11无线网络MAC层协议性能分析的开题报告一、选题背景和意义：IEEE 802.11协议是目前应用最广泛的无线局域网协议标准之一，其MAC层协议规定了无线电信道的访问机制和服务质量保证。

在实际应用中，由于各种因素的影响，如距离、速度、干扰等因素，会导致无线网络性能下降，并出现一系列问题，如数据包丢失、传输时延增加、吞吐量下降等。

因此，对IEEE 802.11无线网络MAC层协议进行性能分析，对于优化网络性能、提高网络效率、改善用户体验具有重要意义。

二、选题内容和研究思路：本文主要研究IEEE 802.11无线网络MAC层协议的性能分析方法和指标，采用网络模拟技术进行仿真实验，并分析和比较不同场景下无线网络性能表现。

具体内容和研究思路如下：1、国内外研究现状分析。

对IEEE 802.11协议的研究现状进行梳理和分析，包括国内外学者提出的相关研究成果、经典的MAC协议、性能指标等。

2、网络模拟技术与工具介绍。

介绍网络模拟技术及其在无线网络性能研究中的应用，以及常用的网络仿真工具，如NS2、NS3等，并对这些工具进行性能比较和评测。

3、性能指标定义和仿真场景设计。

根据IEEE 802.11协议规范，定义网络性能指标，包括传输时延、数据包丢失率、吞吐量等，设计不同场景的仿真实验，如网络拓扑结构、数据传输速率、节点密度等。

4、性能分析和对比实验。

利用网络仿真工具进行验证实验，分析不同场景下无线网络性能表现，比较不同MAC协议、调度算法和数据传输速率等对性能的影响，提高无线网络性能和服务质量。

5、结论和展望。

总结分析结果，得出结论，同时对未来无线网络性能研究进行展望和建议。

三、预期成果：通过本文的研究，可以深入了解IEEE 802.11无线网络MAC层协议的工作原理和性能指标，掌握网络模拟技术及其应用方法，选定适合的场景设计和仿真实验。

同时，本文将得出不同场景下无线网络性能的实验结果，并比较不同MAC协议、调度算法和数据传输速率等对性能的影响，提出优化无线网络性能和服务质量的方案和建议。

802.11局域网的MAC帧

使用多个发射和接收天线达到更高的数据传输率。当使用双倍带宽 (40 MHz) 时速率可达 600 Mbit/s
802.11 局域网的物理层
802.11 的物理层有以下几种实现方法： 1. 直接序列扩频 DSSS 2. 正交频分复用 OFDM 3. 跳频扩频 FHSS （已很少用） 4. 红外线 IR （已很少用）
1. 关于 802.11 数据帧的地址 802.11 数据帧最特殊的地方就是有四个地址字段。地址 4 用于自组
网络。我们在这里只讨论前三种地址。
去往 AP
来自 AP
地址 1
地址 2
地址 3
地址 4
0
1
目的地址
AP 地址
源地址
——
1
0
AP 地址
源地址
目的地址
——
BSS2 C
站点 A 向 B 发送数据帧，数据帧必须经过 AP1 转发。
1
1
去往 AP
来自 AP
更多分片
重试
功率管理
更多数据
WEP 顺序
802.11 局域网的 MAC 帧
802.11 帧共有三种类型：控制帧、数据帧和管理帧。
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帧控制
持续期接收地址发送地址
FCS
RTS 帧格式（帧控制字段中的子类型为 1011）
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帧控制
持续期接收地址
FCS
持续期字段占 16 位。帧控制字段共分为 11 个子字段：
1. 协议版本字段现在是 0。 2. 类型字段和子类型字段用来区分帧的功能。 3. 更多分片字段置为 1 时表明这个帧属于一个帧的多个分片之一。 4. 有线等效保密字段 WEP 占 1 位。若 WEP = 1，就表明采用了

802.11 MAC相关协议

实现NAV（Network allocate vector）机制，Duration值代表当前进行的传送会占用媒介多少微秒； CFP（contention-free period）所传送的帧，Duration的值为32768，这类帧对一直占用无线环境；
在PS-Poll帧中表示AID(Association ID)，从省电模式醒来的STA必须发出一个PS-Poll帧，以便从AP取得之前缓存的帧；STA在PS-Poll帧中加入AID指示其隶属的BSS。
802.11 MAC相关协议
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2016.6.24
Agenda
一、802.11 概述二、802.11 MAC帧三、802.11 MAC介质访问四、802.11 QoS
802.11
五、802.11n 六、Q&A
第1页
一、802.11 概述
1、802.11发展
2、802.11与802协议族 3、Wi_Fi概念 4、网络组成 5、网络分类 6、802.11体系结构 7、无线网卡工作流程
2、 MAC 帧格式（一） MAC 帧格式
Frame Control
802.11 MAC帧种类虽多，但都遵循着相同的帧格式规范，均由帧头(MAC Header)、帧主体(Frame Body)和帧校验(FCS)字段组成。
Framw Control字段 Protocol Version：使用的MAC版本，目前802.11 MAC只有一个版本，编号为0； Type与subtype：帧类型和子类型； To DS与From DS：帧是否来自和去往分布式系统（DS），其实就是AP； More Frag：是否有后续分片的帧待传送； Retry：表示管理帧或数据帧是否重传，用来排除重复帧； Pwr Mgmt：指示STA发送当前帧序列后将要进入的状态，Active或Sleep； More Data：AP若设定此位，即代表至少有一个帧待传给休眠中的STA；

802.11局域网的MAC层协议

退避计时器 (backoff timer) 站点每经历一个时隙的时间就检测一次信道。这可能发生两种情况：
1. 若检测到信道空闲，退避计时器就继续倒计时。 2. 若检测到信道忙，就冻结退避计时器的剩余时间，重新等待信道
变为空闲，并再经过时间 DIFS 后，从剩余时间开始继续倒计时。当退避计时器的时间减小到零时，就开始发送整个数据帧。
CSMA/CA 协议的原理
当源站发送它的第一个 MAC 帧时，若检测到信道空闲，则在等待一段时间 DIFS 后，信道若仍然空闲，就开始发送。
媒体空闲 DIFS
源站有帧要发送
发送第 1 帧
目的站
SIFS
其他站
NAV（媒体忙）有帧要发送推迟接入
ACK
DIFS SIFS
争用窗口发送下一帧
等待重试时间
认。
④ 发送站若收到确认，就知道已发送的帧被目的站正确收到了。这时如果要发送第二帧，就要
从上面的步骤 (2) 开始，执行 CSMA/CA 协议的退避算法，随机选定一段退避时间。若源站在规定时间内没有收到确认帧 ACK（由重传计时器控制这段时间），就必须重传此帧（再次使用 CSMA/CA 协议争用接入信道），直到收到确认为止，或者经过若干次的重传失败后放弃发送。
802.11局域网的MAC层协议
802.11 局域网的 MAC 层协议
1. CSMA/CA 协议无线局域网不能简单地搬用 CSMA/CD 协议。因为：
1. “碰撞检测”要求一个站点在发送本站数据的同时，还必须不间断地检测信道，但接收到的信号强度往往会远远小于发送信号的强度，在无线局域网的设备中要实现这种功能就花费过大。
冻结退避计时器剩余时间的做法是为了使协议对所有站点更加公平。

1.简述ieee 802.11标准的基本内容

1.简述ieee 80
2.11标准的基本内容
IEEE 802.11标准是一组无线局域网（WLAN）协议，用于在2.4GHz和5GHz频段传输数据。

它包括以下内容：
1.物理层（PHY）：定义了数据传输的物理特征，例如频率、带宽、传输速率、调制方式等。

2.介质访问控制（MAC）层：用于控制设备之间的访问和数据传输。

在MAC层，IEEE 802.11定义了一组协议，例如CSMA/CA（带有冲突检测的载波监听多点接入）和TDMA （时分多址）。

3.安全性：包括加密协议和身份验证机制，用于保护无线网络免受未经授权的访问和数据窃听。

4.服务质量（QoS）：用于在网络拥塞或高负载情况下，优先级别交付数据。

5.多种网络拓扑：包括基础设施网络（Infrastructure），跨越多个AP的网状网络（Mesh），和直接连接设备（Ad-hoc）。

总体来说，IEEE 802.11标准用于规范WLAN设备之间的无线通信。

在不断发展的网络技术中，IEEE 802.11标准不断更新和完善，以满足更高的性能、更高的安全性和更多的服务质量要求。

802.11协议标准

IEEE802.11的工作方式

802.11定义了两种类型的设备，一种是无线站，通常是通过一台PC机器加上一块无线网络接口卡构成的，另一个称为无线接入点（Access Point，AP），它的作用是提供无线和有线网络之间的桥接。一个无线接入点通常由一个无线输出口和一个有线的网络接口（802.3接口）构成，桥接软件符合802.1d桥接协议。接入点就像是无线网络的一个无线基站，将多个无线的接入站聚合到有线的网络上。无线的终端可以是 802.11 PCMCIA卡、PCI接口、ISA接口，或者是在非计算机终端上的嵌入式设备。
扩频传输技术

跳频扩频（FHSS，Frequency Hopping Spread Spectrum）使用了传统的窄带数据传输技术，但传输频率将发生周期性的切换。系统在一个扩频或宽波段的信道上使用不同的中心频率，以预先安排好的顺序在固定的时间间隔内进行跳频。跳频现象可以使 FHSS系统避免受到信道内窄带噪音的干扰。直接序列扩频（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum ）系统则将要传输的数据流通过扩展码调制而人为地扩展带宽，即使在传输波段中存在部分噪声信号，接收机也可以无错误地接受数据。
帧间间隔IFS

SIFS，即短帧间间隔，它是最短的帧间间隔，用来分隔开属于一次对话的各帧。一个站应当能够在这段时间内从发送方式切换到接收方式。 PIFS，即点协调功能帧间间隔（比 SIFS 长），是为了在开始使用 PCF 方式时（在 PCF 方式下使用，没有争用）优先获得接入到媒体中。PIFS的长度是 SIFS加一个时隙长度。 DIFS，即分布协调功能帧间间隔，在 DCF 方式中用来发送数据帧和管理帧。DIFS 的长度比 PIFS 再增加一个时隙长度。

IEEE802.11无线网络媒体访问控制及认证协议研究

IEEE802.11无线网络媒体访问控制及认证协议研究IEEE 802.11无线网络媒体访问控制及认证协议研究概述目前，无线网络正迅速发展，并成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

在无线网络中，媒体访问控制(MAC)和认证协议是确保无线网络安全和高效运行的关键技术之一。

本文将重点研究IEEE 802.11无线网络的媒体访问控制及认证协议，探讨其原理、特点以及存在的问题，并提出一些改进建议。

一、IEEE 802.11无线网络概述IEEE 802.11是一组用于局域网无线局域网（WLAN）的标准，为无线网络通信提供规范。

其主要由两层组成：物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）。

其中，PHY负责传输介质的物理特性定义和处理，而MAC则负责媒体访问控制、认证和数据帧传输等。

IEEE 802.11无线网络广泛应用于家庭、企业和公共场所等各个领域。

二、IEEE 802.11媒体访问控制协议1. CSMA/CA协议在IEEE 802.11网络中，采用了一种名为CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）的媒体访问控制协议。

CSMA/CA协议通过监听无线信道的空闲状态，避免了同时发送数据帧的冲突，并采用随机退避算法来解决碰撞问题。

此外，CSMA/CA还引入了网络分片、ACK应答机制等技术，提高了网络的吞吐量和可靠性。

2. 帧结构IEEE 802.11使用的数据帧结构包括：帧控制、目的地址、源地址、长度、序列控制以及数据和FCS（帧检验序列）。

其中，帧控制字段用于标识帧的类型和一些相关控制信息，序列控制字段用于标识数据帧的传输顺序。

3. 虚拟载波监听在IEEE 802.11网络中，由于无线信道的广播特性，存在着隐藏和暴露终端问题。

当A和B两个终端之间进行通信时，C终端无法听到A和B之间的传输，导致无法正确感知信道状态，从而可能引发碰撞。

ieee.802.11p的工作原理

ieee.802.11p的工作原理IEEE 802.11p是一种无线通信标准，也被称为Wireless Access in Vehicular Environments（WAVE），它主要应用于车辆与车辆之间的通信，也被视为一种短距离的无线接入技术。

以下是对其工作原理的简要介绍：1. 物理层（Physical Layer）：这是IEEE 802.11p协议的最底层，主要负责处理无线信号的发送和接收。

它包括调制、扩频、解扩频、混频等操作，以将数据转化为适合无线传输的信号。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：这一层包括逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。

LLC子层负责处理错误检测和修复，以及数据序列的重排。

MAC子层则负责管理无线信道的访问，包括信道分配、流量控制和多路复用等。

3. 网络层（Network Layer）：这一层主要负责处理数据包的路由选择和转发。

它使用IP协议进行数据包的封装和解析，并通过无线路由器或其他网络设备将数据包从一个网络转发到另一个网络。

4. 传输层（Transport Layer）：这一层主要负责提供端到端的通信服务，包括数据包的分段、重组、错误控制和流量控制等。

通常使用TCP或UDP协议。

5. 应用层（Application Layer）：这是最顶层，它根据应用程序的不同需求，提供各种应用协议。

例如，在车辆间通信中，可能会使用交通安全应用协议、导航应用协议等。

在通信过程中，IEEE 802.11p使用直序扩频（DSSS）或者跳频扩频（FHSS）方式发送数据，接收端则通过对应的方式接收和解码数据。

此外，为了确保通信的可靠性，IEEE 802.11p还支持多种重传机制，例如自动重传请求（ARQ）和前向纠错（FEC）。

IEEE 802.11p是一种非常有效的短距离无线通信技术，尤其适用于车辆间的高速移动通信环境。

然而，由于其工作原理涉及到复杂的编码和解码过程，以及多个层次的协议处理，因此在实际应用中需要针对具体场景进行优化和调整。

IEEE 80211 MAC层介绍

IEEE 802.11 MAC层介绍标准规范了一个通用的媒体访问层，提供了支持基于无线网络的操作的多种功能。

一般地说，MAC层用来在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，802.11 MAC层使用了物理层，如或者，来执行载波监听、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。

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）。

DCF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，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duration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。

MAC层协议协议

1.MAC层协议，数据包通信过程，加密认证过程，代码理解（80211，wpa_supplicant）物理层：参考：802.11a：最高54Mbit/s，播在5GHz，在52个OFDM副载波中，802.11b：其载波的频率为2.4GHz，可提供1、2、5.5及11Mbit/s的多重传送速度。

11个频段，每个频段为22M, DSSS802.11g: 共14个频段，原始传送速度为54Mbit/s, OFDM调制方式802.11i: 填补802.11脆弱的安全加密功能(WEP), 其中定义了基于AES的全新加密协议CCMP （CTR with CBC-MAC Protocol）802.11n: 2.4 GHz or 5 GHz bands；速率：300 Mbit/s (20MHz*4 MIMO) 或者600Mbit/s(40MHz*4 MIMO)；802.11ac：更宽的RF带宽（提高至160 MHz），更多的MIMO空间流（spatial streams）（增长到8），多用户的MIMO，以及高密度的解调变（modulation，最高可达成256 QAM）。

Wifi的整个信道列表：下图是2.4OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，事实上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。

其重要思想是：将信道提成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。

64-QAM：256-QAM：FHSS(frequency-hopping spread-spectrum):调频展频DSSS(direct-sequence spread-spectrum):直接序列展频OFDM():正交频分复用MAC层协议MAC层的功能：扫描，接入，认证，加密，漫游，同步。

MAC层面临的问题：隐藏节点的问题如图3-2 所示，节点2 可以之间跟节点1 和节点3 通信，但是某些因素导致节点1 与节点3 无法直接通信。

5．IEEE 802.11 MAC层机制_无线Ad Hoc网络移动模型大全_[共2页]

无线Ad Hoc网络移动模型大全645．IEEE 802.11 MAC层机制IEEE 802.11主要有两种MAC层接入机制，即基于竞争的分布协调功能（DCF）和可选的基于集中管理的点协调功能（Point Coordination Function，PCF）机制。

DCF是基本的接入机制，PCF 基于DCF机制，通过混合协调器（Hybrid Coordinator，HC）实现对数据传输的集中式管理。

由于DCF机制形式简单，实现方便，因此应用较为广泛。

DCF接入机制为MAC层的基本接入方式，又称为载波侦听多路访问协议（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA），如图1.28所示。

CSMA/CA协议的设计是为了减小网络中数据包碰撞的概率。

当站点需要发送数据时，它首先侦听信道是否空闲。

如果信道状态为空闲，则传输过程继续进行；如果信道状态繁忙，则传输推迟直至信道数据传输完毕。

当信道空闲时，发送站点等待一段确定的时间后（DIFS/EIFS）进入随机避让延时阶段。

这段等待时间是由之前的网络状态决定的：如果在信道传输的上一帧成功发送完毕，则等待时间为DIFS；如果在信道上传输的上一帧没有被成功接收，则等待时间为EIFS （Extended Inter-Frame Space）。

随机避让的时间长度由竞争窗口决定，其大小可由避让时间=随机数×时隙计算得出，这里的随机数是从竞争窗口中随机选择的。

图1.28 IEEE 802.11DCF机制当退避时间结束，站点发送数据帧。

接收站点在正确接收数据帧后，经过 SIFS（Short Inter-Frame Space）时间后发送应答数据帧ACK给源站点，确认数据帧的正确接收。

载波侦听机制分为物理载波侦听机制和虚拟载波侦听机制。

在DCF机制中，为了减少较长数据帧碰撞引起的带宽损失定义了 RTS/CTS 机制。