802.11网络协议技术中TO DS与From DSbit介绍

Frame Control 位

所有帧的开头均是长度两个元组的 Frame Control  （帧控制）位，如图 1-10 所示。Frame Control 位包括以下次位：

Protocol 位

协议版本位由两个 bit构成，用以显示该帧所使用的 MAC版本。目前，802.11 MAC 只有一个版本；它的协议编号为 0 。未来IEEE 如果推出不同于原始规格的 MAC版本，才会出现其他版本的编号。到目前为止，802.11 改版尚不需用到新的协议编号。

图 1-10：Frame control 位

Type  与 Subtype  位

类型与次类型位用来指定所使用的帧类型。为了抵抗噪声与提升可靠性，802.11 MAC 内建了一些管理功能，有些功能之前已经提过，如RTS/CTS与应答。表1-1 显示了 type 与subtype位跟帧类型的对应关系。

如表1-1 所示，最高效 bit会最先出现，恰好与图 1-10 相反。因此，Type次位是 frame control位的第三个 bit之后跟着第二个 bit（b3 b2 ），而 Subtype 次位则是第七个 bit之后跟着第六、第五以及第四个 bit（b7 b6 b5 b4）。

表1 表 1-1：Type与Subtype 位的值与名称：

表1 表 1-1：控制帧Type与Subtype 位的值与名称

表1 表 1-1：数据帧Type与Subtype 位的值与名称

表1 表 1-1：管理帧Type与Subtype 位的值与名称

TO DS与From DSbit

这两个bit用来指示帧的目的地是否为传输系统。在基础网络里，每个帧都会设定其中一个DS bit 。你可以根据表 1-2 来解读这两个 bit。

表2 表 1-2 ：To DS 与From DSbit所代表意义：

More fragments bit

此bit的功能类似 IP 的More fragmentsbit。若较上层的封包经过 MAC分段处理，最后一个片段除外，其他片段均会将此 bit设定为 1 。大型的数据帧以及某些管理帧可能需要加以分段；除此之外的其他帧则会将此 bit设定为0 。实际上，大多数数据帧均会以最大的以太网长度进行传送，不过帧分段并不常用。 

Retry bit

有时候可能需要重传帧。任何重传的帧会将此 bit设定为 1 ，以协助接收端剔除重复的帧。

Power management bit

802.11网卡通常以 PC Card 的型式出现，主要用于以电池供电的膝上型或手持式电脑。为了提高电池的使用时间，通常可以关闭网卡以节省电力。此 bit用来指出传送端在完成目前的基本帧交换之后是否进入省电模式。1 代表工作站即将进入省电模式，而 0 则代表工作站会一直保持在清醒状态。基站必须行使一系列重要的管理功能，所以不允许进入省电模式，因此基站所传送的帧中，此 bit必然为 0 。

More data bit

为了服务处于省电模式的工作站，基站会将这些由“传输系统”接收而来的帧加以暂存。基站如果设定此 bit，即代表至少有一个帧待传给休眠中的工作站。

Protected Frame bit

相对于有线网络，无线传输本质上就比较容易遭受拦截。如果帧受到链路层安全协议的保护，此bit会被设定为 1 ，而且该帧会略有不同。之前，Protected Frame bit 被称为 WEP bit。

Orderbit

帧与帧片段可依序传送，不过发送端与接收端的 MAC必须付出额外的代价。一旦进行“严格依序”传送，此 bit被设定为 1。

1.3.8   Duration/ID 位

Duration/ID 位紧跟在frame control  位之后。此位有许多功用，有三种可能的形式，如图1-11 所示。

图 1-11：Duration/ID 位

1.3.8.1  Duration ：设定NAV

当第15个bit被设定为0 时，Duration/ID 位就会被用来设定 NAV。此数值代表目前所进行的传输预计使用介质多少微秒。工作站必须监视所收到的任何帧头，并据以更新 NAV。任何超出预计使用介质时间的数值均会更新 NAV，同时阻止其他工作站访问介质。

1.3.8.2 免竞争期间所传送的帧

在免竞争期间（contention-free period ，简称 CFP），第 14个bit为0 而第15个bit为1。其他所有bit均为0 ，因此 duration/ID 位的值为 32768 。这个数值被解读为 NAV。它让没有收到Beacon（信标）帧『注』的任何工作站，得以公告免竞争期间，以便将 NAV更新为适当的数值，避免干扰到免竞争传输。

注   Beacon 帧是管理帧的次类型（subtype），因此字首以大写表示。

1.3.8.3  PS-Poll帧

在PS-Poll（省电模式－轮询）帧中，第 14与第 15个bit会被同时设定为1。移动式工作站可以关闭天线以达到省电目的。休眠中的工作站必须定期醒来。为确保不致丢失任何帧，从休眠状态醒来的工作站必须送出一个 PS-Poll帧，以便从基站取得之前暂存的任何帧。此外，醒来的工作站会在 PS-Poll 帧中加入连接识别码（association ID，简称 AID），以显示其所隶属的BSS 。AID 包含在 PS-Poll帧中，其值介于 1-2,007。而介于 2,008-16,383 的值目前保留并未使用。

1.3.9   Address 位

一个802.11帧最多可以包含四个地址位。这些位地址位均经过编号，因为随着帧类型不同，这些位的作用也有所差异。基本上，Address 1 代表接收端，Address 2 代表传送端，Address 3 位被接收端拿来过虑地址。举例而言，在基础网络里，第三个地址位会被接收端用来判定该帧是否属于其所连接网络。『注』

注 ：802.11 规定工作站应该忽略那些不属于相同 BSSID 的帧，不过大多数产品并未正确实现 BSSID 过虑功能，还是会将接收到的所有帧传给上层协议。

802.11所使用的定位模式，乃是依循其他 IEEE 802 网络所使用的格式，包括以太网。地址位本身的长度有 48个bit。如果传送给实际介质的第一个 bit为0，该地址位代表单一工作站（单点传播[unicast] ）。如果第一个 bit为1 ，该地址代表一组实际工作站，称为组播（多点传播[multicast] ）地址。如果所有 bit均为1 ，该帧即属广播（broadcast），因此会传送给连接至无线介质的所有工作站。

这些长度 48个bit的地址位有各种不同的用途：

l  目的地址

和以太网一样，目的地址（Destination address ）是长度 48个bit的IEEE MAC 识别，码，代表最后的接收端，亦即负责将帧交付上层协议处理的工作站。

l  源地址

此为长度 48个bit的IEEE MAC 识别码，代表传输的来源。每个帧只能来自单一工作站，因此Individual/Group bit 必然为0 ，代表来源地址（Source address ）为单一工作站。

l  接收端地址

此为长度 48个bit的IEEE MAC 识别码，代表负责处理该帧的无线工作站。如果是无线工作站，接收端地址即为目的地址。如果帧的目的地址是与基站相连的以太网结点，接收端即为基站的无线界面，而目的地址可能是连接到以太网的一部路由器。

l  传送端地址

此为长度 48个bit的IEEE MAC 识别码，代表将帧传送至无线介质的无线界面。传送端地址通常只用于无线桥接。

1.3.10  Basic Service Set ID (BSSID)

要在同一个区域划分不同的局域网络，可以为工作站指定所要使用的 BSS （基本服务集）。在基础网络里，BSSID （基本服务集标识）即是基站无线界面所使用的 MAC地址。而对等（Ad hoc ）网络则会产生一个随机的 BSSID ，并将Universal/Localbit 设定为1，以防止与其他官方指定的MAC地址产生冲突。

要使用多少地址位，取决于帧类型。大部分的数据帧会用到三个位：来源、目的以及 BSSID 。数据帧中，地址位的编号与排列方式取决于帧的传送路径。大部分的传输只会用到三个地址，这解释了为什么在帧格式中，四个地址位都有其中三个位相邻的。

1.3.11  顺序控制位

此位的长度为 16个bit，用来重组帧片段以及丢弃重复帧。它由4 个bit的fragment number（片段编号）位以及 12个bit的sequence number （顺序编号）位所组成，如图 1 －12所示。控制帧未使用顺序编号，因此并无sequence control 位。

图 1-12：Sequence Control 位

当上层帧交付 MAC传送时，会被赋予一个 sequence number （顺序编号）。此位的作用，相当于已传帧的计数器取 4096的模（modulo）。此计数器由 0 起算，MAC每处理一个上层封包就会累加 1。如果上层封包被切割处理，所有帧片段都会具有相同的顺序编号。如果时重传帧，则顺序编号不会有任何改变。

帧片段之间的差异在于 fragment number （片段编号）。第一个片段的编号为 0 。其后每个片段依序累加 1 。重传的片段会保有原来的 sequence number 协助重组。

具备QoS 延伸功能的工作站对 sequence control 位的解读稍有不同，因为这类工作站必须同时维护多组传送队列。

1.3.12  帧主体

帧主体（Frame Boby ）亦称为数据位，负责在工作站间传送上层数据（payload）。在最初制定的规格中，802.11帧最多可以传送 2304个bit组的上层数据。（实际上必须能够容纳更多的数据，以便将安全性与 QoS 相关标头纳入）802.2 LLC 标头具有 8 个bit组，最多可以传送2296 个bit组的网络协议数据。防止分段必须在协议层加以处理。在IP 网络中，Path MTU Discovery（路径最大传输单位查询；RFC1191）将可避免大于 1500个bit组的帧传递。

802.11与其他链路层技术不同之处，表现在两个比较显著的方面。首先，在802.11帧中并无任何上层协议的标记可供区别。上层协议是以额外标头 type 位加以标记，同时将其作为 802.11所承载数据的开始。其次，802.11通常不会将帧填补至最小长度。802.11所使用的帧并不大，随着芯片与电子技术的进展，目前已经没有填补的必要。

1.3.13  帧检验序列（FCS ）

和以太网一样，802.11帧也是以帧检验序列（frame check sequence ，简称 FCS ）作为结束。FCS 通常被视为循环冗余码（cyclic redundancy check,简称 CRC），因为底层的数学运算相同。FCS 让工作站得以检查所收到的帧的完整性。FCS的计算范围涵盖 MAC标头里所有位以及帧主体。虽然 802.3 与802.11计算 FCS 的方法相同，不过 802.11所使用的 MAC 标头与802.3 的不同，因此基站必须重新计算 FCS 。

当帧送至无线界面时，会先计算 FCS ，然后再由 RF或IR 链路传送出去。接收端随后会为所收到的帧计算 FCS ，然后与记录在帧中的 FCS 做比较。如果两者相符，该帧极有可能在传输过程中并未受损。

在以太网上，如果帧的FCS 有误，则随即予以丢弃，否则就会传送给上层协议处理。在802.11网络上，通过完整性检验的帧还需接收端送出应答。例如，接收无误的数据帧必须得到正面应答，否则就必须重传。对于未能通过 FCS 检验的帧，802.11并未提供负面应答机制；在重传之前，工作站就必须等候应答超时。
编辑：hfy