802.11之数据帧

在 802.11（Wi-Fi）协议中，数据帧（Data Frame）是用于传输用户数据的核心帧类型之一，每个数据帧都包含了帧控制字段、地址信息、数据以及其他控制字段，数据帧是 IEEE 802.11 协议中最常见的帧类型，它主要用于在无线设备之间传递用户数据。

1. 802.11数据帧格式

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| Frame Control        |  2 bytes
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| Duration ID          |  2 bytes
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| Address 1 (Receiver)  |  6 bytes
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| Address 2 (Transmitter)|  6 bytes
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| Address 3 (Depending on Mode)| 6 bytes
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| Sequence Control      |  2 bytes
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| Address 4 (Optional)  |  6 bytes (if used in certain modes)
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| Frame Body (Data)    |  0-2312 bytes
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| FCS (Frame Check Sequence)| 4 bytes
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Frame Control ：帧控制位，描述了数据帧的类型、子类型和一些控制信息，包括加密、功率管理、重试等，Frame control包括如下字段：

    protocol（2bit）：协议版本，默认为0；
    type（2bit）：类型定义如下
        00：管理帧
        01：控制帧
        10：数据帧
        11：预留
    类型和子类型配合使用决定最终帧的类型；
    subtype（4bit）：子类型，类型和子类型配合使用决定帧的类型；
    to ds（1bit）：指示帧的目的地和来源，to ds与from ds配合使用决定决定帧的地址;
    from ds （1bit） ：指示帧的目的地和来源， to ds与from ds配合使用决定决定帧的地址;
    more flag（1bit）：表示是否有更多的帧片段，分段帧需要把此bit设定为1；
    retry（1bit）：标识该帧是否是重传的帧，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（1bit）：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，0表示不进入；
    more data（1bit）：指示设备是否有更多数据需要发送，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（1bit）：安全加密，如果帧受到链路层安全协议的保护，此bit会被设定为1；
    order（1bit）：表示是否采用严格的顺序传输，此bit为1代表帧与帧片段严格按照顺序传送；

Duration ID：Duration 字段用于控制无线介质的访问，表示该帧将占用介质的时间，支持3种功能，设定NAV/免竞争期间所传送的帧/PS-Poll帧；
Address1：帧类型不同地址意义不同，一般表示数据帧的接收方，即该帧要发送给哪个设备；
Address2：帧类型不同地址意义不同，一般表示发送方，即发送该帧的设备；
Address3 ：帧类型不同地址意义不同，通常用于基础设施模式中，表示该帧的最终目的地址或接入点的地址；
Sequence Control：帧顺序控制位，用来重组帧片段以及丢弃重复帧，包括 Sequence Number 和 Fragment Number，Sequence Number 用于标识帧序列，防止帧的重复处理；Fragment Number 用于处理帧的分片；
Address4 （optional）：帧类型不同地址意义不同，该地址仅在无线网桥或分布式系统（DS）使用时才需要，通常用于表示源或目标地址（可选字段）；
Frame Body：帧主体，代表实际要传输的数据位，其长度可变；
FCS：帧检验序列，循环冗余码，一般用来检查所收到的帧的完整性；

2. 802.11数据帧的子类型

802.11 数据帧可以有多个子类型，这些子类型用于不同的场景：
Data：普通的数据帧，用于传输用户数据；
Data + CF-Ack：数据帧带有确认消息（用于点协调功能，PCF）；
Data + CF-Poll：数据帧带有轮询信息（PCF）；
Null Function：空帧，通常用于状态报告或功率管理信号；

3. 802.11数据帧的地址说明

根据 802.11 的工作模式不同，数据帧的地址字段用途不同，主要有两种常见的模式：
基础设施模式 (Infrastructure Mode)：
Address 1：目标设备地址（通常是客户端设备）；
Address 2：发送方地址（通常是接入点）；
Address 3：数据的目的地地址（例如最终客户端的 MAC 地址）；
自组织网络 (Ad-hoc Mode)：
Address 1：目标设备的 MAC 地址；
Address 2：发送方设备的 MAC 地址；
Address 3：不使用；

4. 802.11数据帧的传输过程

当一个 802.11 设备（如客户端设备）发送数据帧时，它会根据网络类型和目的地配置好相应的地址字段，然后将数据帧发送到接入点（AP）或直接发送给另一台设备，接入点会根据需要将数据帧转发给目标设备，或者进行一些处理（如协议转换等）。

5. 802.11数据帧的使用场景

数据传输：用于在客户端与接入点之间传递 IP 数据包或其他协议的承载数据；
加密通信：数据帧可能会包含加密信息，通过 WPA、WPA2 或 WEP 加密；
网络层协议传输：通过 802.11 数据帧传输网络层数据，如 IP 包、ARP 请求/响应等。