摘 要：與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線網(wǎng)絡(luò)更方便，覆蓋的范圍更廣。無線局域網(wǎng)（Wireless LAN，WLAN）是不使用任何導(dǎo)線或傳輸電纜連接的局域網(wǎng)，無線局域網(wǎng)最通用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE定義的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。本文通過真實無線環(huán)境與協(xié)議分析軟件相結(jié)合捕獲無線數(shù)據(jù)包，分析多種數(shù)據(jù)幀。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)；802.11；無線數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)幀

中圖分類號：TN919.8

與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線網(wǎng)絡(luò)更方便，覆蓋的范圍更廣。由于無線網(wǎng)絡(luò)和物理層的本質(zhì)屬性，數(shù)據(jù)鏈路層變得尤為重要。這給我們捕獲和訪問數(shù)據(jù)增加了新的限制。無線局域網(wǎng)（WLAN，Wireless LAN）是不使用任何有線傳輸媒介連接的局域網(wǎng)，無線局域網(wǎng)通過無線信道來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信，是無線通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。而使用無線電波作為數(shù)據(jù)傳送的媒介，所以傳輸距離不會太遠(yuǎn)，一般只有幾十米。無線局域網(wǎng)的主干網(wǎng)路通常使用有線電纜，無線局域網(wǎng)用戶通過一個或多個無線接收器（WAP，Wireless Access Points）接入無線局域網(wǎng)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信的個性化、移動化和寬帶化。隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和802.11網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，無線局域網(wǎng)逐步在學(xué)校、企業(yè)、機(jī)場等公共場合得到了廣泛應(yīng)用。目前無線局域網(wǎng)最通用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE定義的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，本文通過搭建真實無線環(huán)境與協(xié)議分析軟件相結(jié)合的方式捕獲無線數(shù)據(jù)包并進(jìn)行分析。

1 802.11概述

目前廣泛使用的無線局域網(wǎng)技術(shù)是IEEE制定的802.11標(biāo)準(zhǔn)，它是IEEE關(guān)于局域網(wǎng)技術(shù)的IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)的一個成員。經(jīng)過7年的工作，1997年6月，IEEE發(fā)布了第一個國際認(rèn)可的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11。至此，IEEE的802.11無線局域網(wǎng)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了一系列發(fā)展，隨著IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)在1999年9月被制定，無線局域網(wǎng)產(chǎn)品進(jìn)入大量實際應(yīng)用，形成了無線局域網(wǎng)廣泛應(yīng)用的局面。

802.11標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了無線局域網(wǎng)的媒體訪問控制子層（MAC）和物理層。邏輯鏈路控制子層與其他IEEE 802成員一樣，使用IEEE 802.2標(biāo)準(zhǔn)。無線局域網(wǎng)802.11標(biāo)準(zhǔn)定義了一個公用的MAC層標(biāo)準(zhǔn)（IEEE802.11），以及多個速率和技術(shù)各不相同的物理層標(biāo)準(zhǔn)。目前有IEEE 802.11、IEEE 802.11b、IEEE 802.11a、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n等。此外，802.11標(biāo)準(zhǔn)族中還有IEEE 802.11e、IEEE 802.11f、IEEE 802.11i等成員，分別處理無線局域網(wǎng)的QoS、安全等問題。IEEE 802.11還定義了3種使用不同發(fā)送及接收技術(shù)的物理層：直序擴(kuò)頻技術(shù)（DSSS PHY）、跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（FHSS PHY）和紅外技術(shù)（IR PHY）。前兩種技術(shù)使用2.4GHz的ISM頻段微波。這3個物理層技術(shù)最高只支持2Mbps的數(shù)據(jù)速率，即使是在IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)得到批準(zhǔn)和發(fā)布時（1997年），這個速率也已顯得慢了。而IEEE 802.11b的速率可以達(dá)到最高11Mbps（兼容IEEE 802.11），IEEE 802.11a的最高傳輸速率可達(dá)到54Mbps（但并沒有得到廣泛使用），IEEE 802.11g提供最高達(dá)54Mbps的傳輸速率，而且兼容IEEE 802.11b，與之使用同一頻段。

2 WLAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

WLAN有三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：獨立基本服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)（IBSS，Ad-Hoc）、基本服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)（BSS，Infrastracture）、擴(kuò)展服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)（ESS）。

本文主要分析前兩種常見類型，并選擇基于Infrastracture的模式搭建無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)：當(dāng)兩臺計算機(jī)需要直接通信時，這兩臺計算機(jī)就處于一個Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)形式中。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)不需要一臺中央設(shè)備以使網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備相互通信，在這種網(wǎng)絡(luò)中，用戶沒有太多的控制權(quán)，不適合集中式的驗證方式。

Infrastracture模式：在這種網(wǎng)絡(luò)中，一般將無線客戶端稱為站點（Station，STA），而AP被稱為基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備（Infrastracture Device），AP充當(dāng)客戶端的一個連接點，為了提供一個足夠的覆蓋范圍，需要將多個AP連接到同一個局域網(wǎng)，同時成功不斷網(wǎng)地漫游，需要將每個AP的基本服務(wù)區(qū)域（BSA，Basic Service Area）重疊，并為多個AP配置相同的服務(wù)集標(biāo)識符（SSID，Service Set Identifiers），例如中國移動WLAN的SSID統(tǒng)一為CMCC。

3 802.11幀

3.1 MAC 802.11幀格式

首先要說明的是MAC 802.11的幀格式很特別，它與TCP/IP這一類協(xié)議不同，根據(jù)不同的功能，數(shù)據(jù)幀的長度是可變的。這一特性說明MAC 802.11數(shù)據(jù)幀顯得更加靈活，但實現(xiàn)起來也會更加復(fù)雜。MAC 802.11的數(shù)據(jù)幀長度不定主要是由于以下三點決定的：

（1）地址字段數(shù)量可變：根據(jù)數(shù)據(jù)幀功能不同，物理層地址數(shù)量會有區(qū)別。例如確認(rèn)幀僅有一個物理層地址，而數(shù)據(jù)幀有3個物理層地址，在WDS模式下，數(shù)據(jù)幀有4個物理層地址。

（2）管理幀攜帶的信息長度不確定：在管理幀中，不僅包含物理層地址、分片標(biāo)志之類的信息，而且還會包括安全設(shè)置、物理通信等特殊的信息，例如WLAN中的SSID名稱就是通過管理幀獲得的。

（3）安全以及服務(wù)質(zhì)量等信息：加密的數(shù)據(jù)幀格式和沒有加密的數(shù)據(jù)幀格式存在差異，加密數(shù)據(jù)幀格式還多了加密報頭信息，用于接收端解密使用。

802.11 MAC幀通用格式如圖1所示。

5 結(jié)束語

通過真實無線環(huán)境與協(xié)議分析軟件相結(jié)合完成多種數(shù)據(jù)幀的捕獲并分析，進(jìn)一步理解無線802.11與802.3數(shù)據(jù)幀的封裝區(qū)別。但是，我們必須認(rèn)識到一點，網(wǎng)絡(luò)嗅探器對于安全防護(hù)一般的網(wǎng)絡(luò)來說，操作簡單的同時威脅巨大，很多黑客也使用嗅探器等設(shè)備來捕獲無線數(shù)據(jù)包，對其進(jìn)行密碼破解，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)入侵。未來，我們必須高度重視無線網(wǎng)絡(luò)的安全。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：洪清賀（1991.03-），男，福建泉州人，計算機(jī)科學(xué)系學(xué)生，學(xué)士學(xué)位，研究方向：無線網(wǎng)絡(luò)；通訊作者：王炅（1980-），男，江西九江人，講師，碩士，研究方向：移動自組織網(wǎng)絡(luò)、下一代互聯(lián)網(wǎng)。王炅（1980-），男，江西九江人，講師，碩士，研究方向：移動自組織網(wǎng)絡(luò)、下一代互聯(lián)網(wǎng)。

作者單位：閩江學(xué)院計算機(jī)科學(xué)系，福州 350121

基金項目：閩江學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新項目（201310395036），福建省教育廳科技項目（JB12159），閩江學(xué)院科技育苗項目（YKY12006）。