MAC 帧格式与类型

802.11 MAC 帧基本结构

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    MAC Header (最小 24 字节)                         │
├──────────┬────────┬──────┬──────┬──────┬─────┬──────┬──────────────┤
│ Frame Ctrl│Duration│ Addr1│ Addr2│ Addr3│ SEQ │Addr4(opt)│ QCtrl   │
│   2 bytes│  2     │  6   │  6   │  6   │  4  │   6    │  2(bytes) │
├──────────┴────────┴──────┴──────┴──────┴─────┴──────┴──────────────┤
│                    MAC Payload (0-2346 字节)                        │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                         FCS (4 字节)                                │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Frame Control 字段详解

Bits:  0-1   2-3   4-5   6    7    8    9-10  11   12   13   14   15
       │     │     │     │    │    │     │     │    │    │    │    │
       ▼     ▼     ▼     ▼    ▼    ▼     ▼     ▼    ▼    ▼    ▼    ▼
   Protocol  Type  Subtype ToDS FromDS MoreFR Power ECMoreData RDFC
    Version                            Mgmt/  Save   Req           SeqCtrl
                               Data/  Pwr-
         Ctrl   Poll

Subfield breakdown:
- Order (1 bit): QoS 帧中控制字段顺序
- Retry (1 bit): 重传标记
- More Data (1 bit): AP 有为该 STA 缓存的数据
- Power Mgmt (1 bit): 发送方将进入/处于省电模式
- From DS (1 bit): 帧来自分布系统
- To DS (1 bit): 帧发往分布系统

帧类型与子类型

三大帧类型

Type	值	说明
Management	00	管理帧：扫描、认证、关联等
Control	01	控制帧：RTS/CTS/ACK 等
Data	10	数据帧：承载上层数据

常用管理帧（Management）

Subtype	帧名称	方向	用途
0000	Association Request	STA→AP	请求关联
0001	Association Response	AP→STA	响应关联
0010	Reassociation Request	STA→AP	重新关联（漫游）
0011	Reassociation Response	AP→STA	响应重关联
0011	Probe Request	STA→AP	主动扫描请求
0011	Probe Response	AP→STA	扫描响应
1000	Beacon	AP→All	周期性广播网络信息
1001	ATIM	STA→STA	Ad-hoc 数据传输指示
1010	Authentication	↔	认证交换
1011	Deauthentication	→	解除认证
1100	Disassociation	→	解除关联

常用控制帧（Control）

Subtype	帧名称	用途
1010	ACK	确认接收
1100	RTS	请求发送
1101	CTS	允许发送
1110	CTS-to-self	自保护（TXOP 保护）
1000	Block Ack Request	批量确认请求
1001	Block Ack	批量确认

地址字段

802.11 帧最多支持 4 个地址字段，具体使用取决于网络拓扑：

Infrastructure BSS（基础设施模式）

方向	Addr1 (RA)	Addr2 (TA)	Addr3
AP → STA	STA MAC	AP BSSID	AP BSSID
STA → AP	AP BSSID	STA MAC	STA MAC

WDS / Mesh 模式（需要 Addr4）

方向	Addr1	Addr2	Addr3	Addr4
AP1→AP2→STA	AP2 BSSID	AP1 MAC	STA MAC	AP1 BSSID

Sequence Control 字段

│ Fragment Number (4 bits) │ Sequence Number (12 bits) │

Sequence Number：每个新帧递增，用于去重（接收方丢弃重复帧）
Fragment Number：分片编号（现代 WiFi 很少使用分片）

Beacon 帧信息元素（IE）

Beacon 帧包含丰富的网络信息：

IE ID	名称	说明
0	SSID	网络名称
3	Supported Rates	支持的速率集
6	TIM	传呼指示图（省电用）
22	RSN	罗布安全关联（WPA/WPA2）
48	Power Capability	功率能力
50	ERP Information	扩展速率 PHY
51	HT Capabilities	802.11n 能力
54	QoS Capability	WMM 能力
61	RSN Extensions	RSN 扩展
79	HT Operation	802.11n 操作参数
132	VHT Capabilities	802.11ac 能力
150	HE Capabilities	802.11ax 能力
192	EHT Capabilities	802.11be 能力