802.11 MAC层帧解析
? ? 注2：本文屬于個人理解，存在錯誤望見諒和指正。
1.MAC幀格式
對應的數據結構如下：
1.1 地址格式 ?
? ? addr1：接收地址（所有包都包含它）
? ? addr2：傳輸地址（除ACK和CTS包外的其他包都包含它）
? ? addr3：只用于管理包和數據包。
? ? addr4：無線分布系統(tǒng)模式下，FROM DS和TO DS都被置位時使用。
? ? 下圖中，占兩個字節(jié)的Frame control ，其To DS和From Ds決定了這四個地址的使用。
? ? Frame control對應的地址如下： （Little?ENDIAN）
? ? 地址對應表如下：
????DS是分布式系統(tǒng)的簡稱，我們用它以區(qū)分不同類型幀中關于地址的解析方式。
??? ? ? To DS=0,From DS=0:表示Station之間的AD Hoc類似的通信，或者控制偵、管理偵。
????????To DS=0,From DS=1:Station接收的偵。
????????To DS=1,From DS = 0:Station發(fā)送的偵。
????????To DS=1,From DS = 1:無線橋接器上的數據偵。
? ? ?各地址的解釋：
????????SRC：源地址（SA），和以太網中的一樣，就是發(fā)幀的最初地址，在以太網和wifi中幀格式轉換的時候，互相可以直接復制。
????????DST：目的地址（DA），和以太網中的一樣，就是最終接受數據幀的地址，在以太網和wifi中幀格式轉換的時候，互相可以直接復制。
????????TX：也就是Transmiter（TA），表示無線網絡中目前實際發(fā)送幀者的地址（可能是最初發(fā)幀的人，也可能是轉發(fā)時候的路由）。
????????RX：也就是Receiver（RA），表示無線網絡中，目前實際接收幀者的地址（可能是最終的接收者，也可能是接收幀以便轉發(fā)給接收者的ap）。
? ? 注：無線網絡中的Station想要通信，必須經過AP來進行“轉發(fā)”。其實，Tx和Rx是無線網絡中的發(fā)和收，也就是Radio；而Src和Dst是真正的發(fā)送源和接收者
2 幀類型
? ? 幀類型由frame control的type兩位決定，目前有三種類型的幀：
? ??00，管理幀。IEEE80211_TYPE_MGMT 用于執(zhí)行管理操作，如關聯、身份驗證，掃描等。
? ??01，控制幀。IEEE80211_TYPE_CTL 通常與數據包相關。如：PS-poll包用于從AP緩沖區(qū)取回數據包；另一個例子，STA若想數據傳輸，首先會發(fā)送RTS的控制數據包，如果介質空閑，目標客戶端將發(fā)回一個名為允許發(fā)送（CTS）的控制數據包。
? ??10，數據幀。IEEE80211_TYPE_DATA 原始數據包。注：空數據包是特殊的數據幀，其用于電源管理。
? ??11，保留。
2.1 SubType
2.1.1 管理幀 type 00
? ? 下表為管理幀的subType對應的類型（即type為00時，subType的取值）
????
| Type | SubType | FrameType |
| 00 | 0000 | Association request (連接請求) |
| 00 | 0001 | Association response (連接響應) |
| 00 | 0010 | Reassociation request（重連接請求） |
| 00 | 0011 | Reassociation response（重連接聯響應） |
| 00 | 0100 | Probe request（探測請求） |
| 00 | 0101 | Probe response（探測響應） |
| 00 | 1000 | Beacon（信標，被動掃描時AP 發(fā)出，notify） |
| 00 | 1001 | ATIM（通知傳輸指示消息） |
| 00 | 1010 | Disassociation（解除連接，notify） |
| 00 | 1011 | Authentication（身份驗證） |
| 00 | 1100 | Deauthentication（解除認證，notify） |
| 00 | 1101～1111 | Reserved（保留，未使用） |
2.1.1.1(Beacon(信標)幀) ?subtype 1000
?
? ? 抓包顯示的結果：
?
?
? ? 由于Beacon是廣播包，因此DA為FF:FF:FF:FF:FF:FF。
? ? 作用：向STA廣播AP的存在。也就是我們平時能夠搜到AP的原因，其包含了AP的相關信息。
?
2.1.1.2?(Probe Request(探測請求)幀)?subtype 0100
????抓包顯示的結果：
? ? 作用：STA廣播發(fā)出，與AP建立關聯的必然步驟，后面會具體說明。
2.1.1.3 (Probe Response(探測響應)幀)?subtype?0101
? ? 作用：STA請求探測幀后，AP的相對應的回應幀。
?
2.1.1.4 (ATIM幀) ?subtype ?1001
2.1.1.5 (Disassociation(解除關聯)與Deauthentication(解除認證)幀) subtype 1010
2.1.1.6 (Association Request(關聯請求)幀)?subtype 0000
2.1.1.7 (Reassociation Request(重新關聯請求)幀) subtype 0010
????????????????????????????????????????????? ??
2.1.1.8 (Authentication(身份認證)幀) subtype 1011
?
2.1.2 數據幀 type 10
| Type | Subtype | Frametype |
| 10 | 0000 | Data（數據） |
| 10 | 0001 | Data+CF-ACK |
| 10 | 0010 | Data+CF-Poll |
| 10 | 0011 | Data+CF-ACK+CF-Poll |
| 10 | 0100 | Null data（無數據：未傳送數據） |
| 10 | 0101 | CF-ACK（未傳送數據） |
| 10 | 0110 | CF-Poll（未傳送數據） |
| 10 | 0111 | Data+CF-ACK+CF-Poll |
| 10 | 1000 | Qos Data |
| 10 | 1001 | Qos Data + CF-ACK |
| 10 | 1010 | Qos Data + CF-Poll |
| 10 | 1011 | Qos Data + CF-ACK+ CF-Poll |
| 10 | 1100 | QoS Null（未傳送數據） |
| 10 | 1101 | QoS CF-ACK（未傳送數據） |
| 10 | 1110 | QoS CF-Poll（未傳送數據） |
| 10 | 1111 | QoS CF-ACK+ CF-Poll（未傳送數據） |
| ? | ? | ? |
?
?
?
?
?
?
?
2.1.2.1 IBSS subtype ?（0000 Data，0100NULL）
?
?
?
2.1.2.2 ?From AP ?subtype如圖所示
?
2.1.2.3?To AP?幀
2.1.2.4?WDS幀 subtype null
?
2.1.3 控制幀 type 01
? ? 主要用于數據傳輸前的控制，相關過程請看4.0 RTS/CTS。
?
| Type | Subtype | Frametype |
| 01 | 1010 | Power Save（PS）- Poll（省電－輪詢） |
| 01 | 1011 | RTS（請求發(fā)送，即:?Request To Send ，預約信道，幀長20字節(jié)） |
| 01 | 1100 | CTS（清除發(fā)送，即:Clear To Send ，同意預約，幀長14字節(jié)） |
| 01 | 1101 | ACK（確認） |
| 01 | 1110 | CF-End（無競爭周期結束） |
| 01 | 1111 | CF-End（無競爭周期結束）＋CF-ACK（無競爭周期確認） |
2.1.3.1 RTS幀 subtype 1011
?
2.1.3.2?CTS幀 ?subtype 1100
?
?
2.1.3.3 ACK幀 subtype 1101
2.1.3.4?PS-Poll幀 ?subtype ?1010
? ? 作用：當sta從省電模式中蘇醒，便發(fā)送一個PS-poll給基站。
?
?
3. Radiotap Header（monitor信息）
? ? 在monitor模式時，內核在MAC幀前面提供額外的信息。稱為Radiotap Header，其包含的信息有MAC時間戳，SSI信號強度，頻道頻率等。
????對應的數據結構如下：
? ? 這里的it_len表明了radiotap_header的長度，按上面抓到的包，這里的值為26。
? ? 因此，在monitor模式得到的RAW包，我們首先要偏移it_len個字節(jié)，以此得到MAC頭。
4.?RTS/CTS 幀 （數據發(fā)送原子性）
? ? 這兩個幀出現的原因是 無線收發(fā)器（STA）通常無法同時收發(fā)數據。使用這兩個幀可以讓STA處于收或發(fā)狀態(tài)。
? ? 這樣比較好理解，正是因為如此，當STA開始發(fā)送RTS，說明STA發(fā)數據；AP開始發(fā)送RTS，說明RTS接收數據。
????當其他STA收到RTS時，將延后數據包的發(fā)送。而具體延遲多久，由正在傳輸的MAC頭中的持續(xù)時間決定（Duration ID）。如：
????RTS（Request-to-Send）：請求發(fā)送數據。
????CTS（Clear-to-Send）：清空傳送區(qū)域。
? ? 兩個幀的過程如圖：
? ? ①為 STA ?②為AP?
????抓的兩個包來看下，下面是STA作為請求方
? ? 下面是STA作為接收方：
? ?上圖的223.252.199.6(00:36:76:54:b4:a2)是ap，172.21.11.2(a4:d1:d2:60:bb:0d)是STA，其Qos數據數據如下：
? ? RTS和CTS幀會延長幀傳輸過程，RTS，CTS，數據幀，以及ACK視為同一原子操作的一部分。
????用戶可以通過調整RTS閾值，來控制RTS/CTS交換過程。只要大于此閾值，RTS/CTS交換過程就會進行，小于該閾值就會直接傳送幀。
????對應的SOCK字段如下：
????
5. WIFI建立關聯過程
? ? 建立連接認證的過程主要由管理幀負責。
| 1 | 1000 | Beacon，STA接受AP信標幀，感知到AP，獲取SSID及AP參數 |
| 2 | 0100 | STA主動發(fā)送Probe探測請求 |
| 3 | 0101 | AP應答STA Prob Response |
| 4 | 1011 | STA發(fā)送Authentication請求認證 |
| 5 | AP應答Authentication請求，指示STA認證成功或失敗 | |
| 6 | 0000 | STA發(fā)送Association請求 |
| 7 | 0001 | AP應答Association Response |
????以上是連接過程，當需要斷開連接時，STA發(fā)送Disassociation
5.1 wifi攻擊原理
? ? 從連接的過程我們可以發(fā)現，我們可以采取強制斷開連接，使得STA重新進行連接。以此獲得認證數據包。
? ? 因此，可以利用Disassociation包或Deanthentication包實現。
6. 加密算法
? ? 安全認證主要由802.11i規(guī)范。以下是幾種加密算法。具體的連接過程將在下篇中說明。
? ? 1）WEP，Wire Equivalent Private ??https://en.wikipedia.org/wiki/Wired_Equivalent_Privacy?
? ? 2）CCMP， CTR with CBC-MAC protocol 基于AES加密?https://en.wikipedia.org/wiki/CCMP
? ? 3）WPA , Wi-Fi Protected Access?https://en.wikipedia.org/wiki/WPA?
? ? 4）TKIP，Temporal Key Integrity Protocal?https://en.wikipedia.org/wiki/Temporal_Key_Integrity_Protocol?
? ? 5）WPA2 ，Wi-Fi Protected Access 2 ?https://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_Protected_Access
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本文參考《802.11無線網絡 權威指南》
http://www.cnblogs.com/rainbowzc/p/5410876.html?
http://blog.csdn.net/robertsong2004/article/details/42805803?
http://blog.chinaunix.net/uid-9525959-id-3326047.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的802.11 MAC层帧解析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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