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编程问答

802.11 MAC层帧解析

發(fā)布時間：2025/4/5 编程问答 40 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 802.11 MAC层帧解析小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

注1：本文STA為station簡稱，AP為access piont簡稱。

? ? 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(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

typedef?struct?_rtw_ieee80211_hdr_qos?{

__le16?frame_ctl;

__le16?duration_id;

u8?addr1[ETH_ALEN];

u8?addr2[ETH_ALEN];

u8?addr3[ETH_ALEN];

u16?seq_ctl;

u8?addr4[ETH_ALEN];

}?rtw_ieee80211_hdr_qos,*prtw_ieee80211_hdr_qos;

1.1 地址格式 ?

? ? addr1：接收地址（所有包都包含它）

? ? addr2：傳輸?shù)刂?#xff08;除ACK和CTS包外的其他包都包含它）

? ? addr3：只用于管理包和數(shù)據(jù)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(yīng)的地址如下：（Little?ENDIAN）

typedef?struct?_frame_contrl{

unsigned?char?version:2;

unsigned?char?type:2;??????//00?管理幀?01控制幀?10數(shù)據(jù)幀?11保留

unsigned?char?subtype:4;???//0000?0001?Association?request/response；???0010?0011?reassociation?request/response

??//0100?0101?probe?requset/response；?????????0110-0111?reserved

??//1000?Beacon； 1001?Announcement?traffic?indication?message（ATIM）

??//1010?Disassociation?????????????????????????1011?Authentication

??//1100?Deauthentication 1101-1111?Reserved

//unsigned?char?ToDS:1;

unsigned?char?FromDS:2;/*?來自DS*/

unsigned?char?MoreFrag:1;/*更多分段*/

unsigned?char?Retry:1;?/*重傳*/

unsigned?char?PwrMgt:1;/*電源管理*/

unsigned?char?MoreData:1;/*更多數(shù)據(jù)*/

unsigned?char?WEP:1;/*受保護幀*/

unsigned?char?Rsvd:1;/*順序*/

}frame_contrl,*pfram_contrl;

? ? 地址對應(yīng)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(guān)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(shù)據(jù)偵。

? ? ?各地址的解釋：

????????SRC：源地址（SA），和以太網(wǎng)中的一樣，就是發(fā)幀的最初地址，在以太網(wǎng)和wifi中幀格式轉(zhuǎn)換的時候，互相可以直接復制。

????????DST：目的地址（DA），和以太網(wǎng)中的一樣，就是最終接受數(shù)據(jù)幀的地址，在以太網(wǎng)和wifi中幀格式轉(zhuǎn)換的時候，互相可以直接復制。

????????TX：也就是Transmiter（TA），表示無線網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)發(fā)時候的路由）。

????????RX：也就是Receiver（RA），表示無線網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)發(fā)給接收者的ap）。

? ? 注：無線網(wǎng)絡(luò)中的Station想要通信，必須經(jīng)過AP來進行“轉(zhuǎn)發(fā)”。其實，Tx和Rx是無線網(wǎng)絡(luò)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(guān)聯(lián)、身份驗證，掃描等。

? ??01，控制幀。IEEE80211_TYPE_CTL 通常與數(shù)據(jù)包相關(guān)。如：PS-poll包用于從AP緩沖區(qū)取回數(shù)據(jù)包；另一個例子，STA若想數(shù)據(jù)傳輸，首先會發(fā)送RTS的控制數(shù)據(jù)包，如果介質(zhì)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(shù)據(jù)包。

? ??10，數(shù)據(jù)幀。IEEE80211_TYPE_DATA 原始數(shù)據(jù)包。注：空數(shù)據(jù)包是特殊的數(shù)據(jù)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(yīng)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(yīng))
00	0010	Reassociation request（重連接請求）
00	0011	Reassociation response（重連接聯(lián)響應(yīng)）
00	0100	Probe request（探測請求）
00	0101	Probe response（探測響應(yīng)）
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(jié)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(guān)信息。

?

2.1.1.2?(Probe Request(探測請求)幀)?subtype 0100

????抓包顯示的結(jié)果：

? ? 作用：STA廣播發(fā)出，與AP建立關(guān)聯(lián)的必然步驟，后面會具體說明。

2.1.1.3 (Probe Response(探測響應(yīng))幀)?subtype?0101

? ? 作用：STA請求探測幀后，AP的相對應(yīng)的回應(yīng)幀。

2.1.1.4 (ATIM幀) ?subtype ?1001

2.1.1.5 (Disassociation(解除關(guān)聯(lián))與Deauthentication(解除認證)幀) subtype 1010

2.1.1.6 (Association Request(關(guān)聯(lián)請求)幀)?subtype 0000

2.1.1.7 (Reassociation Request(重新關(guān)聯(lián)請求)幀) subtype 0010

????????????????????????????????????????????? ??

2.1.1.8 (Authentication(身份認證)幀) subtype 1011

2.1.2 數(shù)據(jù)幀 type 10

Type	Subtype	Frametype
10	0000	Data（數(shù)據(jù)）
10	0001	Data+CF-ACK
10	0010	Data+CF-Poll
10	0011	Data+CF-ACK+CF-Poll
10	0100	Null data（無數(shù)據(jù)：未傳送數(shù)據(jù)）
10	0101	CF-ACK（未傳送數(shù)據(jù)）
10	0110	CF-Poll（未傳送數(shù)據(jù)）
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(shù)據(jù)）
10	1101	QoS CF-ACK（未傳送數(shù)據(jù)）
10	1110	QoS CF-Poll（未傳送數(shù)據(jù)）
10	1111	QoS CF-ACK+ CF-Poll（未傳送數(shù)據(jù)）
?	?	?

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(shù)據(jù)傳輸前的控制，相關(guān)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(jié)束）
01	1111	CF-End（無競爭周期結(jié)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(nèi)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(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

typedef?struct?_ieee80211_radiotap_header?{

u8?it_version; /*?Version?0.?Only?increases

?*?for?drastic?changes,

?*?introduction?of?compatible

?*?new?fields?does?not?count.

?*/

u8?it_pad;

__le16?it_len; /*?length?of?the?whole

?*?header?in?bytes,?including

?*?it_version,?it_pad,

?*?it_len,?and?data?fields.

?*/

__le32?it_present; /*?A?bitmap?telling?which

?*?fields?are?present.?Set?bit?31

?*?(0x80000000)?to?extend?the

?*?bitmap?by?another?32?bits.

?*?Additional?extensions?are?made

?*?by?setting?bit?31.

?*/

}ieee80211_radiotap_header,*pieee80211_radiotap_header;

? ? 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(shù)據(jù)發(fā)送原子性）

? ? 這兩個幀出現(xiàn)的原因是無線收發(fā)器（STA）通常無法同時收發(fā)數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)；AP開始發(fā)送RTS，說明RTS接收數(shù)據(jù)。

????當其他STA收到RTS時，將延后數(shù)據(jù)包的發(fā)送。而具體延遲多久，由正在傳輸?shù)腗AC頭中的持續(xù)時間決定（Duration ID）。如：

????RTS（Request-to-Send）：請求發(fā)送數(shù)據(jù)。

????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(shù)據(jù)數(shù)據(jù)如下：

? ? RTS和CTS幀會延長幀傳輸過程，RTS，CTS，數(shù)據(jù)幀，以及ACK視為同一原子操作的一部分。

????用戶可以通過調(diào)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(yīng)的SOCK字段如下：

#define?SIOCSIWRTS 0x8B22 /*?set?RTS/CTS?threshold?(bytes)?*/

#define?SIOCGIWRTS 0x8B23 /*?get?RTS/CTS?threshold?(bytes)?*/

????

5. WIFI建立關(guān)聯(lián)過程

? ? 建立連接認證的過程主要由管理幀負責。

序號SubType說明

1	1000	Beacon，STA接受AP信標幀，感知到AP，獲取SSID及AP參數(shù)
2	0100	STA主動發(fā)送Probe探測請求
3	0101	AP應(yīng)答STA Prob Response
4	1011	STA發(fā)送Authentication請求認證
5		AP應(yīng)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(yīng)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(xiàn)，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(shù)據(jù)包。

? ? 因此，可以利用Disassociation包或Deanthentication包實現(xiàn)。

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

本文參考《802.11無線網(wǎng)絡(luò) 權(quán)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(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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