# 802.11 - Frame Format

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## 課程影片

### 第 3F 講 IEEE 802.11 無線區域網路 (Wireless LAN) L03

{%youtube 8xvPiPVcW90 %}

## Frame Format

完整的格式如下：


而 Linux 核心相關的巨集定義在 [`include/linux/ieee80211.h`](https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/include/linux/ieee80211.h) 中，實際上就是經由適當對齊之後的一個結構體：

struct ieee80211_hdr {
	__le16 frame_control;
	__le16 duration_id;
	u8 addr1[ETH_ALEN];
	u8 addr2[ETH_ALEN];
	u8 addr3[ETH_ALEN];
	__le16 seq_ctrl;
	u8 addr4[ETH_ALEN];
} __packed __aligned(2);

### Addr1 ~ Addr4 (6 X 4 位元組)

第一眼看過去，最明顯的地方是他居然包含了 4 個 *address*。這是因為 802.11 使用的是分散式系統，假定 $A_1$ 與 $E_1$ 基地台連接，而 $A_2$ 與 $E_2$ 基地台連接，則若 $A_1$ 需要與 $A_2$ 通訊，需要先傳送給 $E_1$ 基地台，由 $E_1$ 基地台傳給另外一個 $E_2$ 基地台，再由該 $E_2$ 基地台傳送給其底下的 $A_2$。因此，最多需要 $A_1, E_2, A_2, E_2$ 四者的位址。也就是：

$$
A_1 \to E_1 \leadsto E_2 \to A_2
$$

### Frame Control

相關的常數同樣是定義在 [`include/linux/ieee80211.h`](https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/include/linux/ieee80211.h#L32) 中：

#define IEEE80211_FCTL_VERS		0x0003
#define IEEE80211_FCTL_FTYPE		0x000c
#define IEEE80211_FCTL_STYPE		0x00f0
#define IEEE80211_FCTL_TODS		0x0100
#define IEEE80211_FCTL_FROMDS		0x0200
#define IEEE80211_FCTL_MOREFRAGS	0x0400
#define IEEE80211_FCTL_RETRY		0x0800
#define IEEE80211_FCTL_PM		0x1000
#define IEEE80211_FCTL_MOREDATA		0x2000
#define IEEE80211_FCTL_PROTECTED	0x4000
#define IEEE80211_FCTL_ORDER		0x8000
#define IEEE80211_FCTL_CTL_EXT		0x0f00

當中一個重要的位元是 `From DS/To DS`，除了課程影片內容之外， [`include/linux/ieee80211.h`](https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/include/linux/ieee80211.h#L32) 的註解中也有提到他的功能：

/*
 * DS bit usage
 *
 * TA = transmitter address
 * RA = receiver address
 * DA = destination address
 * SA = source address
 *
 * ToDS    FromDS  A1(RA)  A2(TA)  A3      A4      Use
 * -----------------------------------------------------------------
 *  0       0       DA      SA      BSSID   -       IBSS/DLS
 *  0       1       DA      BSSID   SA      -       AP -> STA
 *  1       0       BSSID   SA      DA      -       AP <- STA
 *  1       1       RA      TA      DA      SA      unspecified (WDS)
 */

這兩個位元決定傳輸的起點與終點是否為基地台。

### Data (0 ~ 2312 位元組)

## Inter-Frame Space

封包並不是連續地收發，而是傳輸完一個封包之後，必須間隔一段時間，才可以進行下一次的收發。

不同種類的封包的收發之間有規定的間隔，這個時間間隔稱為 *IFS* (*inter-frame space*) 的常數時間之後，才可以繼續下一個動作。所以一種可能的傳輸是像下面這樣：


在這個傳輸當中，目的地（Dst）收到 *RTS* 之後，不會立刻傳 *CTS*，而是要等待長度為 *SIFS* 的時間，才可以回傳 *CTS*; 而收到 *CTS* 的一方，也不能立即傳輸，要等另外一段長度為 *SIFS* 的時間之後，才能傳輸封包。

而這樣的時間間隔不只有一種。實際上，這樣的長度間隔共有三種值，由短到長分別是 *SIFS*, *PIFS*, *DIFS*。

> 這個在 DCF 才會提到，但覺得可以放在這邊。