思科认证基础之802.11MAC协议

　　802.11MAC协议定义了5类时序间隔，其中两类是由物理层决定的基本类型：短帧空间(SIFS)和时隙 (slot time)。其余3类时序间隔则基于以上两种基本的时序间隔：优先级帧间空间(PIFS)、分散帧间空间(DIFS)和扩展帧间空间(EIFS)。

　　SIFS是最短的时序间隔，其次为时隙。时隙可视为MAC协议操作的时间单元，尽管802.11信道就整体而言并不工作于时隙级时序间隔上。对于 802.11b网络(即具有DSSS物理层的网络)，SIFS和时隙分别为10和20μs。考虑到信号的传播和处理延迟，通常将时隙选择为20μs。 PIFS等于SIFS加1个时隙，而DIFS等于SIFS加2个时隙。EIFS比上述4类时序间隔都长得多，通常在当收到的数据帧出现错误时才使用。

　　802.11MAC协议支持两种操作模式：单点协调功能(PCF)和分散协调功能(DCF)。PCF提供了可避免竞争的接入方式，而DCF则对基于接入的竞争采取带有冲突避免的载波检测多路访问(CSMA/CA)机制。上述两种模式可在时间上交替使用，即一个PCF的无竞争周期后紧跟一个DCF 的竞争周期。

　　AP首先将轮询消息和数据(如果存在)发送至移动站1(用S1表示)。移动站1应当在SIFS时序间隔内，立即发送确认消息或数据帧(如果数据帧存在)至AP。在收到来自移动站1的ACK消息或数据后，AP将在SIFS时序间隔内轮询移动站2。在本例中，由于轮询消息丢失或者移动站不需要发送数据至AP，因此移动站2并未作出响应。这种情形中，由于在SIFS截止之前AP未收到来自移动站2的响应， AP将在PIFS时序间隔内继续轮询移动站3。PIFS开始于移动站2最后一条轮询消息的末尾。

　　在退避期间，如果在一个时隙中检测到信道繁忙，那么退避间隔将保持不变，并且只当检测到在DIFS间隔及其下一时隙内信道持续保持空闲，才重新开始减少退避间隔值。当退避间隔为0，将再次传送分组数据。退避机制有助于避免冲突，因为信道可在最近时刻被检测为繁忙。更进一步，为了避免信道被捕获，在两次连续的新分组数据传送之间，移动站还必须等待一个退避间隔，尽管在DIFS间隔中检测到信道空闲。

　　DCF的退避机制具有指数特征。对于每次分组传送，退避时间以时隙为单位(即是时隙的整数倍)，统一地在0至n-1之间进行选取，n表示分组数据传送失败的数目。在第一次传送中，n取值为CWmin=32，即所谓的最小竞争窗(minimum contention window)。每次不成功的传送后，n将加倍，直至达到最大值CWmax=1024。

　　对于每个成功接收的分组数据，802.11规范要求向接收方发送ACK消息。而且为了简化协议头，ACK消息将不包含序列号，并可用来确认收到了最近发送的分组数据。也就是说，移动站根据间断停起(stop-and-go)协议进行数据交换。一旦分组数据传送结束，发送移动站将在10μs SIFS间隔内收到ACK。如果ACK不在指定的ACK_timeout周期内到达发送移动站，或者检测到信道上正在传送不同的分组数据，最初的传送将被认为是失败的，并将采用退避机制进行重传。

　　除了物理信道检测，802.11MAC协议还实现了网络向量分配(NAV)，NAV的值向每个移动站指示了信道重新空闲所需的时间。所有的分组数据均包含一个持续时间字段，而且NAV将对传送的每个分组数据的持续时间字段进行更新。因此，NAV实际上表示了一种虚拟的载波检测机制。MAC协议就采用物理检测和虚拟检测的组合以避免冲突。

　　上面描述的协议称为双向握手机制，此外，MAC协议也包含4通(four-way)帧交换协议。实际上，4通协议利用上述竞争过程获得信道接入之后，要求移动站向AP发送一个特殊信号：发送请求(RTS)信号，而不是实际的数据分组包。与此相呼应，AP将在适当的时候，在 SIFS间隔内发送清除-发送(Clear-to-Send， CTS)消息，以通知请求的移动站立即开始分组数据传送。RTS/CTS握手的主要目的是解决所谓的隐藏终端(hidden terminal)问题。

　　802.11MAC协议的介绍就为大家介绍完了，希望读者已经从中得到自己的想获取的内容了，我们也将会继续为大家整理此块的知识。