80211抓包分析.docx
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80211抓包分析
802.11抓包分析
1.实验目的
分析802.11协议，了解802.11的帧格式
2.实验环境及工具
操作系统：
ubuntu
实验工具：
WireShark
3.实验原理
（1）802.11MAC层数据帧格式：
Bytes2266620-23124
Frame
control
Duration
Address1
（recipient）
Address2
（transmitter）
Address3
Sequence
Data
Checksequence
Version
=00
Type
=10
Subtype
To
DS
From
DS
More
Frag.
Retry
Pwr.
mgt.
More
data
Protected
Order
Bits22411111111
Version：
表明版本类型，现在所有帧里面这个字段都是0
Type：
指明数据帧类型，是管理帧，数据帧还是控制帧,00表示管理帧，01表示控制帧，10表示数据帧
Subtype：
指明帧的子类型,Data=0000,Data+CF-ACK=0001，Data+CF-Poll=0010,Data+CF-ACK+CF-Poll=0011,Nulldata=0100,CF-ACK=0101,
CF-Poll=0110,Data+CF-ACK+CF-Poll=0111,QoSData=1000,
QosData+CF-ACK=1001,QoSData+CF-Poll=1010,
QoSData+CF-ACK+CF-Poll=1011,QoSNull=1100,
QoSCF-ACK=1101,QoSCF-Poll=1110,QoSData+CF-ACK+CF-Poll=1111
ToDS/FromDS：
这两个数据帧表明数据包的发送方向，分四种情况：
若数据包ToDS为0，FromDS为0，表明该数据包在网络主机间传输
若数据包ToDS为0，FromDS为1，表明该数据帧来自AP
若数据包ToDS为1，FromDS为0，表明该数据帧发送往AP
若数据包ToDS为1，FromDS为1，表明该数据帧是从AP发送往AP
Moreflag.:
置1表明后面还有更多段
Retry：
置1表明这个以前发送一帧的重传
Pwrmgt.:
置1表明发送发进入节能模式
Moredata：
置1表明发送发还有更多的帧需要发送给接收方，当AP缓存了处于省电模式下的网络主机的数据包时，AP给该省电模式下的网络主机的数据帧中该位为1，否则为0
Protected：
置1表明该帧的帧体已经被加密
Order：
置1告诉接收方高层希望严格按照顺序来处理帧序列
Duration：
通告本帧和其确认帧将会占用信道多长时间
Address1：
发送方地址Address2：
接收地址Address3：
远程端点
Sequence：
帧的编号
Data:
有效载荷，长度可达2312字节
CheckSequence：
CRC校验码
（2）802.11控制帧，每种控制帧的帧格式不一样，以RTS帧为例说明
Bytes22664
Frame
control
Duration
Receiver
Address
Transmitter
Address
Check
sequence
Version
=00
Type
=01
Subtype
=1011
To
DS
=0
From
DS
=0
More
Frag.
=0
Retry
=0
Pwr.
mgt.
More
Data
=0
Protected
=0
Order
=0
Bits22411111111
Version：
表明版本类型，现在所有帧里面这个字段都是0
Type：
指明数据帧类型，是管理帧，数据帧还是控制帧,00表示管理帧，01表示控制帧，10表示数据帧
Subtype：
指明数据帧的子类型，PowerSave（PS）-Poll（省电轮询）=1010,RTS=1011,CTS=1100,ACK=1101,CF-End（无竞争周期结束）=1110，CF-End（无竞争周期结束）+CF-ACK（无竞争周期确认）=1111，BlockACK=1001,
控制帧的ToDS至Order除Pwr.mgt.外必然为0
ReceiverAddress：
接收方地址
TransmitterAddress：
发送发地址，CTS和ACK没有该字段
Checksequence：
校验码
（3）管理帧,
Bytes2266620-23124
Frame
control
Duration
DestinationAddress
Source
Address
BSSID
Sequence
Data
Check
sequence
Version
=00
Type
=00
Subtype
To
DS
=0
From
DS
=0
More
Frag.
Retry
=0
Pwr.
mgt.
More
Data
Protected
Order
=0
Bits22411111111
Version：
表明版本类型，现在所有帧里面这个字段都是0
Type：
指明数据帧类型，是管理帧，数据帧还是控制帧,00表示管理帧，01表示控制帧，10表示数据帧
Subtype：
指明数据帧的子类型，
AssociationRequest（关联请求）=0000，
AssociationResponse（关联响应）=0001，
ReassociationRequest（重关联请求）=0010，
ReassociationResponse（重关联响应）=0011，
ProbeRequest（探测请求）=0100，
ProbeResponse（探测响应）=0101，
Beacon（信标帧）=1000，
ATIM（通知传输指示信息）=1001，
Disassociation（解除关联）=1010，
Authentication（身份验证）=1011，
Deauthentication（解除身份验证）=1100
管理帧的ToDS与FromDS均为0，其余FrameControl字段意义与数据帧一致
DestinationAddress：
目的地址
SourceAddress:
源地址
BSSID:
基本服务集ID,用于过滤收到的MAC帧（在基础型网络里为工作站所关联的AP的MAC地址）
Sequence:
帧序列号
AddressChecksequence：
校验码
4.实验步骤
1.配置wireshark，启动monitormode,抓取wifi的数据包,如下图
2.分析抓取到的wifi数据包
5.实验结果及分析
1.数据帧
（1）数据帧
Version，Type和Subtype的08H,即00001000，后两位00，表明协议版本为0，倒数3、4位10表明这是一个数据帧，前四位0000是subtype。
Framecontrol后8位0AH，即00001010。
ToDS=0，FromDS=1，表明该数据帧来自AP。
Morefrag=0,表明这是该帧的最后一段，Retry=1,表明这是重传帧，Pwr.Mgt.=0,表明发送方没有进入节能模式；Moredata=0表明没有更多的帧，即Nodatabuffered.Protected=0，表明没有加密，Order=0,表明没有严格的顺序要求。
Duration位为d500，低位为00，高位为d5，所以持续时间为00d5H=213微秒。
Address1=0022698ea744，接收方的MAC地址;Address2=0611b51a0a05,发送发地址，即AP地址；Address3=00005e00040a，远程远端地址；Sequence=3032,高位为32，低位为30，即0011001000110010,段号为0，帧号为001100100011B=803D，Checksequence=23093131H，检测结果为正确。
（2）上图帧紧接着的下一个数据帧
每发出去一帧Sequence中的12位帧号递增，Address1=0022698ea744，接收方的MAC地址;Address2=0611b51a0a05,发送发地址，即AP地址；Address3=00005e00040a，远程远端地址；这三个地址与上图中的帧一致，是同一发送方发送给同一接收方的连续两帧，帧号=804,帧号递增。
2．控制帧
（1）RTS帧
Version，Type和Subtype的b4H,即10110100，后两位00，表明协议版本为0，倒数3、4位01表明这是一个控制帧，前四位1011是subtype,表明这是一个RTS；
Framecontrol后8位00H，控制帧的这几位除Pwr.mgt.外必然是0.Pwr.mgt即发送方没有进入节能模式。
Duration位为6709，低位为67，高位为09，所以持续时间为096fH=2407微秒。
ReceiverAddress=00:
22:
69:
8e:
a7:
44，接收方的MAC地址;TransmitterAddress=06:
11:
b5:
1a:
0a:
05，发送方地址；Checksequence=6e24f28cH，检测结果为正确。
（2）CTS帧
Version，Type和Subtype的C4H,即11000100，后两位00，表明协议版本为0，倒数3、4位01表明这是一个控制帧，前四位1100是subtype,表明这是一个CTS.
Framecontrol后8位00H，控制帧的这几位除Pwr.mgt.外必然是0.Pwr.mgt即发送方没有进入节能模式。
Duration位为6f09，低位为6f，高位为09，所以持续时间为096fH=2415微秒。
ReceiverAddress=70f1al496492，接收方的MAC地址;Checksequence=a1d1f7e5H，检测结果为正确。
（3）ACK帧
Version，Type和Subtype的d4H,即11010100，后两位00，表明协议版本为0，倒数3、4位01表明这是一个控制帧，前四位1101是subtype,表明这是一个ACK；
Framecontrol后8位00H，控制帧的这几位除Pwr.mgt.外必然是0.Pwr.mgt即发送方没有进入节能模式。
Duration位为0000，所以持续时间为0微秒,ACK表明该帧的传送结束，所以持续时间为0，ReceiverAddress=00:
22:
69:
8e:
a7:
44，接收方的MAC地址;Checksequence=6e24f28cH，检测结果为正确。
（4）BlockACK帧
Version，Type和Subtype的94H,即10010100，后两位00，表明协议版本为0，倒数3、4位01表明这是一个控制帧，前四位1001是subtype,表明这是一个BlockAck,这是一个块确定帧
Framecontrol后8位00H，控制帧的这几位除Pwr.mgt.外必然是0.Pwr.mgt即发送方没有进入节能模式。
Duration位为9400，低位为94，高位为00，所以持续时间为0094H=148微秒。
ReceiverAddress=70f1al496492，接收方的MAC地址。
TransmitterAddress=3822d67704d3,发送方的MAC地址，Checksequence=d2ed060f，检测结果为正确。
其余位与BlockACK该种帧有关，BlockAckType=02H，compressedBlock；BlockAckControl=0005H,BlockAckStartingSequenceControl=9320H.
3.管理帧
Version，Type和Subtype的80H,即10000000，后两位00，表明协议版本为0，倒数3、4位00表明这是一个管理帧，前四位1000是subtype,表明这是信标帧，AP每隔一段时间就会发出的Beacon（信标）信号，用来宣布802.11网络的存在
Framecontrol后8位00H.ToDS=0，FromDS=0，管理帧这两位固定。
Morefrag=0,表明这是该帧的最后一段，Retry=0,表明这不是重传帧，Pwr.Mgt.=0,表明发送方没有进入节能模式，Moredata=0表明没有更多的帧，即Nodatabuffered,该位被置是因为有AP缓存了数据给在休眠中的主机，由于ToDS=0，FromDS=0,数据再主机之间传送，所以Moredata必定为0.Protected=0，表明没有加密，Order=0,表明没有严格的顺序要求。
Duration位为0000，信标帧传送完，此次传输就已经结束，所以持续时间为0微秒。
DestinationAddress=ffffffff,即为广播;SourceAddress=3822d67705d0,为AP地址；BSSID=3822d67705d0,即AP地址；Sequence=6002,高位为02，低位为60，即0000001001100000，段号为0，帧号为000000100110B=38D，Checksequence=8007c6e2H，检测结果为正确。
6.实验总结
十六进制表示的帧与帧格式字段，顺序对应关系不太合理。
如数据帧FrameControl在Packetbytes面板为080a，在Packetdetail面板显示为0a08.0a08=0000101000001000,所表示的分别是Order,Protected,Moredata,Pwr.mgt,Retry,Morefrag.FromDS,ToDS,Subtype,Type和Version,顺序与帧格式中描述的正好相反。
而Duration，Source字段均是两个字节，如Duration在Packetbytes面板中的十六进制为d500,延迟=213D=00d5H，后两位为高字节，与正常顺序相反。
而地址字节，在Packetbytes面板为0022698ea744，则MAC地址就为0022698ea744，这里的字节顺序没有反过来。
所以说用wireshark抓包得到的十六进制表示的帧，其顺序与帧格式中描述的顺序对应关系比较难理解。
7.参考资料
1.计算机网络（第五版）.AndrewS.Tanenbaum,DavidJ.Wetherall
2.802.11无线网络权威指南（第二版）MattbewS.Gast
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