izfsk's notes

基础结构

OSI 参考模型

TCP/IP 参考模型（ARPANET 模型）

端口号相关

端口号是 16-bit 数据，范围 0-65535，其中 IANA 规定： - 0-1023 为知名端口（well-known） - 1024-49151 为注册端口（registered） - 49152-65535 为动态/私有端口（dynamic/private）

常见的端口（well-known）如下

无线保真，又称为 Wi-Fi，是无线版本的以太网。其标准为 IEEE 802.11 系列。其基础构建为：

其中包含若干个部分，如工作站（Stations，STAs），它们连接到各自的接入点（Access Points，APs）组成基础服务集（Basic Service Set，BSS），而 AP 则通过分布式服务（Distributed Service，DS）连接并组成一个更大的扩展服务集（Extended Service Set，ESS）。

无线网络构建有两种方式： - Infrastructure：无线网与有线网通过一接入点来进行通讯 - Ad-hoc：Ad-hoc模式－－带有无线设备的计算机之间直接进行通讯

多个组成 Ad-hoc 网络的 STAs 组成一个独立基本工作集（Independent Basic Service Set，IBSS）。多个 BSS 或者 IBSS 组成一个服务集（Service Set），其标识符为Service Set IDentifier 即 SSID。

帧结构

IEEE802.11 帧有多种，但都有同样的结构。如上图，其中： - Preamble：前导段，用于同步和分隔 - PLCP Header：物理层会聚过程子层（Physical Layer Convergence Procedures）头部，包含物理层的数据和参数 - Frame Control Word / Frame Ctrl：定义帧的类别，共三大类：管理帧（Management Frames）、控制帧（Control Frames）和数据帧（Data Frames）

管理帧

控制帧用于创建，管理和结束 STA 与 AP 之间的通讯，用来交换诸如 SSID、加密方式、信道等参数信息。「扫描网络」就需要用到控制帧。扫描网络有被动和主动之分，被动扫描是指 STA 监听 AP 发出的 beacon 帧，为了保证每个信道都能监听到会不断切换信道。主动扫描还会发送特殊的管理帧即探测帧（probe request），在一个信道上进行广播，广播完成后，等待一段时间，收到帧反馈，做记录，超时就切换到下个信道广播。

控制帧 RTS / CTS

有两个特殊的控制帧： request-to-send (RTS) 和 clear-to-send (CTS)，分别是请求发送和许可发送。顾名思义，用于在站点之间请求发送数据。这样做的目的有两个： - 流控，用于控制流量； - 解决隐藏终端问题：「隐藏终端」是指，A 向 B 发送信息，C 未侦测到 A 向 B 发送，故 A 和 C 同时将信号发送至 B，引起信号冲突，导致发送至B的信号都丢失。通过 RTS/CTS 机制，完成了「握手」，使得大数据包的传输更可靠。通常，AP 有一个叫作 packet size threshold 的配置项，超过此数值的数据就会激发 RTS/CTS 机制。

ACK 应答帧

无线局域网中丢包的情况更普遍，为此发展了重传/应答（re-transmission/acknowledgment）模式。ACK 帧应当在特定的时间内为每一个发出的单播帧或一组帧发回。多播和广播帧无须 ACK。若在特定时间内没有收到 ACK，重传之。

为了防止重传的帧重复，重传的帧的 Frame Control 区设置了 Retry 标志。这样若收到多份，只需要保留一个即可。为此，接收设备需要保留最近帧的一些信息。

协调方式

802.11 的协调方式有点协调（PCF）、分布式协调（DCF）和混合协调（HCF）。其中点协调已废弃。

DCF

DCF 是一种 CSMA/CA 机制，即 Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，载波侦听多路访问／冲突避免。工作站在发送之前检测信道是否可用，若不能则等待一段时间。

DIFS与SIFS

都属于Inter-frame Spacing（IFS），即帧间间隙。DIFS全称为Distributed Inter-frame Spacing，即分布式帧间间隙，SIFS称为Short inter-frame space，即短帧间间隔。在CSMA/CA中，发一个帧之前，都需要 "等待" 一个相应的帧间间隔，比如发送数据之前至少要等待DIFS时间，发送ACK之前需要等待SIFS时间。

分段与聚合

分段

对于大的帧，可以进行分段（fragmentation）。分段只用于单播帧，若要重传，只需要重传一段即可。为了分段，Seq Ctrl 段将包含 4 bits 段编号和 12 bits 序列号，因此，帧可以分为 15 个段，对于需要更多分段的帧，Frame Ctrl 将会包含一个设置为 1 的 More Frag 标准，提示接下来还有更多段。所有的段的序列号相同。接受者在收到 More Flag 为 0 的段后恢复整个帧。

分段需要调谐，分段可以减少出现比特错误的几率。AP 会设置一个值，超过者触发分段。一般为 2437 bytes

聚合

所谓聚合（aggregation），就是把一大堆帧塞在一个帧里面。802.11 提供两种聚合方式，分别为 A-MSDU（aggregated MAC service data unit） 和 A-MPDU（aggregated MAC protocol data unit）： - A-MSDU：把若干个完整的 802.3 以太网帧塞在一个 802.11 帧里面，共有一个 FCS，理论效率更高，一旦错误，全要重传； - A-MPDU：把若干个参数（来源、目标、QoS 等）相同的 MPDU 塞在一起，各自有 FCS，结合 ACK 可以只重传错误的；

节能模式和时间同步

802.11 提供节能模式（power save mode），从节能模式恢复等操作需要时间同步，每一个站点与网络中的其他站点同步时间，精度达到 4 微秒 + 物理层延迟。