WiFi IEEE 802.11协议精读：IEEE 802.11-2007，6，MAC service definition MAC服务定义

继续精读IEEE 802.11-2007

6，MAC service definition MAC服务定义

6.1 MAC服务概述

6.1.1 数据服务

此服务为对等逻辑链路控制（LLC）实体提供交换MAC服务数据单元（MSDU）的能力。为支持此服务，本地媒体访问控制（MAC）利用底层的物理层（PHY）服务，将MSDU传输至对等MAC实体，在那里MSDU将被交付给对等LLC。这种异步MSDU传输是在无连接基础上进行的。默认情况下，MSDU传输是基于尽力而为原则的。然而，服务质量（QoS）机制使用一个流量标识符（TID）来按每个MSDU指定差异化服务。QoS机制还允许在使用流量规范（TSPEC）的基础上，支持更具同步性的行为，这是基于面向连接的方式实现的。对于提交的MSDU是否能成功交付，并不提供任何保证。广播和多播传输是MAC提供的数据服务的一部分。由于无线介质（WM）的特性，与单播MSDU相比，广播和多播MSDU可能会经历较低的QoS。所有站点（STA）都将支持数据服务，但在支持QoS的基本服务集（BSS）中，只有QoS STA会根据单个MSDU指定的流量类别或流量流（TS）来区分其MSDU交付。

由于MAC的某些功能操作可能会导致某些MSDU（MAC服务数据单元）的重新排序，如下文将更详细地讨论，在非QoS（服务质量）STA（站点）中，数据服务内存在两个服务类别。通过选择所需的服务类别，每个发起MSDU传输的LLC（逻辑链路控制）实体都能够控制MAC实体是否被允许对这些MSDU进行重新排序。

6.1.2 安全服务

IEEE Std 802.11中的安全服务由认证服务以及TKIP（临时密钥完整性协议）和CCMP（计数器模式密码块链消息认证码协议）机制提供。所提供的安全服务范围仅限于站点之间的数据交换。IEEE 802.11 TKIP和CCMP实现所提供的数据保密服务是对MSDU（MAC服务数据单元）的保护。在本标准中，TKIP和CCMP被视为位于MAC子层内的逻辑服务，如参考模型图5-10（在5.7中）所示。TKIP和CCMP服务的实际实现对逻辑链路控制（LLC）和MAC子层以上的其他层是透明的。

IEEE Std 802.11中TKIP和CCMP提供的安全服务如下：
a) 数据保密性；
b) 认证；以及
c) 与层管理相结合的访问控制。

在认证交换过程中，双方按照第8条的规定交换认证信息。

TKIP和CCMP提供的MAC子层安全服务依赖于非第2层管理或系统实体的信息。管理实体通过一组MAC子层管理实体（MLME）接口和管理信息库（MIB）属性向TKIP和CCMP传递信息；特别是，8.7中定义的TKIP和CCMP决策树是由MIB属性驱动的。

使用WEP（有线等效保密）进行保密、认证或访问控制已被弃用。WEP算法不适用于本标准的目的。

6.1.3 MSDU排序

MAC子层提供的服务允许，并在某些情况下可能要求，对MSDU进行重新排序。

在非QoS STA中，MAC不会故意对MSDU进行重新排序，除非基于指定接收STA的当前操作（“电源管理”）模式，这种重新排序对于提高成功交付的可能性是必要的。对于在任一单个STA的MAC服务接口处接收到的MSDU集合而言，这种重新排序（如果有的话）的唯一影响是，相对于来自单个源STA地址的定向MSDU，广播和多播MSDU的交付顺序可能会发生变化。如果使用数据服务的高层协议不能容忍这种可能的重新排序，则应使用可选的StrictlyOrdered服务类别。在使用StrictlyOrdered服务类别的任意两个STA之间传输的MSDU不会受到使用ReorderableMulticast服务类别时可能出现的相对重新排序的影响。然而，若希望在STA处接收使用StrictlyOrdered服务类别发送的MSDU，则该STA则不能同时使用MAC电源管理功能。

在BSS中操作的QoS STA有两种服务类别，分别指定为QoSAck和QoSNoAck（有关更多信息，请参阅6.1.1.3）。对MSDU进行重新排序，不仅是为了基于指定接收STA的当前操作模式提高成功交付的可能性，还是为了尊重在MA-UNITDATA.request原语中指定的单个MSDU的优先级参数。对于在任一单个STA的MAC服务接口处接收到的MSDU集合而言，这种重新排序（如果有的话）的影响包括：
a) 相对于单播MSDU，广播和多播MSDU的交付顺序发生变化；
b) 对来自单个源STA地址且具有不同TID值的MSDU进行重新排序；以及
c) 对具有相同TID但不同服务类别的广播和多播MSDU进行重新排序。

对于具有相同TID值且发往相同目的地的单播MSDU，不得进行重新排序。

在非QoS BSS中操作的STA应遵循为非QoS STA定义的重新排序规则。

为了使MAC正常操作，分布系统（DS）必须满足ISO/IEC 15802-1:1995的要求。确保MSDU适当排序的操作限制在9.8中指定。

6.1.4 MSDU format

6.1.5 MAC数据服务架构

MAC数据平面架构（即涉及MSDU全部或部分传输的过程）如图6-1所示。

在传输过程中，MSDU会经历以下部分或全部过程：省电模式下的帧传输延迟、序列号分配、分片、加密、完整性保护和帧格式化。IEEE Std 802.1X-2004可能会在受控端口阻止MSDU。在某个时刻，包含MSDU全部或部分的数据帧会按AC/TS（访问类别/流量规范）进行排队。这种排队可能发生在图6-1所示的三个点中的任何一个。

在接收过程中，接收到的数据帧会经历MPDU（MAC协议数据单元）头部和循环冗余码（CRC）验证、去重、（如果使用Block Ack机制）可能的重新排序、解密、去分片、完整性检查和重放检测。重放检测（或使用安全机制时的去分片）之后，MSDU会被传递到MAC_SAP（MAC服务访问点）或DS（分布系统）。如果受控端口未启用，且MSDU不代表IEEE 802.1X帧，则IEEE 802.1X受控/非受控端口会丢弃该MSDU。TKIP（临时密钥完整性协议）和CCMP（计数器模式密码块链消息完整码协议）MPDU帧顺序强制在解密之后、MSDU去分片之前进行；因此，如果MPDU未按顺序到达，去分片将失败。

7，Frame formats帧格式

8，Security 安全

9，MAC sublayer functional description MAC子层功能描述

10，Layer management 层管理

11，MLME，MAC sublayer management entity，MAC子层管理入口

12，PHY service specification，物理层服务规范

13，PHY management，物理层管理

14，Frequency-Hopping spread spectrum (FHSS) PHY specification for the 2.4 GHz industrial, scientific, and medical (ISM) band，FHSS 跳频--已废弃

15，DSSS PHY specification for the 2.4 GHz band designated for ISM applications，802.11b（2.4G 1 Mb/s and 2 Mb/s ）

16，Infrared (IR) PHY specification 红外--已废弃

17，Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) PHY specification for the 5 GHz band， 802.11a（5G OFDM）

18，High Rate direct sequence spread spectrum (HR/DSSS) PHY specification，802.11b(2.4G CCK 5.5 Mb/s and 11 Mb/s)

19，ERP specification，802.11g（2.4G DSSS-OFDM）