1.4 802.11对上层协议的封装
和所有其他的 802 链路层一样，802.11可以传输各种不同的网络层协议。和以太网不同的是，802.11是以802.2 的逻辑链路控制封装来携带上层协议。图 1-13 显示了如何以 802.2LLC封装来携带 IP 封包。如该图所示，802.1H与RFC 1042 所使用的『MAC标头』长度为 12个bit组，其内容为以太网上的『源 MAC地址』与『目的 MAC地址』，或者前面所提到的长标头（long 802.11MAC header ）。
图 1-13：802.11 里的 IP 封装
传输时，用来封装 LLC 数据的方式有两种。其中一种是 RFC 1042 所描述的方式，另外一种则是802.1H所规范的方式。两种标准各自有其别名。RFC 1042 有时候被称为 IETF 封装，而802.1H有时候则被称为隧道式封装（tunnel encapsulation）.
这两种方式极为相似，如图 1-13所示。此图最上方为以太网帧，它具有 MAC标头（源与目的MAC地址），类型代码（type code ），内嵌封包（embedded packet ）以及帧检验等位。
在IP 领域里，Type code 不是代表IP 的本身的OX0800（十进制的 2048），就是代表地址解析协议（简称 ARP）的 OX0806（十进制的 2054）。
RFC 1042 与802.1H均衍生自 802.2 的子网络访问协议（sub-network access protocol ，简称SNAP ）。MAC地址会被复制到封装帧（encapsulation frame）的开头，然后插入 SNAP标头。SNAP 标头一开始是目的服务访问点（destination service access point,简称DSAP）与源服务访问点（source service access point, 简称SSAP）。然后是一个控制位。和高阶数据链路控制（high-level data link control, 简称HDLC）及其衍生协议一样，此控制位会被设定为 0x03，代表未编号信息（unnumbered information，简称UI）,对应到IP datagram 所谓的尽力传送（best-effert delivery）范畴。SNAP 所置入的最后一个位是组织代码（organizationally unique identifier ，简称 OUI）。起初，IEEE 希望用一个 bit组的服务访问点（service access point ）来涵盖网络协议编号，不过后来证明这种看法过于乐观。因此，SNAP 只得从原来的以太网帧复制一份类型代码（type code ）。802.11H 与RFC 1042 之间的唯一差异，在于其使用的 OUI。
有些产品可以让使用者在两种封装标准间进行切换，虽然这种功能并不常见。以 Microsoft操作系统而言，AppleTalk 与IPX 协议组预设使用 802.1H，其他协议则使用 RFC 1042 。目前大部分接入点均依循 Microsoft的做法，不再提供封装方式的切换选项。事实上，由于 Microsoft所采用的封装方式得到广泛的支持，因此 Wi-Fi联盟的认证测试计划亦将它包含在内。
1.5 竞争式数据服务
为了增加可靠性，802.11纳入了许多额外的功能。这些功能导致某些规则上的混淆，因而无法判断何时该允许使用何种类型的帧。这些额外的功能也让网络管理人员更难预测，有哪些帧会来往于所检视的网络中。本节的目的在澄清，802.11局域网络中负责运送数据的基本交换过程。（大部分的管理帧只会公告给该区域中相关的对象，信息的传递纯粹是单向的。）
本节所陈述的是基本交换程序，也就是说数据的交换过程必须视为单一整体。举例而言，单点传播数据必须得到应答以确保数据传送无误。虽然整个数据的交换过程包含两个帧，但数据交换本身只算第一过程。只要有一方失误，整个过程就必须重新来过。802.11 定义了两组截然不同的基本交换程序。其一为 DCF，用于竞争服务。第二种交换方式为 PCF，用于免竞争服务（contention-free service）。免竞争服务所使用的帧交换方式不仅错综复杂，而且还难以理解。有鉴于商业化产品很少实现免竞争服务，其交换过程不再赘述。
DCF说使用的帧交换方式在 802.11 MAC 中占有决定性的地位。根据 DCF的规定，所有的产品都必须提供尽力的传递功能。为了实现竞争式 MAC，处于作用状态的工作站都必须处理每个帧的 MAC标头。整个帧交换过程，始终某部工作站在 DIFS之后取得闲置介质的使用权。
3.5.1 广播与组播数据或管理帧
广播与组播帧的交换过程最为简单，因为这些帧无须应答。这两种帧也可以视为群组帧，
因为其接收对象不限于单一工作站。帧封装（framing ）与定位（addressing ）在 802.11中较为复杂，适用此规则的帧类型如下所示：
l 广播数据帧会在 Address1位中填入广播地址
l 组播数据帧会在 Address1位中填入组播地址
l 广播管理帧会在 Address1位中填入广播地址（Beacon、Probe Request 以及IBSS ATIM帧）
组播帧无法加以分段，也无须得到应答。整个基本交换过程只牵涉到一个帧，根据竞争式访问控制规则加以传递。传送结束后，所有工作站必须等待一段 DIFS时间，然后在竞争期间倒数随机产生的延迟时间。
因为帧的交换过程只牵涉到一个帧，所以将 NAV（网络分配矢量）设定为 0。既然此后已无其他帧，也就不必使用虚拟载波监听锁住介质，来防止其他工作站的访问。传送该帧之后，所有工作站均会等候一段 DIFS时间，然后通过竞争期间开始为任何遭延迟的帧进行倒数。整个交换过程，详见图 1-14 。
图 1-14：广播/组播数据以及广播管理的基本帧交换过程
因环境而异，组播帧可能会遇到低劣的服务质量，因为这些帧没有得到任何应答。因此，有些工作站可能会遗漏广播或组播数据。不过MAC并未内建任何机制可用以重传广播或组播帧。
3.5.2 单点传播帧
在802.11标准中，针对个别工作站所传送的帧称为直接数据（direct data ）。本书中使用较通俗的字眼，称之为单点传播（unicast）。单点传播帧必须得到应答以确保可靠性，亦即可借助各种机制来改善传输效率。本节所描述的交换过程适用于任何单点传播帧，因此也适用于管理帧与数据帧。实际上，这些过程通常只见于数据帧。
3.5.2.1 单一帧（最后一个片段）及其正面应答
两部工作站之间的传输可靠性建立在简单的正面应答上。单点传播数据帧必须得到正面应答，否则该帧即会被认定已经丢失。单一帧及其回应是最基本的例子，如图 1-15 所示。
图 1-15：单一帧及其正面回应
此帧会利用 NAV 为本身、应答及 SIFS 预定介质使用权。设定较长的 NAV，是为了替整个交换程序锁住虚拟载波，以保证接收端可以传送应答。因为此交换程序是以 ACK 做为结束，所以没有必要再锁住虚拟载波，因此该 ACK 中 NAV 会被设定为 0。
3.5.2.2 帧分段
包括IP 在内，一些较上层的网络协议或多或少都会用到帧分段。在网络层进行分段的缺点是，接收端必须加以重组；如果帧在传输过程中遗失，整个封包就必须重传。在链路层使用分段机制可以提升速度，亦即以较小的 MTU在转运点（hop ）间传送数据。
图 1-16：帧分段
此外，802.11可以利用帧分段来避免干涉。无线点播干扰通常会以瞬间而高能量的尖波形式出现，而且经常与 AC电源线同步。将帧加以分段，可保护大部分帧不遭受损害。基本分段机制如图1-16 所示。
最后两个帧和之前的交换过程没有两样，NAV的设定也完全相同。不过，倒数第二个帧之前所有帧均会使用 NAV,为下一个帧锁住介质。第一个数据帧会将 NAV的时间设定至足以涵盖ACK1, 下一个帧片段及其回应（ACK2）。为了表示其为帧片段，MAC会将帧标头控制位的 More Fragmentsbit 设定为1。最后一个回应（ACK3）除外，其余回应都会继续为下一个数据片段及其回应延长锁住介质的时间。后续的数据帧会继续延长 NAV以涵盖后续的回应，直到最后一个数据帧才会将 More Fragmentsbit设定为 0 ，而最后一个回应（ACK3）则会将 NAV设定为 0 。帧片段的数目并无限制，不过虚空总长度必须短于 PHY对交换过程所做的限制。
帧分段是由 MAC的fragmentation threshold(切割门限) 参数所控制。大部分的网卡驱动程序都允许使用者设定此参数。任何超过分段门限的帧都会被加以分段，分段方式因实际情况而异。调高分段门限意味着帧的传输负担较小，不过帧丢掉和损害的成本较高，因为将会有较多的数据必须丢弃与重传。调低分段门限意味着传输负担较重，不过在面临较恶劣的环境时，这种做法可以提供较佳的稳定性。
3.5.2.3 RTS/CTS
为保证介质使用权以及数据传输不被中断，工作站可使用 RTS/CTS的交换方式。图 1-17说明了整个过程。RTS/CTS交换的做法和帧分段一开始没有什么两样，只是RTS 帧并未携带任何数据。RTS/CTS中的 NAV可让CTS完成工作，而 CTS 则可用来为数据帧保留使用权。
RTS/CTS 可用在所有的帧交换、非帧交换或介于两者之间。和帧分段一样，RTS/CTS 是由启动程序中的门限值来控制的。超过该门限的帧由 RTS/CTS 先行清空介质，而较小的帧则直接传送。
图 1-17：以 RTS/CTS 锁住介质
3.5.2.4 RTS/CTS 与帧分段
实际上，RTS/CTS交换过程通常与帧分段并行，如图1-18所示。虽然经过分段，帧片段还是有一定的长度，因此可受惠与 RTS/CTS过程所确保的介质独家使用权，免与隐藏节点的竞争。有些厂商将帧分段门限与 RTS/CTS门限的预设值设成一样。
图 1-18：RTS/CTS 与帧分段
