Wi-Fi核心知识精要：从频段到帧结构全解析

wifi -- 相关名词理论

理论最小集

先掌握这些：

• 频段、信道、RSSI/SNR、调制、带宽。
• 802.11 帧三大类：管理帧、控制帧、数据帧。
• 常见管理帧：Beacon、Probe Request/Response、Authentication、Association、Deauthentication。
• 控制帧：RTS/CTS/ACK/Block ACK。
• 数据帧：Data、QoS Data，注意 To DS/From DS、重传位、加密位。
• 连接流程：扫描 → 认证 → 关联 → 四次握手 → DHCP → 数据。
• 安全：Open/WPA2/WPA3，RSN IE，EAPOL 四次握手。
• 高级：802.11n/ac/ax，HT/VHT/HE IE，MCS，信道宽度，A-MPDU，块确认，QoS，漫游 802.11k/v/r。

详细解释：

1. 物理层基础概念

频段

是什么：Wi-Fi 工作的无线电频率范围。常见：

• 2.4 GHz：信道少、干扰多，但穿墙好、兼容性强。
• 5 GHz：信道多、干扰少、速率高，但穿墙差。
• 6 GHz：Wi-Fi 6E/7 使用，频谱干净，信道多。

作用：决定覆盖、速率、干扰程度。抓包时先确认抓的是哪个频段。

信道

是什么：频段内划分的一段频率。比如 2.4 GHz 的 1、6、11 信道互不重叠。

作用：AP 和 STA 必须在同一信道才能通信。抓包器必须调到目标 AP 的信道，否则只能抓到部分帧。

注意：2.4 GHz 只有 1/6/11 最好不重叠；5 GHz 信道多，但部分需要 DFS。

RSSI / SNR

• RSSI：接收信号强度指示，单位通常是 dBm，负值。越接近 0 越强，比如 -40 dBm 很强，-85 dBm 很弱。
• SNR：信噪比，信号功率与噪声功率之差，单位 dB。越高越好。

作用 ：RSSI 表示"听到多大声音"，SNR 表示"声音比背景噪音清楚多少"。RSSI 高但 SNR 低，照样容易丢包。抓包时看 radiotap.dbm_antsignal 和噪声。

调制

是什么：把比特变成无线电波形的方式。Wi-Fi 常用 BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM 等。

作用：调制阶数越高，一个符号携带的比特越多，速率越高，但抗干扰越差，需要更高 SNR。

抓包关联：最终速率由 MCS、带宽、空间流、保护间隔共同决定。

带宽

是什么：一个信道占用的频谱宽度。常见 20、40、80、160、320 MHz。

作用：带宽越宽，理论吞吐越高，但占用频谱多，更容易受干扰，覆盖可能变差。

抓包时：Beacon/Probe 里的 HT/VHT/HE Operation IE 会声明支持哪些带宽。

2. 802.11 帧三大类

Wi-Fi 帧在 MAC 层分三类，抓包时看 wlan.fc.type：

|--------|------------|--------------------------------|
| 类型 | type 值 | 作用 |
| 管理帧 | 0 | 发现网络、认证、关联、断开、同步 |
| 控制帧 | 1 | 辅助数据传输，如 ACK、RTS/CTS、Block ACK |
| 数据帧 | 2 | 承载上层数据，如 ARP、IP、TCP、DHCP |

抓包过滤器：

text

wlan.fc.type == 0   # 管理
wlan.fc.type == 1   # 控制
wlan.fc.type == 2   # 数据

3. 常见管理帧

管理帧负责"建立和维护连接"，不直接承载你的网页数据。

Beacon

是什么：AP 周期性广播的帧，通常每 100 ms 一次。

内容：SSID、BSSID、信道、支持速率、RSN 安全信息、HT/VHT/HE 能力、Beacon 间隔。

作用：STA 被动扫描时靠它发现网络；也是同步时间基准。

抓包：

text

wlan.fc.type_subtype == 0x08

Probe Request / Probe Response

• Probe Request：STA 主动扫描，问"附近有哪些网络？"可以指定 SSID，也可以空 SSID 广播探测。
• Probe Response：AP 回复，内容类似 Beacon。

作用：主动扫描，比被动听 Beacon 更快。

抓包：

text

wlan.fc.type_subtype == 0x04
wlan.fc.type_subtype == 0x05

Authentication

是什么：认证帧，子类型 0x0B。

作用：连接前的身份/安全过程。

• Open System：传统开放认证，两个帧就完成。
• WPA2-PSK：认证通常是 Open，真正的密钥确认在四次握手。
• WPA3-SAE：认证帧里进行 SAE Commit/Confirm，防离线字典攻击。 抓包：

text

wlan.fc.type_subtype == 0x0b

Association Request / Response

• Association Request：STA 请求加入 AP 的 BSS。
• Association Response：AP 回复是否接受，并分配 AID。

作用：让 AP 正式接纳 STA，协商能力，建立链路层连接。

抓包：

text

wlan.fc.type_subtype == 0x00
wlan.fc.type_subtype == 0x01

Deauthentication / Disassociation

• Deauthentication：解除认证，通常直接断开。
• Disassociation：解除关联，但认证状态可能还保留。

作用：主动或被动断开连接。抓包时看原因码，能判断是正常退出、密码错误、AP 踢人还是攻击。

抓包：

text

wlan.fc.type_subtype == 0x0c   # Deauth
wlan.fc.type_subtype == 0x0a   # Disassoc

Reassociation

是什么：STA 从一个 AP 换到另一个 AP 时的重新关联。

作用：漫游时保持连接，配合 802.11r 可以更快。

4. 控制帧

控制帧不承载用户数据，用来让无线介质访问更可靠。

ACK

是什么：确认帧。

作用：单播数据或管理帧收到后，接收方回 ACK。没有 ACK 就重传。抓包看不到 ACK，可能表示丢包或抓包器漏抓。

RTS / CTS

• RTS：Request to Send，发送方请求发送。
• CTS：Clear to Send，接收方允许发送。

作用：预约信道，缓解隐藏节点问题。开销大，通常只在干扰大或大帧时用。

抓包：看 Duration 字段和是否频繁出现。

Block ACK

是什么：块确认，一次确认多个 MPDU。

作用：配合 A-MPDU 聚合，大幅提高高吞吐场景效率。没有 Block ACK，聚合发送后一个个 ACK 太慢。

PS-Poll / Trigger

• PS-Poll：省电模式 STA 询问 AP 是否有缓存数据。
• Trigger：802.11ax 中 AP 触发多个 STA 上行发送，配合 OFDMA。

5. 数据帧关键字段

数据帧承载真正的上层数据，但有很多标志位影响行为。

Data / QoS Data

• Data：普通数据帧。
• QoS Data：带 QoS Control 字段，支持优先级和 TID。

作用：QoS Data 用于语音、视频等需要优先级的流量。

To DS / From DS

这两个位决定帧是"去分布系统"还是"来自分布系统"，也决定地址字段含义。

|-----------|-------------|--------------------|
| To DS | From DS | 场景 |
| 0 | 0 | Ad hoc / 管理帧 |
| 1 | 0 | STA 发给 AP |
| 0 | 1 | AP 发给 STA |
| 1 | 1 | AP 之间，WDS / 无线分布系统 |

作用：抓包时判断方向。基础设施网络里：

• STA → AP：To DS = 1，From DS = 0。
• AP → STA：To DS = 0，From DS = 1。

Retry 重传位

是什么：置 1 表示这是重传帧。

作用：判断丢包和信道质量。大量 Retry 说明干扰、弱信号或冲突严重。

抓包：

text

wlan.fc.retry == 1

Protected 加密位

是什么：置 1 表示帧载荷被加密。

作用：判断数据是否受保护。WPA2/WPA3 下数据帧通常为 1。

抓包：

text

wlan.fc.protected == 1

其他常见位

• More Fragments：还有分片。
• More Data：AP 还有缓存数据给省电 STA。
• Power Management：STA 是否进入省电模式。
• Sequence Number：序列号，用于重组和去重。