802.11包括了MAC層和PHY層。根據圖3-4可知這兩層內部都對應有Entity，它們通過SAP（Service Access Point）為對應的上層提供服務。圖3-27展示了802.11中的Entity和SAP。 :-:  圖3-27　802.11 Entity模型 由圖3-27可知： * MAC_SAP為LLC層提供服務，其具體內容見3.3.5節“MAC服務定義”。 * MAC子層中還有專門負責管理的Entity，名為MLME（MAC Sublayer Management Entity），它對外提供的接口是MLME_SAP。 * PHY層還可細分為PLCP和PMD兩層（本書不討論）。 * 物理層對外提供的管理實體是PLME（PHY Sublayer Management Entity），對應的SAP縮寫為PLME_SAP。 * 為了方便對802.11 MAC及PHY層統一操作和管理，規范還定義一個SME（StationManagement Entity）。該實體獨立于MAC和PHY層。使用者可通過SME實體來操作MAC層和PHY層中的SAP。 本節重點關注MAC的管理Entity（即MLME）及其對應的SAP。規范中關于MLME_SAP一共有82個原語，其中一部分如圖3-28所示。 :-:  圖3-28　MLME SAP部分內容 原語的定義曾在3.3.5節MAC服務定義中見過，它其實就是通過定義API來表達自己所具有的功能。MLME_SAP非常多，本章不可能全部覆蓋，此處僅介紹三個常用的原語。 * Scan：用于掃描周圍的無線網絡。 * Authenticate：關聯到某個AP前，用于STA的身份驗證。 * Associate：關聯某個AP。關聯成功后，STA就正式加入無線網絡了。 * * * * * **提醒**　請讀者務必注意一點，理解MLME_SAP原語對掌握Wi-Fi技術非常重要。從編程角度來說，MLME_SAP相當于定義了一套接口函數，而后續章節將介紹的wpa_supplicant只是對它們的實現。 * * * * * **1.Scan介紹** 原語的參數比較多，但并不是所有參數都需要（由對應的MIB項控制），本書僅介紹比較重要的參數（用加粗字體表示）。 （1）request Scan.request原語用于掃描周圍的無線網絡，其原型如下。 ~~~ MLME-SCAN.request( BSSType,BSSID,SSID,ScanType,ProbeDelay, ChannelList,MinChannelTime,MaxChannelTime, RequestInformation, SSID List, ChannelUsage,AccessNetworkType,HESSID,MeshID,VendorSpecificInfo ) ~~~ Scan參數中，比較幾個重要的分別如下。 * BSSType：類型為枚舉（Enumeration），可取值為INFRASTRUCTURE、INDEPENDENT、MESH、ANY_BSS。 * BSSID：類型為MAC地址。可以是某個指定的BSSID或者廣播BSSID。 * SSID：類型為字符串。0～32字節長。指定網絡名，如果長度為0，則為wild ssid。 * ScanType：類型為枚舉，可取值為ACTIVE（主動）、PASSIVE（被動）。詳情見下文。 * ProbeDelay：類型為整型，單位為微秒。用于ACTIVE模式的掃描，詳情見下文。 * ChannelList：類型為有序整數列表（Ordered set of integers），掃描時使用。 * MinChannelTime和MaxChannelTime：類型均為整型。用于指示掃描過程中在每個信道上等待的最小和最長時間。時間單位為TU。 由Scan.request的ScanType參數可知，802.11規定了兩種掃描模式。 * ACTIVE模式：這種模式下，STA在每個Channel（信道）上都會發出Probe Request幀用來搜索某個網絡。具體工作方式是，STA首先調整到某個信道，然后等待來幀指示（表明該信道有人使用）或超時時間ProbeDelay。兩個條件滿足任意一個，STA都將發送Probe Request幀，然后STA在該信道上等待最少MinChannelTime時間（如果在此時間內信道一直空閑），最長MaxChannelTime時間。 * PASSIVE模式：這種模式下，STA不發送任何信號，只是在ChannelList中各個信道間不斷切換并等待Beacon幀。根據前述介紹可知，在基礎結構型網絡中AP會定時發送Beacon幀以宣告網絡的存在。所以，PASSIVE模式下，STA能根據Beacon幀來了解周圍所存在的無線網絡。 （2）confirm Scan.confirm用于通知掃描結果，其原型定義如下。 ~~~ MLME-SCAN.confirm（ BSSDescriptionSet，BSSDescriptionFromMeasurementPilotSet， ResultCode，VendorSpecificInfo ） ~~~ * BSSDescriptionSet：類型為BSSDescription列表。具體內容見下文。 * ResultCode：類型為枚舉，可取值為SUCCESS和NOT_SUPPORTED。 BSSDescription包含很多內容，常見項如表3-12所示。 :-:  獲取周圍的無線網絡后，STA可以選擇加入（join）其中的一個BSS。規范沒有定義網絡加入的原語，但實際上大部分無線網卡在實現時，都需要join相關的處理。因為如果周圍存在多個無線網絡時，需要用戶參與來選擇加入哪一個網絡。BSSDescription全部取值列表請參考規范6.3.3.3.2節。 **2.Authenticate介紹** 關聯到某個AP前，STA必須通過身份驗證。該處理由Authenticate對應的原語來完成。由于身份驗證涉及兩個STA（以基礎結構型網絡為例，一個是STA，另一個是AP），所以Authenticate包含4個原語，分別如下。 * MLME-Authenticate.request：STA A向AP B發起身份驗證請求。 * MLME-Authenticate.confirm：STA A收到來自AP B的身份驗證處理結果。 * MLME-Authenticate.indication：AP B收到來自STA A的身份驗證處理請求。 * MLME-Authenticate.response：AP B向STA A發送身份驗證處理結果。 先來看request和confirm原語。 （1）request和confirm request和confirm原語原型如下。 ~~~ MLME-AUTHENTICATE.request( PeerSTAAddress,AuthenticationType, AuthenticateFailureTimeout, Content of FT Authentication elements, Content of SAE Authentication Frame, VendorSpecificInfo ) // confirm原型 MLME-AUTHENTICATE.confirm( PeerSTAAddress,AuthenticationType, ResultCode, Content of FT Authentication elements, Content of SAE Authentication Frame, VendorSpecificInfo ) ~~~ 上述原語定義說明如下。 - PeerSTAAddress：類型為MAC地址，代表對端STA的地址。以本例而言，則是AP B的MAC地址。 - AuthenticationType：類型為枚舉，可取值有OPEN_SYSTEN、SHARED_KEY、FAST_BSS_TRANSITION和SAE。用于表示認證過程中使用的認證類型。這部分內容見3.3.7節無線網絡安全相關介紹。 - AuthenticateFailureTimeout：類型為整型，代表認證超時時間，單位為TU。 - ResultCode：代表認證處理結果。 MLME-AUTHENTICATE.request將觸發STA A發送Authenticate幀。下面來看AP B如何處理收到的這個Authenticate幀呢？ （2）indication和response 這兩個原語定義和request以及confirm基本一樣。 ~~~ MLME-AUTHENTICATE.indication( PeerSTAAddress,AuthenticationType, Content of FT Authentication elements, Content of SAE Authentication Frame, VendorSpecificInfo ) // response原型 MLME-AUTHENTICATE.response( PeerSTAAddress,AuthenticationType, ResultCode, Content of FT Authentication elements, Content of SAE Authentication Frame, VendorSpecificInfo ) ~~~ indication和對應的response參數與request以及confirm一樣，此處不詳述。 **3.Associate介紹** STA通過身份驗證后，就需要和AP關聯。只有關聯成功后，STA才正式成為無線網絡的一員。 * * * * * **注意**　對于RSN，關聯成功后還需通過802.1X身份驗證。相關內容留待3.3.7節介紹。 * * * * * Associate包含的原語和Authentication一樣，都有request、confirm、indication和response。我們先來看request和confirm。 （1）request和confirm request和confirm原語定義如下。 ~~~ MLME-ASSOCIATE.request( PeerSTAAddress, AssociateFailureTimeout,CapabilityInformation, ListenInterval,Supported Channels, RSN, QoSCapability,Content of FT Authentication elements,SupportedOperatingClasses, HT Capabilities,Extended Capabilities,20/40 BSS Coexistence, QoSTrafficCapability, TIMBroadcastRequest,EmergencyServices,VendorSpecificInfo ) // confirm原語 MLME-ASSOCIATE.confirm( ResultCode,CapabilityInformation,AssociationID,SupportedRates, EDCAParameterSet,RCPI.request,RSNI.request,RCPI.response, RSNI.response,RMEnabledCapabilities,Content of FT Authentication elements, SupportedOperatingClasses,HT Capabilities,Extended Capabilities, 20/40 BSS Coexistence, TimeoutInterval,BSSMaxIdlePeriod,TIMBroadcastResponse, QosMapSet,VendorSpecificInfo ) ~~~ 上述原語中包含的參數信息如下。 - PeerSTAAddress：響應Association請求的STA的MAC地址，即AP的地址。 - AssociateFailureTimeout：類型為整型，代表關聯超時時間，單位為TU。 - CapabilityInformation：指定AP的性能信息。 - ListenInterval：用于告知AP，STA進入PS模式后，監聽Beacon幀的間隔時間。 - RSN：類型為RSNE，指示STA選設置的安全方面的信息。詳情見3.3.7節。 - ResultCode：AP返回的處理結果。 - AssociationID：AP返回的關聯ID。 - SupportedRates：AP返回的所支持的傳輸速率列表。速率以500kbps為單位。 （2）indication和response indication和response原語定義如下。 ~~~ MLME-ASSOCIATE.indication( PeerSTAAddress,CapabilityInformation,ListenInterval,SSID,SupportedRates, RSN,QoSCapability,RCPI,RSNI,RMEnabledCapabilities, Content of FT Authentication elements,SupportedOperatingClasses, DSERegisteredLocation, HT Capabilities,Extended Capabilities,20/40 BSS Coexistence,QoSTrafficCapability, TIMBroadcastRequest,EmergencyServices,VendorSpecificInfo ) // response原語 MLME-ASSOCIATE.response( PeerSTAAddress,ResultCode,CapabilityInformation,AssociationID, EDCAParameterSet,RCPI,RSNI,RMEnabledCapabilities, Content of FT Authentication elements, SupportedOperatingClasses,DSERegisteredLocation,HTCapabilities, Extended Capabilities, 20/40 BSS Coexistence, TimeoutInterval,BSSMaxIdlePeriod,TIMBroadcastResponse, QoSMapSet,VendorSpecificInfo ) ~~~ 上述原語和參數中，只有indication的SSID略有不同，它代表發起關聯請求的STA的MAC 地址。 **4.STA狀態轉換[24]** 上面原語操作成功后，STA狀態將發生變化。STA從最初到最終的狀態切換如圖3-29所示。 :-:  圖3-29　STA狀態切換 圖3-29中包含很多知識點，下面一一介紹它們。首先是MAC幀Frame的類別（Class），規范定義MAC幀一共有三種類別，分別是Class 1、Class 2和Class 3，各自包含不同的MAC幀，如表3-13所示。 :-:  結合圖3-29，可知STA在不同狀態下發送的MAC幀類別也不同。這主要是和網絡安全有關，沒有通過身份驗證的STA是不允許隨意傳輸數據的。圖3-29中，STA的狀態轉換如下（以基礎結構型網絡為例）。 - STA首先處于State 1，即未認證和未關聯的情況。為了能加入無線網絡，它需要發送Authentication幀給AP。如果認證成功，將轉入State 2。State 1情況下不能發送數據幀。 - State 2是已認證，未關聯狀態。STA將發送Association幀給AP進行關聯。成功后，進入State 3。State 2情況下也不能發送數據幀。 - State 3屬于已認證，已經關聯，但還未通過RSN（Robust Security Network，強健安全網絡）認證的狀態。RSN采用802.1X進行控制。由于未通過RSN認證，所以只能發送處理認證的數據幀，即4-Way Handshake（四次握手）幀。這部分內容在3.3.7節介紹。 - 4-Way Handshake成功后，STA進入State 4。此時它完全加入無線網絡，所有數據幀就能正常傳輸。 MAC管理實體包含的功能很多，不過對程序員來說，其理解難度反而較小，因為它定義的原語類似代碼中的API，而且每個參數的作用有詳盡的解釋。讀者以后在分析wpa_supplicant的時候，不妨多回顧本節內容。