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NS-3源码学习（三）Pcap文件分析

时间：2023-11-22 21:15:46浏览次数：37  
标签：00 802.11 .... Capabilities MPDU Tag NS Pcap 源码

NS-3源码学习（三）Pcap文件分析

Pcap文件生成

NS-3生成.pcap文件

相关函数有EnablePcap()和EnalePcapAll(),

  • 支持第一个函数的类有ns3::YansWifiPhyHelper PointToPoint EmuHelper CsmaHelper

  • 支持第二个函数的类有ns3::YansWifiPhyHelper PointToPoint InternetStackHelper EmuHelper CsmaHelper

用法：PointToPointHelper::EnablePcapAll("p2p") 或者

PointToPointHelper phy;
phy.EnablePcap("p2p",p2pDevice.Get(0));

可以对节点生成，也可以是netDevice等

wifi 7

使用examples/wireless/wifi-eht-network.cc该文件进行对wifi 7通信的仿真。该文件会循环进行不同MCS值，不同channelWidth以及不同gi的仿真。为缩短仿真时间，修改掉循环，让其每次仅对特定的mcs，channelWidth和gi进行仿真

在仿真开始之前添加Pcap输出语句：

std::string pcapFileName = "wifi-eht-network-mcscwgi" + std::to_string(mcs) + "MCS" +
                           std::to_string(channelWidth) + "MHz" +
                           std::to_string(gi) + "ns";
phy.EnablePcap(pcapFileName,staDevices,true);

Simulator::Stop(Seconds(simulationTime + 1));
Simulator::Run();

运行仿真，可以得到相应的Pcap文件

WiFi 6

由于在WiFi 6的仿真文件中中，phy的选择有两个，添加了一次判断去选择是"Spectrum"还是YansWifiPhyHelper，因此将Pcap允许语句添加至条件体之中：

apDevice = wifi.Install(phy, mac, wifiApNode);
phy.EnablePcap(pcapFilename,staDevices, true);

···

apDevice = wifi.Install(phy, mac, wifiApNode);
phy.EnablePcap(pcapFilename,staDevices, true);

这样就能得到相应的Pcap文件，并于WiFi 7的Pcap文件进行对比

Pcap文件分析

WiFi6还是WiFi7

可能是由于wireshark版本的问题，对于WiFi6的数据帧可以正确的识别其版本为802.11be，但WiFi 7却被识别为802.11a，而且无法正确识别OFDMA，仅会显示OFDM。

判断：

对于802.11ax帧来说，在radiotap字段中含有一个特殊的字段：HE information，wireshark通过这个字段的填充情况就能区分出该帧是WiFi 6和不是WiFi 6，然而WiFi 7中并不含有特殊的字段，因此无法进行协议版本的判断。

但是，对于AP来说，需要广播自己支持的协议，这样才能让请求连接的STA知道自己是否能够接入这个网络，因此通过分析AP广播的帧，就能判断出出这确实是一个WiFi 7的仿真结果：

AP广播的帧：

IEEE 802.11 Wireless Management
    Fixed parameters (12 bytes)
    Tagged parameters (188 bytes)
        Tag: SSID parameter set: "ns3-80211be"
        Tag: Supported Rates 6(B), 9, 12(B), 18, 24(B), 36, 48, 54, [Mbit/sec]
        Tag: Extended Supported Rates Unknown Rate, [Mbit/sec]
        Tag: EDCA Parameter Set
        Tag: HT Capabilities (802.11n D1.10)
        Tag: HT Information (802.11n D1.10)
        Tag: Extended Capabilities (8 octets)
        Tag: VHT Capabilities
        Tag: VHT Operation
        Ext Tag: HE Capabilities
        Ext Tag: HE Operation
        Ext Tag: EHT Capabilities (802.11be D3.0)
        Ext Tag: EHT Operation (802.11be D3.0)

STA请求建立链接时的帧：

IEEE 802.11 Wireless Management
    Fixed parameters (4 bytes)
    Tagged parameters (120 bytes)
        Tag: SSID parameter set: "ns3-80211be"
        Tag: Supported Rates 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54, [Mbit/sec]
        Tag: Extended Supported Rates Unknown Rate, [Mbit/sec]
        Tag: HT Capabilities (802.11n D1.10)
        Tag: Extended Capabilities (8 octets)
        Tag: VHT Capabilities
        Ext Tag: HE Capabilities
        Ext Tag: EHT Capabilities (802.11be D3.0)
            Ext Tag length: 15 (Tag len: 16)
            Ext Tag Number: EHT Capabilities (802.11be D3.0) (108)
            EHT MAC Capabilities Information: 0x0000, Maximum MPDU Length: 3 895, EHT Link Adaptation Support: No feedback
            EHT PHY Capabilities Information
            Supported EHT-MCS and NSS Set
                EHT-MCS Map (BW <= 80MHz): 0x111111
                    .... .... .... .... .... 0001 = Rx Max Nss That Supports EHT-MCS 0-9: 1
                    .... .... .... .... 0001 .... = Tx Max Nss That Supports EHT-MCS 0-9: 1
                    .... .... .... 0001 .... .... = Rx Max Nss That Supports EHT-MCS 10-11: 1
                    .... .... 0001 .... .... .... = Tx Max Nss That Supports EHT-MCS 10-11: 1
                    .... 0001 .... .... .... .... = Rx Max Nss That Supports EHT-MCS 12-13: 1
                    0001 .... .... .... .... .... = Tx Max Nss That Supports EHT-MCS 12-13: 1

但是这里有一个问题，我暂时还没有分析出来二者是如何进行信道选择的沟通的。因为NS-3仿真中对于Channel的选择是在仿真之前就配置好的，并非是仿真开始后STA与AP进行协商的结果。

不过好像市面上的路由器也是用户手动的选择信道：TP-Link：如何正确设置路由器无线信号的信道？

WiFi连接的建立

可以通过对Pcap文件的分析，得到WiFi系统建立连接的过程：

  • 广播Beacon Frame，Beacon帧是Wi-Fi网络中的重要管理帧，通过周期性地广播这些帧，接入点能够告知附近的设备有关网络的基本信息，从而支持设备的连接和通信。

  • 展开该数据帧，可以看到下述信息：

    IEEE 802.11 Wireless Management
    Fixed parameters (12 bytes)
        Timestamp: 0
        Beacon Interval: 0.102400 [Seconds]
        Capabilities Information: 0x0001
    Tagged parameters (188 bytes)
        Tag: SSID parameter set: "ns3-80211be"
        Tag: Supported Rates 6(B), 9, 12(B), 18, 24(B), 36, 48, 54, [Mbit/sec]
        Tag: Extended Supported Rates Unknown Rate, [Mbit/sec]
        Tag: EDCA Parameter Set
        Tag: HT Capabilities (802.11n D1.10)
        Tag: HT Information (802.11n D1.10)
        Tag: Extended Capabilities (8 octets)
        Tag: VHT Capabilities
        Tag: VHT Operation
        Ext Tag: HE Capabilities
        Ext Tag: HE Operation
        Ext Tag: EHT Capabilities (802.11be D3.0)
        Ext Tag: EHT Operation (802.11be D3.0)

    上述描述信息中可以看到该AP支持802.11be D3.0版本的接入

  • STA发送Association Request帧请求与AP建立连接 - AP回复ACK

  • STA广播CF-End帧通知其他设备释放信道资源

  • AP发送Association Response帧通知STA建立连接 - STA回复ACK

  • AP广播CF-End通知其他设备释放信道资源

  • ARP协议过程：

    在本仿真中，AP作为UDP数据发送端，STA作为UDP数据的接收端，因此ARP询问的广播由AP发起，STA响应

  • 发送端和接收端协商为block ack准备的缓冲区大小

    通过对Pcap的分析可以发现，该缓冲区的大小是由数据的接收方指定的，也就是数据接收方通知发送方：

    Block Ack Parameters: 0x1003, A-MSDUs, Block Ack Policy
    .... .... .... ...1 = A-MSDUs: Permitted in QoS Data MPDUs
    .... .... .... ..1. = Block Ack Policy: Immediate Block Ack
    .... .... ..00 00.. = Traffic Identifier: 0x0
    0001 0000 00.. .... = Number of Buffers (1 Buffer = 2304 Bytes): 64

  • 数据发送端发送数据

    在最后的一帧数据中指定要求数据接收端立即回复块确认：

    这是非最后一帧数据：

    Radiotap Header v0, Length 32
    Header revision: 0
    Header pad: 0
    Header length: 32
    Present flags
    MAC timestamp: 1007551
    Flags: 0x10
    Data Rate: 18.0 Mb/s
    Channel frequency: 5180 [A 36]
    Channel flags: 0x0140, Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM), 5 GHz spectrum
    Antenna signal: -31 dBm
    Antenna noise: -94 dBm
    A-MPDU status
        A-MPDU reference number: 1
        A-MPDU flags: 0x0004
            .... .... .... ...0 = Driver reports 0-length subframes in this A-MPDU: False
            .... .... .... ..0. = This is a 0-length subframe: False
            .... .... .... .1.. = Last subframe of this A-MPDU is known: True
            .... .... .... 0... = This is the last subframe of this A-MPDU: False
            .... .... ...0 .... = Delimiter CRC error on this subframe: False
            .... .... .0.. .... = EOF on this subframe: False
            .... .... 0... .... = EOF of this A-MPDU is known: False

    这是最后一帧数据：

      Radiotap Header v0, Length 32
      Header revision: 0
      Header pad: 0
      Header length: 32
      Present flags
      MAC timestamp: 1007551
      Flags: 0x10
      Data Rate: 18.0 Mb/s
      Channel frequency: 5180 [A 36]
      Channel flags: 0x0140, Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM), 5 GHz spectrum
      Antenna signal: -31 dBm
      Antenna noise: -94 dBm
      A-MPDU status
          A-MPDU reference number: 1
          A-MPDU flags: 0x000c
              .... .... .... ...0 = Driver reports 0-length subframes in this A-MPDU: False
              .... .... .... ..0. = This is a 0-length subframe: False
              .... .... .... .1.. = Last subframe of this A-MPDU is known: True
              .... .... .... 1... = This is the last subframe of this A-MPDU: True
              .... .... ...0 .... = Delimiter CRC error on this subframe: False
              .... .... .0.. .... = EOF on this subframe: False
              .... .... 0... .... = EOF of this A-MPDU is known: False

  • 块确认：通过一张bit图对之前发送过的数据进行确认，bit图的大小为块缓冲区的大小，对于每一个bit，取1代表正确收到，取0代表丢失（或错误）

    IEEE 802.11 802.11 Block Ack, Flags: ........C
    Type/Subtype: 802.11 Block Ack (0x0019)
    Frame Control Field: 0x9400
    .000 0000 0000 0000 = Duration: 0 microseconds
    Receiver address: Xerox_00:00:02 (00:00:00:00:00:02)
    Transmitter address: Xerox_00:00:01 (00:00:00:00:00:01)
    Compressed BlockAck Response
        Block Ack Control: 0x0004
        Block Ack Starting Sequence Control (SSC): 0x0000
        Block Ack Bitmap: ffffffffffff3f00
            Missing frame: 54
            Missing frame: 55
            Missing frame: 56
            Missing frame: 57
            Missing frame: 58
            Missing frame: 59
            Missing frame: 60
            Missing frame: 61
            Missing frame: 62
            Missing frame: 63
    Frame check sequence: 0x00000000 [unverified]
    [FCS Status: Unverified]
    [WLAN Flags: ........C]

标签：00,802.11,....,Capabilities,MPDU,Tag,NS,Pcap,源码
From： https://www.cnblogs.com/polariszg/p/17850293.html

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