TDLS协议学习笔记

最近在学习WIfiDisplay，WifiDisplay不仅用到了WifiDirect技术，也用到了TDLS协议，所以了解一下。

TDLS介绍

TDLS，全称：Tunneled Direct Link Setup，通道直接链路建立。TDLS是基于IEEE 802.11z标准。TDLS技术允许设备访问无线网络后在相互之间自动创建一个链接，消除了通过接入点传输数据的需要，并且避免了由网络拥塞而引起的延迟。 新的TDLS认证计划可以提高应用程序的性能，例如流媒体，而不需要用户干预。 TDLS其实和Wifi Dircect有些类似，其实这两种技术是互补的。TDLS在无线网络的后台运行来优化性能，而Wi-Fi Direct设备可以在旅途中，甚至是在没有无线网络的情况下互相连接。此外，TDLS可以在Wi-Fi Direct网络内运行。

TDLS自动链接配置主要通过几个过程来完成。

TDLS Discovery过程

TDLS Discovery 过程由一部STA设备通过AP或GO(群组拥有者) 向另外一部STA设备发送一个TDLS Discovery请求帧开始。如果目标设备也兼容TDLS，它将直接向该发送设备回复TDLS Discovery 响应帧，并提供有关设备本身的能力信息。包括所有支持速率及信道。TDLS Discovery 过程除了提供目标STA确实支援TDLS的相关能力信息外，TDLS Discovery过程的帧交互亦可以用作AP与目标TDLS STA设备的相对信号强度的测量。发起的STA能够判断与目标STA间的直接连接是否有利于提供有效信息。通过对比分別由目标STA设备与AP设备收到的信号强度，发起的STA设备可以评估建立直接连接是否会比通过AP发送数据包更为有效。

TDLS Discovery过程不是必要选项。一个TDLS STA设备可以选择直接发起TDLS建立过程。

TDLS Setup和Teardown过程

TDLS Setup过程需要进行一系列的帧交换。发起设备首先发送一个TDLS传输请求，通过AP信道传输至目标设备。封装帧包括发送设备的性能信息。目标设备之后会回复TDLS Setup 建立响应，同样通过AP信道传送其性能信息，另外附加一个状态代码，表示接受或者拒绝该建立请求。如果接受Setup请求，发送设备将会通过AP传送一个TDLS 确认帧（Confirm Frame）。至此，两部设备之间开始进行直接通讯。发送方或接受方设备均可向另外一方直接发送TDLS拆解帧（Teardown Frame），而如果未处于讯号范围內，该帧则可以通过AP信道传输。

TDLS Peer Power Save

TDLS Peer Power Save也可称为WMM U-APSD，其中，计划发送給处于休眠状态设备的数据包将会先行缓存，直至设备恢复正常状态。在TDLS 认证测试中，设备的TDLS Peer U-APSD缓存功能是强制性要求，而休眠功能则为可选要求。 当缓存设备始終处于正常状态时，这一操作与WMM U-APSD操作十分相似。具体操作如下：

1、 TDLS对等缓存设备为休眠设备缓存数据包。

2、 缓存设备通过AP向休眠设备发送一个TDLS 对等流量指示帧。

3、AP将在 Beacon帧上为休眠设备发送一个流量指示图(TIM)，提示休眠设备有数据过程处于缓存状态。

4、休眠设备恢复工作读取 Beacon帧，注意到TIM並触发AP发送TDLS对等流量指示帧。

5、当前恢复正常工作的设备随后直接向缓存设备发送一个TDLS对等流量响应帧，在两个设备之间建立一段服务期。

6、缓存设备直接向接受设备发送缓存数据包。

7、 如果缓存设备显示沒有剩于缓存包，接收设备将会恢复休眠状态。

亦有可能两部TDLS设备都进入省电模式处于休眠状态。当出现这种情況，两个站点都会作为缓存设备运作，为他们的对等设备缓存数据流程。这一进程除第二步外同上文所述类似，在向AP发送TDLS 对等流量指示帧后，设备将处于工作状态直至其收到TDLS对等流量回应帧。然后，它会发送缓存数据流程，其后它可能会恢复休眠模式。

请注意，因为发布的缓存数据包通常由AP承载，处于TDLS连接中的设备仍能与同一网络內的其他设备进行通讯。

TDLS信道切换过程

TDLS 设备可以建立协议切换到另一个信道。例如，如果网络处于一个拥挤的2.4GHz 信道运作，而两部TDLS 设备在TDLS 建立发送或回应中指示两者全部以支援5GHz 信道处理，作为一个辅信道，切换到5GHz 信道将更加有利。如下图示。

TDLS连接从2.4G切换到5G信道

由主信道切换至辅信道之前，TDLS设备将告知AP它们处于“休眠模式”，因此AP将会缓存数据包。当通过off信道传输时， TDLS设备会定期返回base信道以便接收Beacon帧，查看TIM接收缓存数据包，同时与其他设备保持通讯。而使用off信道时，TDLS设备不可以处于休眠。

TDLS 信道切换的基本流程如下所示：

1、 TDLS发起设备在AP处进入省电模式，向第二部TDLS设备发送TDLS信道切换请求。这一请求包括目标信道信息。

2、 第二部TDLS设备在AP处进入省电模式，发送一个TDLS信道切换回应。回传包括状态代码0 （接受）并确认目标信道为所需之辅信道。

3、随后，两部设备由主信道切换至辅信道。在建立切换时限到期前，数据必須通过辅信道进行流通。如果时限到期前沒有数据流程通，设备将返回主信道。

4、在使用辅信道时，任何一台设备均可主動向对等设备发送一个以主信道为目标的TDLS 信道切换请求。对等设备将返回ACK，然后两部设备返回主信道。

\5、两部设备将定期切换至主信道接收AP Beacon帧，同时同其他网络设备保持通讯。

可以在AP Beacon帧中设置“禁止TDLS信道切换”来实现禁止信道切换。

TDLS安全特性

在建立 TDLS连接时，其基本安全防护通常建立为WPA2 加密，除非网络启用了开放、非加密建立，当出现这种情況，直接连接通常亦建立为开放。建立帧交换包括安全密匙交换，比如直接连接的安全是独一无二的——与网络整体安全域不同。无需輸入用户密码。

TDLS 性能可以由系统管理员关闭。比如，在企业环境中，系统管理员可能希望禁用直接连接，因此AP Beacon帧中可以建立“禁止TDLS”。

首先是发现过程。一个STA设备通过其连接的网络发送发现请求到另一个STA设备。如果目标设备也是TDLS兼容设备，它随后会向发起者直接发送一个回复，提供关于其支持率以及信道等信息。这两个STA设备间的通信还可以测量接入点以及TDLS的相对信号强度，并判断直接链接是否有价值。

TDLS技术允许两个STA设备接入无线网络后，相互之间自动创建一个链接。从而实现两个设备间数据的直接传输。

TDLS应用场景

TDLS连接使两台STA设备直接跳过AP，从而不受AP的约束，采用它们支持的最快速率标准(802.11b / g / n 等)进行数据传输。同一个BSS中的STA相互间数据的传输跳过AP直接传输。这个直接传输可以是在原来信道进行，也可以切换到新的信道上进行（如图1所示，base channel在2.4G频段，而off channel在5G频段），因此能够避免了由网络拥塞而引起的数据传输延迟。这对于一些实时性要求比较高的业务，对于保证用户的业务体验具有重要的意义。

TDLS用作与同一个AP关联的两个STA间进行Wi-Fi Display业务传输的连接模式，