WLAN数据转发实现原理及组网分析

1、简介l WLAN是什么？u WLAN （Wireless Local-Area Network）是一种通过无线方式实现高速宽带上网的业务，但WLAN并不像TD或GPRS那样全区域覆盖，仅在部分热点区域（例：部分高校宿舍、教学楼或部分体育馆、火车站、咖啡馆等）可以使用。uWLAN速度非常快，最高达到300M，远远高于有线宽带。PS： 1、WLAN业务并非中国移动专属的业务，电信、联通均可建设，客户使用哪个运营商的WLAN网络就是谁的客户。 2、使用WLAN业务需申请WLAN账号和密码，中国移动WLAN账号就是移动手机号码，初次使用通过手机短信发送“KTWLAN”至10086申请WLAN功能，密码

2、以短信形式下发至用户手机Page 2实际应用场景-中国移动Page 3Page 4无线局域网（WLAN）主流技术lWLAN工作在2.5GHz或者5GHzl802.11 ，1997年，原始标准(2Mbit/s 工作在2.4GHz)。 l802.11a802.11a，19991999年，物理层补充年，物理层补充(54Mbit/s(54Mbit/s工作在工作在5GHz) 5GHz) 。 l802.11b802.11b，19991999年，物理层补充年，物理层补充(11Mbit/s(11Mbit/s工作在工作在2.4GHz) 2.4GHz) 。 l802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层(MA

3、C) 桥接(MAC Layer Bridging) 。 l802.11d，根据各国无线电规定做的调整。 l802.11e ，对服务等级(Quality of Service, QS) 的支持。 l802.11f，基站的互连性(Interoperability) 。 l802.11g802.11g，物理层补充，物理层补充(54Mbit/s(54Mbit/s工作在工作在2.4GHz) 2.4GHz) 。 l802.11h，无线覆盖半径的调整，室内(indoor) 和室外(outdoor) 信道(5GHz频段) 。 l802.11i，安全和鉴权(Authentification)方面的补充。 l80

4、2.11n802.11n，可以将，可以将WLANWLAN的传输速率由目前的传输速率由目前802.11a802.11a及及802.11g802.11g提供的提供的54Mbps54Mbps，提供到提供到300Mbps300Mbps甚至高达甚至高达600Mbps600Mbps。Page 5无线局域网（WLAN）所需要的硬件构成l1、AC：无线控制器l2、无线AP：AP是Access Point的简称，无线AP就是无线局域网的接入点、无线网关，它的作用类似于有线网络中的集线器。 l3、无线网卡：无线网卡的作用和以太网中的网卡的作用基本相同，它作为无线局域网的接口，能够实现无线局域网各客户机间的连接与通

5、信。l4、无线天线：当无线网络中各网络设备相距较远时，随着信号的减弱，传输速率会明显下降以致无法实现无线网络的正常通信，此时就要借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增强。l Page 6Wlan转发方式分类l现有WLAN转发形式，总体上可分为：l1、本地转发方式l2、集中转发方式l3、本地和集中混合转发方式lAutelan WLAN产品能够灵活地支持这三种转发形式Page 7本地转发l本地转发特点：l本地转发又称分布式转发，其主要特点是用户的业务数据在AP上就能够按照需求有所区分，灵活地控制用户用户数据流向Page 8本地转发形式Page 9LANRouter-ARouter-BRouter

6、-CACAC对AP的控制数据用户数据AP1AP2STA1STA2InternetAC对AP的控制数据遵循CAPWAP协议。local.pcap本地转发形式l在本地转发方式下，无线用户数据流量直接由AP本地进行处理，等同与胖AP对用户流量的处理方式，但此时AP还是通过AC进行集中的控制和管理。在本地转发时，AC只和AP建立控制通道，但不会建立数据隧道，用户数据由AP负责转发掉。此时AC其实可以理解成一个采用CAPWAP协议的AP网管服务器（不严谨），AC只负责AP的配置管理。Page 10本地转发形式本地转发优势：当无线用户数据流量较大时，避免AC成为网络性能的瓶颈。利于网络中的负载均衡，并且基

7、于业务的最短路径路由，这时对用户有好处。本地转发缺陷：a) 无法支持跨AP的三层漫游 b) 本地转发情况下，要求WLAN适应现网架构（包括地址分配等），对网络架构要求高。Page 11集中转发方式Page 12LANRouter-ARouter-BAC从AC出来的用户业务数据能够按照上层设备的要求形式进行透传。AC对AP的控制数据用户数据AC对AP的控制数据遵循CAPWAP协议。Internettunel.pcap本地转发与集中转发实际应用分析l从前面的本地转发与集中转发技术介绍中，可以看出，本地转发与集中转发实际上最大的区别就在于流量是否需要AC进行隧道等的处理。l而是否需要AC进行隧道处理

8、，直接导致的后果就是AC的负载问题。l从AC的功能上来看，AC主要负责AP的管理，终端用户的管理，流量的转发以及其它等。Page 13本地转发适用于对AC压力小的场景l从AC的功能分布上来看，AP管理和终端用户管理以及其它功能都和是否本地和集中无关，但这3者对CPU的影响很小，一般来说，即使是在1K个AP，32K用户的管理情况下，CPU占用率也应该只在10%20%之间，但对于流量转发，特别是隧道流量转发，由于这部分处理只能在CPU处理，同时由于加解密等的处理，暂时无法采用其它方法加速，对CPU的影响很大。Page 14本地转发适用于对AC压力小的场景l举例来说，1K个AP的管理，从管理报文来说

9、，估计1秒也只有几十K个报文的容量；但从数据转发报文来说，1个AP估计上传流量在20M左右，1K个AP也会造成AC需要处理10G的流量，对AC的负担也是显而易见的。Page 15集中转发适用于对功能要求强的场景 l集中转发方式由于AP转发流量到AC是通过隧道方式，因此，AC的集中位置使得多业务的集中实现成为可能：漫游、定位、与其它功能网络等Page 16172.168.1.1/24172.168.1.2/24下行数据上行数据172.168.1.2/24集中控制型AC+AP工作原理l第一步，瘦AP获得IP地址及AC地址 uAP 加电并获得IP地址 (DHCP或静态配置) uAP 查找AC地址 (

10、方式有：广播发现、静态设置、DHCP Option43属性、DNS解析) l第二步，AP发现AC并与AC建立隧道 uAP 与AC建立隧道（加密隧道），各厂家使用的隧道协议不一样uAP从AC下载相应的配置文件，完成自身配置 l第三步，AP正常工作u通过加密隧道，AP将用户数据通过隧道传送到AC，由AC集中转发uAP的管理由AP网管通过AC集中管理u场点VLAN由AC发起 终结于BRASPage 17瘦AP发现AC的途径AC支持多种发现机制，包括：l1、通过发现报文搜寻无线控制器：无线控制器周期发送二层发现报文，如果收到无线控制器的响应报文：l2、指定无线控制器：用户指定无线控制器IP地址或域名（

11、需通过DNS进行解析）。最多可以指定4台无线控制器的IP地址或域名，无线控制器依次和指定的无线控制器尝试进行连接，直到成功为止。l3、通过DHCP发现：无线控制器在利用DHCP申请自身IP地址的同时，可以： （1）解析DHCP Server响应报文中的Option 43，从中提取可以连接的无线控制器的IP地址，并进行连接。 （2）解析DHCP Server响应报文中的Option 15，从中提取可以连接的无线控制器的域名，经过DNS解析获（须正确设定DNS服务器）得无线控制器的IP地址，进行连接。l当DHCP响应报文中同时存在Option43和Option15时，优先采用Option 43。P

12、age 18AP与AC之间的隧道机制l隧道是由瘦AP主动发起的、在无线控制器的瘦AP端口终结的无线终端报文的传输通道。l隧道机制确保无线终端不会对瘦AP和无线控制器之间的传输网络产生任何影响，也不会受制于瘦AP和无线控制器之间的传输网络，如VLAN、网段设定等。lAP和无线控制器（AC）之间的隧道遵循WLTP（Wireless Switch and Light AP Tunnel Protocol）协议框架或扩展的CAPWAP协议框架。协议由两部分组成：管理隧道（基于TCP协议，以TLV的格式交换配置信息和状态信息）和数据隧道（基于UDP协议，对无线终端的报文进行封装）。将管理和数据隧道分开可

13、以实现AP本地转发和集中转发。l其中：管理隧道不采用加密技术；数据隧道采用加密机制采用DTLS或自有协议两种方式。l基于WLTP或CAPWAP协议框架建立的隧道可以跨越三层网络，从而实现无线终端在位于不同网段的AP间的无缝漫游。Page 19瘦AP会话建立流程Page 20组网方式Page 21本地转发Page 22接入层交换机汇聚层交换机备AC主ACBASInternetAC只做只做AP控制器，业务标签在控制器，业务标签在AP上起，上起，PORTAL在在BAS设备设备上面，用户地址也在上面，用户地址也在BAS上面获上面获取，用户数据流在取，用户数据流在AP上面通过上面通过vlan向上透传。向

14、上透传。用户数据本地转发方式配置l模板如下：lcreate security 1 sec1lconfig security 1lsecurity type openlencryption type nonelexitlcreate wlan 1 wlan1 CMCClconfig wlan 1lapply securityID 1lwlan apply interface ethx-xx（下联端口）lset local wlan-vlan x (设置wlan绑定vlan x ，即用户只要在wlan1里就会在AP上给打上业务标签)lexitPage 23集中转发方式一Page 24接入层交换机汇

15、聚层交换机备AC主ACBASInternetAC做做AP的控制，且的控制，且AC上层有上层有BAS设备，用户数据通过设备，用户数据通过AC出出来以来以VLAN的形式上传到的形式上传到BAS，用户地址由，用户地址由BAS分配，业务分配，业务标签在标签在AC上起上起 。 用户数据用户业务数据以VLAN形式向BAS透传。集中转发-ebr二层透传方式l配置模板是：lconfig wlan 1lapply securityID 1lwlan apply interface ethx-xxx (下联口)lexitlebr 1lservice disablelset bridge_isolation dis

16、ablelset bridge_multicast_isolation disablelset ebr add interface ethx-xxx(绑定上联出口，并且打上业务标签，用户数据以vlan的形式网上透传)lset ebr add interface radio x-0.1lservice enablelexitPage 25集中转发方式二Page 26接入层交换机汇聚层交换机备AC主ACBASInternet AC做做AP的控制，且的控制，且AC充当充当BAS，portal由由AC来推，用户地址由来推，用户地址由AC分配，用户数据出去分配，用户数据出去AC走走的是三层路由。的是三层

17、路由。用户数据AC与BAS之间的数据走三层路由协议。集中转发-ebr三层路由方式需要做的配置是:lconfig ebr 1 lservice disablelset bridge_isolation disablelset bridge_multicast_isolation disablelset ebr add interface radiox-x.xx lservice enablelExitl另需给EBR设置DHCP。l备注：这里不需要绑定AC的上联出口，因为用户数据出去是走的路由，所有还需要在AC上添加一条默认路由。l命令： ip route x.x.x.x/xx x.x.x.xPa

18、ge 27集中转发-wlan三层接口方式需要做的配置是:lInterface wlanxxlip address x.x.x.x/xxl exit interface wlanx ip pool xx exitl备注：这里不需要绑定AC的上联出口，因为用户数据出去是走的路由，所有还需要在AC上添加一条默认路由。l命令： ip route x.x.x.x/xx x.x.x.xPage 28集中转发-wlan三层接口方式Page 29附：本地转发详细配置（管理VLAN和业务VLAN分开）Page 30 环境描述：一台5612i，一台交换机，一台AG2000-E2AN2，一台PC ，AC上面划分5个

19、vlan(即vlan 1， vlan 2， vlan 3， vlan 4， vlan 5)，交换机上端口1和端口2接AP，属于 vlan 1，AC 端口1接 POE 供电交换机SW1 的23号端口，在每个AP上面广播四个SSID：test_wlan2，test_wlan3，test_wlan4，test_wlan5，分别对应vlan2，vlan3， vlan4， vlan5。l测试目的：通过AC5612i实现三层路由功能，本地转发，客户端无缝漫游，从而使无线接入点AG2000-E2AN2实现高速无线接入。Page 31Page 32一、创建一、创建 DHCP pool 为为AP和接入和接入 PC 动态分配动态分配 IP 地址地址Page 33l二、创建无线安全策略Page 34l三、创建创建 WLAN创建 wlan2，对应的 SSID为 test_wlan2，并应用安全策略 security 2和绑定到接口 vlan1。同样，创建wlan3，对应的SSID为test_wlan3 ，并应用安全策略security 2和绑定到接口vlan1.创建wlan4，对应的SSID为test_wlan4 ，并应用安全策略security 3和绑定到接口vlan1.