无线WDS的技术实现及实际应用

目录WDS的技术实现及实际应用..........................................................................................................01802.11简介................................................................................................................................01.1802.11无线架构..............................................................................................................11.2无线包结构......................................................................................................................12WDS简介....................................................................................................................................32.1什么是WDS.....................................................................................................................32.2WDS网络建立过程.........................................................................................................42.3WDS工作原理.................................................................................................................42.4WDS的安全机制.............................................................................................................62.5我司无线路由上WDS的配置........................................................................................72.6标准WDS的特点............................................................................................................92.7三地址WDS.....................................................................................................................92.8三地址WDS的特点......................................................................................................10WDS的技术实现及实际应用1802.11简介IEEE802.11包含一系列的无线标准，其中802.11a/b/g/n定义了四种不同工作速率和工WDS的技术实现及实际应用1作频段，分别是54Mbps/5GHz、11Mbps/2.4GHz、54Mbps/2.4GHz、2.4/5GHz最高达600Mbps。在无线局域网的范畴中，WiFi指无线相容性认证，确保了无线设备可以相兼容，即符合WiFi标准的两个无线设备之间可以互联通信，WDS即其中一种互联方式。1.1802.11无线架构802.11局域网是基于蜂窝系统的结构，由很多个基本子集构成，即BSS（BasicServiceSet），用来描述一组相互通信的移动设备，通常包含一个wirelessAccessPoint，也可以不包含。不包含AP的是独立模式的基本服务集（IBSS），由若干个Client构成，相互对等，如Ad-hoc模式。每个基本服务集都有一个唯一的标识，称为BSSID。虽然一个无线局域网可以只由一个AP构成，只含有一个单元，但绝大多数的无线局域网是由多个单元构成的，每个AP通过主链路相连接（有线）。由多个子单元构成的无线局域网可称为分布式系统（DistributionSystemorDS）。当各个AP通过无线方式相连接构成分布式系统，这种系统可以称为无线分布式系统（WirelessDistributionSystemorWDS）。WDS的作用简单的说就是让无线AP之间通过无线进行桥接，同时不影响其无线AP的覆盖功能。目前很多无线AP都具有WDS功能，本文将主要讲述WDS技术原理及实际应用。一个完整的无线局域网可以包含有多个不同的单元（BSS）和分布式系统（DS），在OSI模型的网络层看来，就是一个完整的802网络，按标准可以称为扩展服务集（ExtendedServiceSetorESS）。ESS也有一个标识的名称，即ESSID。图1-1无线局域网架构1.2无线包结构无线MAC层帧类型主要有三种，分别是数据帧，管理帧和控制帧，包含下面三个部分：MAC头部，包括帧的控制、持续时间、地址和顺序控制信息；变长的帧体，它包括了有关帧类型的特定信息。例如在数据帧中，帧体包括了上层数据；帧校验序列，包含一个32比特位的IEEE循环冗余校验码。无线数据帧结构如下图所示WDS的技术实现及实际应用2图1-2无线数据帧结构图1-3帧控制域结构从无线数据帧结构，可以看出无线帧中是预留了四个MAC地址的，但并不是所有的无线数据包中都会有四个MAC。管理帧和控制帧一般只包含两个MAC，数据帧一般是三个，只有涉及到AP至AP的传输才会有第四个MAC地址。帧控制域控制着无线帧的结构，其中最后两位（输入DS域与输出DS域）控制着无线MAC地址的排序。当00时，指IBSS的模式，两个设备间直接通信，如Ad-hoc；01时，指APtoClient；10时，指ClienttoAP；11时，指APtoAP。地址1被站点用来进行地址匹配。如果STA受到的帧的地址1是某STA的IEEEMAC地址，则该STA将其与自己的IEEEMAC地址比较，如果相同，则该STA会将其转发到上层协议栈；如果不同，则丢弃。当地址1为组地址时，BSSID用来保证STA收到广播或者更多多播帧是发自所属BSS。通俗的讲，地址1就是数据包该到达的下一个设备的MAC。地址2用于标志帧的发送方IEEEMAC地址。在需要ACK帧的情况下，目的STA可以使用2来引导ACK帧。地址2必须为发送方的IEEEMAC地址。地址3携带有额外的用于帧过滤或者指向DS的信息。当STA收到从AP发来的帧后会WDS的技术实现及实际应用3用地址3来标志该帧的源STA。AP收到从STA发来的帧后，会将该地址作为DS转发该帧的真正目的地址。RA（ReceiverAddress）是无线分布式系统WDS上该数据包接收AP的地址，也是数据包经此AP转发下一跳的发送方地址（地址2）。TA（TransmitterAddress）是WDS上作为数据包发送AP的地址，该AP负责发送此帧。简单数据帧的BSSID有以下决定：如果AP是数据接收方或者某一接收方与之关联，则BSSID是AP的MAC地址，可能是地址1也可能是地址2；如果站点是独立基本服务集（IBSS）的成员，则地址3是该独立的BSSID。2WDS简介2.1什么是WDSWDS即WirelessDistributionSystem，是无线网络部署延展系统的简称，指用多个无线网络相互联结的方式构成一个整体的无线网络。简单地说，WDS就是利用两个(或以上)无线WDS的技术实现及实际应用4宽带路由器/AP通过相互连接的方式将无线信号向更深远的范围延伸。利用WDS技术，AP之间可以舍弃传统的有线网络进行互联，每个AP可以作主设备、中继设备和远端设备。WDS技术和其他无线扩展技术相比，一个显著的特点就是在各个AP之间传输数据时，保留了客户端的MAC地址，而且客户端的数据传输只牵扯到了MAC地址，跟IP地址无关。WDS也可以被看作Repeater模式，因为WDS可以满足在桥接的同时又可以连接客户端；repeater并不一定是WDS，因为有三地址的repeater模式。2.2WDS网络建立过程DUT1WDS连接DUT2，首先DUT1会扫描周围的无线信号，寻找匹配的无线BSSID。找到匹配的BSSID，即发送鉴权请求（Authentication）。DUT2回应告知鉴权认证已通过。DUT1发起关联请求（AssociationRequest），被关联的SSID是“TP-LINK_92”。DUT回复关联回应（AssociationResponse）告知关联成功，WDS连接成功。图2-1WDS网络建立过程2.3WDS工作原理从模式上讲，WDS具有三种工作模式，分别是自学习模式、中继模式和桥接模式。自学习模式属于被动模式，也就是说它能自动识别并接受来自其他AP的WDS连接，但其本身不会主动连接周围的WDSAP。所以这种WDS模式只能用于主接入点路由器或AP上，只能用于被扩展的主AP上，而不能用于通过WDS扩展其它AP。中继模式是功能最全的WDS模式，在此模式下，AP既可以通过WDS实现无线网络范围的扩展，同时也具有AP的功能，接受无线终端的连接。桥接模式和有线网络中的网桥很像，它从一端接收数据包，并把它转手转发到另一端。WDS的桥接模式除了不再同时具有AP功能之外，其它和中继模式基本相同，所以在WDS桥接模式下，AP不再接受无线网络终端的连接，你也搜索不到它的存在。从角色来分，WDS网络中成员又可以分为主设备（Main），中继设备（Rely）和远端设备（Remote）。具有Internet连接或者局域网络出口的设备通常被作为主设备，通过以太网线接入主干网；处于网络中间用来中继信号的设备为中继设备；无线WDS网络边缘提供无线接入并将数据向主设备转发的设备为远端基站。有如图2-1所示拓扑，Station1和Station2通过WDS方式建立连接，PC1连接Station1，PC2连接Station2，其中Station2上配置WDS连接前端Station1。Station1处于自学习模式，接收Station2的WDS请求，被扩展。Station2处于中继模式，连接Station1，并提供自身的无线供客户端连接。但这是一个完全对称可逆的拓扑，即PC1和PC2在整个网络中是对等的，不存在主和辅的关系。下面就以PC1向PC2发包为例介绍数据包的传输过程和MAC头部的变化。WDS的技术实现及实际应用5图2-2WDS拓扑1A.PC1toStation1PC1并不知道整个网络的拓扑，也不需要知道，它只需要了解它所连接的station和想要通信的目的主机的MAC，PC1完全忽略了Station2的存在。此时，输入DS位置1，输出DS位置0，三个MAC地址分别是Station1、PC1、PC2。Station1是下一跳的MAC地址，也是接收站点的SSIDMAC；PC1是源MAC，也是发送方的MAC；PC2是目的MAC。B.Station1toStation2无线四地址传输是只存在于Station与S