無線WDS的技術(shù)實(shí)現(xiàn)及實(shí)際應(yīng)用

1、目錄WDS的技術(shù)實(shí)現(xiàn)及實(shí)際應(yīng)用 01 802.11 簡介01.1 802.11無線架構(gòu) 11.2 無線包結(jié)構(gòu) 12 WDS簡介32.1 什么是WDS 32.2 WDS網(wǎng)絡(luò)建立過程42.3 WDS工作原理42.4 WDS的安全機(jī)制62.5 我司無線路由上 WDS的配置 72.6 標(biāo)準(zhǔn)WDS的特點(diǎn)92.7 三地址 WDS 92.8 三地址 WDS的特點(diǎn) 10WDS的技術(shù)實(shí)現(xiàn)及實(shí)際應(yīng)用1 802.11 簡介IEEE 802.11包含一系列的無線標(biāo)準(zhǔn)，其中802.11a/b/g/n定義了四種不同工作速率和工 WDS的技術(shù)實(shí)現(xiàn)及實(shí)際應(yīng)用作頻段，分別是 54Mbps/5GHz、11Mbps/2.4GHz、

2、54Mbps/2.4GHz、2.4/5GHz最高達(dá) 600Mbps。在無線局域網(wǎng)的范疇中， WiFi指無線相容性認(rèn)證，確保了無線設(shè)備可以相兼容，即符 合WiFi標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)無線設(shè)備之間可以互聯(lián)通信，WDS即其中一種互聯(lián)方式。1.1 802.11無線架構(gòu)802.11局域網(wǎng)是基于蜂窩系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，由很多個(gè)基本子集構(gòu)成，即 BSS( Basic Service Set),用來描述一組相互通信的移動(dòng)設(shè)備，通常包含一個(gè)wireless Access Point,也可以不包含。不包含AP的是獨(dú)立模式的基本服務(wù)集(IBSS，由若干個(gè)Client構(gòu)成，相互對等，如Ad-hoc模式。每個(gè)基本服務(wù)集都有一個(gè)唯一的標(biāo)識

3、，稱為BSSID>雖然一個(gè)無線局域網(wǎng)可以只由一個(gè)AP構(gòu)成，只含有一個(gè)單元，但絕大多數(shù)的無線局域網(wǎng)是由多個(gè)單元構(gòu)成的，每個(gè)AP通過主鏈路相連接(有線)。由多個(gè)子單元構(gòu)成的無線局域網(wǎng)可稱為分布式系統(tǒng)( Distribution System or DS )。當(dāng)各個(gè)AP通過無線方式相連接構(gòu)成分布式系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以稱為無線分布式系統(tǒng) (Wireless Distribution System or WDS )。WDS的作用簡單的說就是讓無線AP之間通過無線進(jìn)行橋接，同時(shí)不影響其無線AP的覆蓋功能。目前很多無線AP都具有WDS功能，本文將主要講述 WDS技術(shù)原理及實(shí)際應(yīng)用。一個(gè)完整的無線局域網(wǎng)可

4、以包含有多個(gè)不同的單元(BSS和分布式系統(tǒng)(D0,在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層看來，就是一個(gè)完整的802網(wǎng)絡(luò)，按標(biāo)準(zhǔn)可以稱為擴(kuò)展服務(wù)集 (Extended Service Set or ESS。ES她有一個(gè)標(biāo)識的名稱，即 ESSIDTireless Distribution SystemESS圖1- 1無線局域網(wǎng)架構(gòu)1.2無線包結(jié)構(gòu)無線MAC層幀類型主要有三種， 分別是數(shù)據(jù)幀，管理幀和控制幀，包含下面三個(gè)部分：MAC頭部，包括幀的控制、持續(xù)時(shí)間、地址和順序控制信息；變長的幀體，它包括了有關(guān)幀類型的特定信息。例如在數(shù)據(jù)幀中，幀體包括了上層數(shù)據(jù)；幀校驗(yàn)序列，包含一個(gè) 32比特位的IEEE循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。無

5、線數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如下圖所示13!«控制域持續(xù)時(shí)間地址2 地址3順序控制地址4|幀實(shí)體”cs圖1-2無線數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)幀控制域結(jié)構(gòu)XXXX XXXX XX XXX XXX輸入D滴尚輸出D最是否更多數(shù)據(jù)域重傳標(biāo)志助率控制，是否蜒額序子類型分段標(biāo)志是否加密協(xié)議版本=總為o,不為0丟棄圖1- 3幀控制域結(jié)構(gòu)從無線數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，可以看出無線幀中是預(yù)留了四個(gè)MAC地址的，但并不是所有的無線數(shù)據(jù)包中都會(huì)有四個(gè) MAC。管理幀和控制幀一般只包含兩個(gè) MAC,數(shù)據(jù)幀一般是三個(gè)， 只有涉及到AP至AP的傳輸才會(huì)有第四個(gè) MAC地址。幀控制域控制著無線幀的結(jié)構(gòu)，其中最后兩位（輸入DS域與輸出DS域）控制著無線MAC

6、地址的排序。輸入DS輸出DS地址1地址2地址3地址400DASABSSID：01DABSSIDSA10BSSIDSADA11RATADASA當(dāng)00時(shí)，指舊SS的模式，兩個(gè)設(shè)備間直接通信，如 Ad-hoc; 01時(shí)，指AP to Client; 10 時(shí)，指 Client to AP; 11 時(shí)，指 AP to AP。地址1被站點(diǎn)用來進(jìn)行地址匹配。如果STA受到的幀的地址 1是某STA的IEEE MAC地址，則該STA將其與自己的IEEE MAC地址比較，如果相同，則該STA會(huì)將其轉(zhuǎn)發(fā)到上層協(xié)議棧；如果不同，則丟棄。當(dāng)?shù)刂?為組地址時(shí)，BSSID用來保證STA收到廣播或者更多多播幀是發(fā)自所屬 B

7、SS通俗的講，地址1就是數(shù)據(jù)包該到達(dá)的下一個(gè)設(shè)備的MAC。地址2用于標(biāo)志幀的發(fā)送方 IEEE MAC地址。在需要 ACK幀的情況下，目的 STA可以使用2來引導(dǎo)ACK幀。地址2必須為發(fā)送方的IEEE MACM址。地址3攜帶有額外的用于幀過濾或者指向DS的信息。當(dāng)STA收到從AP發(fā)來的幀后會(huì)用地址3來標(biāo)志該幀的源 STA AP收到從STA發(fā)來的幀后，會(huì)將該地址作為DS轉(zhuǎn)發(fā)該幀的真正目的地址。RA （ Receiver Address）是無線分布式系統(tǒng) WDS上該數(shù)據(jù)包接收 AP的地址，也是數(shù)據(jù) 包經(jīng)此AP轉(zhuǎn)發(fā)下一跳的發(fā)送方地址（地址 2）。TA （Transmitter Address）是 WD

8、S上作為數(shù) 據(jù)包發(fā)送AP的地址，該AP負(fù)責(zé)發(fā)送此幀。簡單數(shù)據(jù)幀的BSSID有以下決定：如果AP是數(shù)據(jù)接收方或者某一接收方與之關(guān)聯(lián)，則BSSID是AP的MAC地址，可能是地址1也可能是地址2如果站點(diǎn)是獨(dú)立基本服務(wù)集（舊SS的成員，則地址 3是該獨(dú)立的BSSID2 WDS簡介2.1 什么是WDSWDS即Wireless Distribution System,是無線網(wǎng)絡(luò)部署延展系統(tǒng)的簡稱，指用多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)結(jié)的方式構(gòu)成一個(gè)整體的無線網(wǎng)絡(luò)。簡單地說，WDS就是利用兩個(gè)（或以上）無線寬帶路由器/AP通過相互連接的方式將無線信號向更深遠(yuǎn)的范圍延伸。利用 WDS技術(shù)，AP 之間可以舍棄傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)

9、行互聯(lián)，每個(gè)AP可以作主設(shè)備、中繼設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備。WDS技術(shù)和其他無線擴(kuò)展技術(shù)相比，一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是在各個(gè)AP之間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，保留了客戶端的 MAC地址，而且客戶端的數(shù)據(jù)傳輸只牽扯到了MAC地址，跟IP地址無關(guān)。WDS也可以被看作Repeater模式，因?yàn)閃DS可以滿足在橋接的同時(shí)又可以連接客戶端； repeater并不一定是 WDS,因?yàn)橛腥刂返?repeater模式。2.2 WDS網(wǎng)絡(luò)建立過程DUT1WD馳接DUT2首先DUT1會(huì)掃描周圍的無線信號，尋找匹配的無線BSSID=找到匹配的BSSID,即發(fā)送鑒權(quán)請求(Authentication )。DUT2回應(yīng)告知鑒權(quán)認(rèn)證已通過。DUT1

10、發(fā)起關(guān)聯(lián)請求(Association Request),被關(guān)聯(lián)的 SSID是“TP-LINK_92”。DUT回復(fù)關(guān)聯(lián)回 應(yīng)(Association Response )告知關(guān)聯(lián)成功，WDS!接成功。Tp-LinkT.ee:2 Tp-LiitT_bc:63;ab IEEE 802.U Authentication, SN-2912, Flags-c叩-LinkTjK；63:i£ 叩-Li出槌彰IELE M2.11 Authentication, M, fn=q, Flags-CTp-LinkT_ee：77:f2 Tp-LirkT_bc:63:a m 102.11 MSKlEtlon R

11、equest, 5M-2M3, RHJ, Flags-C, 5SID=lhTP-LINO2"Tp-LlnkTjic3:a6 Tp-LinkTje:77:f2 IEEE 302.11 Association Response, SN-1, FN-O, Flags-c圖2- 1 WDS網(wǎng)絡(luò)建立過程2.3 WDS工作原理從模式上講，WDS具有三種工作模式，分別是自學(xué)習(xí)模式、中繼模式和橋接模式。自學(xué)習(xí)模式屬于被動(dòng)模式， 也就是說它能自動(dòng)識別并接受來自其他AP的WDS連接，但其本身不會(huì)主動(dòng)連接周圍的 WDS AR所以這種 WDS模式只能用于主接入點(diǎn)路由器或 AP上， 只能用于被擴(kuò)展的主 AP上

12、，而不能用于通過 WDS擴(kuò)展其它AP。中繼模式是功能最全的WDS模式，在此模式下，AP既可以通過 WDS實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)范圍的擴(kuò)展，同時(shí)也具有 AP的功能，接受無線終端的連接。橋接模式和有線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)橋很像，它從一端接收數(shù)據(jù)包，并把它轉(zhuǎn)手轉(zhuǎn)發(fā)到另一端。 WDS的橋接模式除了不再同時(shí)具有AP功能之外，其它和中繼模式基本相同，所以在 WDS橋接模式下，AP不再接受無線網(wǎng)絡(luò)終端的連接，你也搜索不到它的存在。從角色來分， WDS網(wǎng)絡(luò)中成員又可以分為主設(shè)備( Main )，中繼設(shè)備(Rely)和遠(yuǎn)端設(shè) 備(Remote)。具有Internet連接或者局域網(wǎng)絡(luò)出口的設(shè)備通常被作為主設(shè)備，通過以太網(wǎng) 線接入主干

13、網(wǎng)；處于網(wǎng)絡(luò)中間用來中繼信號的設(shè)備為中繼設(shè)備；無線WDS網(wǎng)絡(luò)邊緣提供無線接入并將數(shù)據(jù)向主設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)備為遠(yuǎn)端基站。有如圖2-1所示拓?fù)洌琒tation 1和Station 2通過 WDS方式建立連接，PC 1連接Station 1 , PC 2連接Station 2 ,其中Station 2上配置 WDS連接前端 Station 1。 Station 1處于自學(xué)習(xí)模 式，接收 Station 2的WDS請求，被擴(kuò)展。 Station 2處于中繼模式，連接 Station 1 ,并提供 自身的無線供客戶端連接。但這是一個(gè)完全對稱可逆的拓?fù)?，?PC1和PC2在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中 是對等的，不存在主和輔的

14、關(guān)系。下面就以PC1向PC2發(fā)包為例介紹數(shù)據(jù)包的傳輸過程和MAC頭部的變化。PC1圖2- 2 WDS拓?fù)?A. PC 1 to Station 1PC 1并不知道整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌膊恍枰?，它只需要了解它所連接的station和想要通信的目的主機(jī)的 MAC, PC 1完全忽略了 Station 2的存在。此時(shí)，輸入 DS位置1,輸出 DS位置0,三個(gè) MAC地址分別是 Station 1、PC 1、PC 2。Station 1是下一跳的 MAC地址， 也是接收站點(diǎn)的 SSID MAC PC 1是源MAC,也是發(fā)送方的 MAC; PC 2是目的 MAC。B. Station 1 to Stat

15、ion 2無線四地址傳輸是只存在于Station與Station之間的，所以此過程中無線幀也是四地址結(jié)構(gòu)。輸入和輸出 DS位都置1,四個(gè) MAC地址依次是：Station 2、Station 1、PC 2、PC 1。 Station 2和Station 1分別是接收方和發(fā)送方的MAC,處于三號位的 PC 2仍然是目的 MAC,最后是源 MAC PC 1。C. Station 2 to PC 2Station 2 to PC 2是一個(gè)簡單的基站到客戶端的過程，輸入 DS位置0,輸出DS位置1。此時(shí)MAC依次是PC 2、Station 2、PC 1。PC 2是目的地址，也是下一跳MAC地址；Sta

16、tion 2是發(fā)送方的 MAC地址，也是其 SSID的MAC; PC 1是源MAC地址。MAC地址1MAC地址2MAC地址3MAC地址4PC 1 Station 1Station 1PC 1PC 2Station 1 Station 2Station 2Station 1PC 2PC 1Station 2 PC 2PC 2Station 2PC1如圖 2-3,三個(gè) Station 通過 WDS 互聯(lián)，Station 2 WDS Station 1, Station 3 WDS Station 2。其 中Station 1是主設(shè)備，處于自學(xué)習(xí)模式；Station 2是中繼設(shè)備，屬于中繼模式，也是

17、橋接模式；Station 3是遠(yuǎn)端設(shè)備，處于中繼模式。WDSFS-D1-11C5-34-20(3 /)Slalion 274-EA-3A-EC-63-ASWDS(ESlaboii 394-GC-6D-EE-77-F2PCI00-22-F&-54-39-BA圖2- 3 WDS拓?fù)?接下來，就從數(shù)據(jù)包看看數(shù)據(jù)在圖2-3拓?fù)渚唧w的轉(zhuǎn)發(fā)過程。在PC2上ping PC1, ping包要被轉(zhuǎn)發(fā)四次才能到達(dá)PC1,如下圖2-4所示。PC2回復(fù)的Ping Reply包同樣需要經(jīng)過四個(gè)相反的過程才能到達(dá)PC1。 W* W*wg W W 碰ICMPWK何wreque&l0.00015610.10.

18、10.16610,10.10.160ICbPEchoSing)request0.00037010. 10. 10.16610.10.ia.L60ICPPEthoCpi ng)request40.00056110. 10. 10.1&660ICfi'PEcho(pi ng)request50.06185910. 10. 10.1&066ICFPEcho(Eng)reply5Oh 06201210h10h10.16066ICFPEcho(pl ®reply0,06222310. 10. 10.16010.

19、10.10.166ICbPEcho(pi ng)replya0.06488410. 10. 10.16010.10.£0.166ICbTEchoCping)reply圖 2- 4 PC2 ping PC1數(shù)據(jù)包*MAC 1MAC 2MAC 3MAC 4DirectionPC2 Station 3Station 3PC 2PC 1PC 1Station 3 Station 2Station 2Station 3PC 1PC 2Station 2 Station 1Station 1Station 2PC 1PC 2Station 1 PC1PC 1Station 1PC 2PC 1 S

20、tation 1Station 1PC 1PC 2PC2Station 1 Station 2Station 2Station 1PC 2PC 1Station 2 Station 3Station 3Station 2PC 2PC 1Station 3 PC 2PC 2Station 3PC 1WDS ping來回,pc&p2.4 WDS的安全機(jī)制WDS系統(tǒng)不支持密鑰動(dòng)態(tài)分配機(jī)制，所以不支持WPA/WPA2企業(yè)級加密，只支持WEPWPA/WPA2-PSK在安全性方面仍存在一定的缺陷。但APPLE公司的Airport Express的6.1.1的firmware中，宣稱了對 WDS時(shí)

21、WPA加密的支持。2.5我司無線路由上WDS的配置我司產(chǎn)品WDS的配置可以分為兩類：無線路由和無線AP。無線路由器：在Wireless Setting頁面，勾選 Enable WDS,然后再點(diǎn)擊 Search按鈕搜索周圍的無線 WiFi信號。在隨后出現(xiàn)的 AP List中選擇想要 WDS連接的AP,點(diǎn)擊Connect。 SSID和BSSID 將會(huì)被自動(dòng)填上。設(shè)置加密后再保存重啟設(shè)備即可。無線路由上的 WDS有個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以有自己的無線SSID和加密，用戶可以通過 SSID來區(qū)分哪個(gè)是前端設(shè)備。Wireless SettingsSSID：RegionsWarning：|TP-LINK_4B352

22、EUnited States 二Ensure you sebed a cgrred ccrnntr：. to confo-rm local law inranractsafbngs ma/ cause inlerfGrenceChannel:Channel Width:Max Tx Rate:| Auto 二| Ulbgn mixed二|I Automatic 丫|130 QM bps 司SSID(血 t>e bridged):BSSiCHtoOe bridged):K 時(shí)r type:WEPlnd 引cAuth type：Passwords同 Enable vVifeless Rout

23、er Radio7 Enable SSID Broadcast| 7 印就 lllpj|WPA-PSKWPA2PSK 二|1|。網(wǎng)（1Save圖 2- 5 TL-WR1043ND Wireless Settings 頁面AP List注 Count 19IDessiDSSIDSisnalChannelSecuritChoos&1FF-25-0A-EC-00-00OrcmPO2dB1OFFConnect20D-1S-E0-B-9G-e4TP-LINK23dB1OFF亟300-0A-EB-0D-23-15TP-LINK,OO2315湖E1OFF2 m成 ct4009-E0-94-51-F4

24、TP-LltlK_mu .anazhi40dB1ONCmnwct5D8*5D4Cd3*12-06TL19dB2OFFConnect6OD-1D-OFO-40-O1TP-LINK_7Q-00155dB2OFF二：if7D8DC-13d2-0eTPLINK_13120827dB3OFFSrmwct800-0A-EB-13-7B0TP<INK_137B0021dB4OFFSnnEct90A-1D-0F-2E-55-1TP-LINK_Ee531_334dB4OFFOonriect100-0-Ee-13-09-19TP-LINK_ 13Q91951dBc JOFFConnect圖2- 6 點(diǎn)擊Se

25、arch按鈕后出現(xiàn)的 AP List頁面無線AP:無線AP上的 WDS指的是Repeater模式。11G與11N的配置界面略有不同，本文以 TL-WA901ND 為例介紹。在 Wireless Setting 頁面，選擇 Operation Mode 為 Repeater 后，點(diǎn) 擊Survey按鈕搜索周圍的無線信號。找到想要連接的無線網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)擊Connect后AP的MAC地址將被自動(dòng)填入，點(diǎn)擊保存。Oparatton Mode"R叩沮erMACofAP:Regtoir United States Warning:Ensure /ou se'ad a ccfrect coun

26、ts to conFtim local laIncorrect settingsinleFferfenc?Channel Width:Max Tx Rate:20/40MHZ-300MbpsT|y Enable Wiretess Radio圖 2- 7 TL-WA901ND 的 Wireless Settings 頁面AP ListAP Count: 1SIDBSSIOSSIDSignalChannelSecurityChoose174-EA-3AJm-E-BFTPJLIHK_AA08BF41 dBiOFFConnett2F4EA-3AJE.2C-5Smer-sun&dBiONConn

27、ect3DS SDtC DS 56 7ETPUMK_D5357EMdB2OffConn ci ct4r8-D1-114B AE-8ETP-LIHK254372d65ONCionnem54fl-16-9f-2B 15-C6TP-LINK_Pocke(AP2Bl 5C6皿6OFFConn&ctQQ-1F-3C-01-C9-00WLANJ9033岫6ONConnect圖2- 8 點(diǎn)擊Survey按鈕后出現(xiàn)的 AP List頁面如何前端設(shè)備已加密，還需要到Wireless Security頁面設(shè)置加密。由于只支持 WEP和WPA-PSK/WPA2-PS的日密，所有沒有 WPA/WPA2選項(xiàng)。D

28、is-able SecurityATPA2-PSKAES12M!W780Ymj w bm&t ASCI i chaJMters gweer B -aM &3 丁瑁 bren 8 an4 &* %0ftn #»ng. rtMirnuffl is 34. D EWts 皿 upoateWEPTfPHf：WEP FoonirrKfyKey uKey；：W：m WPAPSKWPA2-PSKVtfiion:Encryption:P5H. PBM加3f0：AbtomB'UGvHexsjtfcimslWEP KeyKey TypeFfis&led CiLMl

29、blEd itsuled vSaw 圖2- 9 選擇Repeater模式后的 Wireless Security 頁面AP上的Repeater設(shè)置成功后，沒有自己的SSID和加密，PC等設(shè)備只能搜索到一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，這樣的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)無線漫游，客戶端根據(jù)信號強(qiáng)度自動(dòng)切換無線基站。2.6 標(biāo)準(zhǔn)WDS的特點(diǎn)WDS組網(wǎng)用途廣泛，主要是因?yàn)橛羞@么幾個(gè)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)幀中包含有無線各節(jié)點(diǎn)的MAC地址，從數(shù)據(jù)包中可以看出各節(jié)點(diǎn)的MAC,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰明朗；完全在數(shù)據(jù)鏈路層傳輸，不涉及IP層尋址，無需維護(hù)IP&MAC映射關(guān)系，減少無線節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)，效率高；數(shù)據(jù)的收發(fā)完全對稱，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間是對等的；支持生成樹協(xié)議（STP）,抑制廣播風(fēng)暴，支持鏈路備份。2.7 三地址WDS三地址 WDS是一種非標(biāo)準(zhǔn)但又廣泛使用的無線組網(wǎng)方式，如我司 AP中的Universal4地址的無線幀，全部以三地址形Repeater。通過這種方式組成的無線局域網(wǎng)中，不存在 式發(fā)送。如圖 2-3 所示，TL-WA801ND Universal Repeater 連接到了 TL-WR841N上，PC2和