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 0

1 802.11简介 0

1.1 802.11无线架构 (1)

1.2 无线包结构 (1)

2 WDS简介 (3)

2.1 什么是WDS (3)

2.2 WDS网络建立过程 (4)

2.3 WDS工作原理 (4)

2.4 WDS的安全机制 (6)

2.5 我司无线路由上WDS的配置 (7)

2.6 标准WDS的特点 (9)

2.7 三地址WDS (9)

2.8 三地址WDS的特点 (10)

WDS的技术实现及实际应用

1 802.11简介

IEEE 802.11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

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。

1.1 80

2.11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（Basic Service Set），用来描述一组相互通信的移动设备，通常包含一个wireless Access Point，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（Distribution System or DS）。

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（Wireless Distribution System or WDS）。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（Extended Service Set or ESS）。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

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AP to Client；10时，指Client to AP；11时，指AP to AP。

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IEEE MAC地址，则该STA将其与自己的IEEE MAC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IEEE MAC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IEEE MAC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

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（Receiver Address）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（Transmitter Address）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。

2 WDS简介

2.1 什么是WDS

WDS即Wireless Distribution System，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

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。

2.2 WDS网络建立过程

DUT1 WDS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（Association Request），被关联的SSID是“TP-LINK_92”。DUT回复关联回应（Association Response）告知关联成功，WDS连接成功。

图 2- 1 WDS网络建立过程

2.3 WDS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WDS AP。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，Station 1和Station 2通过WDS方式建立连接，PC 1连接Station 1，PC 2连接Station 2，其中Station 2上配置WDS连接前端Station 1。Station 1处于自学习模式，接收Station 2的WDS请求，被扩展。Station 2处于中继模式，连接Station 1，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。