网络报文处理流程

报文处理流程

WLAN网络中的数据包括管理报文和业务数据报文。管理报文必须采用CAPWAP隧道进行转发,而业务数据报文除了可以采用CAPWAP隧道转发之外,还可以采用直接转发方式和Soft-GRE转发方式。

管理报文用来传送AC与AP之间的管理数据,存在于AC和AP之间。业务数据报文主要是传送WLAN用户上网时的数据,存在于STA和上层网络之间。

WLAN网络中,STA和AP间的报文为802.11报文,AP作为STA和有线网络间的桥梁,完成802.11报文的终结并转换为802.3报文,然后向有线网络中进行转发。

WLAN网络中,针对管理报文和业务数据报文分别配置不同的VLAN tag。下面用VLAN m、VLAN m'表示管理VLAN,VLAN s、VLAN s'表示业务VLAN,分别介绍管理报文和业务报文的转发流程。

  • 当AP与AC间为二层组网时,VLAN m与VLAN m'相同,VLAN s与VLAN s'相同;
  • 当AP与AC间为三层组网时,VLAN m与VLAN m'不相同,VLAN s与VLAN s'不相同。

对于WLAN网络的漫游场景,根据STA是否在同一个子网内漫游,可以将漫游分为二层漫游和三层漫游。漫游场景的管理报文转发处理流程与一般的WLAN场景没有区别,都必须采用CAPWAP隧道进行转发。而业务数据报文除了可以采用CAPWAP隧道转发之外,还可以采用直接转发方式。

管理报文的转发处理流程

图1所示,

  • 上行(AP-->AC):管理报文由AP封装在CAPWAP报文中;由连接AP的Switch标记管理VLAN m;AC将CAPWAP报文解封装并终结管理VLAN m'。
  • 下行(AC-->AP):管理报文由AC封装在CAPWAP报文并标记管理VLAN m';由连接AP的Switch终结VLAN m;AP接收CAPWAP报文后解封装。

中间网络设备需配置和透传管理VLAN m。

图1 管理报文转发处理流程图

业务数据报文直接转发的处理流程

图2所示,直接转发模式下,业务数据报文不经过CAPWAP封装。

  • 上行(STA-->Internet):AP收到STA的802.11格式的上行业务数据,由AP直接转换为802.3报文并标记业务VLAN s后向目的地发送。
  • 下行(Internet-->STA):下行业务数据以802.3报文到达AP(由上层网络设备标记业务VLAN s'),由AP转换为802.11格式发送给STA。

中间网络设备需配置和透传业务VLAN s,这种组网模式下,AC一般旁挂在核心交换机或汇聚交换机上,不承担数据业务转发功能,只对AP进行管理。如果AC处于直连位置时,数据报文也需要通过AC进行转发,此时AC可视为承担汇聚交换机功能。

图2 业务数据报文直接转发处理流程图

业务数据报文CAPWAP隧道转发的处理流程

图3所示,AP与AC之间同时建立控制隧道和数据隧道,WLAN用户业务数据和管理报文分别封装在CAPWAP数据报文和CAPWAP控制报文中,在CAPWAP隧道中传递。

  • 上行(STA-->Internet):AP收到STA的802.11格式的上行业务数据,由AP直接转换为802.3报文并标记业务VLAN s,然后AP封装上行业务数据到CAPWAP报文中;由连接AP的交换机标记管理VLAN m;AC接收后解CAPWAP封装并终结VLAN m'。
  • 下行(Internet-->STA):下行业务数据由AC封装到CAPWAP报文中,AC允许携带VLAN s的报文通过并对该报文标记VLAN m',由AC标记业务VLAN s和管理VLAN m';由连接AP的交换机终结VLAN m;由AP接收后解CAPWAP封装并终结VLAN s,并将802.3报文转换为802.11报文发送给STA。

封装后的报文在CAPWAP报文外层使用管理VLAN m,AP与AC之间的网络设备只能透传管理VLAN m,而对封装在CAPWAP报文内的业务VLAN s不能放通。

AC处于直连和旁挂位置时,封装后的数据包都需要由AC处理和转发。

图3 业务数据报文CAPWAP隧道转发处理流程图

业务数据报文Soft-GRE转发的处理流程

图4所示,Soft-GRE转发模式下,业务数据报文在Soft-GRE隧道中传输。

  • AP收到终端的802.11格式的上行业务数据,由AP直接转换为802.3报文并封装在Soft-GRE隧道中传输至网关BRAS,由BRAS进行Soft-GRE解封装并对业务数据进行统一计费和认证。
  • 下行业务数据从BRAS处开始封装在Soft-GRE隧道中传输至AP,由AP进行Soft-GRE解封装并转换为802.11格式发送给终端。

中间网络设备需要保证AP和BRAS间路由可达,业务数据报文才能在Soft-GRE隧道建立后正常传输。

图4 业务数据报文Soft-GRE转发处理流程图

二层漫游场景业务数据报文转发的处理流程

图5所示,二层漫游后STA仍然在原来的子网中,FAP(Foreign AP)/FAC(Foreign AC)对二层漫游用户的报文转发同普通新上线用户没有区别,直接在FAP/FAC本地的网络转发,不需要通过AC间隧道转回到HAP(Home AP)/HAC(Home AC)中转。

  • 漫游前:HAP接收到STA发送的业务报文并发送给HAC,由HAC直接向目的地发送。下行业务数据通过HAC到达HAP后,由HAP发送给STA。
  • 漫游后:FAP接收到STA发送的业务报文并发送给FAC,由FAC直接向目的地发送。下行业务数据通过FAC到达FAP后,由FAP发送给STA。

图5 二层漫游场景业务数据报文转发的处理流程图

三层漫游场景业务数据报文转发的处理流程

三层漫游时,用户漫游前后不在同一个子网中,为了支持用户漫游后仍能正常访问漫游前的网络,需要将用户流量通过隧道转发到原来的子网进行中转。

  • 图6所示,隧道转发模式下,HAP和HAC之间的业务报文通过CAPWAP隧道封装,此时可以将HAP和HAC看作在同一个子网内,报文无需返回到HAP,直接通过HAC进行中转到上层网络。

    图6 三层漫游隧道转发业务数据报文处理流程

  • 业务数据报文类型

    漫游前

    漫游后

    上行业务数据

    1. STA发送业务报文给HAP。
    2. HAP接收到STA发送的业务报文并封装到CAPWAP报文中,然后发送给HAC。
    3. HAC直接将业务报文发送给上层网络。
    1. STA发送业务报文给FAP。
    2. FAP接收到STA发送的业务报文并发送给FAC。
    3. FAC通过HAC和FAC之间的AC间隧道将业务报文转发给HAC。
    4. HAC直接将业务报文发送给上层网络。

    下行业务数据

    1. 下行业务数据由HAC封装到CAPWAP报文中,并发送给HAP。
    2. HAP接收并进行CAPWAP解封装。
    3. HAP将业务报文发送给STA。
    1. 下行业务数据由HAC封装到CAPWAP报文中。
    2. HAC通过HAC和FAC之间的AC间隧道将业务报文转发给FAC。
    3. FAP接收并进行CAPWAP解封装。
    4. FAP将业务报文发送给STA。
  • 图7所示,直接转发模式下,HAP和HAC之间的业务报文不通过CAPWAP隧道封装,无法判定HAP和HAC是否在同一个子网内,此时设备默认报文需要返回到HAP进行中转。如果HAP和HAC在同一个子网时,可以将家乡代理设置为性能更强的HAC,减少HAP的负荷并提高转发效率。

    图7 三层漫游直接转发业务数据报文处理流程

  • 业务数据报文类型

    漫游前

    漫游后

    设置AC为家乡代理

    上行业务数据

    1. STA发送业务报文给HAP。
    2. HAP接收到STA发送的业务报文直接发送给HAC。
    3. HAC将业务报文发送给上层网络。
    1. STA发送业务报文给FAP。
    2. FAP接收到STA发送的业务报文并通过CAPWAP隧道发送给FAC。
    3. FAC通过HAC和FAC之间的AC间隧道将业务报文转发给HAC。
    4. HAC通过CAPWAP隧道将业务报文发送给HAP。
    5. HAP直接将业务报文发送给上层网络。
    1. STA发送业务报文给FAP。
    2. FAP接收到STA发送的业务报文并通过CAPWAP隧道发送给FAC。
    3. FAC通过HAC和FAC之间的AC间隧道将业务报文转发给HAC。
    4. HAC直接将业务报文发送给上层网络。

    下行业务数据

    1. 上层网络发送下行业务数据给HAC。
    2. 下行业务数据由HAC发送给HAP。
    3. HAP接收到HAC发送的业务报文并发送给STA。
    1. 上层网络发送下行业务数据给HAP。
    2. HAP通过CAPWAP隧道将业务报文发送给HAC。
    3. HAC通过HAC和FAC之间的AC间隧道将业务报文转发给FAC。
    4. FAC接收到HAC发送的业务报文并通过CAPWAP隧道发送给FAP。
    5. FAP将业务报文发送给STA。
    1. 上层网络发送下行业务数据给HAC。
    2. HAC通过HAC和FAC之间的AC间隧道将业务报文转发给FAC。
    3. FAC接收到HAC发送的业务报文并通过CAPWAP隧道发送给FAP。
    4. FAP将业务报文发送给STA。

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