WLAN中的VLAN劃分方法

VLAN的好處在於有效地限制了L2的廣播域。對於有線網絡,常見的VLAN劃分方法包括基於交換機端口的劃分、基於MAC地址的劃分、基於L3的IP劃分以及基於802.1x的安全憑證劃分等,這方面的資料比較多,支持的產品也很多,應用很成熟。

但對於WLAN,該如何劃分VLAN呢?

WLAN的網絡結構基本單位是BSS。BSS有兩種形態:獨立基礎結構(IBSS,也叫自組網Adhoc)和基礎結構 Infrastructure。自組網就是多個站點自發組成一個可以互通的WLAN,而基礎結構模式則以AP爲中心,其它站點都先與AP關聯,然後才能與 BSS中的其它站點進行通信。以下所提到的BSS僅指基礎結構。

Infrastructure是一種整合有線與無線局域網絡架構的應用模式,透過此種架構模式,即可達成網絡資源的共享,此應用需透過Access Point。

而Ad-hoc是一種特殊的無線網絡應用模式,一羣計算機接上無線網絡卡,即可相互連接,資源共享,無需透過Access Point。

WLAN中的BSS:一種特殊的Ad-hoc LAN的應用,稱爲Basic Service Set (BSS),一羣計算機設定相同的BSS名稱,即可自成一個group,而此BSS名稱,即所謂BSSID。

ESS (Extended Service Set 擴展服務集合)  DS和多個BSS允許IEEE802.11構成一個任意大小和複雜的無線網絡。  IEEE802.11b把這種網絡稱爲擴展服務集網絡。  同樣,ESS也有一個標識的名稱,即ESSID

ESS中兩個ap之間使用不同頻率信道,怕之間重疊區域要在10%到15%之間。

BSS ESS

BSS    使用相同身份識別碼( ssid )的一個單一訪問點(single ap) 以及一個無線設備羣組,組成一個基本服務組( basic service set bss )。     必須使用相同的 ssid 。使用不同 ssid 的設備彼此之間不能進行通信。

     ESS    使用相同身份識別碼( ssid )的多個訪問點(multi ap) 以及一個無線設備羣組,組成一個擴展服務組( extended service set ess )。     同一 ess 內的不同訪問點可以使用不同的信道。實際上,爲了減少干擾,我們強烈推薦相近的訪問點之間使用不同的信道。     當無線設備在 ess 所覆蓋的區域內進行實體移動時,它們將自動切換到干擾最小、連接效果最好的訪問點。我們把這一功能稱爲漫遊功能。(訪問點本身不具備,也不要求具備漫遊功能。)

WLAN中的VLAN劃分必須要有AP的支持。每一個VLAN由一個VLAN ID來標示,因此以什麼作爲VLAN ID的依據,決定了VLAN在哪個層次劃分。根據VLAN與BSS的關係,WLAN中的VLAN劃分有幾種情況。

1. 以MAC層依據作爲VLAN ID

一個AP至少可以組建一個BSS,而且不少實際的產品還支持同時虛擬出多個BSS,每個BSS擁有不同的BSSID。對於每個BSS,一些AP產品還可以同時支持多個SSID,不同的SSID共享大部分的BSS配置和Radio接口配置,可以有少部分配置不一樣(比如密鑰)。

1.1 以SSID或BSSID爲劃分依據

一種容易實現的VLAN劃分方法就是以SSID爲劃分依據,每個SSID對應一個VLAN ID。這種劃分依據完全來自於802.11 MAC層的SSID,因此可以完全在AP內部實現。根據AP對多SSID支持情況的不同,具體情況又有所不同。

1.1.1 AP支持多個BSS,每個BSS又支持多個SSID

這種情況下按照SSID來劃分VLAN,所有連接到該SSID的站點都屬於同一個VLAN。每個SSID提供給STATION的接入端口均爲VLAN的Access端口,是不帶tag的端口。

由於一個BSS內有多個SSID,因此一個BSS內就會有多個VLAN。由於這些SSID均屬於同一BSS,因此如果位於兩個VLAN內的STATION要通信,只需要經過AP內部的轉發橋接即可。

1.1.2 AP僅支持一個BSS,每個BSS支持多SSID

這種情況下按照SSID來劃分VLAN,跟上面的情況類似。

1.1.3 AP支持多個BSS,每個BSS僅支持一個SSID

這種情況下SSID與BSSID一一對應,因此根據SSID來劃分VLAN與根據BSSID來劃分是一樣的。這種情況下屬於同一個BSS的站點屬於同一個VLAN,位於兩個VLAN內的STATION要通信,只需要經過AP內部的轉發橋接即可也僅僅需要AP內部的轉發。

1.1.4 AP僅支持BSS,每個BSS僅支持一個SSID

這種情況下如果按照SSID或BSSID來劃分VLAN,則整個BSS均屬於同一VLAN。由於不存在多個VLAN,因此不存在VLAN互通的問題。

可見,如果在同一AP內部劃分不同的VLAN,那麼這些VLAN間的互通僅需要AP內部的MAC橋接即可實現,而不需要將數據交到更高層進行轉發或橋接。

1.2 以MAC地址爲劃分依據

這種情況根據STATION的MAC地址在BSS內劃分VLAN。AP根據從STATION發來的幀中的源地址決定該STATION所屬的VLAN,從而可以保證同一VLAN的互通和不同VLAN的橋接。

上面的兩種劃分均是以802.11 MAC層的信息作爲VLAN ID的劃分依據,因此同一VLAN內部的轉發和不同VLAN之間的橋接均可在AP內部實現,而不需要分發。

在上面的兩種情況下,在AP內部只需要維護兩張表即可:一張表是VLAN ID與VLAN依據(SSID/BSSID或MAC地址)之間的對應表,另一張表示VLAN ID與VLAN接口之間的對應表。Access端口上的數據收發情況如下:

進入Access端口的數據:可以不帶tag。如果需要分發到AP外(目的地址不是BSSID且不是任何BSS中的其它站點),則加上tag通過分發接口分發;如果不需要分發到AP外,則有幾種情況:

  • DA爲BSSID,則由AP接收並處理;
  • DA爲同一VLAN中的其它STATION,則MAC層轉發;
  • DA爲不同VLAN,但同一AP中的其它STATION,則執行VLAN之間的橋接協議。

從Access端口發出的數據:不帶tag,直接發到STATION。

這種劃分的缺點僅適合於較小的網絡,靈活性較差。比如,無法實現跨AP的VLAN,也就是連接到不同AP的兩個STATION無法劃分到同一個VLAN。

2. 動態VLAN劃分方式

動態劃分方式並不由AP來決定VLAN ID,而是由其它更高級的設備來決定。一種方法是由RADIUS服務器來劃分。當一個STATION與AP關聯時,AP中的RADIUS客戶端與 RADIUS服務器進行通信,從而得到該STATION所屬的VLAN ID。RADIUS決定STATION服務器所屬VLAN的依據可以是用戶名、IP地址等,因此具有很大的靈活性。當用戶的位置改變後,他所屬的VLAN 仍然不變。

採用動態VLAN方式後,同一個AP的同一個SSID中的兩個STATION可能屬於不同的VLAN,而連接到兩個不同AP中的STATION卻可能屬於同一VLAN。因此這種情況下,要實現同一VLAN中不同STATION之間的互通,需要更高層的轉發和橋接,可能需要經過位於WDS接口或以太網 DS接口等接口之上的VLAN trunk、hybrid端口。

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