WDS的原理
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。
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)。
- DUT回复关联回应(Association Response)告知关联成功,WDS连接成功。
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。
示例1
如下图所示,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。
1、PC1 to Station1
PC 1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,PC 1完全忽略了Station 2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Station 1、PC 1、PC 2。Station 1是下一跳的MAC地址,也是接收站点的SSID MAC;PC 1是源MAC,也是发送方的MAC;PC 2是目的MAC。
2、station1 to station2
无线四地址传输是只存在于Station与Station之间的,所以此过程中无线帧也是四地址结构。输入和输出DS位都置1,四个MAC地址依次是:Station 2、Station 1、PC 2、PC 1。Station 2和Station 1分别是接收方和发送方的MAC,处于三号位的PC 2仍然是目的MAC,最后是源MAC PC 1。
3、station2 to pc2
Station 2 to PC 2是一个简单的基站到客户端的过程,输入DS位置0,输出DS位置1。此时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;Station 2是发送方的MAC地址,也是其SSID的MAC;PC 1是源MAC地址。
MAC 地址1 | MAC 地址2 | MAC 地址3 | MAC 地址4 | 输入DS | 输出DS | |
PC1 to station1 | station1 | pc1 | pc2 | 1 | 0 | |
station1 to station2 | station2 | station1 | pc2 | pc1 | 1 | 1 |
station2 to PC2 | pc2 | stiation2 | pc1 | 0 | 1 |
示例2
三个Station通过WDS互联,Station 2 WDS Station 1,Station 3 WDS Station 2。其中Station 1是主设备,处于自学习模式;Station 2是中继设备,属于中继模式,也是桥接模式;Station 3是远端设备,处于中继模式。
在PC2上ping PC1,ping包要被转发四次才能到达PC1,如下图2-4所示。PC2回复的Ping Reply包同样需要经过四个相反的过程才能到达PC1。如下图所示:
MAC头部的变化情况:
MAC地址1 | MAC地址2 | MAC地址3 | MAC地址4 | 输入DS | 输出DS | Direction | |
PC2->station3 | station3 | PC2 | PC1 | 1 | 0 | -> | |
station3->station2 | station2 | station3 | PC1 | PC2 | 1 | 1 | -> |
station2->station1 | station1 | station2 | PC1 | PC2 | 1 | 1 | -> |
station1->PC1 | PC1 | station1 | PC2 | 0 | 1 | -> | |
PC1->station1 | station1 | PC1 | PC2 | 1 | 0 | <- | |
station1->station2 | station2 | station1 | PC2 | PC1 | 1 | 1 | <- |
station2->station3 | station3 | station2 | PC2 | PC1 | <- | ||
station3->PC2 | PC2 | station3 | PC1 | <- |
WDS安全机制