WLAN网络的服务质量
1.1 概述
随着WLAN技术的快速普及，用户通过WLAN网络实现上网的应用也日益广泛，使得WLAN的可靠性日益成为焦点问题。通过配置WLAN可靠性功能，可以有效减少网络故障或服务中断带给用户的影响，提高WLAN网络的服务质量。
1.2 CAPWAP断链后AP正常工作
1.2.1 工作机制
在AC+FIT AP网络架构中直接转发方式的场景，STA通过WLAN接入Internet时，AP和AC之间需要先建立CAPWAP隧道，作为AP和AC之间的控制报文的转发通道。当CAPWAP链路故障时，AP无法与外界进行数据通信，AP上原有用户被迫下线，新用户也无法再接入，影响用户体验。
CAPWAP断链业务保持：
使能CAPWAP断链业务保持功能后，在CAPWAP链路中断后，AP能够继续提供数据业务，保证直接转发方式下STA的数据业务不中断，减小断链对用户造成的损失，提高了用户业务的可靠性。
图1-1 CAPWAP断链业务保持组网图
CAPWAP断链后AP允许新用户接入：
CAPWAP断链业务保持只是针对已在线的用户生效，针对新用户，还是不允许上线。
使能CAPWAP断链后AP允许新用户接入功能后，在CAPWAP链路中断后，AP能够继续允许新用户上线，继续访问CAPWAP未中断前的所有网络资源。当CAPWAP链路恢复后，AP将所有在链路中断期间上线的STA强制下线让STA重新与该AP进行关联，并通过日志上报所有的STA信息。
该功能仅在WLAN使用的安全策略为开放系统认证、共享密钥认证和WPA/WPA2�CPSK时生效。
该功能允许所有通过输入正确密钥的用户上线，即AC上配置的STA黑白名单在CAPWAP断链后不再生效。
如图1-2所示，未使能CAPWAP断链后AP允许新用户接入功能时，STA完成接入过程中的关联以及后期的密钥协商阶段都是发生在AC与STA之间；使能CAPWAP断链后AP允许新用户接入功能后，STA完成接入过程中的认证、关联以及后期的密钥协商阶段都是发生在AP与STA之间。
图1-2 CAPWAP断链后AP允许新用户接入
1.2.2 典型应用
如图1-3所示，对于中小型企业，为了节省企业管理维护费用，不需要在企业分支部署AC，一般会将AC部署在总部，集中管理和控制分支AP和无线用户。对于直接转发的场景，通过配置CAPWAP断链AP正常工作功能，即当AP和AC之间CAPWAP断链后，新的分支用户可以继续接入WLAN网络中访问网络资源，已经在线的分支用户还可以访问本地网络资源，如本地服务器等。
图1-3 CAPWAP断链业务保持组网图
1.3 双链路备份
1.3.1 工作机制
在AC+FIT AP的网络架构中，AC集中管理和控制无线用户的WLAN业务，一个AC往往控制几百个AP和上万个STA，因此，AC的可靠性显得尤为重要。当AC出现故障时，导致AC关联的用户业务中断。
如图1-4所示，在WLAN网络中部署两台AC，一台为主AC，一台为备AC，AP分别与主备AC建立主备CAPWAP隧道，AP与主备AC之间定期交互CAPWAP报文来检测链路状态。正常情况下，主AC控制STA的无线接入功能，当AP检测到AP与主AC之间的链路发生故障时，AP通知备AC启动主备倒换，备AC升为主AC控制STA的无线接入功能，提高WLAN网络可靠性。当原来的主AC故障恢复后，AP通知主备AC进行主备回切，故障的AC重新变为主AC控制STA的无线接入。
图1-4 双链路备份组网图
建立主备CAPWAP隧道
1. 建立主链路
建立主链路时，除了Discovery阶段要优选出主AC，其他过程跟正常情况下的CAPWAP隧道建立过程一致，下面仅给出Discovery阶段的介绍。
a) 在Discovery阶段，使能双链路备份功能后，AP开始发送Discover Request报文，分为单播方式和广播方式：
如果预先通过静态方式、DHCP服务器方式或DNS方式指定了主备AC的IP地址，AP向AC发送单播Discovery Request报文请求与主备AC关联。
如果没有配置AC的静态IP地址或者单播没有回应时，AP将发送广播Discovery Request报文请求同网段内可关联的AC。
比较AC的优先级，优先级值小的为主AC。
优先级相同情况下，比较AC设备的负载情况，即先比较AP个数，如果相同，再比较STA个数，负载轻的为主AC。
负载相同情况下，比较IP地址，IP地址小的为主AC。
2. 建立备链路
为了避免业务配置重复下发导致错误，在AP和AC建立主隧道并且配置下发完成后，才开始启动备CAPWAP链路的建立。
AP向备AC发送单播Discover Request报文。
备AC接收到Discover Request报文后，回应Discover Response报文，在该报文中携带双链路特性开关、负载情况及其优先级。
AP收到备AC回应的Discover Response报文后，获取到双链路特性开关为打开，并保存其优先级。如果此时该AC的优先级修改为比步骤1已经建立好CAPWAP链路的AC优先级高，也不进行主备倒换，待建立隧道完成后再进行倒换。
AP发送的Join Request中，会携带一个自定义消息类型，告诉备AC配置已经下发过了，不需要再下发。AC收到Join Request，获取到该自定义消息时，在配置下发阶段，会跳过配置下发流程，避免对AP重复下发配置。
备链路建立完成后，AP重新根据两个链路的优先级决策出主备AC。
主备倒换
AP建立双链路后，会定期向主备AC进行ECHO探测，并在ECHO报文中携带链路的主备信息。当AP检测到主链路中断后，则AP在发送给备份AC的Echo Request报文中携带主信息，备AC收到Echo Request报文后判断该链路已经变为主状态，将自己从备AC切换为主AC，同时AP把STA的数据业务向新的主AC上发送。
主备回切
AP会定期发送Discover Request报文检测原来的主链路的状态，当链路恢复后，AP检测到该链路的优先级比当前使用的主链路的优先级更高，触发回切。为避免网络震荡导致频繁倒换，等待20个Echo周期时间后，通知AC进行主备回切，同时AP把STA的数据业务向新升级为主的AC上发送。
1.3.2 典型应用
“1+1”双链路备份
如图1-5所示，AC1与AC2为无线用户提供双链路备份。AC1为主设备，并为AP1、AP2提供服务；AC2为备设备。当AP检测到AC1故障时，AP和AC2之间的CAPWAP隧道立即由备用转为主用，AC2由备设备升为主设备。当AC1故障恢复后，根据配置，AC1可以选择保持在备用状态或者回切到主用状态。
图1-5 "1+1"双链路备份组网图
“N+1”双链路备份
如图1-6所示，AC1作为AP1的主AC，AC2作为AP2的主AC，AC3既作为AP1的备AC，同时也作为AP2的备AC。当AC1或者AC2故障后，AP1或AP2能够切换到AC3上实现用户业务不中断。
图1-6 "N+1"双链路备份组网图
1.4 AC间热备份
1.4.1 工作机制
双链路备份是由AP定时向主备AC进行ECHO探测，如果在设定的检测次数内未收到AC的回应报文，则开始主备倒换过程。在判断链路是否主备倒换的过程中，业务是中断的。
为了解决双链路备份的业务中断问题，更好的提高可靠性，保证企业业务的正常运营，引入了AC间热备份机制，保证在主设备故障时业务能够不中断的顺利切换到备份设备。
AC间热备份机制包括HSB+VRRP热备方式和HSB+双链路热备方式。其中：
HSB：可以实现信息在两台设备之间的批量备份和实时同步。在主用设备故障后能将业务切换到备份设备，提高了用户连接的可靠性。
双链路或VRRP：能够快速的检测到主AC是否故障，从而及时将备份AC切换为主用AC，以保证用户业务不会中断。
HSB+VRRP热备方式
HSB（Hot-Standby Backup）+VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）方式：AP只能获取到一个AC的IP地址，该IP地址为VRRP备份组中主备AC的虚拟IP地址。VRRP备份组中的AC根据优先级选举出主AC，只有主AC负责管理和控制所有AP和用户，同时通过双机热备份HSB功能以定时备份方式和实时备份方式向备AC发送状态信息和需要备份的信息（AP的表项、CAPWAP链路信息、用户信息）。当主AC故障时，备AC可以通过VRRP协议检测到主AC的故障，确保备份AC及时切换为新的主AC，保证用户业务不会中断。
图1-7 HSB+VRRP方式组网图
HSB+双链路热备方式
HSB+双链路方式：AP分别与两台AC建立CAPWAP隧道。两台AC之间通过HSB实现用户信息的备份。当主AC发生故障时，AP感知到主AC发生故障，将备用的CAPWAP隧道更换为新的主CAPWAP隧道。
图1-8 HSB+双链路方式组网图
1.4.2 典型应用
在无线接入网络中，一台AC能管理几百台AP。如果AC发生故障，则AC关联的所有AP的业务都会中断。为了降低AC故障对网络的影响，传统备份方案在接入点部署多台设备形成主备备份。对于无线网络而言，AC通常会运行DHCP、NAC和WLAN等业务，这些业务要求主用设备可以将设备上的信息（例如，对于DHCP而言，信息包括用户状态信息）实时备份到备用设备上，否则链路切换后，会导致当前业务中断。
在AC上采用HSB+VRRP热备方式或HSB+双链路热备方式能够很好地解决这个问题。HSB可以实现信息在两台设备之间的批量备份和实时同步。在主用设备故障后能将业务切换到备份设备，提高了用户连接的可靠性。同时，双链路或VRRP能够快速的检测到主AC是否故障，从而及时将备份AC切换为主用AC，以保证用户业务不会中断。
HSB+双链路热备方案
如图1-9所示，某企业使用两台AC设备，AP1与AC1关联，AP2与AC2关联。在AC1上部署了NAC和WLAN等业务作为主用设备，AC2上部署相应的NAC和WLAN等业务作为备用设备。AC1、AC2通过绑定HSB隧道建立双机热备关系。
为了充分利用网络资源，AC1、AC2绑定的HSB隧道可以以负载分担方式运行。在该组网中，对于AP1上的业务流量，AC1为主用设备，AC2为备份设备，正常情况下业务流量通过AC1进行转发；类似的，对于AP2上的业务流量，AC2为主用设备，AC1为备份设备，正常情况下业务流量通过AC2进行转发。从而实现了AP1和AP2上的业务流量通过不同路径转发，提高了网络的利用率。
图1-9 HSB+双链路热备方案组网图
HSB+VRRP热备方案
如图1-10所示，某企业使用两台AC设备，AP1与AC1关联，AP2与AC2关联。在AC1上部署了DHCP、NAC和WLAN等业务作为主用设备，AC2上部署相应的DHCP、NAC和WLAN等业务作为备用设备。AC1、AC2通过绑定HSB主备组建立双机热备关系，该组网中HSB备份组以主备方式运行。
当AC1发生故障时，由于AC1将信息已实时备份到AC2上，AC2将切换成主用设备，继续承担DHCP、NAC和WLAN等业务，保证用户业务正常运行。
图1-10 HSB+VRRP热备方案组网图
