WLAN中的VLAN划分方法

VLAN的好处在于有效地限制了L2的广播域。对于有线网络,常见的VLAN划分方法包括基于交换机端口的划分、基于MAC地址的划分、基于L3的IP划分以及基于802.1x的安全凭证划分等,这方面的资料比较多,支持的产品也很多,应用很成熟。

但对于WLAN,该如何划分VLAN呢?

WLAN的网络结构基本单位是BSS。BSS有两种形态:独立基础结构(IBSS,也叫自组网Adhoc)和基础结构 Infrastructure。自组网就是多个站点自发组成一个可以互通的WLAN,而基础结构模式则以AP为中心,其它站点都先与AP关联,然后才能与 BSS中的其它站点进行通信。以下所提到的BSS仅指基础结构。

Infrastructure是一种整合有线与无线局域网络架构的应用模式,透过此种架构模式,即可达成网络资源的共享,此应用需透过Access Point。

而Ad-hoc是一种特殊的无线网络应用模式,一群计算机接上无线网络卡,即可相互连接,资源共享,无需透过Access Point。

WLAN中的BSS:一种特殊的Ad-hoc LAN的应用,称为Basic Service Set (BSS),一群计算机设定相同的BSS名称,即可自成一个group,而此BSS名称,即所谓BSSID。

ESS (Extended Service Set 扩展服务集合)  DS和多个BSS允许IEEE802.11构成一个任意大小和复杂的无线网络。  IEEE802.11b把这种网络称为扩展服务集网络。  同样,ESS也有一个标识的名称,即ESSID

ESS中两个ap之间使用不同频率信道,怕之间重叠区域要在10%到15%之间。

BSS ESS

BSS    使用相同身份识别码( ssid )的一个单一访问点(single ap) 以及一个无线设备群组,组成一个基本服务组( basic service set bss )。     必须使用相同的 ssid 。使用不同 ssid 的设备彼此之间不能进行通信。

     ESS    使用相同身份识别码( ssid )的多个访问点(multi ap) 以及一个无线设备群组,组成一个扩展服务组( extended service set ess )。     同一 ess 内的不同访问点可以使用不同的信道。实际上,为了减少干扰,我们强烈推荐相近的访问点之间使用不同的信道。     当无线设备在 ess 所覆盖的区域内进行实体移动时,它们将自动切换到干扰最小、连接效果最好的访问点。我们把这一功能称为漫游功能。(访问点本身不具备,也不要求具备漫游功能。)

WLAN中的VLAN划分必须要有AP的支持。每一个VLAN由一个VLAN ID来标示,因此以什么作为VLAN ID的依据,决定了VLAN在哪个层次划分。根据VLAN与BSS的关系,WLAN中的VLAN划分有几种情况。

1. 以MAC层依据作为VLAN ID

一个AP至少可以组建一个BSS,而且不少实际的产品还支持同时虚拟出多个BSS,每个BSS拥有不同的BSSID。对于每个BSS,一些AP产品 还可以同时支持多个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样(比如密钥)。

1.1 以SSID或BSSID为划分依据

一种容易实现的VLAN划分方法就是以SSID为划分依据,每个SSID对应一个VLAN ID。这种划分依据完全来自于802.11 MAC层的SSID,因此可以完全在AP内部实现。根据AP对多SSID支持情况的不同,具体情况又有所不同。

1.1.1 AP支持多个BSS,每个BSS又支持多个SSID

这种情况下按照SSID来划分VLAN,所有连接到该SSID的站点都属于同一个VLAN。每个SSID提供给STATION的接入端口均为VLAN的Access端口,是不带tag的端口。

由于一个BSS内有多个SSID,因此一个BSS内就会有多个VLAN。由于这些SSID均属于同一BSS,因此如果位于两个VLAN内的STATION要通信,只需要经过AP内部的转发桥接即可。

1.1.2 AP仅支持一个BSS,每个BSS支持多SSID

这种情况下按照SSID来划分VLAN,跟上面的情况类似。

1.1.3 AP支持多个BSS,每个BSS仅支持一个SSID

这种情况下SSID与BSSID一一对应,因此根据SSID来划分VLAN与根据BSSID来划分是一样的。这种情况下属于同一个BSS的站点属于同一个VLAN,位于两个VLAN内的STATION要通信,只需要经过AP内部的转发桥接即可也仅仅需要AP内部的转发。

1.1.4 AP仅支持BSS,每个BSS仅支持一个SSID

这种情况下如果按照SSID或BSSID来划分VLAN,则整个BSS均属于同一VLAN。由于不存在多个VLAN,因此不存在VLAN互通的问题。

可见,如果在同一AP内部划分不同的VLAN,那么这些VLAN间的互通仅需要AP内部的MAC桥接即可实现,而不需要将数据交到更高层进行转发或桥接。

1.2 以MAC地址为划分依据

这种情况根据STATION的MAC地址在BSS内划分VLAN。AP根据从STATION发来的帧中的源地址决定该STATION所属的VLAN,从而可以保证同一VLAN的互通和不同VLAN的桥接。

上面的两种划分均是以802.11 MAC层的信息作为VLAN ID的划分依据,因此同一VLAN内部的转发和不同VLAN之间的桥接均可在AP内部实现,而不需要分发。

在上面的两种情况下,在AP内部只需要维护两张表即可:一张表是VLAN ID与VLAN依据(SSID/BSSID或MAC地址)之间的对应表,另一张表示VLAN ID与VLAN接口之间的对应表。Access端口上的数据收发情况如下:

进入Access端口的数据:可以不带tag。如果需要分发到AP外(目的地址不是BSSID且不是任何BSS中的其它站点),则加上tag通过分发接口分发;如果不需要分发到AP外,则有几种情况:

  • DA为BSSID,则由AP接收并处理;
  • DA为同一VLAN中的其它STATION,则MAC层转发;
  • DA为不同VLAN,但同一AP中的其它STATION,则执行VLAN之间的桥接协议。

从Access端口发出的数据:不带tag,直接发到STATION。

这种划分的缺点仅适合于较小的网络,灵活性较差。比如,无法实现跨AP的VLAN,也就是连接到不同AP的两个STATION无法划分到同一个VLAN。

2. 动态VLAN划分方式

动态划分方式并不由AP来决定VLAN ID,而是由其它更高级的设备来决定。一种方法是由RADIUS服务器来划分。当一个STATION与AP关联时,AP中的RADIUS客户端与 RADIUS服务器进行通信,从而得到该STATION所属的VLAN ID。RADIUS决定STATION服务器所属VLAN的依据可以是用户名、IP地址等,因此具有很大的灵活性。当用户的位置改变后,他所属的VLAN 仍然不变。

采用动态VLAN方式后,同一个AP的同一个SSID中的两个STATION可能属于不同的VLAN,而连接到两个不同AP中的STATION却可 能属于同一VLAN。因此这种情况下,要实现同一VLAN中不同STATION之间的互通,需要更高层的转发和桥接,可能需要经过位于WDS接口或以太网 DS接口等接口之上的VLAN trunk、hybrid端口。

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