WDS的原理
WDS 即 Wireless Distribution System,是無線網絡部署延展系統的簡稱,指用多個無線網絡相互聯結的方式構成一個整體的無線網絡。簡單地說,WDS就是利用兩個(或以上)無線寬帶路由器/AP通過相互連接的方式將無線信號向更深遠的范圍延伸。利用WDS技術,AP之間可以舍棄傳統的有線網絡進行互聯,每個AP可以作主設備、中繼設備和遠端設備。
WDS 技術和其他無線擴展技術相比,一個顯著的特點就是在各個AP之間傳輸數據時,保留了客戶端的MAC地址,而且客戶端的數據傳輸只牽扯到了MAC地址,跟IP地址無關。WDS也可以被看作Repeater模式,因為WDS可以滿足在橋接的同時又可以連接客戶端;Repeater 並不一定是WDS。
WDS 網絡建立過程
- DUT1 WDS連接DUT2,首先DUT1會掃描周圍的無線信號,尋找匹配的無線BSSID。
- 找到匹配的BSSID,即發送鑒權請求(Authentication)。
- DUT2回應告知鑒權認證已通過。
- DUT1發起關聯請求(Association Request)。
- DUT回復關聯回應(Association Response)告知關聯成功,WDS連接成功。
WDS 工作原理
從模式上講,WDS具有三種工作模式,分別是自學習模式、中繼模式和橋接模式。
自學習模式屬於被動模式,也就是說它能自動識別並接受來自其他AP的WDS連接,但其本身不會主動連接周圍的WDS AP。所以這種WDS模式只能用於主接入點路由器或AP上,只能用於被擴展的主AP上,而不能用於通過WDS擴展其它AP。
中繼模式是功能最全的WDS模式,在此模式下,AP既可以通過WDS實現無線網絡范圍的擴展,同時也具有AP的功能,接受無線終端的連接。
橋接模式和有線網絡中的網橋很像,它從一端接收數據包,並把它轉手轉發到另一端。WDS的橋接模式除了不再同時具有AP功能之外,其它和中繼模式基本相同,所以在WDS橋接模式下,AP不再接受無線網絡終端的連接,你也搜索不到它的存在。
從角色來分,WDS網絡中成員又可以分為主設備(Main),中繼設備(Rely)和遠端設備(Remote)。
具有Internet連接或者局域網絡出口的設備通常被作為主設備,通過以太網線接入主干網;處於網絡中間用來中繼信號的設備為中繼設備;無線WDS網絡邊緣提供無線接入並將數據向主設備轉發的設備為遠端基站。
示例1
如下圖所示,Station 1和Station 2通過WDS方式建立連接,PC 1連接Station 1,PC 2連接Station 2,其中Station 2上配置WDS連接前端Station 1。Station 1處於自學習模式,接收Station 2的WDS請求,被擴展。Station 2處於中繼模式,連接Station 1,並提供自身的無線供客戶端連接。但這是一個完全對稱可逆的拓撲,即PC1和PC2在整個網絡中是對等的,不存在主和輔的關系。下面就以PC1向PC2發包為例介紹數據包的傳輸過程和MAC頭部的變化。
1、PC1 to Station1
PC 1並不知道整個網絡的拓撲,也不需要知道,它只需要了解它所連接的station和想要通信的目的主機的MAC,PC 1完全忽略了Station 2的存在。此時,輸入DS位置1,輸出DS位置0,三個MAC地址分別是Station 1、PC 1、PC 2。Station 1是下一跳的MAC地址,也是接收站點的SSID MAC;PC 1是源MAC,也是發送方的MAC;PC 2是目的MAC。
2、station1 to station2
無線四地址傳輸是只存在於Station與Station之間的,所以此過程中無線幀也是四地址結構。輸入和輸出DS位都置1,四個MAC地址依次是:Station 2、Station 1、PC 2、PC 1。Station 2和Station 1分別是接收方和發送方的MAC,處於三號位的PC 2仍然是目的MAC,最后是源MAC PC 1。
3、station2 to pc2
Station 2 to PC 2是一個簡單的基站到客戶端的過程,輸入DS位置0,輸出DS位置1。此時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是發送方的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 | 輸入DS | 輸出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
三個Station通過WDS互聯,Station 2 WDS Station 1,Station 3 WDS Station 2。其中Station 1是主設備,處於自學習模式;Station 2是中繼設備,屬於中繼模式,也是橋接模式;Station 3是遠端設備,處於中繼模式。
在PC2上ping PC1,ping包要被轉發四次才能到達PC1,如下圖2-4所示。PC2回復的Ping Reply包同樣需要經過四個相反的過程才能到達PC1。如下圖所示:
MAC頭部的變化情況:
MAC地址1 | MAC地址2 | MAC地址3 | MAC地址4 | 輸入DS | 輸出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安全機制