网工 无线MAC层技术

802.11标准定义了无线局域网（Wireless Local Area Network, WLAN）的技术规范，其中包括物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）。媒体访问控制层（MAC）负责处理数据帧的封装、寻址、冲突检测和避免等问题。下面详细介绍802.11 MAC层的功能和关键技术。

802.11 MAC层的功能

  1. 帧格式：
    • MAC层定义了无线局域网中数据帧的结构，包括帧头、数据部分和帧尾。
  2. 地址管理：
    • 每个数据帧包含源地址、目的地址等信息，MAC层负责处理这些地址。
  3. 访问控制：
    • MAC层定义了如何控制对无线信道的访问，以防止多个设备同时发送数据导致冲突。
  4. 错误检测：
    • MAC层使用循环冗余校验（CRC）来检测传输过程中可能出现的错误。
  5. 认证和加密：
    • 负责处理设备之间的认证和数据加密，确保无线通信的安全性。
  6. 节能模式：
    • 支持设备进入低功耗模式，以节省电力。

802.11 MAC层的关键技术

  1. CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)：
    • CSMA/CA是一种避免冲突的机制，不同于有线网络中的CSMA/CD（冲突检测），无线网络中无法检测到冲突的发生，因此采用了避免冲突的机制。
    • 设备在发送数据前先监听信道，如果信道空闲则发送数据；如果信道忙碌，则等待一段时间再尝试发送。
  2. 退避算法 (Backoff Algorithm)：
    • 当设备检测到信道忙碌时，会随机选择一个等待时间（退避时间），以减少冲突的概率。
  3. RTS/CTS (Request to Send / Clear to Send)：
    • 为了减少冲突，尤其是在远距离传输时，可以使用RTS/CTS机制。发送方先发送RTS帧，接收方回应CTS帧，之后才开始正式的数据传输。
  4. 帧间间隔 (Interframe Space, IFS)：
    • 定义了不同类型的帧之间需要保持的时间间隔，例如短帧间间隔（Short Interframe Space, SIFS）和点协调功能间隔（Point Coordination Function Interframe Space, PIFS）。
  5. 点协调功能 (PCF, Point Coordination Function)：
    • 提供了一种基于轮询的介质访问控制机制，适用于需要更高服务质量（Quality of Service, QoS）的应用场景。
  6. 分布式协调功能 (DCF, Distributed Coordination Function)：
    • 是802.11 MAC层默认采用的一种介质访问控制机制，基于CSMA/CA和退避算法。
  7. QoS增强：
    • 802.11e标准引入了增强的服务质量（Enhanced Services, EDCA）机制，支持优先级和服务等级的划分。

802.11 MAC层的帧结构

802.11 MAC层的数据帧通常包含以下部分：

  • 帧控制字段 (Frame Control)：指示帧的类型和子类型。
  • 地址字段 (Address Fields)：包含源地址、目的地址、BSSID（基本服务集标识符）等。
  • 序号/序列控制 (Sequence Control)：用于标识帧的顺序和片段编号。
  • 数据字段 (Data Field)：包含实际的数据负载。
  • 帧校验序列 (Frame Check Sequence, FCS)：用于检测传输错误

AP 注册步骤

二层注册（DHCP 不用设置option参数）

二层注册（Layer 2 Registration）

二层注册是指AP通过二层网络（即数据链路层）与控制器进行通信的过程。在这种模式下，AP通常直接连接到控制器所在的局域网（LAN）内，无需经过路由器或其他三层设备。

二层注册流程

  1. 发现阶段：
    • AP启动后，它会在二层广播域内发送发现消息（Discovery Message），试图寻找控制器。
    • 控制器接收到发现消息后，会回复一条响应消息（Discovery Response），告知AP如何进行后续的注册过程。
  2. 身份验证：
    • AP向控制器发送身份验证请求。
    • 控制器验证AP的身份，通常通过用户名和密码等凭证。
  3. 配置下发：
    • 一旦身份验证成功，控制器会向AP下发配置信息，包括IP地址、子网掩码、默认网关等。
    • 控制器还可能下发其他配置参数，如SSID、加密密钥等。
  4. 注册完成：
    • AP配置完成后，会发送一条注册完成的消息给控制器。
    • 控制器确认注册成功后，AP就可以开始正常工作，提供无线接入服务。

三层注册（dhcp 设置option参数 作用域选项 分配网关或者DNS，AC IP地址）

三层注册（Layer 3 Registration）

三层注册是指AP通过三层网络（即网络层）与控制器进行通信的过程。在这种模式下，AP和控制器之间可能存在一个或多个路由器，需要通过IP路由来建立连接。

三层注册流程

  1. 发现阶段：
    • AP启动后，它会发送UDP广播包（例如DHCP Discover）来查找控制器或DHCP服务器。
    • 控制器或DHCP服务器会回复DHCP Offer消息，提供IP地址等配置信息。
    • AP接受DHCP Offer，获得IP地址等配置信息。
  2. 身份验证：
    • AP使用获得的IP地址尝试与控制器建立TCP/IP连接。
    • 一旦连接建立，AP会向控制器发送身份验证请求。
    • 控制器验证AP的身份，通常通过用户名和密码等凭证。
  3. 配置下发：
    • 身份验证成功后，控制器会向AP下发配置信息，包括无线网络配置参数等。
    • 控制器还可能下发其他配置参数，如SSID、加密密钥等。
  4. 注册完成：
    • AP配置完成后，会发送一条注册完成的消息给控制器。
    • 控制器确认注册成功后，AP就可以开始正常工作，提供无线接入服务。

总结

  • 二层注册适用于AP与控制器位于同一子网内的情况，注册过程相对简单，不需要通过路由器。
  • 三层注册适用于AP与控制器位于不同子网的情况，需要通过路由器或三层交换机进行通信。

AP 注册失败的原因

造成注册失败的可能原因分析：
一、网络建设问题：

  1. AP 没有上电。
  2. AP 连接的网线存在问题。
    二、设备配套问题：
    AP 设备和 AC 设备的版本不匹配。
    三、网络配置问题：
  3. AP 上联的交换机如果启动 STP 时，一定要将 AP 连接接口设置为边缘端口，否则可能带来 AP 注册不成功问题。
  4. AP 接入的 VLAN 网络不正确。
    • 例如：AP 和 AC 三层组网，但是 AP 和 AC 之间网络不通。
    • AP 和 AC 三层组网，但是没有使用 DHCP option43 功能或者 DNS 功能为 AP 指定 AC 列表。
      四、设备异常带来的问题：
      例如：FitAP 设备出现个体异常，设备无法正常启动。

云AP 管理模式

https://support.huaweicloud.com/productdesc-cmn/cmn040003.html

云 AP 管理模式通常是一种基于云计算技术的无线网络接入点（AP）管理方式。

在云 AP 管理模式下，AP 的配置、监控和管理都通过云端平台进行集中处理。以下是其一些特点和优势：

集中化管理：
管理员可以通过一个统一的云平台，对分布在不同地点的多个 AP 进行集中配置和管理，大大提高了管理效率。

远程监控与故障诊断：
能够实时远程监控 AP 的运行状态，及时发现并诊断可能出现的故障，快速采取措施解决问题。

灵活的配置和策略部署：
可以方便地为不同的 AP 或用户群体设置个性化的网络配置和访问策略。

自动更新与升级：
云平台可以自动推送软件更新和升级，确保 AP 始终保持最新的功能和安全性。

成本效益：
减少了本地硬件和软件的投入，降低了维护成本。

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