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1、无线局域网内IAPP协议研究,1、WLAN移动性分析,2、IAPP对移动管理的支持,3、IAPP协议结构,4、IAPP协议的服务,5、IAPP协议的操作,6、STA接入AP交互过程实例,1、WLAN移动性分析,首先介绍几个802.11中的几个术语： BSS(Basic Service Set基本服务集 )： 被同一协调功能（Coordination Function）控制的STA的集合。协调功能指的是一种逻辑功能，它决定一个STA何时可以接收和发送。一个BSS中通常有一个AP,也可以没有AP的存在（IBSS）。,ESS(Extended Service Set 扩展服务集) 一个或多个BSS通
2、过分布式系统（DS）相互连接在一起组成的集合。 DS(Distribution System 分布式系统) 相互连接在一起的BSS集合组成的系统。在一个DS中，BSS的连接方式有3种：集成（integrated）方式，无线方式，有线方式。,在WLAN中，我们将无线站点STA的移动行为分成两类：漫游和切换。 漫游是指当STA处于所属ESS的不同BSS覆盖区时，都能无线接入该BSS。漫游提供一种随时随地接入网络的能力。 切换是指STA能够在保持网络层连接不中断的情况下，从一个BSS移动到另一个BSS。 当STA发生漫游或切换时，它不仅改变了与网络接入点AP的连接关系，而且还可能改变了它与有线网络中
3、的网桥和路由器之间的位置关系，这将造成网桥和路由器不能正确转发目的地址为STA的报文，导致STA与网络通信的中断。,下面将从MAC层通信方面分析STA移动所带来的问题以及所采取的对应措施。 STA与新AP建立802.11MAC层无线连接的操作步骤在漫游和切换情况下是不一样的。 在切换情况下，STA的移动会产生如下几个问题： 旧AP(STA上次接入的AP)认为自己与STA还有802.11MAC层连接，当接收到STA的报文时，它仍会在本地BSS内发送该报文。这会导致无线资源的浪费和AP资源的占用。因此新AP(接收STA重连接请求报文的AP)需要将STA的切换情况通知旧AP，让它释放掉与STA的单边
4、连接。,STA在旧AP上进行MAC层认证或其他认证时，将会在旧AP上留下相应的用户信息，当STA切换到新AP时，如果还要进行耗时的认证过程，将导致切换效率不高。因此，当STA发生切换时，新AP需要从旧AP上获得STA的用户信息，然后重建STA在旧AP上的工作环境，以对STA进行正确的管理。 由于STA在切换时只是向新AP提供旧AP的MAC地址(即旧BSSID)，要与旧AP通信，还需要知道它的IP地址和通信端口号等信息，所以要求新AP能够根据旧AP的MAC地址查询到它的IP地址信息。,在与AP连接的有线网络中可能存在诸如网桥等二层转发设备。当STA从网桥的一个端口连接的网段移动到另一个端口的网段
5、时，如果网桥的转发表不能得到更新，将导致其他网络节点发送给STA的报文不能被正确送达STA。虽然STA通过新AP发送到网络的数据帧会触发网桥中转发表的更新，但是STA何时向网络发送报文，不得而之。为了解决此问题，可由新AP在进行切换操作时通知这些二层设备更新转发表。,在漫游情况下，如果STA在本地子网中曾经接入过其它AP，有可能在旧AP上仍有与STA的单边连接，网络中的二层转发设备的转发表仍然指向旧AP所在的端口，发往STA的报文将不会被正确转发到STA现在所处的新AP，造成STA的报文丢失。因此，当AP接收到任何一个无线站点的连接请求时，它将： 向本地子网发送有关STA的切换通知，接收到切换
6、通知的AP若有与STA的连接关系，则将之释放。 通知本子网内的二层设备更新转发表。 为了解决上述问题，需要使用到lAPP协议。,IEEE工作组最早制定的无线局域网标准IEEE 802.11，主要对网络的物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)进行了规定，但是协议中只说明了支持工作站(STA)在同一个扩展服务集(ESS)内漫游，却没有对漫游时接入点(AP)之间的具体通信过程做出统一规定，导致各生产商使用各自私有的漫游方法，这对于无线网络的扩展造成了很大的阻碍。为此，工作组推出了IEEE 802.11F标准，定义了Inter-Access Points Protocol(简称IAPP协议)，改善
7、了802.11中的网内漫游机制。,2、IAPP对移动性管理的支持,不移动或无转移模式 移动主机是静态的或者在一个BSS范围内移动，可以不考虑移动性管理问题。 BSS转移模式，也称越区切换模式 ，属于数据链路层切换 STA从一个BSS移动到另一个BSS，但这两个BSS同处一个 ESS内。 这时，IAPP (IEEE802.11f)详细规定了标准的切换流程和信令消息 ，可以为STA 提供数据链路层的移动性管理功能。,STA的移动性管理在不同的移动模式下有各自的处理方法。在 IEEE 802 .1IWLA N中，STA 共有下面三种移动模式：,ESS 转移模式 即移动主机从一个 BSS移动到另一 个
8、 BSS，而且这两个 BSS属于不同的 ESS。这种情况下 ，链路层的连接就中断了，必须引入移动 IP (Mobile IP )以提供网络层的移动性管理功能。,3、IAPP协议结构,在无线局域网中，IAPP 协议在 AP 设备中实现 ，当然，它需要与桥接等其它功能协同完成整个越区切换操作。 集成 lAPP协议的典型 AP体系结构如图所示。,APME(AP Management Entity) MLME (MAC Layer Management Entity) PLME( Physical Layer Management Entity),APME通过服务接入点( Service Access
9、 Point，SAP)获得 IAPP提供的服务，APME能使 IAPP执行某些功能或者和别的AP通信。 Radius Client用于和 Radius Server 通信，它有两个作用， 一个是可以通过 AP的BSSID (即 AP的 MAC地址 )查找 AP的 IP的地址；另一个是获得安全信息以保护一些 IAPP 包的内容。 IAPP在 AP问的通信使用了TCP协议，而 Radius 请求和响应使用了UDP 协议。 IAPP 使用数据链路层帧更新与数据链路层设备有关的转发表。,4、IAPP提供的服务,IAPP实体通过 IAPP 服务访问点向它所驻留的AP提供服务。APME激活IAPP服务原语
10、并接收来自其它的AP 的操作的IAPP 服务指示。服务可以分为请求、指示 、响应和确认四种类型。 APME向IAPP 实体提交服务请求和服务响应，IAPP实体向A PME提交服务指示和服务确认。IAPP提供以下服务： IAPP -INITIATE 这个服务初始化 A P 的一些数据结构、功能和协议。A P在执行这个服务之前 ， 应该初始化的物理层和 M A C 层实体。,IAPP -TERMINATE APME 通过这个服务请求IAPP实体终止IAPP功能和实体的操作。 终止这个原语之前，AP 应该断开和 BSS 中的STA 的连接，终止Beacon 的发送。如果 IAPP 终止了，已经打开的
11、TCP 和UDP 端口也应该关闭。 IAPP -ADD 当一个STA和AP建立联结关系时需要这个服务。该服务有两个作用：第一，导致互联网数据链路层设备中转发表的更新。第二 ，在组播域中，如果还有其它AP保留有该STA 的上下文信息，就通知这些 AP删除这些信息。,IAPP -MOVE 当 STA 向 AP发出重新联结请求时生成这个服务。这个服务将导致互联网数据链路层设备转发表的更新。并且会发送一个通知给和 STA 建立联结关系的旧的 AP，通知其把和STA 相关的上下文信息传递给新的AP，并释放为该 STA 分配的资源。,5、IAPP协议的操作,IAPP支持两个协议序列：一个是IAPP -AD
12、D .request激活的协议序列，另一个IAPP -MOVE request激活的协议序列 。 IAPP ADD . request激活的协议序列 当 STA 向AP发出联结请求时，该 AP的APM E将向IAPP实体发出一个IAPP- ADD .request服务原语。IA PP接到IAPP-ADD .request后 ，将发送一个 IAPP -ADD .notify 和一个数据链路层更新帧。通知包中的 目的地址是一个IA PP 组播地址 ，源地址是 AP 的 IP 地址 ，它还包含有STA的 MAC地址及其发出联结请求时被分配的序列号。当其它AP中的APME接收到这个加入通知包时 ，如果
13、该 AP存在和 STA的联结，就,删除该联结，保证网络中一个STA只和一个AP有联结关系。数据链路层更新帧用于更新数据链路层设备的过滤数据库，这样网络中送往该STA的信息就能找到STA所联结的AP，AP再把信息转发给 STA 。,IAPP - MOVE request激活的协议序列 当 STA 从旧的 AP漫游到新的 A P 时。STA 向新的 AP发重新联结请求。如果新的 AP 接受重新联结请求并愿意和 STA 建立联结关系， 新的 AP 的 APME 将发出一个 IAPP-MOVE .request 服务 原语。这样就导致一个 IAPP-MOVE . notify 送给旧的AP 。旧的AP
14、 会释放为该 STA申请的资源并把 STA 的上下文信息送给新的AP 。 其中的认证信息可 以避免新的 AP和STA 之间的重新认证 ， 实现快速切换。 新的 AP还会发送一个数据链路层更新帧 ，通知桥接设备更新过滤数据库。,IAPP协议中定义了两种消息序列： STA在本地AP登陆时的激活的协议序列，即建立关联的过程：,若一个STA向本地AP发送关联请求(Association)，AP的APME会收到来自80211 MAC层的ASSOCIATEindication，如果其同意连接，则向IAPP发起ADDrequest请求。 IAPP向本地子网广播链路层标识交换更新响应帧(Layer2 Upda
15、te Frame)和包含连接序号的IAPP ADD-notify报文，两者的源地址都为STA的MAC地址。 其他AP的IAPP收到ADDnotify报文后，从中提取STA的MAC地址和连接序号，封装在IAPP ADDindication原语中发给自身的APME。 APME收到后会对自己的连接列表进行检查，若其仍存在与该STA的连接关系，但是连接序号不如原语中的序号新，则将之释放；如果较之更新的话，则此AP将顶替本地AP的角色，重复前述过程，同时通知原来的本地AP中断与STA的连接。这样的过程可以保证一个STA在同一时刻只和一个AP保持连接关系。,STA在新旧AP之间进行切换而引发的协议序列，即
16、进行重关联的过程。如图所示,重关联过程分为三个步骤： 解析IP地址 重关联请求中包含了STA的MAC地址和旧AP的基本服务集标识符(BSSID)。当新AP的MAC层收到此请求后，它将调用MLME原语REASSOCIATE . indication通知本地APME。APME提取请求报文中旧AP的BSSID和STA的MAC地址等信息，封装在IAPP原语MOVE . request向IAPP发起连接通知请求。IAPP随后发送RADIUS ACCESS.REQUEST报文与RADIUS Server交互，若RADIUS Server确认旧BSSID为合法成员，则将旧AP的BSSID解析为它的IP地址，通过ACCESSACCEPT报文告知新AP。,求STA上下文信息 新AP根据旧AP的IP地址向其以TCP会话方式发送IAPP MOVE-Notify报文，其中包含STA的MAC地址。旧AP响应后，将有关STA的上下文信息用MOVE-Response报文发送给新AP，并且释放掉自己与STA的连接。 二层设备更新 新AP根据旧AP的响应报文中的上下文信息重建STA的用户环境，然后在本地子
