全解WLAN交换机的各种结构

　　可能很少用户很了解WLAN交换机，如果大家有兴趣，可以先了解WLAN的网络架构和接入点的功能，然后在进一步的认识WLAN交换机的功能及实际应用。WLAN交换机能够通过有线连接(借助一个交换机端口)连接到WLAN接入点(AP)。它们还能通过它们的其他WLAN交换机端口连接到企业网络。这些交换机是连接到企业有线网络的“网关”――所有来自于WLAN客户端的数据帧都必须通过WLAN交换机发送到企业网络。

　　要理解WLAN交换机的功能及其在网络中的应用，首先需要了解WLAN的网络架构和接入点的功能。我们可以将WLAN交换机视为控制设备，将AP视为无线终端。本文将通过详细剖析WLAN的网络架构和AP、控制器的功能，阐明WLAN交换机和控制器的作用。本文还将介绍控制器到AP之间接口的不同功能。之后，本文将说明集中式架构中与第二/三层移动有关的变量，最终还将指出关于这些架构的一些常见错误观点和实际情况。本文用无线终端(WTP)一词来泛指AP，用接入控制器(AC)一词来泛指WLAN控制功能(无论是部署在WLAN交换机还是独立控制器上)。

　　自治式架构

　　在自治式架构中，WTP完全部署和端接802.11功能。因此，有线局域网上的数据帧全部都是802.3帧。每个WTP都可以作为网络上的一个单独的网络实体，进行独立的管理。这种网络中的接入点通常被称为“胖AP”。

　　在WLAN部署的发展初期，大部分AP都是自治式AP，可以作为独立的网络实体进行管理。在过去几年中，采用AC和WTP的集中式架构(详见下文)开始受到越来越广泛的关注。集中式架构的主要优势在于，对于企业中的多个WTP，它能为网络管理员提供一种结构化的、层次化的控制模式。

　　集中式架构

　　集中式架构是一种层次化的架构，包括一个负责配置、控制和管理多个WTP的WLAN控制器。WLAN控制器也被称为接入控制器(AC)。802.11功能由WTP和AC共同承担。与自治式架构相比，这种模式中的WTP的功能有所减弱，因此它们又被称为“瘦AP”。AP上的部分功能是可变的，详见下面的介绍。

　　分布式架构

　　在分布式架构中，不同的WTP通过有线或者无线连接，与其他WTP建立起分布式网络。一个由WTP组成的网状网就是这种架构的典型例子。网状网中的WTP可以与802.11链路或者有线802.3链路相连接。这种架构通常用在城市网络和其他需要“室外”组件的部署之中。分布式架构不属于本文的讨论范围。

　　WTP功能――胖、瘦和适中AP

　　要理解自治式和集中式架构，首先需要分析AP所执行的功能。我们首先从胖AP开始谈起，它构成了自治式架构的核心。之后我们将介绍瘦AP，它是基于WLAN交换机或者控制器的集中式架构的重要组成部分。本文随后将介绍一种名为“适中AP”的新型组件的功能。它是一种专门针对集中式架构进行了优化的AP。

　　胖接入点

　　AP是网络中的一个可以寻址的节点，在其接口上具有自己的IP地址。它能在有线和无线接口之间转发流量。它还可以拥有多个有线接口，在不同的有线接口之间转发流量――类似于一台第二层或者第三层交换机。与企业有线网络的连接能通过一个第二层或者第三层网络实现。值得注意的一点是，胖AP不会通过隧道向其他设备“返回”流量。这个特点非常重要，本文在介绍其他AP类型时还将提及这一点。另外，胖AP能提供“类似于路由器”的功能，例如动态主机配置协议(DHCP)服务器功能。

　　AP的管理是通过一种协议(例如简单网络管理协议[SNMP]，或者用于Web管理的超文本传输协议[HTTP])和一个命令行接口进行的。为了管理多个AP，网络管理员必须通过这些管理机制之一连接每个AP.每个AP在网络拓扑图上都显示为一个单独的节点。任何用于管理、控制的节点汇聚都必须在网络管理系统(NMS)级别完成，这包括开发一个NMS应用。胖AP还增强了多种功能，例如准许对特定WLAN客户端的流量进行过滤的访问控制列表(ACL)。这些设备的另外一个重要的功能是对与服务质量(QoS)有关的功能的配置和实施。例如，来自特定移动基站的流量可能需要高于其他流量的优先级。或者，您可能需要为来自于移动基站的流量插入和实施 IEEE 802.1p优先级，或者差分服务代码点(DSCP)。总而言之，因为这些AP能够提供WLAN交换机或者路由器的很多功能，它们可以在一定程度上充当WLAN交换机或者路由器。

　　这种AP的不足在于复杂性。胖AP通常建立在功能强大的硬件的基础上，需要复杂的软件。因为比较复杂，这些设备的安装和维护成本很高。尽管如此，这些设备在小型网络中也能发挥一定的作用。有些胖AP在后端针对控制和管理功能采用了一个控制器。这些控制器会形成胖AP的一个略微简化的版本――即所谓的“适中AP”，下文将详细加以介绍。

　　瘦接入点

　　顾名思义，瘦AP的目的是降低AP的复杂性。对其进行简化的一个重要原因是AP的位置。很多企业都对AP采用了高密度安装的方式(因为分布在一些很难进入的区域)，以便为每个基站提供最佳的射频连接。在仓库等特殊环境中，这种现象表现得更加明显。由于这些原因，网络管理人员希望只安装一次AP，而不需要对其进行复杂的维护。瘦AP通常又被称为“智能天线”，它们的主要功能是接收和发送无线流量。它们会将无线数据帧发回到一个控制器，然后对这些数据帧进行处理，再交换到有线WLAN。这种AP使用了一个(通常是加密的)隧道来将无线流量发回到控制器。最基本的瘦AP甚至不进行WLAN加密，例如有线等效加密(WEP)或者 WiFi受保护接入(WPA/WPA2)。这种加密由控制器完成――AP只负责发送或者接收经过加密的无线数据帧，从而保持AP的简便性，避免升级其硬件或者软件的必要性。

　　WPA2的面世使得在控制器上进行加密变成了一项非常迫切的任务。虽然WPA在硬件上与WEP兼容，只需要进行固件升级，但是WPA2并不向后兼容。网络管理人员不需要更换整个企业的AP，而是只需要将无线流量发送到能够进行WPA2解密的控制器，之后数据帧将会被发送到有线局域网。在AP和控制器之间传输控制和数据流量的协议是专用的。而且，无法在第二/三层，将AP作为一个统一的实体加以管理――它可能通过控制器进行管理，而NMS能通过HTTP、SNMP或者CLI/Telnet与控制器进行通信。一个控制器可以管理和控制多个AP，这意味着控制器应当基于功能强大的硬件，并且通常能够执行交换和路由功能。另外一个重要的要求是，AP和AC之间的连接和隧道应当确保这两个实体之间的分组延时保持在很低的水平。

　　对于瘦AP而言，QoS的执行和基于ACL的过滤都是由控制器处理的――这并不会导致问题，因为所有来自AP的数据帧在任何情况下都必须经由控制器传输。ACL和QoS的集中控制功能也并不罕见――使用胖AP的网络也采用了这种方式。这种安装方式将控制器作为管理从AP到有线网络的流量的网关。但是，瘦AP的控制器功能采用了一种新的方式，尤其是在数据层面和转发功能方面。控制器功能被集成到连接无线和有线局域网的以太网交换机之中――这催生了称为“WLAN交换机”的设备系列。在这种情况下，无线MAC架构被称为远程MAC架构。整套802.11 MAC功能都被转移到WLAN控制器上，包括对延时敏感的MAC功能。