网络工程师必备技能：AP-AC采用隧道模式与直接模式

网络工程师必备技能：AP-AC采用隧道模式与直接模式

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/2401_82888938/article/details/146453962

在无线网络架构中，AP（Access Point）与AC（Access Controller）之间的通信模式直接影响着网络的性能与安全性。本文将详细介绍AP-AC在隧道模式与直接模式下的工作原理及区别，帮助网络工程师更好地理解和应用这两种模式。

隧道模式通信过程

1. AP上线过程

• AP获取IP地址：AP通过DHCP服务器或静态配置等方式获取自身的IP地址。
• AP发现AC：AP通过广播、组播或配置的AC IP地址列表等方式发现AC。
• 建立CAPWAP隧道：AP与AC之间建立CAPWAP控制隧道和数据隧道。
• AP接入控制：AP向AC发送Join Request请求，AC回应Join Response消息，完成AP的接入控制。
• AP配置下发：AC向AP发送配置信息，AP根据配置进行初始化。

2. 数据传输过程

• 数据封装：AP将接收到的无线用户数据进行CAPWAP封装。
• 数据传输：封装后的数据通过CAPWAP数据隧道发送给AC。
• 数据解封装和转发：AC对收到的数据进行解封装，然后根据目的地址进行转发。

3. 隧道维护

• 保活机制：AP和AC之间定期发送保活报文，以维持CAPWAP隧道的连接状态。
• 状态监测：AC和AP会监测对方的状态，一旦发现对方不可达，会采取相应的措施，如重新建立隧道等。

直接模式通信过程

1. AP上线过程

• AP获取IP地址：与隧道模式类似，AP通过DHCP或静态配置获取IP地址。
• AP发现AC：AP通过广播、组播或配置的AC IP地址列表发现AC。
• 建立CAPWAP隧道：AP与AC之间建立CAPWAP控制隧道。
• AP接入控制和配置下发：AP向AC发送Join Request，AC回应Join Response，并下发配置信息。

2. 数据传输过程

• 数据接收：AP接收到无线用户的数据后，直接在本地进行处理。
• 数据转发：AP根据配置的转发规则，将数据直接转发到上层网络或目标设备。
• AC的管理作用：AC主要负责对AP的集中管理和配置，但在数据转发过程中不直接参与数据的处理。

3. 直接模式下的管理

• 状态监测：AC会监测AP的运行状态，确保其正常工作。
• 配置更新：当需要更新AP的配置时，AC会通过CAPWAP控制隧道将新的配置信息发送给AP。

两种模式的对比

• 安全性：隧道模式由于数据经过AC的集中处理，安全性相对较高；直接模式下数据直接在AP本地转发，安全性相对较低。
• 性能：直接模式的数据转发速度快，适合对性能要求较高的场景；隧道模式由于需要经过AC处理，可能会消耗一定的AC性能。
• 适用场景：隧道模式适用于需要集中管理和安全控制的网络；直接模式适用于对数据转发效率要求较高的场景。

网络设备

1. 路由器（Router）

• AR1和AR2：作为网络的核心设备，负责数据包的转发和路由选择。
• 接口：GE 0/0/0、GE 0/0/1 等表示路由器的不同以太网接口，用于连接其他网络设备。

2. 无线接入点（AP）

• AP1和AP2：提供无线网络连接，支持 STA（Station，如 STA1、STA2、STA3）设备接入。
• 无线信号覆盖范围：以圆形或椭圆形表示，覆盖范围内的设备可以连接到该 AP。

3. 交换机（Switch）

• LSW1和LSW2：用于连接同一网络内的设备，实现数据帧的交换。
• 接口：GE 0/0/0、GE 0/0/1 等表示交换机的不同以太网接口，用于连接其他设备。

4. PC（个人计算机）

• PC1：连接到网络的终端设备，IP 地址为 192.168.11.253/24，通过以太网接口连接到 AC1。

5. AC（无线控制器）

• AC1：用于管理和控制无线接入点（AP），优化无线网络性能。

连接关系

• 有线连接：使用线段表示设备之间的物理连接，如 AR1 的 GE 0/0/0 接口连接到 LSW1 的 GE 0/0/1 接口。
• 无线连接：使用虚线或波浪线表示无线设备（如 STA）与无线接入点（AP）之间的连接。

网络配置

• VLAN 划分：将网络划分为不同的 VLAN（如 vlan10、vlan20），以隔离广播域，提高网络安全性和管理效率。
• RIP 路由协议：在 AR1 和 AR2 之间配置 RIP（Routing Information Protocol），实现动态路由更新，使路由器能够自动学习和维护路由表。
• IP 地址分配：为设备的接口分配了特定的 IP 地址，如 PC1 的 IP 地址为 192.168.11.253/24，用于在网络中唯一标识设备。

其他信息

• 带宽标注：如 149/5G/0Mbps 表示连接的带宽信息，其中 149 可能表示信道号，5G 表示 5GHz 频段，0Mbps 表示当前带宽为 0。
• 模式标注：如“隧道模式”和“直接模式”表示无线接入点（AP）的工作模式，影响无线信号的传输和设备的连接方式。

当AP与AC采用隧道模式时，AP与外网通信过程中数据的传输过程如下：

AP上线过程

1. AP获取IP地址：AP通过DHCP服务器或静态配置等方式获取自身的IP地址。
2. AP发现AC：AP通过广播、组播或配置的AC IP地址列表等方式发现AC。
3. 建立CAPWAP隧道：AP与AC之间建立CAPWAP控制隧道和数据隧道。
4. AP接入控制：AP向AC发送Join Request请求，AC回应Join Response消息，完成AP的接入控制。
5. AP配置下发：AC向AP发送配置信息，AP根据配置进行初始化。

数据传输过程

1. 从AP到外网的数据传输

• AP捕获数据帧：AP捕获无线客户端（STA）发送的802.11帧数据。
• 数据封装：AP将802.11帧封装在CAPWAP数据包内，并通过CAPWAP数据隧道将其发送给AC。
• AC解封装和转发：AC接收到封装后的数据后，解封装并根据目的IP地址将802.3帧转发至核心交换机或外网设备。

2. 从外网到AP的数据传输

• 外网设备发送数据：外网设备（如PC1）将数据发送到AC。
• AC封装数据：AC将数据封装在CAPWAP报文中，通过CAPWAP数据隧道发送回对应的AP。
• AP解封装和发送：AP解封装CAPWAP报文，并将原始的802.11帧发送给相应的无线客户端（STA）。

数据链路层的封装

在隧道模式下，数据链路层的封装主要涉及以下步骤：

1. 无线数据帧捕获：AP捕获无线客户端发送的802.11帧。
2. CAPWAP封装：AP将802.11帧封装成CAPWAP数据包，包括添加CAPWAP头部信息。
3. 以太网帧封装：封装后的CAPWAP数据包作为以太网帧的负载，添加以太网头部（包括源MAC地址和目的MAC地址）进行传输。
4. 隧道传输：以太网帧通过CAPWAP数据隧道发送到AC。
5. 解封装和转发：AC接收以太网帧，解封装出CAPWAP数据包，再解封装出原始的802.11帧，根据目的地址进行下一步转发。

网络拓扑中的应用

在网络拓扑图中，AP1和AP2通过CAPWAP隧道连接到AC1。当STA1、STA2、STA3等无线设备与AP通信时，数据会按照上述过程进行传输。例如，当STA1访问外网资源时，其发送的数据会先被AP1捕获并封装，通过隧道发送到AC1，再由AC1转发到外网设备。相反，外网设备返回的数据也会通过AC1封装后发送回AP1，最终到达STA1。

本文原文来自CSDN