2、WiFi漫游由來

當(dāng)家庭面積超過一定面積后，為了保證全家范圍的wifi網(wǎng)絡(luò)覆蓋，我們就需要引入2個以上的WiFi接入點了。在多個WiFi接入點下，為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)使用體驗，免去手動切換wifi接入的麻煩，就需要引入WiFi漫游。

• 偽漫游：

一般最常見的偽漫游方法就是將2個以上的wifi接入點的SSID名稱及密碼設(shè)置相同，雖然起到了一定的切換作用，不過用過的朋友都知道效果非常的不好，先不說能否自動切換的問題，就算切換成功了，也會造成IP地址的改變，游戲掉網(wǎng)、斷連接是必須的！因此在多AP情況下就必須引入一個新的名詞：Wifi快速漫游

• WiFi漫游

上文提到的設(shè)置SSID名稱及密碼相同的方案是最低能的做法，稍微懂一點網(wǎng)絡(luò)知識的朋友都不會采用的；

最次的方案也是要保證DHCP服務(wù)器的統(tǒng)一，保證切換Wifi時候IP地址不變。

更進(jìn)一階，引入AC控制器，利用AC+AP的組合形式實現(xiàn)wifi漫游。目前市面上主流的TPlink、愛快、Mesh等產(chǎn)品的方案多是如此。

其根本的原理是通過AC設(shè)定AP的RSSI閾值，將信號不穩(wěn)定的設(shè)備T下線，迫使終端設(shè)備重新連接信號最強(qiáng)的AP，實現(xiàn)AP的自動切換。

實話實說這種方案對于絕大多數(shù)的用戶是完全夠用的，AP切換過程中網(wǎng)絡(luò)中斷時間一般在200ms-500ms左右，影響不大，確實優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)體驗。對于網(wǎng)絡(luò)要求不高的朋友推薦選擇。不過在該方案下游戲會有一段明顯的卡頓，但不會掉線。

• WiFi快速漫游

如果你是一個追求完美網(wǎng)絡(luò)體驗的朋友，而且想一次到位部署網(wǎng)絡(luò)，不再折騰了，那么你就需要Wifi快速漫游了。上面介紹的第二種方案，雖然效果說得過去，但仍然無法保證切換過程盡可能的少丟包及進(jìn)一步縮短網(wǎng)絡(luò)中斷時間。這個時候就必須引入Wifi快速漫游方案了，通過Wifi快速漫游進(jìn)一步縮短網(wǎng)絡(luò)中斷時間，提高網(wǎng)絡(luò)使用體驗，真正實現(xiàn)游戲中不卡頓

對于有AC控制器的Wifi網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，漫游過程可以簡單分為3個階段：漫游觸發(fā)→選擇新AP→重新認(rèn)證。這時候就需要802.11k/v/r協(xié)議登場了。

• 由于Wifi網(wǎng)絡(luò)密碼的存在，在重新認(rèn)證階段終端在切換AP的時候需要出示其緩存的密鑰，AP檢查密鑰并進(jìn)行四次握手，產(chǎn)生數(shù)據(jù)加密密鑰，漫游完成。802.11r協(xié)議可以在以上基礎(chǔ)上省略4次握手，進(jìn)一步縮減了斷網(wǎng)的時間。
• 802.11k能告訴終端，如何快速選擇漫游AP。
• 802.11v能優(yōu)化漫游觸發(fā)。

能夠應(yīng)用802.11k/v/r協(xié)議的Wifi漫游都可以稱之為快速漫游，不過這需要AP和終端都支持哦，實際上目前能夠支持802.11k/v/r協(xié)議的終端并不多，蘋果算是一個例外吧，新產(chǎn)品全都支持802.11k/v/r，所以Wifi快速漫游更適合使用蘋果的土豪們

綜上，WLAN漫游策略主要解決以下問題：

• 避免漫游過程中的認(rèn)證時間過長導(dǎo)致丟包甚至業(yè)務(wù)中斷：802.1x認(rèn)證、Portal認(rèn)證等認(rèn)證過程報文交互次數(shù)和時間，大于WLAN連接過程，所以漫游需要避免重新認(rèn)證授權(quán)及密鑰協(xié)商過程。
• 保證用戶授權(quán)信息不變：用戶的認(rèn)證和授權(quán)信息，是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的通行證，如果需要漫游后業(yè)務(wù)不中斷，必須確保用戶在AC上的認(rèn)證和授權(quán)信息不變
• 保證用戶IP地址不變：應(yīng)用層協(xié)議均以IP地址和TCP/UDP Session為用戶業(yè)務(wù)承載，漫游后的用戶必須能夠保持原IP地址不變，對應(yīng)的TCP/UDP Session才能不中斷，應(yīng)用層數(shù)據(jù)才能夠保持正常轉(zhuǎn)發(fā)

3、漫游基礎(chǔ)知識

WLAN漫游的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

• AC控制器：可用來集中化控制和管理無線AP，是一個無線網(wǎng)絡(luò)的核心，負(fù)責(zé)管理無線網(wǎng)絡(luò)中的所有無線AP，對AP管理包括：下發(fā)配置、修改相關(guān)配置參數(shù)、射頻智能管理、接入安全控制等。
• 漫游組：在WLAN網(wǎng)絡(luò)中，可以對不同的AC進(jìn)行分組，STA可以在同一個組的AC間進(jìn)行漫游，這個組就叫漫游組。如圖，AC1和AC2組成一個漫游組。
• AC間隧道：為了支持AC間漫游，漫游組內(nèi)的所有AC需要同步每個AC管理的STA和AP設(shè)備信息，因此在AC間建立一條隧道作為數(shù)據(jù)同步和報文轉(zhuǎn)發(fā)的通道。
• Master Controller：STA在同一個漫游組內(nèi)的AC間進(jìn)行漫游，需要漫游組內(nèi)的AC能夠試別組內(nèi)其他AC。通過選定一個AC作為Master Controller，在該AC上維護(hù)漫游組成員表，并下發(fā)到漫游組內(nèi)AC，使各AC之間相互試別并建立AC間隧道，如圖，選的AC1作為Master Controller.
• Master Controller既可以是漫游組外的AC，也可以在漫游組內(nèi)選擇一個AC
• Master Controlle管理其他AC的同時，不能被其他Master Controlle管理
• AC內(nèi)漫游：如果漫游過程中關(guān)聯(lián)的是同一個AC，則是AC內(nèi)漫游，如圖STA從AP1漫游到AP2即是AC內(nèi)漫游
• AC間漫游：如果漫游過程中關(guān)聯(lián)的不是同一個AC，則是AC間漫游，如圖STA在從Ap1漫游到AP3的過程即為AC間漫游
• HAC （Home AC）：STA首次與漫游組內(nèi)某個AC進(jìn)行關(guān)聯(lián)，則該AC為它的HAC
• HAP （Home AP）：STA首次與漫游組內(nèi)某個AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)，則該AP為它的HAP
• FAC（Foreign AC）：STA漫游后關(guān)聯(lián)的AC即為它的FAC
• FAP（Foreign AP）：STA漫游后關(guān)聯(lián)的AP即為它的FAP

4、漫游的分類

漫游根據(jù)實際的架構(gòu)我們將它分為兩類：有縫漫游和無縫漫游。無縫漫游又可以分為二層漫游和三層漫游。

有縫漫游：有兩種情況

• 所有網(wǎng)絡(luò)部署的AP是胖AP，沒有AC。
• 所有網(wǎng)絡(luò)部署的A?P是瘦AP，沒有AC也可以工作。
  

胖瘦AP的區(qū)別：https://zhuanlan.zhihu.com/p/64648479

上面兩種情況，主要是我們國情產(chǎn)生的，客戶不停的壓價還要一大堆需要。大家為了降低成本，沒有部署AC。只需要SSID、加密配置和信道岔開即可。實際效果第中遠(yuǎn)好于第一種，因為第二種是在一個DHCP下，第一種就相當(dāng)安裝了很多的家用路由器，問題多多!

• 無縫漫游：

  無縫漫游能夠做到的是在 AP 與 AP間的切換時間控制在毫秒級，基本不掉包，在業(yè)務(wù)運用上感受不到有任何停頓，這樣客戶終端在移動時從一個 AP 快速自由地切換到另一個 AP， 這就是無縫漫游。

• 二層漫游：同一AC下的快速漫游，AP與AC直連組網(wǎng)，AP和AC連接在同一個VLAN內(nèi)，可以實現(xiàn)二層漫游。
• 三層漫游：跨VLAN的三層漫游，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大，VLAN不一樣，IP網(wǎng)段也不相同，因為支持三層無縫漫游，從而保證用戶在不一樣VLAN間漫游而業(yè)務(wù)不中斷。

4.1 二層漫游

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二層漫游后，STA仍然在原來的子網(wǎng)中，F(xiàn)AP/FAC對二層漫游用戶的報文轉(zhuǎn)發(fā)同普通新上線用戶沒有區(qū)別，直接在FAP/FAC本地網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，不需要通過AC間隧道轉(zhuǎn)回到HAP中轉(zhuǎn)

漫游前：

1. STA發(fā)送業(yè)務(wù)報文到HAP
2. HAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報文并發(fā)送給HAC
3. HAC直接將業(yè)務(wù)報文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

漫游后：

1. STA發(fā)送業(yè)務(wù)報文給FAP
2. FAP接收到STA的業(yè)務(wù)報文，并發(fā)送給FAC
3. FAC直接將業(yè)務(wù)報文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

4.2 三層漫游

4.2.1 三層漫游--隧道轉(zhuǎn)發(fā)模式

三層漫游時，用戶漫游前后不在同一個子網(wǎng)中，為了支持用戶漫游后仍能正常訪問漫游前網(wǎng)絡(luò)，需要將用戶流量通過隧道轉(zhuǎn)發(fā)到原來的子網(wǎng)中轉(zhuǎn)。

隧道轉(zhuǎn)發(fā)模式下，HAP和HAC之間業(yè)務(wù)報文通過CAPWAP隧道封裝，此時可以將HAP和HAC看作在同一個子網(wǎng)內(nèi)，報文無需返回到HAP，直接通過HAC中轉(zhuǎn)到上層網(wǎng)絡(luò)

漫游前：

1. STA發(fā)送業(yè)務(wù)報文到HAP
2. HAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報文并發(fā)送給HAC
3. HAC直接將業(yè)務(wù)報文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

漫游后：

1. STA發(fā)送業(yè)務(wù)報文給FAP
2. FAP接收到STA的業(yè)務(wù)報文，并發(fā)送給FAC
3. FAC通過HAC和FAC之間的AC間隧道將業(yè)務(wù)報文轉(zhuǎn)發(fā)給HAC
4. HAC直接將業(yè)務(wù)報文轉(zhuǎn)發(fā)給上層網(wǎng)絡(luò)

4.2.2 三層漫游--直接轉(zhuǎn)發(fā)模式

直接轉(zhuǎn)發(fā)模式下，HAP和HAC之間的業(yè)務(wù)報文不通過CAPWAP隧道封裝，無法判定HAP和HAC是否在同一個子網(wǎng)內(nèi)，此時設(shè)備默認(rèn)報文需要返回到HAP進(jìn)行中轉(zhuǎn)。如果HAP和HAC在同一個子網(wǎng)時，可以將家鄉(xiāng)代理設(shè)置為性能更強(qiáng)的HAC，減少HAP的負(fù)荷并提高轉(zhuǎn)發(fā)效率

用戶漫游到其他AP后，默認(rèn)以HAP作為家鄉(xiāng)代理。用戶漫游時，自動在FAP和家鄉(xiāng)代理間建立一條隧道，用戶的流量通過家鄉(xiāng)代理中轉(zhuǎn)，以保證用戶漫游仍能訪問原網(wǎng)絡(luò)

漫游前：

1. STA發(fā)送業(yè)務(wù)報文到HAP
2. HAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報文并發(fā)送給HAC
3. HAC直接將業(yè)務(wù)報文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

漫游后：

1. STA發(fā)送業(yè)務(wù)報文給FAP
2. FAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報文，并發(fā)送給FAC
3. FAC通過HAC和FAC之間的隧道，將業(yè)務(wù)報文轉(zhuǎn)發(fā)給HAC
4. HAC將業(yè)務(wù)報文發(fā)送給HAP
5. HAP直接將業(yè)務(wù)報文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

5、漫游基本原理

1. 切換檢測：當(dāng)STA檢測到要發(fā)生快速切換時，將向各信道發(fā)送切換請求。

STA監(jiān)聽各信道beacon，發(fā)現(xiàn)新AP滿足漫游條件，向新AP發(fā)送probe請求。新AP在其信道中收到請求后，通過在信道中發(fā)送應(yīng)答來進(jìn)行響應(yīng)。STA收到應(yīng)答后，對其進(jìn)行評估，確定同哪個AP關(guān)聯(lián)最合適。

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1. 切換觸發(fā)：STA達(dá)到漫游閾值就會觸發(fā)切換，對于觸發(fā)條件，不同的STA會有不同的方式：

• 根據(jù)當(dāng)前AP和鄰近AP信號強(qiáng)度的對比，達(dá)到門限值就啟動切換

• 根據(jù)業(yè)務(wù)，例如丟包率，達(dá)到門限值就啟動切換，此切換觸發(fā)方式較慢，效果差

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1. 切換操作：關(guān)聯(lián)新AP，解除與老AP的關(guān)聯(lián)

不同的STA會有不同的操作方式，一般情況，STA在發(fā)送切換請求后，發(fā)送關(guān)聯(lián)新AP的請求，待請求被接受后，再關(guān)聯(lián)新的AP，然后解除與老AP的關(guān)聯(lián)。但有的STA也會先解除與老AP的關(guān)聯(lián)，再關(guān)聯(lián)新AP

6、切換方式

終端的漫游如何實現(xiàn)？有主動切換和被動切換兩種方式。

6.1 主動切換

終端檢測到有更強(qiáng)的beacon幀信號，而且SSID與當(dāng)前接入的SSID相同，主動發(fā)送probe request幀，探測具有相同SSID的AP，并從中選擇更優(yōu)的進(jìn)行接入。通過wireshark抓包，可以看到這個過程如下：

6.2 被動切換

AP通過ACTION幀發(fā)送BSS Transition Management Request消息，提供可切換的候選AP，終端用BSS Transition Management Response消息回應(yīng)結(jié)果，然后是與主動切換類似的步驟。

終端在接收到BTM Request后，使用probe request檢測候選AP是否可達(dá)，然后通過BTM response返回結(jié)果。

7、漫游基本配置

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要做到漫游，我們的路由器需要一些基本的配置：

• 無線AP必須設(shè)置為相同的SSID。不同的SSID意味著不同的無線網(wǎng)絡(luò)，而無法實現(xiàn)無線漫游。需要注意的是，SSID區(qū)分大小寫。

• 所有無線AP必須使用同一網(wǎng)段的IP地址，并且處于同一VLAN中。

• 信號相互覆蓋的無線AP不能使用相同的頻道。

  由于多個AP信號覆蓋區(qū)域相互交叉重疊，因此，各個AP覆蓋區(qū)域所占頻道之間必須遵守一定的規(guī)范，鄰近的相同頻道之間不能相互覆蓋，也就是說，相互覆蓋區(qū)域的無線AP不能采用同一頻道，否則，會造成AP在信號傳輸時的相互干擾，從而降低AP的工作效率。

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