第7期——AP上线过程

话说AP 家有兄弟俩，哥哥胖AP （FAT AP ）身强体健，单打独斗，无人能出其右，弟弟瘦AP （FIT AP ）天生体质薄弱，独自一人无法支撑大梁。有天弟弟对哥哥说：“大哥，我真是羡慕你，一个人就能轻松承担无线用户接入、用户数据加密和转发等功能，而我自己一人，却什么都干不了啊。”哥哥说到：“弟弟莫要灰心，俗话说，天生我材必有用，虽说单打独斗你不是我对手，可是我的能力也仅限于小型企业、商店、SOHO 办公、家庭等这类的小型WLAN 网络应用场景，对于更大的WLAN 网络场景，却是心有余而力不足了。反观弟弟你，若是能找到一个好的师傅（AC ），在师傅的带领下，和众多师兄弟（其它的FIT AP ）一起，应对各类大中小型企业总部、分支机构、高校、机场、体育场等等大中型WLAN 网络应用场景，还不是手到擒来。”听完此话，弟弟恍然大悟：“大哥言之有理，小弟这就准备准备，寻找名师拜入门下。”

于是FIT AP就开始了他的拜师之旅-这就是我们本次分享的内容：AP上线过程。

从前面的WLAN技术贴中，我们了解到了AP分胖瘦，FAT AP能够独自承担无线用户接入、用户数据加密和转发等功能，而FIT AP必须依赖于AC才能共同完成这些功能。AC在协同FIT AP共同工作之前，必先要实现FIT AP在AC中上线的过程。

拜师之前，FIT AP心想，出门在外，得先有个联系方式（IP地址）才行，不然要是有师傅愿意接收自己，却没有联系方式找到自己，岂不是错过了机会。于是FIT AP来到了DHCP Server营业厅办理IP地址业务。

AP获取IP地址

一进营业厅，FIT AP就大喊一声（广播方式）：“我要办理一个IP地址。”这时有多位DHCP Server的工作人员热情回复，“您好，来看看我这的IP地址，是否满意。”FIT AP毫不犹豫，直接走向第一个回复的工作人员，“好，就要你给的IP地址了。”工作人员打包好IP地址、租期日期、网关地址、DNS Server的IP地址等等信息，一起交给FIT AP，道：“请拿好，这就是您要的货物了。”收好自己的IP地址，FIT AP满意的走出了营业厅大门。

AP的IP地址可以是静态配置的，也可以是通过DHCP动态获取的。

如果是静态配置的，AP的IP地址立即就确定了，这一步也就结束了。

如果是通过DHCP动态获取，AP不知道谁是DHCP Server，会以广播discovery报文的方式去发现DHCP Server，所有收到这个广播信息的DHCP Server都会单播offer回应AP。AP只接收第一个到达的offer，并广播request告诉所有人，我已经选择好了一个DHCP Server了，其他人不需要再准备为我提供DHCP Server服务了。AP选择的DHCP Server会把AP的IP地址、租期日期、网关地址、DNS Server的IP地址等信息用ACK报文反馈给AP。值得注意的是这个ACK报文里面有个option43字段，里面可以用来填充AC的IP地址。作用就是直接告诉AP有AC的IP地址可用。具体在后面的AP发现AC阶段中描述其作用。

有的时候AP与DHCP Server不在同一个VLAN中，AP通过广播discovery报文不能直接发现DHCP Server，这个时候，可以通过DHCP Relay来发现DHCP Server。AP获取IP地址的流程就变成了下面的样子：

AP原来只需要直接和DHCP Server交流，现在变成了和DHCP Relay直接交流，由DHCP Relay将AP的请求单播给DHCP Server，DHCP Server回复给AP的消息也要通过DHCP Relay来转达。

Ps：具体的DHCP客户端和服务器的交互过程本帖不做过多的介绍，本帖仅关注AP上线的关键过程。可以参考DHCP特性的原理描述来了解详细过程。

联系方式既然已经获取到，下一步就是要寻找师傅了。

AP发现AC

这个时候AP突然想起，DHCP Server营业厅的工作人员给过自己一份广告传单。上书“你想升职加薪，当上总经理，出任CEO，赢取白富美，走上人生巅峰吗！赶紧拨打我们的电话，成为我们大企业WLAN的一份子吧，圆你美梦。机不可失，时不再来，名师在向您招手”。原来是一份招聘广告，上面还有一位AC师傅的号码（Option43）。AP深吸一口气，平复一下略微紧张的心情，拨通了传单上的师傅电话。

想象中的场景没有出现，而是

对方的电话一直没有人接听，AP感到一阵失望，但并未气馁。既然此路不通，只好找其它方法了。有了，AP脑中灵光一闪，迅速坐到电脑前，打开AC师傅招收学徒的网页，注册了个账号，填写一份简历，然后群发了出去。很快AP就收到了来自多个AC的回复，AP根据各个AC师傅的特点，仔细对比，选择出了一个最适合自己的AC，准备拜师。

静态方式

AP上是支持静态配置AC的IP地址的，如果静态配置了AC的IP地址，AP就会向所有配置的AC单播发送发现请求报文，然后根据AC的回复，根据优先级，选择一个AC，准备进行下一个阶段的建立CAPWAP隧道。

动态方式

如果AP上没有配置AC的IP地址，AP会根据当前的情况来决定是使用单播方式还是广播方式来发现AC。

首先，AP会查看AP获取IP地址阶段中DHCP Server回复的ACK报文中的option43字段是否存在AC的IP地址，这个字段是可选择配置的，如果有AC的IP地址，AP就会向这个地址单播发送发现请求报文。在AC和网络都正常的情况下，AC会回应AP的请求，至此，AP就完成了发现AC的过程。我们可以把这种发现AC的方式称为DHCP方式。

与DHCP方式类似的还有DNS方式，与DHCP方式不同的是，DNS方式中，DHCP Server回复的ACK报文中存放的不是AC的IP地址，而是AC的域名和DNS服务器的IP地址，并且报文中携带的option15字段用来存放AC的域名，AP先通过获取的域名和DNS服务器进行域名解析，获取AC IP地址，然后向AC单播发送发现请求。之后的过程就和DHCP方式一致了。

无论是DHCP方式还是DNS方式，都是属于单播方式，AP都是发送的单播报文给AC。

如果AP上没有配置静态的AC IP地址、DHCP Server回复的ACK报文中没有AC的信息、或者AP单播发送的发现请求报文都没有响应，此时AP就会通过广播报文来发现AC。和AP处于同一个网段的所有AC都会响应AP的请求，AP会选择优先级最高的AC来作为待关联的AC，如果优先级相同，则继续比较AC的负载，负载轻的作为待关联AC，如果负载也相同，则选择IP地址小的作为待关联AC。然后准备进行下一阶段的CAPWAP隧道建立。

Ps：Option 43在AC和AP间的网络是二层的场景下，存在的作用不明显，因为通过单播发现不了AC，可以再次通过广播来发现，但是如果AC和AP间的网络是三层的，广播报文是无法直接传递到AC的，所以必须要通过Option43来告知AP要找的AC是哪个。

CAPWAP隧道建链

虽然有点小困难，但最终还是找到了师傅，AC师傅看到AP后，直言道：“当今的社会，大家都非常注意信息安全，你我之间的谈话内容和下发的工作信息，我不希望被其他有心人听取到，所以今后我们之间的交流方式要加一套保险措施。”AP略一思索，觉得也有道理，便问道：“什么保险措施能够起到有效的保障呢？”。师傅捋了捋自己的长须，得意的道：“CAPWAP隧道”

CAPWAP全称是Control And Provisioning of Wireless Access Points，中文名叫无线接入点控制与规范，CAPWAP是由RFC5415协议定义的实现AP和AC之间的互通的通用封装和传输机制。CAPWAP隧道又细分为控制隧道和数据隧道。控制隧道是用来传输AC管理控制AP的报文、业务配置以及AC与AP间的状态维护报文；数据隧道则只有在隧道转发（又称集中转发）方式下才用来传输业务数据。

AP发现了AC后，就可以开始CAPWAP隧道的建立了。

AP接入控制

接下来，到了考验AP入门资格的时候了，不是每一个AP都是符合入门要求的AP。在AP提出要拜师的想法后，为了保证入门AP的合法性，防止有外人或间谍（非法AP）混入，AC师傅设置了一系列的考核要求进行检验，AP必须过五关斩六将，才能最终通过考验，拜入AC门下。鉴于AP是带艺投师，AC还要验证AP的内功（AP版本）是否与本门是一个路数，是否和本门武功相冲。

AP在找到AC后，会向AC发送加入请求，（如果配置了CAPWAP隧道的DTLS加密功能，会先建立DTLS链路，此后CAPWAP控制报文都要进行DTLS加解密。）请求的内容中会包含AP的版本和胖瘦模式信息。AC收到AP的加入请求后，会判断是否允许AP接入，然后AC进行回应。如果AC上有对应的升级配置，则AC还会在回应的报文中携带AP的版本升级信息（升级版本、升级方式等）。

AC判断AP是否能够接入的流程：

第一关，首先查看AP是否被列入了黑名单，如果在黑名单中能匹配上AP，则不允许AP接入，然后就没有然后了。如果很幸运，没有匹配上黑名单，那么将进入第二关。

第二关，判断AP的认证模式，如果AC上对AP上线要求不严格，认证方式为不认证，则到这一关的AP都将闯关成功，允许接入。实际使用场景还是建议使用MAC或SN认证，严格控制AP的接入。如果是MAC或SN认证，还需要继续闯关。

第三关，本关MAC或SN认证分别要验证MAC或SN对应的AP是否离线添加，如果已添加，则允许AP接入，否则进入下一关。

第四关，查看AP的MAC或SN是否能在白名单中匹配上，如果匹配上，则允许接入，否则AP被放入到未认证列表中。

第五关，未认证列表中的AP可以通过手动配置的方式，允许其接入，如果不对其进行手动确认，AP也无法接入。

AP版本升级

AC收下AP为徒后，递给AP一本本门的内功心法要求，AP打开一看，发现自己所学的内功心法（AP版本）竟然与师傅所要求的相冲，AP一咬牙，不破不立，毅然散去所学内功，重修本门的心法。

AP收到前一阶段AC回应的报文后，如果发现里面有指定了AP的版本，并且指定的版本与AP当前的版本不一致，会进行AP版本升级。升级完成后，AP自动重新启动，并且重复之前的所有上线过程。如果AP发现AC回应的报文里面指定的AP版本和自身的版本一致，或者没有指定AP的版本，则AP不需要进行版本升级。直接进入下一个阶段。

CAPWAP隧道维持

“为了便于关注你的工作状态，对你进行管理和任务分发，你和为师之间要通过CAPWAP隧道来维持联系。平时会通过定时收发echo报文来确认控制隧道、keepalive报文来确认数据隧道的连通性，你要记住了，平时别偷懒忘记收发这些报文了。”“徒儿记住了。”

根据CAPWAP协议的要求，AP和AC间还需要进行一些其它报文的交互，然后AP和AC间开始通过keepalive和echo报文来检测数据隧道和控制隧道的连通性。Keepalive报文的出现，标志着数据隧道已经建立起来，echo报文的出现，则标志着控制隧道的已经建立。

配置下发

“师傅，一切都已准备就绪，请下发工作任务给我吧”，AP急不可耐的道。“好，我这就下发。从现在起你就和其他师兄弟一起，共同承担我分发的任务，一起保障WLAN业务的正常运行吧。”

CAPWAP隧道建立完成后，AC就可以把配置下发给AP了。AP收到AC的配置信息后，就能以AC上配置的业务来展开WLAN业务了。

后记

FIT AP拜师入门已经过去一段时日，这日，FIT AP遇到了哥哥FAT AP，哥哥道：“如何，现在已经拜得名师，大展身手了吧。”弟弟喜笑颜开：“多亏大哥当时指点，前些日子我已经顺利拜入师傅名下，习得高深的内功，现在被师傅委以重任，与诸位师兄弟一起，支撑起来***的WLAN网络场景。”“好，你我兄弟各有短长，今后我们可以携手并进，轻松应对各类无线组网场景。在WLAN江湖中闯出自己的一片天地。”

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