WiFi MESH场景下配置同步探讨

0 话题背景

　　近1年来，随着大厂家持续发力推出WiFi MESH产品，MESH忽然成了WiFi领域的又一个热点，致使若是WiFi设备不支持MESH，不无缝承接IoT，都不能称WLAN产品了。

　　在流行的MESH产品技术中，本人持续研究过QCA的SON技术和Realtek的802.11s技术，相对来讲，SON更易用些，因此从众众多，包括eero、netgear、TP Link、Ubiquiti、Linksys以及google的产品都是选用此技术；而国内的tengda选用的是RTL的MESH技术。

　　不管是SON仍是802.11s，在消费级场景下，都是经过多个（通常是3个）同等级设备自组网，从而实现目标区域内全覆盖、漫游无感知、线路备份以及开通傻瓜化。

　　可是，不管是原始的SON技术，仍是802.11s技术，都未能解决运营中配置同步问题。SON的原版实现中，经过按键操做方式，能够实现无线设备参数和VAP级（SSID名/认证方式/加密方式/PSK）参数同步。而RTL的MESH实现中，除了要求MESH ID，加密方式和PSK值彻底一致外，还须要参与MESH 链路的射频口的工做模式、带宽、信道以及40+/40-彻底配置一致，但根本未涉及到业务VAP的配置。然而，在实际使用场景中，用户但愿配置了其中一台设备后，其它设备能自动同步这份新配置，而不要一台台去配置。

1 话题分析

　　不管是SON仍是802.11s的MESH中，设备可分为2大类：中心设备（CAP/ROOTAP)和从设备（RE/AP），其中，前者通常经过有线口接入上游网络，后者经过WiFi或有线口接入终端用户；中心设备和从设备一块儿组成L2网络。由此，咱们能够将配置分解为A L3及上层、B L2层和C 系统级。其中L3及上层主要是一些防火器规则（QoS规则能够看出是种特殊的防火墙规则），它们适合在中心设备上生效；L2层配置主要是无线MAC地址过滤与限速，网桥参数，射频和VAP参数，此类参数须要在中心设备和从设备上均生效，方能达成预期目标；而系统级参数主要是用户密码管理、固件管控、配置参数文件管控以及远程集中管控，此类参数适宜在中心设备和从设备上独立生效。

　　由上分析可知，L2层配置参数，是须要全网统一的，不然，将致使网络中断或性能浪费或功能失效，典型的如针对终端用户的限速，若是直接在从设备上实现，则可有效减轻中心设备的负载，从而提供整个网络性能；再如无线MAC地址过滤或无线接入鉴权，若是只在中心设备上实施，则依然没法阻挡未受权用户接入从设备，这与预期目标不符，属于功能失效。

　　公版的SON实现中，在CAP端更改了无线参数配置后，须要按下CAP设备和RE设备的WPS按键（WPS按键与RESET按键可复用），从而实现网络恢复，达成SON联通的预期目标。公版的RTL MESH实现中，没有这样的机制，必须登录到每台设备修改。

　　按键方式在具体使用中存在诸多不便，如安装距离较远，须要楼上楼下跑，这定能引发用户投诉；同时，按键操做还会引起以下风险：按键太短无效，过长又会致使设备重启或恢复出厂默认配置。固然，按键操做能够经过WEB页面或APP方式软触发，但具体使用中，可能修改形成了SON中断，没法经过WEB页面或APP方式控制设备。

　　登陆到每台设备，而后按照ROOTAP配置参数来修改每台MESH设备，这个重复操做对大部分消费者来讲要求太高，并且一旦出错，MESH网络就联通不来。

2 具体实施

　　在综合SON实现技术和MESH实现技术基础上，咱们开发了一种L2层配置参数同步机制，其核心限制是：中心设备的L2层配置同步到从设备，从设备间的配置不能同步到其余设备。此限制主要是为了简化实现模型，同时，让中心设备控制从设备的方式，对大部分消费者来讲也是能够接受的。

　　中心设备启动后，按期收集L2层配置信息，一旦发现配置被更改，则往指定组播地址发送加密后的配置报文；在固定的端口上侦听，一旦有配置请求，则当即往预设的组播地址发送配置报文。从设备启用后，首先检查MESH网络是否联通，若是未联通，则发起“MESH”扫描，将扫描到同一个"MESH ID"的SSID/信道记录下来（加密方式不记录，由于扫描不到PSK值的），而后将MESH链路的SSID配置为扫描到的SSID，将工做信道切换到扫描到的工做信道，不断调整工做模式（N+AC，N，AC或N/N+G）、信道带宽（80M/40M/20M）以及（40+/40-/auto），尝试关联到中心设备。由于“MESH ID”在出厂时预设值，最终用户在“工程师模式”下能够在每台设备上更改此配置，因此每次扫描到的中心设备不会不少，通常尝试2-3次，便可成功创建MESH网络。从设备一旦发现MESH网络正常，当即加入预设组播组，并向该组播组发送配置请求消息。

　　中心节点在收到配置请求后，将当前的配置信息加密后发送到预设组播IP；从节点设备收到报文后，首先检查签字码；而后解密消息；最后将配置信息内容与当前配置信息条目比较，若是不一样，则更新并生效本地配置。

　　为了提升安全性，用户可在“工程师模式下”，修改加密密钥，这样，即便被第3方捕获到了配置报文，短时间间内也没法解密该报文，只要在系统推荐的期限内更新密钥，安全性仍是有保障的。

3 结果

　　咱们让中心节点以30秒间隔处理处理配置请求和检测配置更新（配置更新后，从节点关联上来，通常须要30秒左右），从节点以15秒周期检测MESH网络链接情况。在3台设备组网的场景下，可实现从节点主动连上配置更新后的中心节点、最长60s内L2层配置同步而无需用户干预。

　　固然，咱们能够这类周期缩小得更短，这主要是为了遵循管理功能尽量不影响网络承载目标；并且在实际使用中，用户在开通后，修改此类配置的操做很是少。