LWAPP话务流量
简介
在向无线接入点控制和设置 (CAPWAP) 工作组提交的 IETF-RFC 草案中，对轻量级接入点协议 (LWAPP) 的开发目标的描述是：为了定义无线终端点（接入点）和访问控制器（无线 LAN 控制器）之间的通信准则。 所有 LWAPP 通信都可以归结为以下两种消息类型：
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LWAPP 控制信道
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LWAPP 封装数据
LWAPP 可以在第 2 层或第 3 层传输模式下工作。第 2 层 LWAPP 通信封装为以太网帧，可以通过 EtherType 值 0x88BB 标识。由于其在以太网上的可靠性，第 2 层 LWAPP 操作模式不可路由，并且要求第 2 层在 WLC 和 AP 之间可见。第 2 层已过时，不建议使用，本流量研究中列出的协议统计数据以第 3 层 LWAPP 传输模式为基础。第 3 层 LWAPP 传输模式指定 LWAPP 消息在 IP 网络上以 UDP 封装数据包的形式进行交换。LWAPP 信道的维护通过 WLC (ap-manager) 接口的 IP 地址和 AP 的 IP 地址进行。此流量研究揭示了 LWAPP 消息在网络上的实际系统开销以及标准安装下的 LWAPP 操作基准。
注意：LWAPP规范在LWAPP-IETF草案中详细讨论过。
设置
本文档提供的统计信息仅与 LWAPP 操作有关，非该协议规范所定义的任何功能（如控制器间漫游）都不在本文档讨论范围之内。此外，流量研究范围仅限 LWAPP 操作的第 3 层模式。
图 1：LWAPP 流量研究设置 
| 接口/设备 | IP Address |
|---|---|
| WLC - 管理接口 | 192.168.10.102 |
| WLC - ap-manager 接口 | 192.168.10.103 |
| 轻量 AP | 192.168.10.22 |
出于本流量研究的目的，创建设置时只采用一个接入点，以建立初始交换和配置更改基准。稍后会添加更多 AP 以确定增加 AP 数对线路上生成的流量的影响。
LWAPP 控制信道
AP 在与 WLC 通信时使用临时端口。然后，对于 LWAPP 数据和 LWAPP 控制流量，WLC 使用的端口号分别是 UDP 端口 12222 和 UDP 端口 12223。LWAPP 控制帧与 LWAPP 数据帧通过 LWAPP 报头标志字段的“C”位进行区分。如果该位设置为 1，则表示该帧为控制帧。
初始/一次性交换
LWAPP 发现（请求和响应）
图 2：LWAPP 发现请求和响应数据包流 
LWAPP 发现请求由接入点发送，用于确定网络中存在的 WLC。
一个发现请求数据包为 97 个字节，其中包括 4 个字节的 FCS。一个发现响应数据包为 106 个字节，其中包括 4 个字节的 FCS。
LWAPP 加入（请求和响应）
图 3：LWAPP 加入请求和响应数据包流 
接入点使用 LWAPP 加入请求数据包通知 WLC 它要通过控制器为客户端提供服务。为发现传输所支持的 MTU，还会使用加入请求阶段。接入点发送的初始加入请求总会填充一个 1596 字节的测试元素。根据 AP 和控制器之间的传输设置，这些加入请求帧也可以分段。如果发送初始请求后收到加入响应，则 AP 转发帧而不分段。加入响应还会启动检测信号计时器（一个 30 秒的值），该计时器过期时将删除 WLC-AP 会话。该计时器在收到 Echo 请求或确认后进行刷新。
如果初始加入请求没有产生任何响应，则 AP 会发出另一个带有测试元素的加入请求，总有效负载为 1500 个字节。如果第二个加入请求也没有产生响应，则 AP 交替使用大小数据包继续发出请求，直到最后超时，然后从发现阶段开始。
加入请求和响应消息的数据包大小因提供的说明而异，但出于此流量研究目的而在 AP 和 WLC（ap-manager 接口）之间捕获的数据包交换大小为 3,000 字节。
LWAPP 配置
图 4：LWAPP 配置状态与 AP 设置数据包流 
在接入点和控制器之间会交换 LWAPP 配置请求和响应，从而能够创建、更改（更新）或删除 AP 提供的服务。
一般来说，配置请求消息由 AP 发送，目的是将其当前配置发送给其 WLC。
配置请求可在两种情况下发送：
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在初始阶段，当 AP 加入控制器并需要用控制器上所配置的所有 802.11 设置进行配置时。
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发生按需管理更改（例如更改 WLAN 参数）时
LWAPP 设置响应消息类型由 WLC 发送给 AP，用于确认从 AP 收到 LWAPP 配置请求。这为 WLC 提供了改写 AP 的请求配置的机会。这样的帧中不包含任何特别的消息元素。
AP 和 WLC（ap-manager 接口）之间的初始交换大约为 6,000 个字节，一次性配置更改平均交换 360 个字节，每次更改涉及来自 AP 和 WLC 的 ap-manager 接口的两个数据包。
Radio Resource Management (RRM)
图 5：初始 RRM 数据包流 
一旦 AP 配置完成，就会发生 RRM 相关信息的交换。AP 和 WLC（ap-manager 接口）之间的典型交换约为 1400 个字节。当 RRM 相关配置发生更改时，AP 和 WLC 的 ap-manager 接口之间会发生一次涉及四个数据包的交换。此交换平均为 375 个字节。
在 100Mbps 网段上执行一次为时 20 分钟的采样捕获，包括发现、加入、配置和持续过程，所得流量统计信息如下：
表 1：单个接入点的初始 LWAPP 流量统计| 统计 | 价值 |
|---|---|
| 总字节数 | 84,869 |
| 平均利用率（百分比） | 0.001 |
| 平均利用率（千位/秒） | 0.425 |
| 最高利用率（百分比） | 0.004 |
| 最高利用率（千位/秒） | 5.384 |
图 6 是整个过程的图形表示。
图 6：AP 发现、加入和设置阶段的协议比较 
持续交换
心跳
LWAPP 体系结构提供了一个检测信号计时器，它通过一系列的 Echo 请求和 Echo 响应实现。AP 定期发送 Echo 请求以确定 AP 与 WLC 之间的连接状态。作为响应，WLC 发送 Echo 响应以确认收到 Echo 请求。然后，AP 将检测信号计时器重置为 EchoInterval。LWAPP 协议规范草案中有这些计时器的详细说明。系统检测信号与回退机制一起产生的流量是每 30 秒 4 个数据包，包括以下数据包：
LWAPP ECHO_REQUEST from AP (78 bytes) LWAPP Echo-Response to AP (64 bytes) LWAPP PRIMARY_DISCOVERY_REQ from AP (93 bytes) LWAPP Primary Discovery-Response to AP (97 bytes)
此交换每 30 秒产生 33 个字节的流量。
RRM 测量
有两种持续的 RRM 交换。第一种每 60 秒间隔一次，是负载和信号测量，包含 4 个数据包。此交换加起来共 396 个字节：
LWAPP RRM_DATA_REQ from AP (107 bytes) LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP (64 bytes) LWAPP RRM_DATA_REQ from AP (161 bytes) LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP (64 bytes)
第二种数据包序列是噪音测量，包括统计信息请求和响应序列。此交换每 180 秒发生一次。这种短的数据包交换平均约为 2,660 个字节，通常持续 0.01 秒。其中包括以下数据包：
LWAPP RRM_DATA_REQ from AP LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP LWAPP RRM_DATA_REQ from AP LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP LWAPP RRM_DATA_REQ from AP LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP LWAPP RRM_DATA_REQ from AP LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP LWAPP STATISTICS_INFO from AP LWAPP Statistics-Info Response to AP LWAPP RRM_DATA_REQ from AP LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP LWAPP RRM_DATA_REQ from AP LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP LWAPP RRM_DATA_REQ from AP 00:14:1b:59:41:80 LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP LWAPP RRM_DATA_REQ from AP LWAPP Airewave-Director-Data Response to AP LWAPP STATISTICS_INFO from AP LWAPP Statistics-Info Response to AP
恶意流量测量
恶意流量测量作为扫描方案的一部分执行，包括在每 180 秒进行一次的 RRM 交换中。有关详细信息，请参考统一无线网络下的 Radio Resource Management。
在 100Mbps 网段上执行持续的数据包交换，一次为时 20 分钟的采样捕获所得的值如下：
表 2：单个接入点的持续 LWAPP 流量统计| 统计 | 价值 |
|---|---|
| 总字节数 | 45,805 |
| 平均利用率（百分比） | < 0.001 |
| 平均利用率（千位/秒） | 0.35 |
| 最高利用率（百分比） | < 0.001 |
| 最高利用率（千位/秒） | 0.002 |
表 2 中的统计信息和交换如下图所示：
图 7：AP 正常操作时的 20 分钟协议采样比较 
LWAPP 数据
帧填充
LWAPP 数据帧报头会向现有的 802.11 数据包添加 6 个字节。此报头在封装的 802.11 帧之前添加，包括以下内容：
Light Weight Access Point Protocol [0-40]
Flags: %00000000 [42-48]
00.. .... Version: 0
..00 0... Radio ID: 0
.... .0.. C Bit - Data message [0-29]
.... ..0. F Bit - Fragmented packet [0-34]
.... ...0 L Bit - Last fragment [0-30]
Fragment ID: 0x00 [43-55]
Length: 74 [44-52]
Rec Sig Strngth Indic:183 dBm [46-77]
Signal to Noise Ratio:25 dB [47-76]
分段
由于 LWAPP 帧可以分段，所以包含一个 Fragment ID 字段。将原始帧和 IP Fragment 的大小加起来可以确定总数据包大小。请注意，IP Fragment 不封装在任何 LWAPP 报头中。
结论
通过此流量研究可以发现，LWAPP 的操作不会在基础设施方面引入大量带宽需求，并且在大多数典型的部署中，无需添加额外的处理能力即可容纳 Cisco 统一无线体系结构。总结此流量研究，下面简列了关于 LWAPP 操作的以下几点值得注意的方面：
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虽然延迟是一个重要的考虑因素，但此流量研究只考虑了吞吐量。作为一项基本准则，AP 到 WLC 链接的往返延迟绝不能超过 100ms。
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LWAPP 操作有两个独立信道：
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LWAPP 数据
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LWAPP 控制流量
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LWAPP 操作分为两大类：
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一次性交换
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持续交换
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包括初始交换的 20 分钟采样的平均利用率统计信息为 0.001%。
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持续交换的 20 分钟采样的最高利用率统计信息为 0.35 千位/秒。
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LWAPP 数据信道为每个 802.11 数据包添加一个 6 字节的报头。IP Fragment 不产生额外开销。
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一小时的采样得到的协议分配及其各自百分比值的结果如下：
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