WiFiネットワークでのローミング-802.11i / r / k / v / OKC、本当に必要なものと認識方法

ローミングに関しては、通常、2つの異なるプロセスがこの概念の下に隠されています。 以前に登場したセルラーネットワークの世界では、ローミングとは「外部」ネットワークで動作する能力を意味し、基地局間のシームレスな移行（ハンドオーバー）を意味しません。 セルラーネットワークのBS間の感知できない動きは非常に自然であるため、ほとんど覚えられていません。



WiFiの世界では物事は異なり、ローミングは通常、同じネットワークのアクセスポイント間でユーザーの目に見えない動きを意味します-近い将来にSMS認証が広く導入されると、オペレーターはセルラーインフラストラクチャのスタイルで他のWiFiネットワーク間のローミングの標準を導入するよう促されるはずです彼女の識別に基づいています。



以下は、不慣れな機器での既存のローミングテクノロジーとその検出方法の説明です。読者はWiFiの基本原理に精通していることが前提となります。



WiFiネットワークのスイッチングローミング（ハンドオーバー）をセルラーネットワークの観点から評価する場合、最も正確な説明はこれになります。標準では提供されておらず、長年にわたって状況は変わっていません。 セルラーネットワークでは、サブスクライバーを別のBSに切り替えると、クライアントからの情報メッセージに基づいてネットワークコントローラーが開始され、近隣の拠点からのクライアントの信号を評価します.WiFiでは、クライアントは常に切り替えることを決定します-拠点はそれをより速く行う方法しか伝えられません。 しかし、WiFiには、アクセスポイントを50ミリ秒に変更し、IP経由で加入者に音声通話を保存するプロセスを成功させることができる多くの標準化された「クランチ」があります。 （ユビキタスゼロハンドオフは、松葉杖が以前より悪化した例です）。 ここでは、著者に簡単に石を投げることができますが、802.11r / vについてはどうでしょう-しかし、それらはWiFiのフレームワーク内で必須ではなく、すべてのデバイスでサポートされているわけではなく、帯域幅予約による強制変換のようなものを意味するものではありません。 どこで、いつ切り替えるかを選択します-すべて同じことがクライアントに残ります。 さらに、802.11rを含めると、次のように、古いクライアントのネットワークに接続できなくなります。 これは802.11フレームの必須オプションです！ 場合によっては、不要なものではなく、有害なもの（古いドライバー、プリンター、スキャナーなどのデバイス）があります。

理論

一般的な入門ノートがあるので、ローミングのためにWiFiで何がなぜ役立つのかを簡単に説明する価値があります（これを呼び出します）。

802.11i

2007年に標準で導入された2004年の修正では、セキュリティに焦点を当て、認証と暗号化（WPA2）について説明しています。 興味があるのは、 キー交換手順と外部リソース（RADIUS）との相互作用により、AP間のクライアントスイッチングが大幅に遅くなります。 クイック再接続の最初の原則について説明します-PMKキーを保存しますが、クライアントがすでに完全な手順を1回完了している場合のみです。 ネットワークにすばやく戻ります。

OKC（日和見キーキャッシング）

802.1x認証のプロセスで最初に知られている松葉杖は、アクセスポイントが各クライアントのペアワイズマスターキー（PMK）を保存します。アイデアは、このキーをコントローラーを介して隣接ポイントに送信することでした。これにより、RADIUSへの新しい呼び出しがなくなり、交換が大幅に削減されます新しいポイントに切り替える時間。 これは標準の一部ではないため、すべての結果が発生しますが、WiFi-ironのすべての深刻なメーカーと一部の顧客によってサポートされています。 クライアントからのサポートがなければ、この機能は役に立ちませんが、WPA2-PSKでも同様です。 一部のベンダーは、クライアントがRequestで要求しなかった場合でも、保存されたキーを見て、強制的にメソッドを使用しようとします。

802.11k

無線リソース管理 、標準、オプションの2012年以降の2008年の修正。 フラグの付いたアクセスポイントは、オプションのビーコンサポートを示し、クライアントから要求された場合、隣接ポイントのリストを送信します。クライアントは、使用可能なすべてのチャネルのスキャンに時間を浪費せず、すぐに目的のチャネルに切り替えて、新しいポイントを選択します。 バッテリーは節約され、高負荷はエーテルの全体的な状態も改善します。 802.11vと併用することで、クライアントの生活を他のテクノロジーについて考えないように十分快適にすることができます（結局、クライアントは候補ポイントを自分で選択します）-もちろんVoIPと50 msマジックがWPA2-Enterpriseにとって重要でない限り。 カスタマーサポートがなければ、役に立ちません。

802.11v

2011年および2012年に公開されたワイヤレスネットワーク管理（WNM）の修正は、多数のオプションである標準になりました。 主な目的は、無線環境の効果的な管理（ステーション間の環境データの交換、クライアントの省エネ、ローミングとバランシングプロセスの改善）です。メッセージは適切なAPでクライアントに送信され、ポイント過負荷（ロードバランシング）と弱い信号でクライアントが「スタック」する問題に対処します。その他の機能。 アシスト省電力は、頻繁なキープアライブメッセージを必要とせずにクライアントの最大タイムアウトを設定します。DirectMilticast Serviceでは、セル速度ではなくクライアントの接続速度でマルチキャストフレームを受信できます。これにより、エーテルが解放され、バッテリーが節約されます（ローミング時、これらの機能適用しません）。 しかし、BSS移行は非常に関連性が高く、フレームワーク内には3つのタイプのメッセージがあり、これは適切なポイントを示すクライアントからの要求と、ポイントからの2つのメッセージです-ポイントが過負荷の場合の負荷分散要求RSSIおよびデータレートパラメータがAPの最小要件を満たしていない場合。 これらは助言メッセージであり、アクションはクライアントの裁量に任されていることに注意することが重要です。 強制切断は、独自のバンド/ロードステアリング/バランシングテクノロジーのフレームワーク内でのみ可能であり、クライアントによって誤って解決されるか、完全に無視される可能性があります（フレームの関連付け解除によって無効にされます）。



802.11k / vを一緒に使用すると良い結果が得られ、ほとんどの場合、さまざまなデバイスの動作に問題を引き起こすことなく、ホームネットワークと小規模オフィスネットワークで十分です。 次に重砲が登場します-これは主な問題を根本的に解決しますが、副作用を引き起こす可能性があります-これは802.11rです。

802.11r / ft

高速ローミング/高速BSS移行 -クライアントがポイントで使用される場合、802.11rは必須です。 サポートしていない人は接続できません-これは制御フレームのフラグであり、キー交換メカニズムが変更されています。加入者が古く、その存在を知らない場合、問題があります（新しいデバイスでは、機能のサポートがなくても、このフラグの理解を追加することがありますが、標準に従って、プロトコルを完全に実装する必要があります）。 また、古いクライアントアダプターの誤ったドライバーアダプターをダウンさせる可能性があります-共有キーを初めて配布するときに4ウェイハンドシェイクを使用するときは、標準で次のように記述されます：「STAは、FTを使用するとき、FT認証アルゴリズム以外の認証アルゴリズムを使用してはなりませんプロトコル。」



Fast BSS Transitionは、RSNA（Robust Security Network Association-WPA2）ネットワークおよび完全にオープンなネットワークで動作します。 WPA2-PSKの場合、高速ローミングの意味は失われます。 クライアントとポイントはまだ4パケットを交換しますが、ここで高速化するものはありません。 計算では、適切なポイントを検索する時間を考慮していません.5 GHz帯域ではかなりの可能性があります-16チャネルをスキャンして適切なAPを見つける必要があるため、一般的な戦略はk / vおよびrプロトコルを一緒に使用することです。



認証にRADIUSを使用し、非常に高速なローミングが必要な場合は、802.11rのみを選択する必要があります。



802.11rでのローミングに加えて、クライアントに必要なリソースの可用性についてポイントをポーリングし、それらを予約する（QoS）可能性があります。 したがって、プロトコルにはFTプロトコルとFTリソースリクエストプロトコルの2つの亜種があります。 クライアントとポイント間の通信は、直接無線経由（Over-the-Air）と使用済みポイントとコントローラー経由（Over-the-DS）の両方で発生します。2番目の方法は少し長くなります。 クライアント上のポイントからのQoS要求はまだ実装されておらず、実際にどこでも使用されています。



フレームの最も重要な要素は、1つのドメイン内でのみ可能なローミングの成功に必要なモビリティドメイン要素であるMDEです。



標準に応じてクライアントを切り替えるのにかかる時間（「Sangeetha Bangolae、Carol Bell、およびEmily Qiによる「IEEE 802.11rを使用した高速BS移行のパフォーマンス調査」）」：







接続が悪化しているとクライアントが既に判断し、新しいポイントを見つけた場合、これは「クリーンな」スイッチング時間であることに留意する必要があります！



802.11rローミングの実践については、記事antonvnで完全に説明されていますが、繰り返す必要はありません。



しかし、他の追加の作業は例として考えることができます。 データシートに行を追加することは難しくありません。この行を機能させることはより困難です。 Adtran Bluesocketポイントのペア（BSAP 1925）を自由に使用できます。これは、機能の点では市場のリーダーに届くほど遠くはありませんが、キャリアネットワークへの統合と安定性とパフォーマンスの良い機会を提供します。 1つの会社に2〜3ポイントしかない場合は、クラウドコントローラーでレンタルする場合に限り、ほとんど意味がありませんが、分散ネットワークまたは大規模ネットワーク（10〜20 +）では既に興味深いものになっています。 彼らの隣にはCambiumがあります-今、彼らはテストのために手元にありませんが、同僚はそれらを賞賛します。 説明によれば、CambiumにはBluesocketよりも少し多くの機能があります（802.11r、ユーザートラフィック用のより多くの種類のトンネル、外部コントローラーなしで最大24ポイントで動作する能力など）、Bluesocketにはこれまでのところ802.11k / v / OKCしかありません-フルローミングrは次のソフトウェアで約束します。 Aruba / Cisco / Ruckusは、市場で入手可能なすべてのことを予想どおりに実行できます。真実は、実際に使用するかどうかの問題です。 低コストの機器のテストは多くの場合、恩恵のない作業であり、約1年前にEdimaxをもたらしました。コントロールポータルの安定性は大きな問題を提起し、機能の深さをテストせずに完了しました。 この価格帯では、空気の完全な監視とクライアントの隣人に関する通知を整理できたという疑いがあります。実際に誰かがこれを確認できるのは興味深いことです。 ユビキティローミングは、Mikrotik（これは残念です！）と同様、まだサポートしていません。



また、ポイントがそれらについて知らない場合、ネイバー通知機能の存在はあまり意味がないことに注意する必要があります-すなわち。 チャンネルのバックグラウンドスキャンが必要で、チャンネルの隣人を検索します 。 実際には、通常モードでは、ポイントは自分のチャンネルでのみ機能し、他のユーザーの隣人については単に知ることができません！ すべてのポイントを1つのチャネルにインストールするソリューションは、ユビキティによってテストされ、実際にはこれが悪い考えであることが証明されました（誰も疑いません）-容量が劇的に低下します。

使用機器

2台のBluesocket BSAP 1925アクセスポイントが使用され、2台のラップトップでトラフィックが削除されます-AirMagnet WiFi Analyzer PROソフトウェアとAirMagnet PCI Express Card 3 X 3を組み合わせ、別のチャネルでトラフィックをキャッチする2台目のラップトップ-802.11acアダプター付き2016 MacBook。 ダンプから判断すると、彼は自分のタスクに対処し、プログラムAirtoolバージョン1.6を使用しました。 なぜ1台のラップトップからではないのですか？ Proxim Orinoco a / b / g / n USBアダプターは、3つのチャンネルから同時に取り外すためだけに3つありますが、結局のところ、最新のネットワーク上のほとんどのトラフィックでは機能しません。 新しいクライアントまたはポイントが空中に現れるとすぐに、アナライザーはほとんどのトラフィックを見ることを停止します。 なぜ我々がこれを理解しようとしたのか、その結果、深い詳細の底に到達することなく、彼らは吐き出し、フレーム内で何かが変化している、802.11acはおそらく非難するだろう。 ベンダーは、これがアダプターの物理的な機能であり、それらに対する修正がないことを報告しています。 その結果、ごく最近、Airmagnetはソフトウェアアップデートと新しいUSBアダプターをリリースしましたが、まだ持っていません。 また、Airmagnetアナライザーのように、おそらくないでしょうが、本当に必要ですか？ 以下で説明するものはすべて、モニターモードに移行し、5 GHz範囲のすべてのトラフィックを解析できるデバイスで見ることができます。 実際の移行時間を理解するには、2つの独立したアダプターを備えた2つのチャネルの1台のコンピューターでダンプを実行する必要があります。 2台の異なるマシンを使用する場合、時間を正確に同期することは非常に難しく（精度はわかりませんが、約ミリ秒）、1つのアダプターが2つのチャネルを通過すると、トラフィックの半分が失われます。



テストは友人と一緒に自宅で行われました。1つのポイントはキッチンにあり、もう1つのポイントは部屋にあり、メインの壁で区切られ、最小限の信号でお互いを見ました。 近隣ネットワークの状況と存在は、小規模オフィスに似ています。 電話は部屋に入るとすぐに、部屋のある場所に切り替わりました。 タスクを複雑にするために、移行は迅速に行われ、角を曲がった部屋を出るとすぐに信号が急速に低下しました-そのようなスキームはクライアントの仕事をより確認し、ポイントはバランスシステムを使用する時間がありませんでした。

ダンプを操作する

ダンプは、Wiresharkの誰もがアクセスできる無料の場所で表示されました。



802.11k

ポイントは、ビーコンフレームでネイバーのリストを送信する可能性を通知します。







クライアントは、SSIDによってポイントのリストを取得する場合、アクションフレームを送信します。 私の場合、クライアントはSSID（フレームタイプwlan.fc.type_subtype eq 13によるWiresharkフィルター）に接続した後、ネイバーのリストを要求します。







現在のAPからの近隣リストレポートクライアントへの近隣ポイントのリストを含む回答。クライアントが検索するチャネルとポイントを示します。







802.11v

802.11v操作のトレースを見つけることはできませんでした-バランス操作をアクティブにするには、ポイントを適切にロードし、空中で起こることを待つ必要がありますが、今回はこれを行うことができませんでした。 Bluesocketは、クライアントが常に目的の無線に接続できるようにする適応バランスシステムを発表し、必要に応じて切り替えます。 2.4が空の場合、5 GHzでデフォルトで全員を絞り出すことは意味がありません。また、クライアントは5を使用するのに十分な信号レベルを常に持っているわけではなく、デュースに接続できません。 経験によると、バランス調整は機能しますが、ダンプでその作業を完全にキャプチャすることができませんでした-今回は、信号のドロップ後にクライアントからの応答がない後、Disassociateメッセージのみを取得しましたが、クライアントはその時点ですでに再接続していました。 私のXperia Z5などの新しいデバイスは、すぐに5 GHzに接続します。同様に、すべての新しいAppleデバイスが到着します。 私は隣人の提供と、2つのチャネルでのローミングのダンプを同時にチェックすることに限定しました。 スイッチを解析する過程で、非常に興味深いことがわかりました。チャネルが既にインストールされ動作しているときに、デバイスによる特定のパケットの送信の遅延ですが、長い間アプリケーショントラフィックがありません。 そのため、実際に特定のアプリケーションをテストする場合、その動作の機能とデバイスのネットワークスタックを考慮する必要があります。WiFiではなくソフトウェアが遅延の原因である可能性があります。

クライアントスタック機能

次は最も興味深いです。 クライアントが切り替えたチャネル44からダンプします。 ダンプは、最初の要求の瞬間からキー交換が成功するまで、46ミリ秒が経過したことを示しています-WPA2事前共有キーを使用する場合、802.11rは必要ありません。 すべては、クライアントが切り替えの必要性をどれだけ早く理解し、適切なポイントを見つけるかにかかっています。 しかし、これは最も興味深いことではありません。興味深いことは、テストアプリケーションのトラフィックがさらに3秒間存在しなかったことです！ 明確にするために、pingは15ミリ秒の間隔で起動されました。WiFiの機能とトラフィックの優先度の欠如（ベストエフォート）のため、間隔は常に尊重されませんでした。 理想的には、もちろん、より合理的なものでテストする必要がありますが、pingを開始するためのプログラムは既にデバイス上にあるので、それで満足しました。



認証と成功した接続：







接続後、ネットワークトラフィックが表示されますが、これはICMPではなく、他のいくつかのパケットです！ そして、3秒後にICMPリクエストが表示されます：







これは、この時点で初期アクセスポイントで発生することです。次のように、クライアントが元のポイントから完全に切断する前に新しいポイントへの接続手順を開始したかどうかを判断するのは困難です。 時間が正確でない場合があります。







アクセスポイントが-80 dBmの信号レベルでクライアントから最後のパケットを受信した後、クライアントがいくつかのパケットを確認しないと、ポイントはDisassociateメッセージを送信します。 おそらく、この時点でクライアントは既に新しいチャネルで正常に送信しているためです。 現在のポイントから切断せずに利用可能なポイントをスキャンするために彼がそれに切り替えることを止める人はいません。この場合、多くの時間を費やす必要はありません。



視覚的には、いくらかの切り替え遅延が存在し、pingがハングしますが、ダンプが示すように、これはWiFiの問題ではありません。 デバイス上のネットワークからの完全な切断は発生せず、部屋間を移動するときに信号が低下し、すぐに高い値に戻ります。



BSS移行機能のサポートの場合、ダンプ内のその存在は、指定されたフラグ-クライアントからのプローブ要求フレームによって検出されます。

結論は？

テクノロジーのためにテクノロジーを追いかけないでください。常に決定的な役割を果たすわけではありません。 最もファッショナブルなWiFiスポットがあっても、最後の言葉はクライアント次第です。 提供された情報に焦点を当て、説明に記載されているニーズと機能への準拠を確認し、必要なテクノロジーを選択できます。



敷地内にポイントを適切に配置し、ネットワークを計画することで、安価な機器でも良好な結果を得ることができます。トップエンドの鉄を使用するのと同様に、ラッシュインストールでプロジェクトを簡単に台無しにすることができます。