1、基于无线控制器的接口管理摘要随着无线网络的不断发展，有线网络和无线网络的融合必将成为一种趋势，新型的网络设备的产生也将成为一种必然，有线无线一体化交换机就是这种设想的实现。接口管理作为交换机设计中的重要软件组成部分，它在交换机中抽象底层的硬件驱动，定义完备的接口，给上层管理提供接口，是交换机软件开发的主要内容，对于交换机的软硬件的管理和交换性能具有十分重要的意义。本文以某公司的 AX7000 有线无线一体化企业级交换机项目为背景，深入研究了 Cisco、Juniper 等公司的接口管理设计模式，提出了自己的设计方案。基于交换机的 PORT 和 VLAN 实现交换机的二层接口、三层接口、协议接口
2、以及各种特性接口的定义，运用 Port 和 VLAN 之间的关系使接口之间相关联。实现虚拟网卡驱动以支持三层接口，完成交换机网关功能。添加 ARP 和路由信息学习管理模块，保证网络安全和数据转发的高效、畅通。最终根据定义的接口实现命令行的配置功能。关键词：接口管理 无线控制器 网络AbstractWith the continuous development of wireless networks, the amalgamation of cable and wireless networks will definitely become a trend, and it is inevita
3、ble that a late-model network apparatus, such as the Wire and Wireless Integration Switch, will come into being. As an important software components of the Integration Switch, Interface management which abstracts the underlying hardware drive, defines the whole Interface and provides interface for t
4、he superior management, has great significance for the management of Integration Switchs software&hardware and its performance.This thesis, via a AX7000 Wire and Wireless integration Enterprise-class Switch project and thoroughly studying on Ciscos, Junipers and some other companys Interface Managem
5、ent design pattern, puts forward my own design pattern in which I educed the definability of Ethernet Interface, Layer 3 Interface, Protocol Interface and a variety of some special interface and identified their relations via the Port and VLAN of intreface, and achieved the virtual network card driv
6、ing which gives support for layer 3 interface, and fulfilled the function of interfaces gateway. And by appending ARP and Management Module of Router information learning, so that we can ensure networks safety and its efficiency and stabilization of data transmition and finally achieve the configura
7、tions function of command-line according to its definition of interface.Keyword：Interface Management Wireless Controller Network目录第一章 绪论.11.1 项目背景 .11.2 项目来源 .21.3 项目其间主要完成任务的工作 .41.4 章节安排 .4第二章 相关技术背景.72.1 TCP/IP 及 Linux TCP/IP 协议栈 .72.2 Linux 驱动 .92.3 Linux 开源项目 .132.3.1 路由管理之 Quagga.132.3.2 Linux
8、 逻辑总线之 D-Bus.14第三章 无线控制器体系结构.173.1 无线控制器的功能 .173.2 无线控制器的体系结构 .183.2.1 功能体系结构模块 .183.2.2 物理体系结构模块 .20第四章 接口管理需求分析.234.1 接口管理概念 .234.2 接口管理需求 .244.3 接口管理建模 .27第五章 接口管理设计实现.315.1 软件模块设计实现 .315.2 基于接口的应用层设计实现 .345.2.1 命令行模块设计实现 .345.2.2 协议模块设计实现 .365.3 接口底层驱动模块设计实现 .395.3.1 虚拟网卡驱动模块设计实现 .395.3.2 交换芯片驱动
9、模块设计实现 .475.4 接口管理设计实现 .485.4.1 Port 接口 .485.4.2 VLAN 接口 .555.4.3 基于接口的 ARP、Route 学习 .605.5 接口管理测试 .63第六章 结束语.676.1 全文总结 .676.2 工作展望 .67致谢.69参考文献.71第一章 绪论 1第一章 绪论1.1 项目背景上世纪九十年代以来，网络建设突飞猛进。我国的网络建设，包括企业网和广域网络，都实现质的飞跃。无线网络同期也得到广泛应用和发展。近两年来，无线网络有越来越加快发展的趋势。无线网络自诞生以来，表现了其独特灵活性、便利性及高效率的特点。无线网络的初步应用，可以追溯到
10、第二次世界大战期间，美国陆军采用无线电信号作资料传输。1971 年，夏威夷大学的研究员创造了第一个被称作 ALOHNET 的无线电通信网络。无线局域网(WLAN ，Wireless Local Area Network)采用无线通信技术代替传统电缆网络。上世纪 90 年代初，无限局域网络设备相继出现。以900MHz、2.4MHz 和 5GHz 为主要頻率。1997 年 6 月，第一个无线局域网标准IEEE802.11 正试颁布实施。 1999 年 9 月 802.11b 技术标准正式发布，802.11 带来了网络建设的一场“革命” 1。为无线局域网的物理层和 MAC 层提供了统一的标准，为无线
11、网络市场迅速发展奠定基础。近年来，国际无线网络市场发展迅速。据市场调查，1998 年美国无线网络服务的收入为 300 亿美元，收入主要还是来源于移动电话的无线语音服务。到 1999年美国无线网络数据服务的收入达到 6 亿美元。预计 2003 年美国无线网络数据服务的收入可以达到 40 亿美元。到了 2005 年美国的无线服务收入将达到 600 亿美元，其中无线数据通信的收入达到 84 亿美元，将增长 14 倍。到 2006 年，全球无线网络设备的市场销售额将达到 103 亿美元。2001 年全球无线上网人口总数已达 3900 万人，预计到 2005 年底可达到 7.29 亿人，并且全球将有 3
12、6的上网人口通过无线电子设备上网。无线网络的应用将持续高速发展。人们已经不满足原来的移动电话服务的内容，无线网络的语音服务必然向数据服务发展。特别是信息技术的广泛应用，移动办公和移动商务的要求，也必然推动无线网络应用的发展。无线网络补充延伸了有线网络，扩大了网络的覆盖率和提高了网络的应用范围 2。到现在为止，无线局域网一般是由连接到接入点的客户机构成，而接入点要提供安全功能、管理功能和其他控制网络无线部分所需的智能性。由此带来的问题是，管理多个接入点，对于可能涉及几百或几千个接入点的网络来说是一种无法应付的局面。在这种情况下，一种新的产品WLAN 交换机应运而生。许多资深研究以太网技术及交换机
13、技术的网络公司正投入大量研究力量从事无线交换机的研发，例如 Cisco，H3C 等等，这两家公司都已有自己成熟的产品，Cisco基于无线控制器的接口管理2的 Cisco 4400 系列，H3C 的 WX5002 系列，但这些都只停留在无线控制这一块，而没有把有线和无线完整的融合起来。无线交换所带来的，不仅是提升无线网络的可管理性、安全性和部署能力，还降低了组网成本，由此成为无线局域网领域一种新的发展趋势。传统的企业级无线局域网采用的是以太网交换机企业级 AP 的 2 级模式，由 AP 来实现无线局域网和有线网络之间的桥接工作。整个网络的无线部分， 是以 AP 为中心的一片片覆盖区域组合而成的。
14、这些区域各自独立工作，AP 作为该区域的中心节点，承担着数据的接收、转发、过滤、加密，客户端的接入、断开、认证等任务。所有的管理工作，比如 channel 管理和安全性设置，都必须针对每一台 AP 单独进行。当企业的无线局域网规模较大时，这就成了网络管理员相当繁重的负担。新出现的无线交换机通过集中管理、简化 AP 来解决这个问题。在这种构架中，无线交换机替代了原来二层交换机的位置，轻量级 AP(Light-Weight AP）(也称智能天线)取代了原有的企业级 AP3。通过这种方式，就可以在整个企业范围内把安全性、移动性、QoS 和其他特性集中起来管理。虽然无线交换机采用和普通交换机类似的方式
15、与 AP 实现连接。但在 802.11帧处理上与传统方式不同：它不将 802.11 帧转换为以太帧，而是将其封装进 802.3帧当中，然后通过专用隧道传输到无线交换机。从有线网的角度看，无线交换机加轻量级 AP 更像是一台伸展出很多外接天线的增强型 AP。无线交换机的优势，在于三个主要方面：更高的安全性，更低的 TCO，更有效率的管理。在新的 AP 与交换机之间的通信的隧道协议和管理协议（LWAPP）标准定制以后，不同厂家的无线交换机和 AP 不能通信的时代已成为过去，LWAPP 在市场中得到广泛接受，减少了被迫锁定于一个厂商，即只有将接入点与同一厂商的WLAN 系统设备共用，才能获得最优运行效果的现象。LWAPP 还提供了一个开放标准解决方案，可在多厂商集中 WLAN 架构上提供安全的第二层和第三层网络服务。此外，凭借 LWAPP，第三方厂商也可拥有一个用于部署应用的通用架构。无线交换机将会成为网络设备发展的主流。1.2 项目来源本文作者实习公司是业界唯一一个有线无线一体化宽带网络解决方案提供商。依托它们的产品，用户可以基于单一平台部署有线网络、WLAN 网络及企业统一安全策略。传统企业网络中，有线网络设备及管理系统、无线网络设备及管理系统、安全策略管理系统各自独立，分别维护，不但增加了 IT 人员的负担，而且大大增
