Wireless Station Modes

本页描述 MikroTik RouterOS 无线 station 模式,解释它们在二层(L2)地址处理方面的差异以及对桥接的适用性。它涵盖标准 station 模式、用于 WDS 连接的 station-wds,以及 pseudobridge 模式,并附有适用性矩阵和协议支持细节。

Wireless Station Modes

Overview

处于任何 station 模式的无线接口都会搜索可接受的接入点(AP)并连接到它。station 与 AP 之间的连接行为会根据所使用的 station 模式类型而略有不同,因此必须为给定的应用和设备选择正确的模式。本文尝试描述可用 station 模式之间的差异。

station 模式之间的主要区别在于 L2 地址如何跨无线链路处理和转发。这直接影响无线链路作为 L2 桥接基础设施一部分的能力。

如果不需要跨无线链路的 L2 桥接——如路由或 MPLS 交换网络的情况——建议使用基本的 mode=station 设置,它将提供最高效率。

特定 station 模式的可用性取决于无线网络中使用的 wireless-protocol 以及所安装的驱动(wireless 或 wifi-qcom)。有关协议中模式支持的信息,请参阅适用性矩阵。即使特定模式不受给定协议支持,station 与 AP 之间的连接也可能建立。请注意,这样的连接在 L2 桥接方面不会按预期运行。

802.11 limitations for L2 bridging

历史上,802.11 AP 设备本应能够在有线网段和无线之间桥接帧,但 station 设备本不应进行 L2 桥接。

考虑以下网络:

[X]---[AP]-(     )-[STA]---[Y]

其中 X 到 AP 和 STA 到 Y 是以太网链路,但 AP 到 STA 是无线连接的。根据 802.11,AP 可以透明地在 X 和 STA 之间桥接流量,但无法在 AP 和 Y 之间,或 X 和 Y 之间桥接流量。

802.11 标准规定,station 和 AP 设备之间的帧必须以所谓的 3 address 帧格式传输,这意味着帧头包含 3 个 MAC 地址。从 AP 传输到 station 的帧具有以下地址:

  • 目的地址 - station 设备的地址,也是无线电接收方地址;
  • 无线电发送方地址 - AP 的地址;
  • 源地址 - 特定帧的发起方地址。

从 station 传输到 AP 的帧具有以下地址:

  • 无线电接收方地址 - AP 的地址;
  • 源地址 - station 设备的地址,也是无线电发送方地址;
  • 目的地址。

考虑到每个帧都必须包含无线电发送方和接收方地址,很明显 3 address 帧格式不适合在 station 上进行透明的 L2 桥接,因为 station 无法发送源地址与其自身地址不同的帧——例如来自 Y 的帧,同时 AP 也无法以包含 Y 地址的方式格式化帧。

802.11 包含一种额外的帧格式,即所谓的 4 address 帧格式,用于 "wireless distribution system"(WDS)——一种以无线方式互连 AP 的系统。在此格式中添加了一个额外地址,产生的帧头包含以下地址:

  • 无线电接收方地址;
  • 无线电发送方地址;
  • 目的地址;
  • 源地址。

此帧格式包含在无线链路上进行透明 L2 桥接所需的所有必要信息。不幸的是,802.11 没有规定应如何建立和管理 WDS 连接,因此任何 4 address 帧格式(以及 WDS)的使用都是实现特定的。

不同的 station 模式试图解决标准 station 模式的缺点,以提供对 L2 桥接的支持。

Applicability Matrix

以下矩阵指定了每种受支持的无线协议和驱动可用的 station 模式。请注意,802.11 协议有 2 列:802.11 指定该模式在 "纯" 802.11 网络中的可用性(连接到任何厂商的 AP 时),而 ROS 802.11 指定连接到实现了必要专有扩展以使该模式工作的 RouterOS AP 时的可用性。

此表格适用于 RouterOS v5rc11 及更高版本:

802.11ROS 802.11 wirelessnstreme wirelessnv2 wirelessROS 802.11 wifi-qcom
stationVVVVV
station-wdsVVV
station-pseudobridgeVVVV
station-pseudobridge-cloneVVV
station-bridgeVVVV

Mode station

这是标准模式,不支持 station 上的 L2 桥接——尝试将无线接口放入 bridge 将不会产生预期结果。另一方面,此模式可以被认为是最有效的,因此如果不需要 station 上的 L2 桥接——如路由或 MPLS 交换网络的情况——则应使用此模式。此模式受所有无线协议支持。

Mode station-wds

此模式仅适用于 RouterOS AP。作为协商连接的结果,AP 上会为给定的 station 创建一个单独的 WDS 接口。此接口可以被视为 AP 与给定 station 之间的点对点连接——从 WDS 接口发出的任何内容都会传递给该 station(且仅传递给该特定 station),而 station 发送到 AP 的任何内容都从 WDS 接口接收(并且不受 AP 客户端之间转发的影响),保留 L2 地址。

此模式受所有无线协议支持,除非在与非 RouterOS 设备连接时使用 802.11 协议。当与 802.11 协议一起使用时,此模式使用 4 address 帧格式;对于其他协议(如 nstreme 或 nv2),则使用协议内部手段。

此模式可以安全地用于 L2 桥接,并通过单独的 WDS 接口在 AP 上提供最多的管理控制,例如使用 bridge firewall、RSTP 进行环路检测和避免等。

使用 station-wds 模式时,无法连接到 CAPsMAN 控制的 CAP。

Mode station-pseudobridge

从无线连接的角度来看,此模式与标准 station 模式相同。它通过 station 中实现的某些服务对 L2 桥接提供有限支持:

  • 针对 IPv4 数据包的 MAC 地址转换 - station 维护一个 IPv4 到 MAC 的映射表,并在向 AP 发送帧时用其自身地址替换源 MAC 地址(以便能够使用 3 address 帧格式),对于从 AP 接收的帧,则用映射表中的地址替换目的 MAC 地址。对于 VLAN 封装的帧也会构建 IPv4 到 MAC 的映射。
  • 针对其余协议的单一 MAC 地址转换 - station 从第一个转发的非 IPv4 帧中学习源 MAC 地址,并将其用作反向转换的默认值——如果无法执行 IPv4 到 MAC 映射(例如非 IPv4 帧或缺少映射),则使用此 MAC 地址替换从 AP 接收的帧的目的 MAC 地址。

此模式在将数据完整 L2 桥接到连接到 station 的单个设备方面受到限制(通过单一 MAC 地址转换),并对 IPv4 帧桥接提供一定支持——将非 IP 协议桥接到多于一个设备将无法工作。此外,MAC 地址转换将从 AP 侧对 station 设备的访问限制为基于 IPv4 的访问——其余协议将通过单一 MAC 地址转换进行转换,station 本身将无法接收。

此模式适用于除 nv2 之外的所有协议,并且应尽可能避免使用。只有在 AP 不支持更好的 L2 桥接模式(例如使用非 RouterOS AP 时),或者必须通过 station 设备仅将一台终端用户设备连接到网络时,使用此模式才是合理的。

Mode station-pseudobridge-clone

此模式与 station-pseudobridge 模式相同,不同之处在于它使用 "克隆的" MAC 地址连接到 AP——该地址要么是 station-bridge-clone-mac 参数中配置的地址(如果已配置),要么是第一个转发帧的源地址。这在 AP 上基本上看起来就像是一台连接到 station 的终端用户设备连接到了 AP。

Mode station-bridge

此模式仅适用于 RouterOS AP,并在 station 设备上提供对透明的、协议无关的 L2 桥接的支持。RouterOS AP 在接受 station-bridge 模式的客户端时,需要通过 bridge-mode 参数启用。在此模式下,AP 维护一个转发表,其中包含有关哪些 MAC 地址可通过哪个 station 设备到达的信息。

此模式是 MikroTik 专有的,不能用于连接其他品牌的设备。

此模式可以安全地用于 L2 桥接,并且是首选模式,除非有特定原因需要使用 station-wds 模式。使用 station-bridge 模式时,无法连接到 CAPsMAN 控制的 CAP。