CN106793013A - 基于l2tp的无线接入系统及其交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于L2TP的无线接入系统及其交互方法，该交互方法包括以下步骤：无线接入点通过互联网加入无线接入控制器；无线接入控制器为无线接入点下发无线局域网络配置和L2TP隧道配置；无线客户端上线，发送数据报文给无线接入点；无线接入点对所述数据报文进行封装发给无线接入控制器；无线接入控制器对封装的所述数据报文解封装，并做二层转发发给外网设备的宽带接入服务器；外网设备的宽带接入服务器回复以太帧的报文到无线接入控制器；无线接入控制器通过端口的映射表查找无线客户端的路径，将所述报文进行L2TP二层隧道封装并发给无线接入点；无线接入点对封装的所述报文解封装并转发给无线客户端。本发明采用L2TP标准协议来实现STA、AP、AC和BAS之间的数据交互，压缩和加密性能好，成本低。

Description

基于L2TP的无线接入系统及其交互方法

【技术领域】

本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及一种基于L2TP(Layer 2 TunnelingProtocol，第二层的隧道协议)的无线接入系统及其交互方法，利用L2TP对无线接入点和无线接入控制器之间的数据报文进行隧道封装和解封装的交互。

【背景技术】

目前，AP(无线接入点)与AC(无线接入控制器)之间的数据报文的隧道封装都是采用CAPWAP(Control And Provisioning of Wireless Access Points ProtocolSpecification)协议。随着WLAN的迅猛发展，越来越多地方部署了无线网络，胖AP已经无法满足需求，因此，瘦AP+AC架构应运而生。通过AC来管理多个AP，进行控制消息管理和数据处理，那么就需要一个标准协议来实现AP和AC的互联互通。IETF为了解决隧道协议，在2005年成立了CAPWAP工作组以标准化AP和AC间的隧道协议。CAPWAP协议的主要功能：AP自动发现AC，AC对AP进行安全认证，AP从AC获取软件映像，AP从AC获得初始和动态配置等，系统可以支持本地数据转发和集中数据转发。

其中，集中数据转发将STA的数据报文由AP进行隧道封装，交由AC进行转发处理，减轻了AP的负担，也方便AC统一管理。

虽然CAPWAP是标准化协议，但是在LINUX内核中并没有现成的标准代码，需要重新开发，重新编辑报文格式和消息内容，其开发难度增大，开发周期长。目前国内各大厂家基本都自定义了一套私有的CAPWAP协议，相互之间的设备若需要互联互通，则又需要重新开发内核代码。

CAPWAP协议因为其完整的协议架构，高效的处理机制，主要用于运营级的AC设备中，管理AP数可达数千台。

如今随着智能终端的大量普及和移动互联网的迅猛发展，WLAN网络逐渐小型化进入中小型商企中，例如，百货公司、医院、咖啡馆等等，每个场景可能需要的AP数几十个甚至一两个，那么对于AC数量级需求就大大的减弱，小型化AC由于其价格实惠逐渐受到市场欢迎，也是各大厂家相继研发的新品。但是如果小型化AC在与AP的数据转发中仍然采用CAPWAP协议将极大的增加开发难度和开发时长，也增加设备成本，错失市场良机。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种基于L2TP的无线接入系统及其交互方法。

本发明的一方面提供一种基于L2TP的无线接入系统的交互方法，包括以下步骤：无线接入点通过互联网加入无线接入控制器，在无线接入控制器上配置无线接入点的无线局域网络配置；无线接入控制器为无线接入点下发无线局域网络配置和L2TP隧道配置，所述L2TP隧道配置包括无线接入点的IP地址、无线接入控制器的下行接口的IP地址、无线接入点的源端口号和无线接入控制器的目的端口号；无线客户端上线，发送数据报文给无线接入点，以访问外网；无线接入点将接收的所述数据报文转化为以太帧，根据所述无线局域网络配置和L2TP隧道配置建立L2TP隧道对所述数据报文进行封装，并发给无线接入控制器；无线接入控制器接收到封装的所述数据报文后，到传输层查看封装的所述数据报文的目的端口号，得知封装的所述数据报文为隧道包，进行拆包，并做二层转发发给外网设备的宽带接入服务器；外网设备的宽带接入服务器回复以太帧的报文到无线接入控制器；无线接入控制器通过端口的映射表查找无线客户端的路径，将所述报文进行L2TP二层隧道封装，并发给无线接入点；无线接入点通过查看封装的所述报文的源端口号，得知封装的所述报文为隧道报文，进行拆包并转发给无线客户端。

进一步地，所述无线接入控制器为无线接入点下发无线局域网络配置和隧道配置之前，还包括以下步骤：判断无线接入点的无线局域网络的服务集标识配置的转发类型，所述转发类型包括集中转发和本地转发，若服务集标识配置了集中转发，则无线接入控制器会下发一个带有虚拟局域网ID的范围为1-4096的无线局域网络配置给无线接入点，并同时下发L2TP隧道配置，若服务集标识配置了本地转发，则不需下发无线局域网络配置和L2TP隧道配置，后续无线客户端发来的数据报文直接由无线接入点内部进行处理。

进一步地，所述无线接入点建立L2TP隧道之前，还包括以下步骤：检测所述数据报文是否是发给无线接入点本身的，若是，则由该无线接入点内部进行处理，若否，则无线接入点根据所述无线局域网络配置和L2TP隧道配置建立L2TP隧道对所述数据报文进行封装。

进一步地，所述无线接入点通过互联网加入无线接入控制器的步骤包括：无线接入控制器预先配置无线接入点的信息，所述信息包括版本信息和/或MAC地址；无线接入点上电成功加入无线接入控制器。

进一步地，所述无线接入控制器包括上行接口、下行接口以及与无线接入控制器内部划分的与虚拟局域网接口对应的子接口，所述子接口包括下行子接口、桥接口以及用于连接L2TP隧道的处理端口；所述无线接入控制器将数据报文做二层转发后经所述上行接口发给外网设备的宽带接入服务器；所述无线接入控制器将所述以太帧进行L2TP二层隧道封装后依次发给所述桥接口、下行子接口后，发给无线接入点；若检测所述数据报文是发给无线接入点本身的，则经所述桥接口交由该无线接入点内部进行处理。

进一步地，所述无线接入点的源端口号是由无线接入控制器为无线接入点下发无线局域网络配置时，来自无线接入点导入无线接入控制器的数据库生成的ID号，在所述ID号上加上30000得到的源端口号；所述无线接入控制器的目的端口号为5247。

本发明的第二方面提供一种基于L2TP的无线接入系统，包括无线接入点和无线接入控制器；所述无线接入点包括：第一接收模块，用于接收无线接入控制器下发的无线局域网络配置和L2TP隧道配置；第二接收模块，与无线客户端连接，用于接收无线客户端发送的数据报文，以访问外网；第三接收模块，用于接收无线接入控制器发送的进行L2TP二层隧道封装的报文；第一处理模块，分别与所述第一接收模块、第二接收模块连接，用于将接收到的无线客户端发送的数据报文转化为以太帧，根据无线局域网络配置和L2TP隧道配置建立L2TP隧道对所述数据报文进行封装，并发给无线接入控制器；第二处理模块，与所述第三接收模块连接，用于查看进行L2TP二层隧道封装的报文的源端口号，得知封装的所述报文为隧道报文，进行拆包并转发给无线客户端。

所述无线接入控制器包括：第一发送模块，与所述第一接收模块连接，用于下发无线局域网络配置和L2TP隧道配置给无线接入点；第四接收模块，与所述第一处理模块连接，用于接收无线接入点发来的封装的数据报文；第五接收模块，与外网设备的宽带接入服务器连接，用于接收外网设备的宽带接入服务器回复的以太帧的报文；第三处理模块，分别与所述第四接收模块、外网设备的宽带接入服务器连接，用于在接收无线接入点发来的封装的数据报文之后，到传输层查看封装的所述数据报文的目的端口号，得知封装的所述数据报文为隧道包，进行拆包，将数据报文做二层转发发给外网设备的宽带接入服务器；第四处理模块，分别与所述第五接收模块、第三接收模块连接，用于根据端口的映射表查找无线客户端的路径，将外网设备的宽带接入服务器回复的以太帧的报文进行L2TP二层隧道封装，并发给无线接入点。

进一步地，所述无线接入控制器还包括判断模块，与所述第一发送模块连接，用于判断若无线接入点的无线局域网络的服务集标识配置的转发类型，所述转发类型包括集中转发和本地转发。

进一步地，所述无线接入点还包括检测模块，分别与所述第二接收模块、第一处理模块连接，用于检测无线客户端发送的数据报文是否是发给无线接入点本身的。

进一步地，所述无线接入控制器还包括配置模块，所述配置模块用于预先配置无线接入点的信息，所述信息包括版本信息和/或MAC地址；所述无线接入点还包括加入模块，与所述配置模块连接，用于在无线接入点上电成功后加入无线接入控制器。

本发明采用L2TP标准协议来完成AP和AC之间隧道的封装和解封装，实现STA、AP、AC和BAS之间的数据交互，提供的隧道头压缩可减少系统的开销，开发难度低、周期短，压缩和加密性能好，成本低，可兼容不同厂家的设备，更适用于小型商业化的AC架构。

【附图说明】

图1为本发明一种基于L2TP的无线接入系统的示意图；

图2为本发明一种基于L2TP的无线接入系统的交互方法的流程示意图；

图3是图2所示无线接入系统的交互方法的交互示意图；

图4是图2所示无线接入控制器的内部各个端口的交互示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

参考图1，本发明提供的一种基于L2TP(Layer 2Tunneling Protocol，第二层隧道协议)的无线接入系统，包括无线接入点10(Acess Point，简称：AP)、无线接入控制器20(Acess Controller，简称：AC)、无线客户端30(Station，简称：STA)和外网设备的宽带接入服务器40(Broadband Access Server，简称：BAS)。下面将无线接入点10、无线接入控制器20、无线客户端30和外网设备的宽带接入服务器40、无线局域网络、虚拟局域网、服务集标识分别以简称AP、AC、STA、BAS、WLAN、VLAN、SSID来表示。

AP 10包括：第一接收模块11，用于接收AC 20下发的WLAN配置和L2TP隧道配置；第二接收模块12，与STA 30连接，用于接收STA 30发送的数据报文，以访问外网；第三接收模块13，用于接收AC 20发送的进行L2TP二层隧道封装的报文；第一处理模块14，分别与第一接收模块11、第二接收模块12连接，用于将接收到的STA 30发送的数据报文转化为以太帧，根据WLAN配置和L2TP隧道配置建立L2TP隧道对数据报文进行封装，并发给AC 20；第二处理模块15，与第三接收模块13连接，用于查看进行L2TP二层隧道封装的报文的源端口号，得知封装的报文为隧道报文，进行拆包并转发给STA 30；检测模块(图上未画出)，分别与第二接收模块12、第一处理模块14连接，用于检测STA 30发送的数据报文是否是发给AP 10本身的。

AC 20包括：第一发送模块21，与第一接收模块11连接，用于下发WLAN配置和L2TP隧道配置给AP 10；第四接收模块22，与第一处理模块14连接，用于接收AP 10发来的封装的数据报文；第五接收模块23，与BAS 40连接，用于接收BAS 40回复的以太帧的报文；第三处理模块24，分别与第四接收模块22、BAS 40连接，用于在接收AP 10发来的封装的数据报文之后，到传输层查看封装的数据报文的目的端口号，得知封装的数据报文为隧道包，进行拆包，将数据报文做二层转发发给BAS 40；第四处理模块25，分别与第五接收模块23、第三接收模块13连接，用于根据端口的映射表查找STA 30的路径，将BAS40回复的以太帧的报文进行L2TP二层隧道封装，并发给AP 10；判断模块(图上未画出)，与第一发送模块21连接，用于判断AP 10的WLAN的SSID配置的转发类型，转发类型包括集中转发和本地转发。

本实施例中，AC 20还包括配置模块(图上未画出)，配置模块用于预先配置AP 10的信息，所述信息包括版本信息或MAC地址，也可以同时包括版本信息和MAC地址等其他；AP10还包括加入模块，与配置模块连接，用于在AP 10上电成功后加入AC 20。

参考图2和图3，本发明提供的一种基于L2TP无线接入系统的交互方法，包括以下步骤：

S1、AP 10通过互联网加入AC 20，在AC 20上配置AP 10的WLAN配置。AP 10通过互联网加入AC 20的具体步骤包括：AC 20预先配置AP 10的信息，所述信息包括版本信息或者MAC地址，当然，所述信息也可以同时包括版本信息和MAC地址等其他，AP 10上电成功加入AC 20。

S2、AC 10为AP 20下发WLAN配置和L2TP隧道配置。L2TP隧道配置包括AP 10的IP地址(Src-IP)、AC 20的下行接口的IP地址(Dst-IP)、AP 10的源端口号(Src-port)和AC 20的目的端口号(Dst-port)。AC 20为AP 10下发WLAN配置和L2TP隧道配置之前，还包括以下步骤：判断AP 10的WLAN的SSID配置的转发类型，转发类型包括集中转发和本地转发，若SSID配置了集中转发，则AC 20会下发一个带有VLAN ID的范围为1-4096的WLAN配置给AP 10，并同时下发L2TP隧道配置，若SSID配置了本地转发，则不需下发WLAN配置和L2TP隧道配置，后续STA 30发来的数据报文直接由AP 10内部进行处理。

本实施例中，AP 10的源端口号(Src-port)是由AC 20为AP 10下发WLAN配置时，来自AP 10导入AC 20的数据库生成的ID号，在ID号上加上30000得到的源端口号(Src-port)，比如ID号为10，则源端口号(Src-port)为30010。由于AP 10导入AC 20的数据库时生成的ID号是唯一不重复的，这样在多个AP 10分别导入AC 20的数据库时，多个AP 10的源端口号不冲突。AC 20的目的端口号(Dst-port)为5247。

S3、STA 30上线，发送数据报文给AP 10，以访问外网，本实施例中，数据报文为802.11协议的数据报文。

S4、AP 10将接收的数据报文转化为以太帧，根据WLAN配置和L2TP隧道配置建立L2TP隧道对数据报文进行封装，并发给AC 20。AP 10建立L2TP隧道之前，还包括以下步骤：检测数据报文是否是发给AP 10本身的，若是，则由该AP 10内部进行处理，若否，则AP 10根据WLAN配置和L2TP隧道配置建立L2TP隧道对数据报文进行封装。

S5、AC 20接收到封装的数据报文后，到传输层查看封装的数据报文的目的端口号(Dst-port)，得知封装的数据报文为隧道包，进行拆包，并做二层转发发给BAS 40，与BAS40连接的外网设备就可进行DHCP、RADIUS认证计费、Portal推送、网页浏览等业务。

S6、BAS 40回复以太帧的报文到AC 20。

S7、AC 20通过端口的映射表查找STA 30的路径，将报文进行L2TP二层隧道封装，并发给AP 10。

S8、AP 10通过查看封装的报文的源端口号(Src-port)，得知封装的报文为隧道报文，进行拆包并转发给STA 30。

参考图4，AC 20包括上行接口(eth1)18和下行接口(eth0)，AC 20内部根据AC 20下发给AP 10的带有VLAN ID号的WLAN配置进行划分VLAN接口，每划分一个VLAN接口，对应有一套子接口：下行子接口、桥接口和用于连接L2TP隧道的处理端口。桥接口与处理端口连接，处理端口利用L2TP标准协议负责隧道的封装和解封装，处理端口对于数据报文的处理过程如下：如果数据报文是发给AC 20的，则将数据报文转发给桥接口，直接交由AC 20内部协议处理；如果数据报文是从STA 30发给BAS 40的，则在解封装后发给上行接口(eth1)18；如果数据是从BAS 40发给STA 30，则进行封装后转发给桥接口，再由桥接口转发给下行子接口。本实施例中，假定AC 20内部划分的VLAN接口号为X，则与VLAN接口对应的一套子接口分别为：下行子接口(eth0.X)19、桥接口(brX)17以及用于连接L2TP隧道的处理端口(12tpeth0.X)16。AC 20将数据报文做二层转发后经上行接口(eth1)18发给BAS 40。AC 20将以太帧进行L2TP二层隧道封装后依次发给桥接口(brX)17、下行子接口(eth0.X)19后，发给AP 10。若检测数据报文是发给AP 10本身的，则经桥接口(brX)17交由该AP 10内部进行处理。

以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于L2TP的无线接入系统的交互方法，其特征在于：包括以下步骤：

无线接入点通过互联网加入无线接入控制器，在无线接入控制器上配置无线接入点的无线局域网络配置；

无线接入控制器为无线接入点下发无线局域网络配置和L2TP隧道配置，所述L2TP隧道配置包括无线接入点的IP地址、无线接入控制器的下行接口的IP地址、无线接入点的源端口号和无线接入控制器的目的端口号；

无线客户端上线，发送数据报文给无线接入点，以访问外网；

无线接入点将接收的所述数据报文转化为以太帧，根据所述无线局域网络配置和L2TP隧道配置建立L2TP隧道对所述数据报文进行封装，并发给无线接入控制器；

无线接入控制器接收到封装的所述数据报文后，到传输层查看封装的所述数据报文的目的端口号，得知封装的所述数据报文为隧道包，进行拆包，并做二层转发发给外网设备的宽带接入服务器；

外网设备的宽带接入服务器回复以太帧的报文到无线接入控制器；

无线接入控制器通过端口的映射表查找无线客户端的路径，将所述报文进行L2TP二层隧道封装，并发给无线接入点；

无线接入点通过查看封装的所述报文的源端口号，得知封装的所述报文为隧道报文，进行拆包并转发给无线客户端。

2.根据权利要求1所述的基于L2TP的无线接入系统的交互方法，其特征在于：所述无线接入控制器为无线接入点下发无线局域网络配置和L2TP隧道配置之前，还包括以下步骤：判断无线接入点的无线局域网络的服务集标识配置的转发类型，所述转发类型包括集中转发和本地转发，若服务集标识配置了集中转发，则无线接入控制器会下发一个带有虚拟局域网ID的范围为1-4096的无线局域网络配置给无线接入点，并同时下发L2TP隧道配置，若服务集标识配置了本地转发，则不需下发无线局域网络配置和L2TP隧道配置，后续无线客户端发来的数据报文直接由无线接入点内部进行处理。

3.根据权利要求1所述的基于L2TP的无线接入系统的交互方法，其特征在于：所述无线接入点建立L2TP隧道之前，还包括以下步骤：检测所述数据报文是否是发给无线接入点本身的，若是，则由该无线接入点内部进行处理，若否，则无线接入点根据所述无线局域网络配置和L2TP隧道配置建立L2TP隧道对所述数据报文进行封装。

4.根据权利要求1所述的基于L2TP的无线接入系统的交互方法，其特征在于：所述无线接入点通过互联网加入无线接入控制器的步骤包括：

无线接入控制器预先配置无线接入点的信息，所述信息包括版本信息和/或MAC地址；

无线接入点上电成功加入无线接入控制器。

5.根据权利要求3所述的基于L2TP的无线接入系统的交互方法，其特征在于：所述无线接入控制器包括上行接口、下行接口以及与无线接入控制器内部划分的与虚拟局域网接口对应的子接口，所述子接口包括下行子接口、桥接口以及用于连接L2TP隧道的处理端口；所述无线接入控制器将数据报文做二层转发后经所述上行接口发给外网设备的宽带接入服务器；所述无线接入控制器将所述以太帧进行L2TP二层隧道封装后依次发给所述桥接口、下行子接口后，发给无线接入点；若检测所述数据报文是发给无线接入点本身的，则经所述桥接口交由该无线接入点内部进行处理。

6.根据权利要求1所述的基于L2TP的无线接入系统的交互方法，其特征在于：所述无线接入点的源端口号是由无线接入控制器为无线接入点下发无线局域网络配置时，来自无线接入点导入无线接入控制器的数据库生成的ID号，在所述ID号上加上30000得到的源端口号；所述无线接入控制器的目的端口号为5247。

7.一种基于L2TP的无线接入系统，其特征在于：包括无线接入点和无线接入控制器；所述无线接入点包括：第一接收模块，用于接收无线接入控制器下发的无线局域网络配置和L2TP隧道配置；第二接收模块，与无线客户端连接，用于接收无线客户端发送的数据报文，以访问外网；第三接收模块，用于接收无线接入控制器发送的进行L2TP二层隧道封装的报文；第一处理模块，分别与所述第一接收模块、第二接收模块连接，用于将接收到的无线客户端发送的数据报文转化为以太帧，根据无线局域网络配置和L2TP隧道配置建立L2TP隧道对所述数据报文进行封装，并发给无线接入控制器；第二处理模块，与所述第三接收模块连接，用于查看进行L2TP二层隧道封装的报文的源端口号，得知封装的所述报文为隧道报文，进行拆包并转发给无线客户端。

所述无线接入控制器包括：第一发送模块，与所述第一接收模块连接，用于下发无线局域网络配置和L2TP隧道配置给无线接入点；第四接收模块，与所述第一处理模块连接，用于接收无线接入点发来的封装的数据报文；第五接收模块，与外网设备的宽带接入服务器连接，用于接收外网设备的宽带接入服务器回复的以太帧的报文；第三处理模块，分别与所述第四接收模块、外网设备的宽带接入服务器连接，用于在接收无线接入点发来的封装的数据报文之后，到传输层查看封装的所述数据报文的目的端口号，得知封装的所述数据报文为隧道包，进行拆包，将数据报文做二层转发发给外网设备的宽带接入服务器；第四处理模块，分别与所述第五接收模块、第三接收模块连接，用于根据端口的映射表查找无线客户端的路径，将外网设备的宽带接入服务器回复的以太帧的报文进行L2TP二层隧道封装，并发给无线接入点。

8.根据权利要求7所述的基于L2TP的无线接入系统，其特征在于：所述无线接入控制器还包括判断模块，与所述第一发送模块连接，用于判断若无线接入点的无线局域网络的服务集标识配置的转发类型，所述转发类型包括集中转发和本地转发。

9.根据权利要求7所述的基于L2TP的无线接入系统，其特征在于：所述无线接入点还包括检测模块，分别与所述第二接收模块、第一处理模块连接，用于检测无线客户端发送的数据报文是否是发给无线接入点本身的。

10.根据权利要求7所述的基于L2TP的无线接入系统，其特征在于：所述无线接入控制器还包括配置模块，所述配置模块用于预先配置无线接入点的信息，所述信息包括版本信息和/或MAC地址；所述无线接入点还包括加入模块，与所述配置模块连接，用于在无线接入点上电成功后加入无线接入控制器。