Сергей Монин, ведущий программист-разработчик ЦПИКС Доклад на тему: «Современные подходы к управлению WiFi-сетями и интеграция WiFi и SDN-сетей
Download as PPTX, PDF1 like842 views
Документ описывает универсальный Wi-Fi контроллер, который решает проблемы низкого качества соединения и управления в высокоплотных сетях. Он поддерживает открытые протоколы и предлагает централизованное управление различными точками доступа, обеспечивая бесшовный роуминг и оптимизацию радиочастот. Контроллер также интегрируется с SDN для улучшения безопасности и качества обслуживания клиентов, что позволяет более эффективно использовать ресурсы сети.
Сергей Монин, ведущий программист-разработчик ЦПИКС Доклад на тему: «Современные подходы к управлению WiFi-сетями и интеграция WiFi и SDN-сетей
- 2. Проблемы Wi-Fi сетей • Низкое качество соединения или разрывы из- за внешних помех и интерференций в Wi-Fi сетях высокой плотности. Нет управления политиками качества подключенных клиентов. Помехи и слабый контроль качества • Отсутствие бесшовного роуминга при передвижении пользователей между точками доступа и с GSM сетями. Низкая мобильность и сложные сценарии доступа • Аппаратные контроллеры могут работать только с точками доступа конкретного вендора Зависимость от вендора
- 3. Централизованное управление Wi-Fi сетью Централизованное управление точками доступа • SDN для Wi-Fi был придуман в 2003 году Бобом О’Харой • Реализован в виде WiFi контроллера в 2004 • Прекрасно работает в различных вариантах сегодня Протокол CAPWAP • Открытый протокол взаимодействия с точками доступа • Известны реализации этого решения от Cisco, Aruba Networks, Motorola, Extreme Networks, Juniper, Ubiquiti, Zyxel и т.д. Проблема раздражающая рынок • Цена точек доступа указанных вендоров (500-5000$) • Цена контроллеров (750-1М$) • Невозможность подключать точки одного вендора к контроллерам другого
- 4. Управление с помощью контроллера CAPWAP описан в RFC 5415 Имеется открытый код Имеются модифицируемые прошивки Open-WRT, DD-WRT Драйвера MADWiFi/Netlink для экспериментов Требуется программный, WLAN CAPWAP контроллер, который сможет управлять любыми недорогими точками доступа с соответствующими прошивками CAPWAP
- 5. Универсальный Wi-Fi контроллер Качественный Wi-Fi сигнал, особенно для сетей высокой плотности Безопасность с подавлением атак и сквозными политиками качества за счет поддержки SDN контролеров/сетей Мультивендорность позволяет управлять точками доступа различных производителей Программное обеспечение для централизованного управления беспроводной сетью высокой плотности Бесшовный роуминг Совместная работа с SDN контроллером позволяет более быстрый роуминг L2/L3. Радиочастотная оптимизация Уникальный RRM алгоритм анализирует сеть и автоматически подстраивает параметры точек доступа, увеличивая скорость до 30%. Централизованное управление Минимальные затраты на логистику и оборудование. Удаленное конфигурирование и обновление ПО. Ключевые особенностиУстановлен на обычный сервер Встроен в точку доступа Развернут в облаке, SaaS
- 6. Проблема «домового» WiFi от Оператора Динамического контроля радиочастотного ресурса нет Только Москве WiFi+GPON FTTH 5 млн квартир Точки доступа отконфигурированы одинаково Вопросы QoS оперативно не решаются Безопасность сомнительна
- 7. Как мы предлагаем это решить Wi-Fi Controller Развитие идеи: Оператор предлагает клиенту не СРЕ оборудование, а услугу и логин/пароль. Гарантируется, что клиент, где бы он не предъявил свой логин, попадет в свой домашний VLAN со всеми телевизорами/умными домами, etc. Дом VxLAN обеспечит взаимосвязь L2 через L3 (udp) до 16 млн (2^24) логических сетей. SDN Controller AAA Сервер VXLAN Парк capwap Вариант решения проблемы: внедрение программного контроллера и, как следствие, уменьшение количества необходимых точек доступа.
- 8. Проблема в бизнес-центрах Ситуация в бизнес центрах близка к критической (2.4 переполнен, DFS не работает)
- 9. Проблема в бизнес-центрах Уровень сигнала идеальный, но потери пакетов составляют 15%
- 10. Как мы решаем эту проблему Даже не «продвинутый» алгоритм выбора частот дает результат
- 11. Wi-Fi как услуга для арендаторов БЦ БЦ устанавливает свои точки доступа и сообщает своим арендаторам об услуге «Wi-Fi для офисов и магазинов» Арендатор получает web интерфейс для настройки своих Wi-Fi сетей и обозначает желаемое покрытие на карте БЦ Бизнес центр получает абонентскую плату, арендатор качественное покрытие любых площадей Здесь требуется внутренняя WI- Fi сеть: “My_private_business” только для моего персонала Здесь общий конференц-зал, Мне требуется создать тут гостевую сеть для всех желающих «Welcome_to_my_business» Арендатор БЦ указывает на плане этажа желаемый сервис
- 12. Wi-Fi контроллер & SDN Подход «сделаем AP, которая поддерживает OpenFlow» не работает Определена архитектура решения Определен принцип взаимодействия с SDN контроллером Universal Wireless Controller Southbound API SDN Controller UWC to Access Points Interconnections via CAPWAP,TR-069 protocols SDN Controller to Network devices Interconnections via OpenFlow protocol Information REST API I-net
- 13. Wi-Fi контроллер & SDN Если у клиента включен и проводный и беспроводный интерфейсы, это дает возможность балансировки трафика – SDN сеть к этому готова. Отпадает необходимость сложного туннелирования трафика Wi-Fi клиента, который перешел на другую точку доступа L3 (как это происходит сейчас) CAPWAP контроллер может определить деструктивное поведение клиента и снабдить этой информацией приложение «Firewall» для последующей блокировки клиента глобально – и в проводах (например по IP) Мы всегда будем знать местоположение клиента в офисе (3-5м.) Это позволит динамически формировать правила хождения трафика в сети, на основании географического положения Пример: Клиент находится за пределами офиса. Разрешен только Internet трафик, даже если клиент работает по проводам.
- 14. Приложение 1: Модульная архитектура Открытый код – ядро контролера доступно в виде Open-source, что позволяет заказчикам гибко модифицировать функционал Open Source Kernel External API Module CAPWAP Module RRM Module Load Balancer Module Clients Module SSID Module WTP Module GUI
- 15. Приложение 2: Основные характеристики Название Значение макс. кол-во точек доступа 300 макс. кол-во клиентов 12 000 макс. кол-во WLAN 16 на радио интерфейс макс. кол-во VLAN 4096 балансировка нагрузки да кластеризация 4 на кластер RRM в ручном и автоматическом режиме да бесшовный роуминг да MAC Filtering да визуальное планирование зоны покрытия да QoS (WMM), VLANs, DHCP, DTLS да LocalMAC да Интеграция с SDN да
- 16. Приложение 4: Создание собственной точки доступа Для заказчиков из госструктур (Министерства, ФСБ, ФСО, РЖД) Сертифицирована всеми Федеральными службами РФ Универсальность. Автономная работа, поддержка CAPWAP, поддержка OpenFlow через VPN Возможности расширения: память/флэш Модульный радиоинтерфейс (n,ac, Mesh +1int), USB, Ethernet POE. Исполнение офисное, склад/цех, уличное (с UPS) Требования к такой точке
- 17. Universal WiFi Controller & SDN Networks Сделано: 1. Настоящий мультивендорный wifi контроллер 2. Поддержка WPA, WPA2, 802.1x, ACL 3. Динамическое авто/ручное распределение радио параметров и нагрузки, лимиты на АР, WLAN, контроллер, поддержка HD внедрений. 4. Интеграция с системами ААА – RADIUS, (c-vlans, RID, статистика) 5. Поддержка VLANs и клиентских VLANs (4096) 6. Работа с мешающими объектами («врагами») 7. Поддержка SNMP, traps, обновление ПО 8. Статистика (Пользователи/Точка доступа/WLAN), отчеты, шаблоны 9. Работа с картами местности и определение места объекта на карте 10. Интеграция с SDN контроллером 11. Интеграция с системами контекстной рекламы – гео рекламный сервис
- 18. Universal WiFi Controller & SDN Networks Сделано: 1. Настоящий мультивендорный wifi контроллер
- 19. Universal WiFi Controller & SDN Networks Сделано: 2. Поддержка WPA, WPA2, 802.1x, ACL
- 20. Universal WiFi Controller & SDN Networks Сделано: 3. Динамическое авто/ручное распределение радио параметров и нагрузки, лимиты на АР, WLAN, контроллер
- 21. Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано: 4. Интеграция с системами ААА – RADIUS, (c-vlans, RID, статистика)
- 22. Universal WiFi Controller & SDN Networks Сделано: 5. Поддержка VLANs и клиентских VLANs (4096)
- 23. Universal WiFi Controller & SDN Networks Сделано: 6. Работа с мешающими объектами («врагами»)
- 24. Universal WiFi Controller & SDN Networks Сделано: 7. Поддержка SNMP, traps, обновление ПО
- 25. Universal WiFi Controller & SDN Networks Сделано: 8. Статистика (Пользователи/Точка доступа/WLAN), отчеты, шаблоны
- 26. Universal WiFi Controller & SDN Networks Сделано: 9. Работа с картами местности и определение места объекта на карте
- 27. Universal WiFi Controller & SDN Networks 10. Интеграция с SDN : контроллер Chandelle и контроллер RUNOS +
- 28. Universal WiFi Controller & SDN Networks Принцип взаимодействия с SDN контроллером Universal Wireless Controller Southbound API SDN Controller UWC to Access Points Interconnections via CAPWAP protocol SDN Controller to Network devices Interconnections via OpenFlow protocol Information REST API I-net
- 29. Universal WiFi Controller & SDN Networks Принцип взаимодействия с SDN контроллером Universal Wireless Controller Southbound API SDN Controller UWC to Access Points Interconnections via CAPWAP protocol SDN Controller to Network devices Interconnections via OpenFlow protocol Information Преимущества: -Бесшовный роуминг -Отсутствие лишних туннелей -Оптимальный роутинг (нет лишних хопов) -Интеграция с файерволлами и IDS -Балансировка нагрузки (проводно/беспроводые) -Возможность реализации удобных геосервисов -WiFi контроллер сообщает местоположение «Иванова», а приложение на SDN контроллере конфигурирует всю сеть для трафика «Иванова»
- 30. Universal WiFi Controller & SDN Networks Принцип взаимодействия с SDN контроллером Информация передаваемая контроллеру SDN о: - всех своих АР (МАС) для идентификации портов на switches. Т.о. контроллер SDN получает информацию о том, к каким портам коммутаторов подключены точки доступа и где будет возникать пользовательский трафик. - МАС пользователя и МАС точки доступа на которую он будет переключаться в момент роуминга. Т.о. контроллер SDN будет информирован о том, что трафик поступающий пользователю нужно будет переместить на другой порт другого коммутатора. В результате связка «CAPWAP контроллер+SDN сеть»готова к роумингу клиентов быстрее, чем обычная сеть и быстрее чем сеть, построенная на SDN АР !
- 31. Universal WiFi Controller & SDN Networks Принцип взаимодействия с SDN контроллером WTP SDN Controller OF Switch New WTP AC Discover Capwap setup Join & config & control Session & WTPs Info New User Switch port Info Add station Add station & proactive rules User Roaming Move client from Old WTP to New WTP (See port List) Change pro & re-active rules on ports X Y
- 32. Universal WiFi Controller & SDN Networks •Преимущества интеграции с SDN БЫЛО: Packet from client A to client C on subnetwork 4.4.4.0 after L3 roaming. NOT optimal path, additional overhead (EoIP,Mobile IP,etc) 4.4.4.2 3.3.3.3 5.5.5.2 ip 4.4.4.4 Anchor Controller Foreign Controller A C The problem in traditional networks : 2 step
- 33. Universal WiFi Controller & SDN Networks •Преимущества интеграции с SDN СТАЛО: The advantage of the integration and SDN WiFi controllers: Packet from client A to client C on subnetwork 4.4.4.0 after L3 roaming & SDN controller. Optimal path, no additional overhead ! 4.4.4.2 3.3.3.3 5.5.5.2 ip 4.4.4.4 Anchor Controller Foreign Controller A C SDN Controller
- 34. Universal WiFi Controller & SDN Networks Дополнительно: Если у клиента включен и проводный и беспроводный интерфейсы, это дает возможность балансировки трафика – SDN сеть к этому готова. Дополнительно: Если проводная сеть управляется контроллером SDN, то это дает возможность не разделять ее на IP подсети по интерфейсам маршрутизаторов. Т.е. правила хождения трафика SDN контроллер пропишет в память коммутаторов. В этом случае отпадает необходимость сложного туннелирования трафика wifi клиента, который перешел на другую точку доступа L3 (как это происходит сейчас). Дополнительно: Если CAPWAP контроллер определит, что поведение wifi клиента деструктивно, то он может снабдить этой информацией через API приложение «Firewall» для последующей блокировки клиента глобально – и в проводах (например по IP) Дополнительно: Если обязать клиентов корпоративной сети всегда держать включенным wifi интерфейс, даже работая через провода, мы всегда будем знать его местоположение в офисе (3-5м.) Это позволит динамически формировать правила хождения трафика в сети, на основании географического положения! Например: платежные документы принимаются от бухгалтерского ноутбука только если он находится в бухгалтерии. И это настройка всей корпоративной сети.
- 35. Universal WiFi Controller & SDN Networks Пример: Клиент находится за пределами офиса : разрешен только Internet трафик. …даже если клиент работает по проводам. Сделано: 11. Интеграция с гео-сервисами – все началось с безопасности и пришло к рекламе
- 36. Universal WiFi Controller & SDN Networks 11. Реализация стенда для выставки с демонстрацией Wifi гостевого доступа, обеспечивающего гео-рекламный сервис Chandelle Router switch Advertasing system Internet AP1 AP2 Пользователь подключается к общей сети большого бизнес центра «Beeline_adv». Поскольку он находится рядом с рестораном McDonald’s, он видит в браузере мерцающую рекламу Мс поверх web страницы. Далее он двигается по бизнес центру. Wifi контроллер обеспечивает ему роуминг (автоматическое переключение с точки АР1 на точку АР2). Поскольку пользователь приблизился к офису продаж Билайн, вместо рекламы Мс появится реклама Билайн . Таким образом обеспечивается рекламирование услуг (выдача скидочных купонов и т.п.), привязанное к гео областям в торговом центре. Это можно привязать к различным, не только рекламным бизнес-кейсам. McDonald’s Beeline_adv Офис продаж Билайн
- 37. Universal WiFi Controller & SDN Networks Перспективы: 1. WiFi Offload – разгрузка перегруженных сотовых операторов, интеграция в пикосоты 3g/LTE. 2. Уличные, стадионные решения с недорогим видеонаблюдением 3. Интеграция с ZigBee умным домом + датчики движения. 4. Создание системы обеспечения безопасности с активным противодействием (Ad-Hoc и Wi-Smart) и динамической коррекцией правил через приложения контроллера SDN. (возможно отдельный продукт) 5. Развитие гео-сервисов. 6. По настоящему «свои» точки доступа.
Editor's Notes
- #6: Что сделано : осознана порочность подхода «сделаем AP, которая поддерживает openFlow» проверена возможность создания решения на недорогих точках доступа (xx-wrt) проверены opensource коды для реализации capwap контроллера и софта для АР определена архитектура решения определен принцип взаимодействия с SDN контроллером определен набор алгоритмов для анализа Радиочастотного ресурса (FP, Heuristic, Exhaustive&Prune, наш ,ручной,…) создан работающий пред-прототип осуществляющий: Централизованное управление пользователями Распределение частотно-мощностного ресурса (свой алгоритм) Реализацию рабочей схемы CAPWAP-LocalMAC
- #13: Что сделано : осознана порочность подхода «сделаем AP, которая поддерживает openFlow» Эксперименты показали, что недорогие точки доступа располагают небольшим объемом памяти/флеша, слабым процессором. Хоть сколь-нибудь значительное количество правил openflow просто не помещается. «SDN actions» должны выполнять коммутаторы. Тем более, что точка доступа часто имеет только один Uplink и один Downlink.. Так же у SDN точки доступа НЕТ механизма, который мог бы предупредить контроллер о возможном перемещении клиента на другую точку доступа (роуминг) Такой механизм есть у capwap контроллера! Информация передаваемая контроллеру SDN о: - всех своих АР (МАС) для идентификации портов на switches. Т.о. контроллер SDN получает информацию о том, к каким портам коммутаторов подключены точки доступа и где будет возникать пользовательский трафик. МАС пользователя и МАС точки доступа на которую он будет переключаться в момент роуминга. Т.о. контроллер SDN будет информирован о том, что трафик поступающий пользователю нужно будет переместить на другой порт другого коммутатора. В результате связка «CAPWAP контроллер+SDN сеть»готова к роумингу клиентов быстрее, чем обычная сеть и быстрее чем сеть, построенная на SDN АР ! (у них нет возможности информировать контроллер SDN о роуминге клиентов см. «Why Nicira abandoned OpenFlow hardware control» http://searchnetworking.techtarget.com/news/2240174517/Why-Nicira-abandoned-OpenFlow-hardware-control ) Дополнительно: Если у клиента включен и проводный и беспроводный интерфейсы, это дает возможность балансировки трафика – SDN сеть к этому готова. Дополнительно: Если проводная сеть управляется контроллером SDN, то это дает возможность не разделять ее на IP подсети по интерфейсам маршрутизаторов. Т.е. правила хождения трафика SDN контроллер пропишет в память коммутаторов. В этом случае отпадает необходимость сложного туннелирования трафика wifi клиента, который перешел на другую точку доступа L3 (как это происходит сейчас). Дополнительно: Если CAPWAP контроллер определит, что поведение wifi клиента деструктивно, то он может снабдить этой информацией через API приложение «Firewall» для последующей блокировки клиента глобально – и в проводах (например по IP) Дополнительно: Если обязать клиентов корпоративной сети всегда держать включенным wifi интерфейс, даже работая через провода, мы всегда будем знать его местоположение в офисе (3-5м.) Это позволит динамически формировать правила хождения трафика в сети, на основании географического положения! Например: платежные документы принимаются от бухгалтерского ноутбука только если он находится в бухгалтерии. И это настройка всей корпоративной сети. (Yandex.деньги?)
- #14: Дополнительно: Если у клиента включен и проводный и беспроводный интерфейсы, это дает возможность балансировки трафика – SDN сеть к этому готова. Дополнительно: Если проводная сеть управляется контроллером SDN, то это дает возможность не разделять ее на IP подсети по интерфейсам маршрутизаторов. Т.е. правила хождения трафика SDN контроллер пропишет в память коммутаторов. В этом случае отпадает необходимость сложного туннелирования трафика wifi клиента, который перешел на другую точку доступа L3 (как это происходит сейчас). Дополнительно: Если CAPWAP контроллер определит, что поведение wifi клиента деструктивно, то он может снабдить этой информацией через API приложение «Firewall» для последующей блокировки клиента глобально – и в проводах (например по IP) Дополнительно: Если обязать клиентов корпоративной сети всегда держать включенным wifi интерфейс, даже работая через провода, мы всегда будем знать его местоположение в офисе (3-5м.) Это позволит динамически формировать правила хождения трафика в сети, на основании географического положения! Например: платежные документы принимаются от бухгалтерского ноутбука только если он находится в бухгалтерии. И это настройка всей корпоративной сети. (Yandex.деньги?)