Сергей Монин, ведущий программист-разработчик ЦПИКС...

Универсальный Wi-Fi Контроллер

C.Монин

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

Централизованное управление Wi-Fi сетью

Централизова

нное управл

ение точкам

и 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

раздражающа

я рынок

• Цена точек доступа указанных вендоров (500-5000$)• Цена контроллеров (750-1М$)• Невозможность подключать точки одного вендора к контроллерам другого

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

CA

PW

AP

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 роумингСовместная работа с SDN контроллером позволяет более быстрый роуминг L2/L3.

Радиочастотная оптимизацияУникальный RRM алгоритм анализирует сеть и автоматически подстраивает параметры точек доступа, увеличивая скорость до 30%.

Централизованное управлениеМинимальные затраты на логистику и оборудование. Удаленное конфигурирование и обновление ПО.

Ключевые особенностиУстановлен на обычный

сервер

Встроен в точку

доступа

Развернут в облаке,

SaaS

Проблема «домового» WiFi от Оператора

Динамического контролярадиочастотного ресурса нет

Только Москве WiFi+GPON FTTH 5 млн квартир

Точки доступа отконфигурированы одинаково

Вопросы QoS оперативно не решаются

Безопасность сомнительна

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.

SDNController

AAAСервер

VXLANПарк

capwap

Вариант решения проблемы: внедрение программного контроллера и, как следствие, уменьшение количества необходимых точек доступа.

Проблема в бизнес-центрах

Ситуация в бизнес центрах близка к критической (2.4 переполнен, DFS не работает)

Проблема в бизнес-центрах

Уровень сигнала идеальный, но потери пакетов составляют 15%

Как мы решаем эту проблему

Даже не «продвинутый» алгоритм выбора частот дает результат

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

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 devicesInterconnections viaOpenFlow protocol

Information

REST API

I-net

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.

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

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

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

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:

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

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:1. Настоящий мультивендорный wifi контроллер

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:2. Поддержка WPA, WPA2, 802.1x, ACL

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:3. Динамическое авто/ручное распределение радио параметров и нагрузки, лимиты на АР, WLAN, контроллер

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:4. Интеграция с системами ААА – RADIUS, (c-vlans, RID, статистика)

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:5. Поддержка VLANs и клиентских VLANs (4096)

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:6. Работа с мешающими объектами («врагами»)

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:7. Поддержка SNMP, traps, обновление ПО

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:8. Статистика (Пользователи/Точка доступа/WLAN), отчеты, шаблоны

Universal WiFi Controller & SDN NetworksСделано:9. Работа с картами местности и определение места объекта на карте

Universal WiFi Controller & SDN Networks

10. Интеграция с SDN : контроллер Chandelle и контроллер RUNOS

+

Universal WiFi Controller & SDN NetworksПринцип взаимодействия с SDN контроллером


Southbound API

SDN Controller

UWC to Access Points Interconnections via CAPWAPprotocol

SDN Controller to Network devicesInterconnections viaOpenFlow protocol

Information

REST API

I-net



Southbound API

SDN Controller

UWC to Access Points Interconnections via CAPWAP protocolSDN Controller to Network devicesInterconnections viaOpenFlow 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»


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 !


WTP SDN Controller

OF Switch

New WTP

AC

Discover

Capwap setup

Join & config & controlSession & WTPs Info

New User

Switch port Info

Add station Add station & proactive rules

User RoamingMove client fromOld WTP to NewWTP (See port List)

Change pro & re-activerules on ports

X Y

Universal WiFi Controller & SDN Networks•Преимущества интеграции с SDN БЫЛО:

Packet from client A to client C on subnetwork 4.4.4.0after L3 roaming.NOT optimal path, additionaloverhead (EoIP,Mobile IP,etc)

4.4.4.2

3.3.3.3

5.5.5.2

ip 4.4.4.4

AnchorController

ForeignController

A

C The problem in traditional networks : 2 step

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 4.4.4.0after L3 roaming & SDN controller.Optimal path, no additionaloverhead !

4.4.4.2

3.3.3.3

5.5.5.2

ip 4.4.4.4

AnchorController

ForeignController

A

C

SDN Controller

Universal WiFi Controller & SDN NetworksДополнительно: 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.

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

Universal WiFi Controller & SDN Networks11. 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

Universal WiFi Controller & SDN NetworksПерспективы: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.

Результаты:Испытания: Практика:

9000 человек