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广播组播优化技术白皮书-6W100

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广播组播优化技术白皮书-6W100-整本手册.pdf  (365.10 KB)

  • 发布时间:2022/8/3 18:06:27
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广播组播优化技术白皮书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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非经本公司书面许可,任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部,并不得以任何形式传播。

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1 概述

1.1  产生背景

在无线网络中,数据通过无线信道进行传输,无论是AP还是终端,每个设备都需要通过竞争来获取信道的使用权,同一信道中,同时只能有一个设备发送数据。在这种情况下,空口中的广播、组播报文会从多个方面会影响网络的质量:

·     为了保障空口中广播、组播报文的稳定收发,协议规定无线网络以最低速率发送广播、组播报文,空口中的广播、组播报文会拖慢网络的整体速率。

·     广播、组播报文用于请求某个服务或信息,网络中很多终端会接收广播、组播报文,但通常只有一个终端需要应答,无用的广播、组播报文会占用无线网络和设备的资源

·     无线网络中,有很多协议需要向空口发送广播、组播报文,会大量占用空口资源,从而造成网络拥塞,导致无线网络性能下降。

1.2  技术优点

通过WLAN流量优化措施,实时对无线网络进行调优,有效减少广播、组播协议报文对无线网络造成的冲击,优化空口资源,提升网络的数据传输效率,增加传输的稳定性。

2 技术实现

H3C对广播、组播报文进行识别分析,对广播、组播报文进行一系列处理,减少广播、组播报文的转发。具体包括:

·     AP代答或转单播处理网络中特定设备才需要应答的广播、组播报文

·     AP丢弃空口中用不到的协议的广播、组播报文

·     AP丢弃当前不使用的服务的广播、组播报文

·     AP对向空口发送广播、组播报文进行限速。

2.1  IPv4网络广播组播报文控制功能

IPv4无线网络中,最常见的广播组播报文是ARPDHCP报文,这些报文往往只需要特定的服务器/终端回应,但会在整个二层无线局域网中广播,IPv4网络广播组播报文控制功能专门对这两类报文进行丢弃或转单播处理。

说明

·     常见的ARP报文有终端上线时广播的免费ARP报文,部分终端每分钟广播ARP请求,网关广播的ARP请求。

·     常见的DHCP报文有终端上线广播的DHCP DiscoverDHCP Request报文

 

1. 对广播ARP报文的处理

AP对空口收到的广播ARP报文的处理如下:

·     请求的IP地址对应的终端接入在当前AP上,AP在本地对ARP广播报文进行响应代答或者转为单播

·     请求的IP地址对应的终端接入在当前AP上,则认为终端连接在其他AP上,当前AP会丢弃ARP报文

2. 对广播DHCP报文的处理

APDHCP广播报文的处理如下:

·     终端上线时会发送DHCP广播请求报文,这些报文只需要转发给DHCP服务器,不需要发送给其它终端,所以AP不再通过空口转发DHCP广播请求报文,避免其他无线终端收到此类报文

图2-1 处理DHCP广播请求报文组网图

 

·     由于部分终端会要求DHCP服务器回应DHCP广播请求,所以网络中存在DHCP广播应答报文,这类报文仅需要发送至特定终端AP会检查收到的DHCP广播应答报文中的终端地址

¡     如果终端连接在当前AP上,则把DHCP应答报文发送给终端。

¡     如果终端连接在当前AP上,则认为终端连接在其他AP上,当前AP丢弃DHCP应答报文。

图2-2 处理DHCP广播应答报文组网图

 

2.2  IPv6网络组播报文控制功能

IPv6网络中不存在广播报文,但是存在大量的组播报文,ICMPv6DHCPv6协议会发送大量组播报文,这些报文只需要网关/DHCP Server接收即可,对客户端来说是无用报文,IPv6网络组播报文控制功能专门对这两类报文进行丢弃或转单播处理。

说明

·     常见的ICMPv6报文有RSRANSNARedirect报文。

·     DHCPv6协议会组播DHCPv6报文。

 

1. 对组播RS报文的处理

IPv6网络具有路由器发现和前缀发现的功能,主要是指主机通过接收路由器公告,可以定位邻居路由器、学习前缀和地址自动配置所需参数等。主机接收路由器公告有两种方式:

·     主机接受路由器定期发出的组播RA报文;

·     主机主动路由器发送请求RS,然后接收路由器响应的路由器公告RA

RS报文只需要由IPv6客户端发送至路由器,不需要转发给其他无线终端,所以与DHCP广播报文的处理方式类似,AP会丢弃向空口发送的RS请求报文,避免其他无线终端收到此类报文。

2. 对组播NS报文的处理

IPv6网络通过NSNA报文进行地址解析和地址冲突检测,类似IPv4网络中的ARP

AP对空口收到的组播NS报文的处理如下:

·     请求的IPv6地址对应的终端接入在当前AP上,AP在本地对NS组播报文进行响应代答或组播转单播

·     如果请求的IPv6地址对应的终端没有接入在当前AP上,则认为终端连接在其他AP上,当前AP会丢弃NS报文。

3. DHCPv6报文的处理

DHCPv613种不同类型的报文,DHCPv6组播报文只需要DHCPv6客户端发给服务器,不需要其他无线终端接收,因为AP无线口不会连接DHCP Server,所以与DHCP广播报文的处理方式类似AP丢弃发往空口的组播DHCPv6报文,不再转发给无线终端

2.3  丢弃IPv6网络组播报文功能

目前大部分终端默认开启了IPv6功能,会定期以组播的方式发送NSRS等报文,用于生成IPv6地址和邻居发现等功能。如果当前无线网络中没有部署IPv6功能,这些IPv6报文就是无用报文,可以通过丢弃IPv6网络组播报文功能,使AP丢弃所有发往空口的IPv6组播报文,不再与终端进行此类报文的交互,以节省网络资源。

2.4  广播组播限速功能

启用上述功能后,如果AP的空口还是存在大量的广播组播报文,严重影响正常流量转发,同时又无法定位问题来源,或者无法切断问题来源时,可以通过广播组播限速功能,使AP对发往空口的所有广播组播报文的速率进行限制,即限制AP每秒钟可以向空口发送的广播组播报文数,超出数量的广播组播报文将被丢弃。

2.5  丢弃广播组播报文功能

除上述的ARPDHCPICMPv6DHCPv6报文外,网络中还存在其它类型的广播组播报文,用于文件夹共享,打印机共享,投屏等服务,和组播点播等服务,详情请参见2-1,如果网络中不需要使用这些服务,可以通过丢弃广播组播报文功能,使AP丢弃所有发往空口的广播和组播报文,仅对ARP广播报文进行响应代答。

表2-1 网络中各种类型的广播组播报文

协议名称

报文用途

Bonjour

Bonjour服务端设备会以组播方式发送mDNS报文,使局域网内的Bonjour客户端在无需获取服务端设备信息的情况下,自动发现可提供服务的设备,通常用于实现打印机共享,投屏等服务

SSDP

Windows 7的局域网发现协议,同时是UPnP即插即用技术的重要支持,通常用于迅雷P2P下载

NBNS

用于向Wndows服务器查询计算机名对应的IP

LLMNR

用于子网中IPv6主机没有DNS服务器时,解析彼此的名称

IGMP

TCP/IP协议族中负责IP组播成员管理的协议,用来在IP主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系

 

3 典型组网应用

3.1  广播组播优化配置举例

企业级无线网络通常是大型二层局域网网络,可能存在上千台AP以及数量更多的无线终端,除了基本的ARPND网络探测报文外,某些应用例如Bonjour会发送探测报文,去发现周围的服务,或者通告自己为其他终端提供的服务,而这些报文不知道目的地址或为了能让所有终端收到,大部分是广播或组播。

本例中无线网络为IPv4网络,要求通过广播组播报文优化技术,降低空口的繁忙程度,保证用户正常的流量的转发速率,具体措施为:

·     启用IPv4网络广播组播报文控制功能;

·     因网络暂不支持IPv6,启用丢弃IPv6网络组播报文功能;

·     开启上述功能后,网络中依旧存在较多的广播组播报文,最后开启广播组播限速功能。

图3-1 广播组播优化配置举例组网图

 

 

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