中国移动WLANACA接口互通规范基本协议分册.doc

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中国移动通信集团公司 发布
版本号：1.0.3
CMCC WLAN AC-AP Interoperability Specification
中国移动WLAN AC-AP接口互通规范（基本协议分册）
中国移动通信企业标准

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前 言 1
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语及缩略语 4
4 CAPWAP消息交互流程及状态机定义 5
4.1 状态机简述 5
4.2 状态机流程图 6
CAPWAP协议状态机 6
4.3 状态机迁移详解 7
4.3.1 StartèIdle（0） 7
4.3.2 IdleèDiscovery（1） 7
4.3.3 DiscoveryèDiscovery （2） 7
4.3.4 DiscoveryèIdle （3） 7
4.3.5 DiscoveryèSulking （4） 7
4.3.6 SulkingèIdle （5） 7
4.3.7 IdleèJoin （6） 7
4.3.8 DiscoveryèJoin （7） 8
4.3.9 JoinèImage Data （8） 8
4.3.10 Image DataèReset （9） 8
4.3.11 JoinèConfigure （10） 8
4.3.12 ConfigureèData Check （11） 8
4.3.13 Data CheckèRun （12） 8
4.3.14 RunèQuit （13） 9
4.3.15 RunèRun （14） 9
4.3.16 ResetèQuit （15） 10
4.3.17 XXXèQuit （16） 10
5 CAPWAP协议基本格式定义 10
5.1 CAPWAP协议前导头 11
5.2 CAPWAP 协议DTLS头 11
5.3 CAPWAP 协议头 11
5.4 CAPWAP报文封装 12
6 CAPWAP协议具体格式定义 13
6.1 CAPWAP报文类型 13
6.1.1 发现请求（Discovery Request） 13
6.1.2 发现回应（Discovery Response） 14
6.1.3 加入请求（Join Request） 14
6.1.4 加入回应（Join Response） 14
6.1.5 配置状态请求（Configuration Status Request） 15
6.1.6 配置状态回应（Configuration Status Response） 15
6.1.7 配置更新请求（Configuration Update Request） 17
6.1.8 配置更新回应（Configuration Update Response） 18
6.1.9 事件请求（WTP Event Request） 18
6.1.10 事件回应（WTP Event Response） 19
6.1.11 状态改变请求（Change State Event Request） 19
6.1.12 状态改变回应（Change State Event Response） 19
6.1.13 回声请求（Echo Request） 19
6.1.14 回声响应（Echo Response） 20
6.1.15 Image Data Request 20
6.1.16 Image Data Response 20
6.1.17 重置请求（Reset Request） 20
6.1.18 重置回应（Reset Response） 21
6.1.19 站点配置请求（Station Configuration Request） 21
6.1.20 站点配置回应（Station Configuration Response） 21
6.1.21 无线局域网配置请求（WLAN Configuration Request） 21
6.1.22 无线局域网配置回应（WLAN Configuration Response） 22
6.1.23 清空配置请求（Clear Configuration Request） 22
6.1.24 清空配置回应（Clear Configuration Response） 22
6.1.25 Data Transfer 23
6.1.25.1 数据传输请求（Data Transfer Request） 23
6.1.25.2 数据传输应答（Data Transfer Response） 24
6.2 CAPWAP消息元素 24
6.2.1 AC描述符（AC Descriptor） 24
6.2.2 AC名字（AC Name） 26
6.2.3 控制隧道IPv4地址（Control IPv4 Address） 26
6.2.4 控制隧道IPv6地址（Control IPv6 Address） 27
6.2.5 发现类型（Discovery Type） 27
6.2.6 位置（Location Data） 28
6.2.7 错误码（Result Code） 28
6.2.8 连接标识（Session ID） 29
6.2.9 WTP Board Data 29
6.2.10 WTP描述符（WTP Descriptor） 30
6.2.11 WTP Frame Tunnel Mode 31
6.2.12 Local IPv4 Address 32
6.2.13 WTP MAC Type 32
6.2.14 WTP Name 32
6.2.15 Radio信息（IEEE 802.11 WTP Radio Information） 33
6.2.16 Radio Administrative State 33
6.2.17 统计定时器（Statistics Timer） 34
6.2.18 WTP Reboot Statistics 34
6.2.19 AC带优先级的名字（AC Name with Priority） 35
6.2.20 IEEE 802.11 Direct Sequence Control 35
6.2.21 IEEE 802.11 Supported Rates 35
6.2.22 IEEE 802.11 WTP Radio Configuration 36
6.2.23 IEEE 802.11 Tx Power 37
6.2.24 CAPWAP Timers 37
6.2.25 Decryption Error Report Period 37
6.2.26 Idle Timeout 38
6.2.27 AC IPv4地址列表（AC IPv4 List） 38
6.2.28 AC IPv6地址列表（AC IPv6 List） 38
6.2.29 IEEE 802.11 OFDM Control 39
6.2.30 IEEE 802.11 Rate Set 39
6.2.31 IEEE 802.11 MAC Operation 40
6.2.32 IEEE 802.11 WTP Quality of Service 41
6.2.33 IEEE 802.11 Multi-Domain Capability 42
6.2.34 IEEE 802.11 Antenna 42
6.2.35 AC时间戳（AC Timestamp） 43
6.2.36 WTP Static IP Address Information 43
6.2.37 Add MAC ACL Entry 44
6.2.38 Delete MAC ACL Entry 44
6.2.39 Radio Operational State 44
6.2.40 删除站点（Delete Station） 45
6.2.41 Initiate Download 45
6.2.42 Image Data 45
6.2.43 Image Information 46
6.2.44 添加站点（Add Station） 46
6.2.45 IEEE 802.11 Station 47
6.2.46 IEEE 802.11 Station QoS Profile 47
6.2.47 IEEE 802.11 Station Session Key 48
6.2.48 IEEE 802.11 Information Element 49
6.2.49 IEEE 802.11 Add WLAN 49
6.2.50 IEEE 802.11 Delete WLAN 51
6.2.51 IEEE 802.11 Update WLAN 51
6.2.52 IEEE 802.11 Assigned AP BSSID 53
6.2.53 Vendor Specific Payload 53
6.2.54 Data Transfer Data 54
6.2.55 Data Transfer Mode 54
6.3 厂商自定义消息元素 55
6.3.1 AC Priority 55
6.3.2 802.11n Radio绑定信息 55
6.3.3 802.11n Station信息 57
6.4 CAPWAP协议定时器 58
6.4.1 AP数据隧道保活定时器 58
6.4.2 AP发现时间 58
6.4.3 回声时间 58
6.4.4 AP等待Image Data Request时间 58
6.4.5 AP最大发现时间 58
6.4.6 重传时间 59
6.4.7 静默时间 59
6.5 CAPWAP协议变量 59
6.5.1 设备使能状态 59
6.5.2 发现次数 59
6.5.3 最大发现次数 59
6.5.4 最大重传次数 60
6.5.5 重传计数 60
6.6 AP保存的变量 60
6.6.1 指令性重启次数 60
6.6.2 隧道封装的帧类型 60
6.6.3 最近一次重启原因 60
6.6.4 MacType 60
6.6.5 静态IP地址 61
6.6.6 MAC参数 61
6.6.7 速率集 61
6.6.8 传输功率 61
6.6.9 无线QoS 61
6.6.10 射频参数 61
7 CAPWAP补充协议 61
7.1 AC 发现过程 62
7.1.1 静态配置发现: 62
7.1.2 DHCP　Option 43 63
7.1.3 DNS 64
7.1.4 广播发现。 65
7.2 发现过程中AC优先级机制 65
7.3 AP映像文件升级机制 65
7.3.1 升级过程 65
7.3.2 报文格式 67
7.4 自动频点及功率设置 69
7.4.1 AP上电时自动频点设置 69
7.4.2 AP上电时功率设置 69
7.5 信道、功率自调整 69
7.5.1 报文交互 69
7.5.2 扫描机制 71
7.5.3 扫描行为 71
7.5.4 扫描报告 72
7.6 加密密钥下发过程 73
7.6.1 组播密钥机制 73
7.6.2 组播密钥下发过程 73
7.6.3 单播密钥下发过程 75
修订历史 76

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前 言
本标准的目的是制定中国移动WLAN AC-AP接口互通规范
本标准包括的主要内容，或修订的主要内容。
本标准是系列标准之一，该系列标准的结构、名称或预计的名称如下：
序号
标准编号
标准名称
[1]

中国移动WLAN业务总体技术要求
[2]

中国移动WLAN AP设备规范
[3]

中国移动WLAN AC设备规范
[4]

中国移动WLAN Portal设备规范
[5]

中国移动WLAN Radius设备规范
[6]

中国移动WLAN设备接口规范
[7]

中国移动WLAN用户接入流程技术规范_WEB
[8]

中国移动WLAN业务规范
[9]

中国移动WLAN AC-AP接口互通规范

本标准需与企业标准编号《企业标准名称》配套使用。
本标准的附录为标准性附录，附录为资料性附录。
本标准由中移号文件印发。
本标准由中国移动通信集团提出，集团公司技术部归口。
本标准起草单位：中国移动通信有限公司研究院
本标准主要起草人：

1 范围
中国移动WLAN AC-AP接口互通规范包括基本协议、设备功能、网管功能三个分册、本标准系其中的基本协议分册，包括AC-AP消息交互流程、AC-AP接口协议基本格式、AC-AP接口协议详细格式及交互定时器定义、供中国移动内部和厂商共同使用；适用于中国移动开展WLAN业务所涉及到的AC、AP设备。
本分册定义了中国移动WLAN AC-AP交互采用的协议规范，规范制定以RFC5415、RFC5416为基础，AC应同时支持CAPWAP定义的Split MAC和Local MAC，同时在其上增加了符合中国移动企标规范的内容。
本分册第6章6.3节和第7章7.5节定义了基于CAPWAP扩展部分的消息元素及格式。
本分册第7章CAPWAP补充协议是对RFC协议未明确定义部分的补充说明，包括AC AP发现策略和版本升级策略
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
表2-1 规范性引用文件
[1]

《中国移动WLAN业务总体技术要求》
中国移动通信集团公司
[2]

《中国移动WLAN业务规范》
中国移动通信集团公司
[3]

《中国移动WLAN与2G/3G融合技术规范》
中国移动通信集团公司
[4]

《中国移动WLAN业务设备规范》
中国移动通信集团公司
[5]

《中国移动WLAN用户接入流程技术规范—WEB》
中国移动通信集团公司
[6]
September 16,1999
Wireless LAN Medium Access Control（MAC）and Physical Layer Specifications：Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4GHz Band
IEEE Std 802.11
[7]
2001
Draft Standards for Local and Metropolitan Area Networks: Standard for Port based Network Access Control.
IEEE P802.1X
[8]
August 20,1999
Wireless LAN Medium Access Control（MAC）and Physical Layer Specifications
IEEE Std 802.11
[9]
2001
Standards for Local and Metropolitan Area Networks-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Medium Access Method (MAC) Security Enhancements.
IEEE 802.11i
[10]
RFC 2284
PPP Extensible Authentication Protocol(EAP), Blunk and Vollbrecht, March, 1998.
IETF
[11]
RFC 2716
PPP EAP TLS Authentication Protocol, B.Aboha, D.Simon, October, 1999.
IETF
[12]
RFC 2865
Remote Authentication Dial In User Service (RADIUS), C.Rigney, S.Willens, A.Rubens, W.Simpson, June 2000.
IETF
[13]
RFC 2866
RADIUS Accounting, C.Rigney, June 2000
IETF
[14]
RFC 2869
RADIUS Extension, C. Rigney, W. Willats, P. Calhoun, June 2000.
IETF
[15]
IETF Draft
EAP SIM Authentication, Draft-haverinen-pppext-eap-sim-05.txt, H.Haverinen, February, 2002
IETF
[16]
RFC 2131
Dynamic Host Configuration Protocol. R. Droms. March 1997.
IETF
[17]
RFC 2132
DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions. S. Alexander, R. Droms. March 1997.
IETF
[18]
RFC 1945
Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.0. T. Berners-Lee, R. Fielding, H. Frystyk. May 1996.
IETF
[19]
RFC 2616
Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.1. R. Fielding, J. Gettys, J. Mogul, H. Frystyk, L. Masinter, P. Leach, T. Berners-Lee. June 1999.
IETF
[20]

Best Current Practices for Wireless Internet Service Provider (WISP) Roaming
Wi-Fi Alliance
[21]
RFC1981
Path MTU Discovery for IP version 6
IETF
[22]
RFC2460
Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification
IETF
[23]
RFC2464
Transmission of IPv6 Packets over Ethernet Networks
IETF
[24]
RFC3484
Default Address Selection for Internet Protocol version 6 (IPv6)
IETF
[25]
RFC4291
IP Version 6 Addressing Architecture
IETF
[26]
RFC4443
Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification
IETF
[27]
RFC4861
Neighbor Discovery for IP version 6 (IPv6)
IETF
[28]
RFC4862
IPv6 Stateless Address Autoconfiguration
IETF
[29]
RFC4941
Privacy Extensions for Stateless Address Autoconfiguration in IPv6
IETF
[30]
RFC3411
An Architecture for Describing SNMP Management Frameworks
IETF
[31]
RFC2080
RIPng for IPv6
IETF
[32]
RFC4552
Authentication/Confidentiality for OSPFv3
IETF
[33]
RFC5340
OSPF for IPv6
IETF
[34]
RFC4118
RFC 4118 Architecture Taxonomy for Control and Provisioning of Wireless Access Points (CAPWAP)
IETF
[35]
RFC5415
RFC 5415 Control And Provisioning of Wireless Access Points (CAPWAP) Protocol Specification
IETF
[36]
RFC5416
RFC 5416 Control And Provisioning of Wireless Access Points (CAPWAP) Protocol Binding for IEEE 802.11
IETF
[37]
RFC5417
RFC5417 Control And Provisioning of Wireless Access Points (CAPWAP) Access Controller DHCP Option
IETF
[38]
RFC5418
RFC5418 Control And Provisioning of Wireless Access Points (CAPWAP) Threat Analysis for IEEE 802.11 Deployments
IETF

3 术语及缩略语
下列术语、定义和缩略语适用于本标准：
A-MPDU：Aggregation Mac Protocol Data Unit，聚合MAC协议数据单元
A-MSDU：Aggregation Mac Server Data Unit，聚合无线数据单元
AP：Access Point，接入点
AC：Access Controller，接入控制器
ARP：Address resolution protocol，地址解析协议
ACL：Access control list 访问控制
AS：Authentication Server，认证服务器
DHCP：Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议
DoS攻击：Denial of Service，即拒绝服务，网络上导致合法用户不能够访问正常网络服务的行为都算是拒绝服务攻击，常见的DoS攻击有Ping of Death、TearDrop、UDP flood 、SYN flood、Land Attack、IP Spoofing DoS等
EAP-SIM：EAP即Extensible Authentication Protocol，EAP-SIM为基于EAP协议之上的一种基于SIM卡的认证方式
EAP-AKA：AKA为Authentication and Key Agreement，是基于3G USIM卡的认证协议
ESSID：Extended Service Set Identifier，也可以写为SSID，用来区分不同的网络，最多可以有32个字符
FAT AP：胖AP。相对于瘦AP，胖AP具有比瘦AP更多的功能，可独立于AC，单独使用
FTP：File Transfer Protocol，文件传送协议
IGMP：Internet Group Message Protocol，Internet组管理协议
IGMP Snooping: IGMP Snooping和IGMP协议一样，两者都用于组播组的管理和控制，它们都使用IGMP报文。IGMP协议运行在网络层，而IGMP Snooping则运行在链路层，当二层以太网交换机收到主机和路由器之间传递的IGMP报文时，IGMP Snooping分析IGMP报文所带的信息，在二层建立和维护MAC组播地址表，以后从路由器下发的组播报文就根据MAC组播地址表进行转发
IPv4/v6：Internet Protocol Version 4/Version 6, IP是TCP/IP协议族中网络层的协议,是TCP/IP协议族的核心协议,在IPv4中IP地址为32位，在IPv6中IP地址增加到128位
MCS：Modulation Coding Scheme调制编码方案
MPDU：MAC Protcol Data Unit，MAC协议数据单元
MIB：management information base，管理信息库
MTBF：Mean Time Between Failure，平均无故障时间
NMS：Network Management System，网元管理系统
NAS-ID：热点ID，用于区分WLAN中不同的热点
NAT：Network Address Translation，网络地址转换
PEAP-MSCHAPV2：Protected Extensible Authentication Protocol—Microsoft Challenge Handshake Authentication Protocol version 2是一种基于802.1x认证的EAP类型
ND：Neibour discovery，类似于IPV6中的ARP协议
OSPF：Open Shortest Path First开放式最短路径优先路由协议
RIPng：Routing Information Protocol next generation， RIP的IPV6版本
IS-IS：Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol) 中间系统到中间系统的路由选择协议
PPPoE：Point-to-Point Protocol over Ethernet，以太网上的点对点协议，是将点对点协议（PPP）封装在以太网（Ethernet）框架中的一种网络隧道协议，可以使以太网的主机通过一个简单的桥接设备连到一个远端的接入集中器上
QoS：Quality of Service，服务质量，WLAN中的QoS一般采用WMM协议
RADIUS：Remote Authentication Dial-in User Service，远端用拨入验证服务
Short GI：Short Guard Interval 短保护区间
SNMP：Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议
SSID：SSID（Service Set Identifier）也可以写为ESSID，用来区分不同的网络，最多可以有32个字符
MSTP：Mulitple Spanning Tree Protocol，多实例生成树协议
UDP：User Datagram Protocol
VPN：Virtual Private Network，虚拟专用网络
VLAN：Virtual Local Area Network，虚拟局域网
WAPI：Wireless LAN Authentication and Privacy Infrastructure，无线局域网鉴别和保密基础结构，是一种安全协议，同时也是中国无线局域网安全强制性标准
WEP：Wired Equivalent Privacy
WLAN：Wireless Local Access Network，无线局域网
WPA/WPA2：Wi-Fi Protected Access，有WPA 和WPA2两个标准
WMM：Wireless Multimedia，无线多媒体，是802.11e 标准的一个子集，允许无线通信根据数据类型定义一个优先级范围

4 CAPWAP消息交互流程及状态机定义
在CAPWAP协议中使用状态机迁移方式标识消息交互流程，以下详细定义了状态机迁移及各状态下AC AP处理过程。
4.1 状态机简述
============ ============
WTP AC
============ ============
[-----------开始发现AC过程------------]
Discover Request
------------------------------------>
Discover Response
<------------------------------------
[-----------发现AC过程结束------------]
Join Request
------------------------------------>
Join Response
<------------------------------------
[-- 加入AC过程完成 --]
(-- 假设AP的软件版本已经更新过 --)
Configuration Status Request
------------------------------------>
Configuration Status Response
<------------------------------------
[-- 下发配置状态完成 --]
Change State Event Request
------------------------------------>
Change State Event Response
<------------------------------------
[-- 数据通道检测完成 --]
(-- 进入RUN状态 --)
:
:
Echo Request
------------------------------------>
Echo Response
<------------------------------------
:
:
Event Request
------------------------------------>
Event Response
<------------------------------------
:
:
CAPWAP状态机

4.2 状态机流程图
下图的状态迁移图是AP-AC的会话生命周期。CAPWAP状态机把AP-AC的交互紧紧地绑定在一起 ,CAPWAP状态机有一系列的API命令和通知组成。状态机的转换就是由这些API命令或者
通知来触发的。

/--------------------------\
13| |
--> +----------+ +------------+ |
14| | Run | | Reset |-\ |
--- +----------+ +------------+ | |
12 ^ ^ 15| |
+------------+--------/ | | |
| Data Check | 　 | | |
+------------+<-------\ | | |
| | | |
/--------------