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软件工程硕士学位论文开题报告

减小字体 增大字体 作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2016-02-23 12:30:47

软件工程硕士学位论文开题报告
题目:基于CAPWAP协议的无线接入点扩展的设计与实现

    随着无线网络技术的口益成熟,无线网络正在被越来越多的人们接受。无线局域网产品逐渐走向成熟,它们以优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥着重要的作用。集中式的W LAN架构作为网络运营商推荐的无线网络部署方案,使得无线接入点越来的越易于管理和部署,为用户和运营商都带来了方便。
1.研究背景与意义
近些年来随着个人数据通信的发展,功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端得到了广泛的应用。为了实现使用户能够在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标,要求传统的计算机网络由有线向无线、由固定向移动、由单一业务向多媒体发展,由此无线局域网技术得到了快速的发展。在互联网高速发展的今天,可以认为无线局域网将是未来发展的趋势,必将最终代替传统的有线网络。   
相对于有线网络,无线局域网主要有以下的优势。
移动性强。在有线网络用户只能在有线布网的信息点接入网络,限制了终端用户的活动范围。而W LAN在建成后,在无线信号覆盖的区域内任何位置都可以接入网络,使用户真正的实现随时,随地,随意的接入网络。   
安装简单,建设周期短的优势。对于难于布线或者布线成本太高的地区,免去了网络布线等工作,一般只需要安装一个或者多个无线接入点(WirelessAccess Point,简称AP),即一种可以连接无线网络也可以连接有线网络的设备,可以作为中介点完成无线和有线之间的连接,就可以解决一个区域的上网问题,对于那些接入需求急迫的情况,使用W LAN具有明显的优势。
    易扩展,易管理。有线网络的固有缺点就是缺乏灵活性。在有线接入网规划中,考虑到未来的发展,大量的超前投资往往会出现线路利用率低的情况。而W LAN的规划就可以随着用户的增加而逐步扩展,在初期根据用户的需要布置少量的点。当用户数量增加时,只需再增加几个AP,而不需要重新布线,这也使得在网络运营初期的投资较少。
    能集成到己有的宽带网络。由于W LAN技术在二层上与以太网完全一致,所以能够将W LAN集成到己有的宽带网络中,也能将己有的宽带业务应用到W LAN中。这样,就可以利用己有的宽带有线接入资源,迅速地部署W LAN网络,形成无缝覆盖。
    传统的分布自治W LAN架构中,AP间是相互独立的,每个AP能独立的完成无线到有线的连接,数据的加解密,station的接入控制等功能,这种AP叫Fat AP。单独的AP和一个或多个station可以构成一个BSS ( Basic ServiceSet,基本服务集),ESS (Extended Service Set,扩展服务集)是多个BSS的集合。
    集中式的W LAN架构是由一个负责管理和AC (Access controller,接入控制器)和功能简单的Fit AP构成。相对于Fat AP的独立完整功能,Fit AP只提供到客户端的无线射频通信,然后通过以太口接入到有线网络。提供802.3报文和802.11报文的转换,提供到station的密钥功能。而其他的无线参数配置和station的接入控制等功能转移到AC来实现,这样方便了AP的管理,节约了AP的资源。
    集中式的W LAN架构是目前网络运营商普遍推荐采用的网络部署方案,目的在于更好的解决对无线接入点的管理和维护的问题,不过在实际解决的过程中还有需要完善的部分:
    1.当AP和AC部署在三层的网络环境中时,原有的AP用二层的广播发现AC的方式己不可能,而静态配置AC地址的方式也由于网络规模越来越大而变的繁琐。当环境中有多个AC时,有选择的接入某个AC也成为了问题。
    2.随着中国各大运营商对网管MIB信息的需求,越来越多的对AP性能和流量的采集需求的增加,而随着采集信息不断的增加,大量的采集任务让AP的负担沉重,如何去平衡影响AP的性能和高效灵活的采集信息,成为函待解决的问题。
    3 .AP的版本在不断更新,由于网络产品对设备运行的稳定性要求很高,而新版本的不稳定性给产品的推广造成了不小的障碍。如何解决AP由于更新软件版本而造成的不稳定性和更换平台产生的由兼容性造成的稳定问题破在眉睫。
    4.测试部门在测试过程中,对AC的接入压力测试经常需要大量的接入AP ,实际操作过程中仅仅为了一项测试任务而准备成百上千台的AP设备这是得不偿失的,所以如何虚拟AP接入,完成AC的接入压力的测试,成为了一个内部需求。
5.时间同步功能作为网管功能中的一项,需要AP定时的向指定时间源发送时间同步请求,并给AC回复同步结果。在WTPD内部定时器不合适使用和CAP WAP原有的时间同步报文不满足需求的情况下,如何完成时间同步的功能。
2.国内外相关技术现状
    2003年09月27口以Airespace和NTT Docomo为首的联盟组织向因特网工程任务小组(IETF)递交了一项提案,主要目的是制订集中式W LAN架构中W LAN访问点与交换机之间的标准化接口—LWAPP ( Lightweight Access Point Protocol,轻型访问点协议)。虽然协议未被批准为IEFT的标准,但是却引起了W工FI业界厂商们的高度重视。
为了解决隧道协议不兼容造成的不同厂家的AP和AC无法进行互通的问题,IETF在2005年成立了CAPWAP工作组以标准化AP和AC间的隧道协议。2006年3月CAPWAP protocol Specification的草案通过,这是AC和AP间通信的基本标准规范,此时国外的网络设备商思科,作为CAP WAP草案的主要发起和制定者之一,己经走在了业界的前头,并己经开发出基于集中管理方案的一整套产品。
在CAP WAP草案通过后,相应的扩展协议如雨后的春笋般的出现,其中包括CAPWAP Binding for IEEE 802.11,CAPWAP,  CAPWAP Access Controller DHCPOption和CAPWAP Threat Analysis for IEEE 802.11 Deployments。   
国内对CAP WAP的研究起步略晚,但是过成果不俗。2007年12月02口至08口,工ETF 70届大会在加拿大温哥华举行。针对W LAN网络管理课题,H3C在此次大会上提出了创新性的无线网络管理MIB草案,受到IETF  CAPWAP工作组专家的一致认可,并获得了工作组的全票通过,正式成为工作组草案。这是国内首个被IETF通过的CAP WAP相关的协议,也是国内对CAP WAP标准化工作做出的贡献。
    国内2007年广州无线城市推广计划的开始,为中国的W LAN覆盖迈出了重要的脚步。无线城市能够提升城市的信息化水平,构建方便灵活的网络渠道。国内W LAN的注册用户也在快速增长中,过去无线通信由于各种原因,在用户的印象中和不稳定、不安全相联系,所以提高无线服务质量,为用户提供稳定的无线接入服务,赢得用户的信赖,是现在推广W LAN的重点。
    国内市场中在技术上领先的是思科和H3C的产品,作为CAP WAP协议的发起者和无线网络管理MIB草案的提出者,他们都己经拥有支持运营商MIB管理需求的一整套的产品,和自己实现 MIB节点信息采集的策略。由于设备性能的优势,他们在实现上将信息的采集作为设备的基本运行模块之一,这样做的好处是减少了配置的复杂度,缺点是不够灵活,而且以后采集的信息肯定会不断的增加,而在不需要采集时也消耗AP的CPU资源来采集数据,有悖于CAP WAP的最初设计理念。
    在设备的稳定性上,由于W LAN业务的爆炸性增长,新的需求也在不断提出和满足中,各厂商都不能保证自己的产品总是做到稳定运行,在设备出现异常的时候,大部分的厂商都是通过重新启动来恢复设备到运行状态,比较耗费时间,在周围没有别的AP让用户实现漫游时,会影响用户的体验。
3.论文的主要工作
    本论文以北京傲天动联技术有限公司的集中式无线一体化解决方案为基础,文中提到的AP都是Fit AP,主要的工作是基于caPwaP协议框架,实现AP的核心CAP WAP客户端WTPD ( Wireless Termination Point Daemon,无线终端守护模块)的扩展设计和开发。基于CAPWAP协议,结合Linux的多线程技术,完成WTPD模块的扩展功能的设计与实现。
      为了在不同的网络环境中实现AP对AC的发现和选择,修改了原有的CAP WAP接入策略,使之能实现AP动态选择接入,辅助实现了AP的动态平衡接入功能。为了更好的实现AC对AP和station的管理,基于CAPWAP协议扩展设计和实现了WTPD模块的多任务的统计信息上报功能,以便于SNMP的管理。WTPD模块可能由于一些原因意外终止,本文基于CAPWAP协议,设计了WTPD模块的快速自恢复功能,为AP的稳定运行提供了有效的保障。实现了虚拟AP功能,方便了测试人员的大量AP接入测试。AP设备时间的同步功能为监控AP和station提供了准确的时间。
4.论文的章节安排
    本论文共分为5章,各章的主要内容如下:
    第一章,绪论。主要描述本论文的研究背景以及在项目中所做的实际工作,最后简要描述一下本论文各个章节的内容安排。
    第二章,相关概念和技术。CAPWAP协议研究。详细分析CAP WAP协议中的核心状态机和CAP WAP帧的格式。介绍了集中式WALK架构下的AP的基本功能,就设计和实现中涉及到的Linux的多线程技术做了简要介绍。
    第三章,AP扩展的需求分析。首先分析了无线接入点的整体软件架构,然后分析了扩展功能的需求,并给出了具体的的需求详细分析和用例。
    第四章,AP扩展功能的软件设计与实现。根据扩展功能的相关需求,设计与实现了对原有发现和选择功能的改进,AP和周边信息的采集和上报,异常的自恢复,虚拟AP的接入,时间同步等功能。
    第五章,测试与分析。为方便测试对WTPD模块的调试方法做了扩充,对扩展功能做了测试并详细的分析了测试的结果。
    第六章,总结。

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