En éste
artículo veremos cómo usar y configurar el sistema WDS
(Wireless Distribution System) del HostAP, ya tratado en el
artículo Redes
Wireless en Linux(1), para interconectar redes LAN o poner
repetidores para ampliar el alcance de nuestra red. Por supuesto,
todo en Linux y con el HostAP(2).
Actualizado detalles del estándar (y enlaces), acrónimos de las direcciones y un línea en la configuración de Debian para bajar la interfaz WDS antes de la wlan.
ACTUALIZADO: Las transparencias de la presentación(3) (y el PDF(4)) de este artículo en Las Palmas Party/Jornadas Wireless 2002 (también están las fotos(5)). También disponible el audio(6) que me ha pasado la gente del GULIC(7).
Introducción a WDS y DS
Cuando se diseñó el estándar
802.11(8) se pensó en dos tipos básicos de servicios:
un punto de acceso y una red inalámbrica definida por las
estaciones conectadas a ese único AP.
varios APs (como se muestra en la figura 1) e interesa que las
estaciones conectadas a cualquiera de ellos puedan interconectarse
de forma transparente. El sistema que permite dicha interconexión
es el DS (Distribution System).
El sistema de distribución wireless no está
del todo definido en el estándar 802.11 (sección
5.2.2(9)). Tampoco interesaba definirlo completamente, ya que es
conceptualmente muy sencillo y a veces también muy fácil
de implementar. De hecho el sistema de distribución está
definido por separado ya que el medio puede ser distinto al 802.11,
por ejemplo una red LAN Ethernet.
El DS es sencillamente la forma en que se interconectan varios
puntos de acceso (o AP) para permitir la interconexión de las
estaciones inalámbricas registradas en los distintos APs. El
DS también sirve de base para la implementación de
sistemas más sofisticados como el NoCatAuth, Roaming
con IAPP, Mobility IP, etc.
Bridging (o WDS) en la LAN
La forma más simple de DS es la conexión de varios
APs en las misma red LAN, configurados con un bridge a Nivel
2, tal como lo expliqué en el artículo
anterior(1) y como se muestra en la siguiente imagen:
Figura1:
Sistema de distribución a través de una LAN
La única diferencia es que en este caso tenemos dos
ordenadores conectados a la misma LAN, con el bridging
habilitado en los servidores wireless, el
propio sistema de bridging se encargará de permitir la
interconexión entre todas las estaciones y los ordenadores
conectados a la LAN.
WDS, o DS inalámbrico
Pero, ¿es posible interconectar LAN o directamente APs a
través del enlace inalámbrico?. Sí, sí
es posible, para ello se ha definido un formato
especial de paquete que implementado por el sistema de
distribución inalámbrico o WDS (Wireless
Distribution System). Gracias a este sistema, es posible
interconectar APs mediante WDS “canales punto a punto” y
hacer bridging a Nivel 2 entre todas las estaciones
registradas en los puntos de accesos interconectados mediante WDS.
¿Porqué se necesita un formato especial de paquete?
¿Si hay interconexión entre un par de estaciones, una
de ellas como AP y la otra como cliente, ¿no bastaría?.
Sí, bastaría, pero sólo si
la “interconexión” se hace a nivel de IP
(similar al mostrado en figura 2, auque con redes distintas), donde
se definen las rutas que se han de seguir manualmente o usando algún
algoritmo de enrutamiento dinámico, tipo RIP o OSPF.
Figura2:
Enrutado IP
Pero en el caso que quisiésemos interconectar dos redes LAN
de forma “transparente”, es decir haciendo bridging
a Nivel 2, mediante un enlace wireless (figura 3), no
queda más remedio que usar las extensiones WDS del 802.11.
Figura
3: Interconexión de dos LAN a través de wireless
Campos adicionales en el paquete WDS
Las conexiones wireless entre dos estaciones se realizan
siempre enviando la dirección MAC de la tarjeta wireless
del origen y del destino. La dirección MAC del destino sirve
para que la tarjeta del receptor reciba y procese el paquete
localmente. Es decir, estos tipos de paquetes
estándares sólo permiten la conexión entre un
par de ordenadores, normalmente un AP y una estación
registrada.
En el caso que se quieran interconectar a Nivel 2 un par de redes
LAN, estos datos no bastan. Supongamos el siguiente caso, donde un
ordenador A envía un paquete de datos a otro ordenador B en
otra LAN distinta, interconectada por un enlaces inalámbrico:
Figura
4: Envío de paquetes entre A y B a través del WDS
Para que A (con MAC 00:00:00:00:00:11) y B (con MAC
11:00:00:00:00:11) se puedan comunicar a Nivel 2 ambas necesitan
conocer la dirección MAC de la otra (de eso se encarga el
protocolo ARP) y las tramas Ethernet que se envían usan dichas
direcciones como origen y destino.
Si no tuviésemos la extensión
WDS sería imposible realizar esta conexión, ya
que en AP-A y AP-B perderíamos las direcciones MAC originales
que serían reemplazadas por las direcciones MAC de los APs
(00:00:00:00:00:00 y 11:00:00:00:00:00 respectivamente). Este
problema se soluciona con la extensión WDS, que
agrega dos campos adicionales para mantener las direcciones MAC del
remitente y destino originales.
Por ejemplo, si AP-A envía una trama de A hacía B
conectado al AP-B, los campos del paquete wireless tendrán
(sección
7.1.2 del estándard,(9) definidas como address 1,
address 2, address 3 y address 4):
- Destinatario (o receptor, RA): 11:00:00:00:00:00
- Origen (o transmisor, TA): 00:00:00:00:00:00
- Destinatario original (DA): 11:00:00:00:00:11
- Remitente original (SA): 00:00:00:00:00:11
- …
Configuración del HostAP para AP-A y AP-B
Ahora veremos como configurar un Linux con el HostAP (y el
bridging habilitado, leed el artículo(10))
y habilitar la extensión WDS para que funcione la
configuración mostrada en la figura 4. Es decir, tenemos
configurados dos puntos de acceso independientes (AP-A y AP-B), cada
uno sirviendo a sus propias estaciones y red local, y con visibilidad
de radio entre los dos AP.
Nos interesa ahora conectar ambas redes y todas las estaciones
wireless dentro de una misma red de Nivel 2, como si fuese sólo
una red LAN. O dicho de otra forma, queremos hacer funcionar un ESS
completo con enlace WDS.
La condicición inicial es que ambos APs ya están
configurados y funcionando como puntos de acceso. Ahora tenemos que
asegurarnos que ambos estén en el mismo
canal (con el iwconfig channel #) y crear una interfaz
que será wlan#wds# que será el “punto a
punto” con el otro AP. Cada una de dichas interfaces sólo
funciona con un AP, por lo que hay que definir
una para cada AP con el que queremos enlazar. En nuestro
ejemplo cada AP tendrá sólo una interfaz adicional.
En los comandos listados a continuación lo que hacemos es:
interfaz wds (en ambos casos serán wlan0wds0) enlazándola
con la MAC del otro AP.
la IP en 0.0.0.0
interfaz al bridge.
Estos ejemplos
están explicados en el fichero README.prism2(11)
que viene con el HostAP.
Configuración AP-A
iwpriv wlan0 wds_add 11:00:00:00:00:00
ifconfig wlan0wds0 0.0.0.0
brctl addif br0 wlan0wds0
Configuración AP-B
iwpriv wlan0 wds_add 00:00:00:00:00:00
ifconfig wlan0wds0 0.0.0.0
brctl addif br0 wlan0wds0
Una vez realizados estos comandos y después de unos breves
segundos ya deberías ver como se actualiza el bridge de cada
ordenador:
ponti:~# iwconfig
…
wlan0 IEEE 802.11-b ESSID:”Antoli”
Mode:Master Frequency:2.437GHz Access Point: 00:50:C2:01:96:14
Bit Rate:11Mb/s Tx-Power:7 dBm Sensitivity=1/3
Retry min limit:8 RTS thr:off Fragment thr:off
Encryption key:XXXXXXXXXXXXXXXXXXX Encryption mode:restricted
Power Management:off
Link Quality:0 Signal level:0 Noise level:0
Rx invalid nwid:0 Rx invalid crypt:0 Rx invalid frag:0
Tx excessive retries:1907 Invalid misc:1540 Missed beacon:0
wlan0wds IEEE 802.11-b ESSID:”Antoli”
Mode:Master Frequency:2.437GHz Access Point: 00:50:C2:01:96:14
Bit Rate:11Mb/s Tx-Power:7 dBm Sensitivity=1/3
Retry min limit:8 RTS thr:off Fragment thr:off
Encryption key: XXXXXXXXXXXXXXXXXXX Encryption mode:restricted
Power Management:off
ponti:~# ifconfig
…
wlan0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:50:C2:01:96:14
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:659454 errors:0 dropped:36941 overruns:0 frame:0
TX packets:79931 errors:1897 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:100
RX bytes:7410 (7.2 KiB) TX bytes:3679847 (3.5 MiB)
Interrupt:10 Base address:0x100
wlan0wds0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:50:C2:01:96:14
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:60946 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:100
RX bytes:3926524 (3.7 MiB) TX bytes:42698209 (40.7 MiB)
Interrupt:10 Base address:0x100
ponti:~#
ponti:~# brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
br0 8000.0050c2019614 yes eth0
wlan0
wlan0wds0
NOTA: la elección de la dirección MAC
00:00:00:00:00:00 ha sido una muy mala idea, porque dicho número
tiene un significado especial. Pero es sólo un ejemplo, ya
tengo las figuras acabadas y seguramente usaréis lo que viene
a continuación, la configuración automática 🙂
Enlace automático con los otros AP
Habéis visto que hay que especificar manualmente la
dirección MAC de cada AP con el que queremos crear un enlace.
Pero hay una forma de hacerlo que sea automático. Esto es muy
útil, sobre todo si estáis haciendo pruebas con
tarjetas distintas, donde cada una de ellas tienen diferentes MACs, y
el procedimiento de cambiar la configuración cada vez es muy
tedioso.
En el caso de que queramos hacer los enlaces automáticamente,
primero hay que crear todas las interfaces
wlan#wds# que hagan falta, una para cada posible AP.
Luego hay que habilitar en enlace automático con el comando
iwpriv (incluido en el paquete wireless-tools) y el
prism2_param que viene en el subdirectorio utils del
hostap.
El procedimiento completo para todos los APs es el siguiente (en
el ejemplo creamos dos interfaces wds, para enlazar con dos
APs distintos):
# la primera interfaz wds
iwpriv wlan0 wds_add 00:00:00:00:00:00
ifconfig wlan0wds0 0.0.0.0
brctl addif br0 wlan0wds0
# la segunda interfaz wds
iwpriv wlan0 wds_add 00:00:00:00:00:00
ifconfig wlan0wds1 0.0.0.0
brctl addif br0 wlan0wds1
# habilitamos en enlace automático
prism2_param wlan0 autom_ap_wds 1
prism2_param wlan0 other_ap_policy 1
# agregamos ambas interfaces al bridge
brctl addif br0 wlan0wds0
brctl addif br0 wlan0wds1
Si todo funciona correctamente, podéis mirar en el
/var/log/syslog y tenéis que ver un mensaje como el
mostrado a continuación cuando se crear la conexión
entre los dos AP:
… wlan0: adding automatic WDS connection to AP 00:50:c2:01:96:14
… wlan0: using pre-allocated WDS netdevice wlan0wds0
Por supuesto, siempre es de mucha ayuda en estos casos ver el estado
de las tablas del bridge:
ponti:~# brctl showmacs br0
port no mac addr is local? ageing timer
1 00:04:76:26:96:c7 no 0.12
3 00:05:5d:d6:4b:da no 0.43
3 00:30:65:1d:e6:3a no 222.69
1 00:40:43:05:66:00 no 19.21
3 00:50:c2:01:96:14 yes 0.00
2 00:50:c2:01:96:14 yes 0.00
1 00:60:08:b3:6c:b7 yes 0.00
Repetidor
Por si no os habéis dado cuenta, si no le configuráis
una interfaz LAN (ethernet), el AP funcionará
solamente como repetidor wireless. Fácil y guapo
¿no?. Pero tened en cuenta que ambos están en el mismo
canal, por lo que el tráfico se duplica o triplica y además
se crean interferencias (ver las consideraciones finales). Pero sirve
muy bien para poner a ambos a suficiente distancia y así
ampliar el alcance de la red inalámbrica (mientras mayor sea
la distancia entre las estaciones conectadas a ambos AP, menor será
la interferencia entre ellas).
Configuración en Debian
Si, ya lo sé, ejecutar todos los comandos de configuración manualmente es
un cmuy tedioso. Poner en un script especial para ejecutar al arranque
no es nada elegante. Lo ideal es Hacerlo Donde Toca © 🙂
Por eso os muestro mi ejemplo de cómo lo he especificado en el
/etc/network/interfaces de una Debian (que es la única
distro que uso para las pruebas, el apt-get es insuperable y
siempre tengo las últimas versiones :-).
En mi caso se tratan de dos portátiles, cada uno con una
Ethernet y una Conceptronic PCMCIA (insisto, antes de hacer estas
pruebas, aseguraros que todo funciona correctamente en modo Master
leyendo el artículo(1)
que mencioné anteriormente).
Como ifup/ifdown son bastantes estrictos (demasiado), puede
dar error si se especifica la dirección 0.0.0.0 en la línea
del address, por lo que a continuación se hace ésto
manualmente con el ifconfig una vez que la interfaz ya está
en marcha (especificando la stanza [sic]
up) para ponerla en modo promiscuo.
Aseguraros que el comando prism2_param
(es un script del shell) está en el PATH
del root, sino fallará al ejecutarse el ifup y
quedarán las interfaces mal configuradas (verificar que no
haya errores en el /var/log/syslog).
Como podéis ver, lo que se hace es crear automáticamente
al arranque (auto br0) el bridge br0. Luego para
cada interfaz de red (eth0 y wlan0) las agrega al
bridge br0 en cuanto están configuradas. En el caso de
la interfaz wlan0 también crea el wlan0wds0, especifica
la política de conexión automática, y también
agrega esta interfaz al bridge br0.
Todo muy simple y lineal (en realidad se podrían poner más
cosas, especialmente para cuando se “baja” la interfaz y
para hacer un reset, pero eso ya os dejo como trabajo para
casa 🙂
# /etc/network/interfaces
# The loopback interface
auto lo
iface lo inet loopback
auto br0
iface br0 inet static
address 192.168.0.3
netmask 255.255.255.0
network 192.168.0.0
broadcast 192.168.0.255
gateway 192.168.0.1
bridge_ports none
bridge_stp on
iface eth0 inet static
address 192.168.0.2
netmask 255.255.255.0
up /usr/sbin/brctl addif br0 eth0
iface wlan0 inet static
address 192.168.0.2
netmask 255.255.255.0
wireless_essid Antoli
wireless_mode Master
wireless_key s:poner_tu_clave
wireless_channel 6
up ifconfig wlan0 0.0.0.0
up /usr/sbin/brctl addif br0 wlan0
up iwpriv wlan0 wds_add 00:00:00:00:00:00
up ifconfig wlan0wds0 0.0.0.0
up prism2_param wlan0 autom_ap_wds 1
up prism2_param wlan0 other_ap_policy 1
up /usr/sbin/brctl addif br0 wlan0wds0
down ifconfig wlan0wds0 down
Consideraciones finales
Por supuesto no todo es maravilloso, algunos de los problemas
conocidos y que me he encontrado son:
– Ambos AP tienen que usar el mismo
canal, por lo que el tráfico se duplica o triplica. Por
ejemplo supongamos que hay tráfico entre A, una estación
wireless conectada al AP-A y la estación B, conectada
al AP-B. Los paquetes de A hacia B primero van hacia AP-A, luego a
AP-B y recién a B, es decir que triplicamos en tráfico
en el mismo canal, así que no lograréis
pasar de los 2 Mbps.
gallir@sofi:~$ wget http://192.168.0.10/~gallir/www.tgz
…
Connecting to 192.168.0.10:80… connected.
HTTP request sent, awaiting response… 200 OK
Length: 15,763,198 [application/x-tar]
100%[=====….===========>] 15,763,198 161.43K/s ETA 00:00
23:17:22 (161.43 KB/s) – `www.tgz.10′ saved [15763198/15763198]
– En mis pruebas he observado que si los
AP están muy cerca entre ellos se producen muchos descartes de
paquetes haciendo que las tarjetas están bajando y
subiendo continuamente la velocidad de transmisión en caso de
tráfico elevado:
…
… wlan0: STA 00:05:5d:d6:4b:da TX rate raised to 55
… wlan0: STA 00:05:5d:d6:4b:da TX rate raised to 110
… wlan0: STA 00:05:5d:d6:4b:da TX rate lowered to 55
– Si una estación está primero registrado en el
AP-A y luego se registra en AP-B, se pierde la conectividad entre la
estación y AP-A durante unos cuantos minutos (5,
aproximadamente). Este efecto sólo ocurre con la conectividad
entre la estación y el AP-A, no así entre la estación
móvil y las otras registradas en el AP-A (si, es muy extraño).
Este problema se solucionará con el
protocolo IAPP, que está en desarrollo en el HostAP,
para notificar inmediatamente de las bajas y registros a nuevos APs.
– Por un bug en las versiones anteriores al 1.4.9 del
firmware STA de las tarjetas PRISM2, el formato del paquetes WDS no
es estándar, por lo que esas tarjetas no
funcionarán con otros AP que no sean del HostAP (y
OpenAP, que tienen un formato similar).
– En las versiones nuevas del HostAP (del CVS) ya se puedes
recibir paquetes WDS con el formato estándar, pero sólo
en modo Managed (en éste artículo lo hacemos
todo en modo Master).
– Como las tarjetas tienen una sola radio es
imposible con una única tarjeta usar dos canales distintos,
que sería lo ideal para interconectar dos redes o hacer de
repetidor con el WDS y dar conectividad a las estaciones clientes por
otro canal distinto para evitar las limitaciones de ancho de banda e
interferencias. Dada esta limitación, lo ideal sería
poner dos tarjetas en un ordenador, usar una para el WDS en modo repetidor
(siguiente tema que trataré en otro artículo),
y la otra para las estaciones inalámbricas.
Por último, tened en cuenta que estamos haciendo ésto
para conectar redes LAN (o hacer de repetidor) en forma transparente
para tener una sólo red IP. Si tenéis redes IP
distintas, el problema es más sencillo de solucionar a nivel
de wireless, aunque un poco más complejo a nivel de
encaminamiento IP.
En otro artículo hablaremos de configuración de
DHCP, autentificación 802.1X, Radius e
IAPP, pero eso después que lo haya terminado de
instalar y configurar en mi laboratorio, es decir en mi casa 🙂Lista de enlaces de este artículo:
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