C03——智能手机切换SSID获取IP地址慢问题研究.docVIP

智能手机切换SSID获取IP地址慢问题研究 摘要：龙门店AP配置双SSID之后，现场测试发现智能手机切换SSID时获取IP地址非常慢，要等3分钟左右才能重新关联上。通过理论研究和抓包分析，最终通过AC双挂BRAS初步解决了这个问题，并简要给出了进一步解决问题的创新思路。 关键词：SSID BRAS DHCP ARP 一、问题描述 为保障iphone4S首发时的宣传和演示，XXX在所有龙门店都部署了AP，且响应公众客户部需求，同时配置了ChinaNet和ChinaTelecom两个SSID，其中ChinaTelecom采用独立的VLAN，并配置空口加密免认证策略。但现场测试时发现智能手机在做双SSID切换时出现了问题，即先关联上一个SSID并成功获取IP地址很快，但再重新连接另一个SSID时，获取IP地址过程非常慢，要好几分钟，和关联顺序也没有关系，用户感知非常差。 二、问题分析 1、理论研究 STA(手机或笔记本等)和AP关联(Association)成功后，会从DHCP Server的DHCP地址池中申请一个IP地址，正常信令交互过程如图1。 图1 DHCP信令交互过程 第一个帧是由STA广播出来的DHCP discover帧，是为了尝试去定位一个DHCP服务器。帧中的client identifier字段是STA无线网卡的MAC地址，因为DHCP Server里可能有保留给用户的IP地址，通过用户的MAC地址来区别；Host name列出了用户电脑的名字。STA在一个广播尝试定位DHCP服务器过程中会最多发4个DHCP discover，四次尝试结束后如果还没有能够定位一个服务器，STA会中止尝试，然后每5分钟尝试一次，直至成功。 一旦DHCP服务器收到了Discover包，就会判决其是否能满足用户的要求，如果可以就会回送一个DHCP Offer消息。由于STA的DHCP Discover消息是以广播的形式发出的，所以它收到的offer肯定不止一个，STA会选择一个offer，然后回送一个DHCP Request，最后服务器回复DHCP ACK消息，并列出了分配给用户的IP地址。 完成关联之后，AP必须为STA在网络上注册，这样传给该STA的帧才能被传送给其所属BSS的AP。其中的一种注册方式就是送出一个ARP信号，让该STA的MAC地址得以跟AP连接的交换端口形成关联。ARP是宣告广播的作用，以告诉整个广播域，目前这个IP所对应的MAC地址是什么（gratuitous ARP）。广播的ARP Request的最常用的作用是问询某个IP地址对应的MAC地址。ARP协议结构如图2。 图2 ARP协议结构 正常的DHCP过程虽然复杂，但一般只需要几秒钟时间。而智能手机在作SSID切换时，几分钟内都很难获取IP地址，究竟问题出在哪呢，下面抓包分析。 2、抓包分析 现场通过wirshark对空口信令进行抓包，分析发现手机在切换SSID时，反复发送DHCP Discover，如图3所示。从第4秒开始申请IP，直至第164秒才收到DHCP offer和DHCP Ack，如图4。也就是经过了接近3分钟才正确获取到IP地址。 图3 第4秒开始发送DHCP Discover 图4 第164秒才收到DHCP offer 联系华为技术支撑从BRAS侧抓包分析，发现手机第一次获取的IP地址在做SSID切换后，并未立即释放，而是直接发起了Discover请求，如图5，时间为15点28分28秒。 图5 手机切换SSID时不释放原IP地址 考虑到之前用笔记本测试时并未显得慢，所以对笔记本切换SSID也进行了抓包分析，发现笔记本会主动发送Release请求释放前IP地址，如图6。 图6 笔记本切换SSID主动释放前IP地址 再观察BRAS上智能手机切换SSID的后续报文，发现在智能手机正确获取IP地址之前，BRAS发送了5个左右的ARP探测，所需时间约为150秒，如图7。 图7 ARP探测报文 问题逐步清晰，由于智能手机切换SSID时未及时释放原IP地址，那么在BRAS中就仍然保留着该智能手机的无线网卡MAC和原IP地址对应关系表，所以当智能手机从另一个SSID(VLAN不同)再次向BRAS进行DHCP申请时，DHCP将不予理会。而是按照约定继续发送ARP探测，询问智能手机在第一个SSID获取的原IP地址对应的MAC地址，可是这时智能手机已关联到另一个SSID上了，所以BRAS就得不到ARP回应，当BRAS等到五次探测都失败后，更新原IP地址和该智能手机的无线网卡MAC对应关系表，释放该IP，于是智能手机这时才能在另一个SSID完成DHCP过程。由于BRAS