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影響無(wú)線路由器的最大連接數(shù)因素分析

2020年01月27日 16:36 樓哥說(shuō)電子設(shè)備 作者:樓哥說(shuō)電子設(shè)備 用戶評(píng)論(0

  802.11協(xié)議規(guī)定,其中規(guī)定最大2007個(gè)節(jié)點(diǎn),詳見(jiàn)802.11的AID范圍,802.11的協(xié)議性能,在初始802.11協(xié)議下,若節(jié)點(diǎn)數(shù)較多,比如50左右的節(jié)點(diǎn)數(shù),從而會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能立刻降低,甚至無(wú)法工作,對(duì)于802.11n/ac之類(lèi)的協(xié)議,該性能會(huì)有所改進(jìn),但是仍有極限。

影響無(wú)線路由器的最大連接數(shù)因素分析

  路由器的設(shè)置,比如路由器存在默認(rèn)的最大連接數(shù)設(shè)置,以及可以編輯的最大連接數(shù),大于限制以外的節(jié)點(diǎn)不被關(guān)聯(lián),

  路由器的性能限制,比如路由器的內(nèi)存限制/CPU的限制,比如NAT可能是一個(gè)受影響的內(nèi)容,貌似一個(gè)NAT會(huì)話維護(hù)大約需要300 byte左右的緩存,可以從這個(gè)方面估算下一個(gè)路由最多能夠支持多少NAT。

  -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PS:以下表述有個(gè)前提為,非硬件資源情況下,無(wú)線路由器的最大連接數(shù),這里首先肯定是認(rèn)同硬件資源對(duì)無(wú)線連接數(shù)的影響的,不過(guò)即使在硬件資源最佳的情況下也無(wú)法超過(guò),單個(gè)無(wú)線接口也無(wú)法接入大量的設(shè)備,其原因就在于802.11協(xié)議的設(shè)計(jì),不過(guò)這一塊,協(xié)議也在不停的做改良,比如MU-MIMO機(jī)制之類(lèi),故因此,該回答主要是基于在硬件最佳的情況下,無(wú)線路由還是存在連接數(shù)量上限而言的。額。。。這里的確最大連接數(shù)的定義不明確,我理解是一個(gè)路由下最多能支持多少個(gè)設(shè)備進(jìn)行接入,同時(shí)題設(shè)中把錢(qián)的層面忽略的話,那么就考慮硬件能做多好就做多好,不會(huì)出現(xiàn)由于一些小內(nèi)存之類(lèi)出現(xiàn)的性能缺陷。假設(shè)僅僅單個(gè)AP(即單個(gè)路由)的話,從協(xié)議設(shè)計(jì)上而言,本身就限定了其最大連接數(shù),比如下圖是經(jīng)典的bianchi模型中,有關(guān)性能的圖

  

影響無(wú)線路由器的最大連接數(shù)因素分析

  可以看到隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)增加,其吞吐量是快速下降的(由于這里是用1M的速率,所以也可以認(rèn)為縱軸是代表的網(wǎng)絡(luò)的效率)。故這里我們需要知道,隨著人數(shù)越來(lái)越多,系統(tǒng)的總帶寬會(huì)快速減少,其基本原因就在于沖突概率大。所以這里能夠注意到,不僅僅是由于共享帶寬,人越多,每一個(gè)人分的越少,同時(shí),總的帶寬也變少了,從而每一個(gè)人所分時(shí)更加的少,換言之,就是“三個(gè)和尚沒(méi)水喝”。如果對(duì)CSMA/CA機(jī)制有所了解的話,若兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)backoff到0,那么就會(huì)沖突,這個(gè)Backoff是隨機(jī)在一個(gè)范圍內(nèi)選值的,在圖中,就是在[0,W]范圍內(nèi)隨機(jī)選值,若沖突后,需要進(jìn)行重發(fā),每一重發(fā)的時(shí)候,協(xié)議規(guī)定要擴(kuò)大一倍這里的W,即BEB算法,而增大也不是無(wú)窮無(wú)盡的,協(xié)議規(guī)定比如,增大5次以后,第6次保持W不變,再發(fā)送一次,若再失敗則丟包。在圖中,重發(fā)的次數(shù)限制就對(duì)應(yīng)的m。(PS:若采用RTS/CTS模式會(huì)好一些,其基本思想是采用短幀沖突代替長(zhǎng)幀沖突,從而若發(fā)生沖突僅僅損失RTS幀,不會(huì)損失數(shù)據(jù),總而在上圖中RTS/CTS模式下,吞吐量下降要好些,不過(guò)在顯示環(huán)境下,要在一起傳輸中啟用RTS/CTS需要滿足待傳數(shù)據(jù)包的payload長(zhǎng)度大于RTS threshold的)所以,排除了路由器本身質(zhì)量而言,協(xié)議本身就會(huì)限定接入節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的,故為了彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn),比如MU-MIMO技術(shù),都是擴(kuò)展用戶的增強(qiáng)型技術(shù)。故,即使硬件完美的情況下,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最大接入節(jié)點(diǎn)數(shù)目還是有限制的。(實(shí)際上這里還沒(méi)有加入討論隱藏終端和暴露終端問(wèn)題)同時(shí)為什么吞吐量會(huì)影響節(jié)點(diǎn)接入的情況,大致解釋是,由于AP和節(jié)點(diǎn)為了發(fā)送數(shù)據(jù)需要同時(shí)接入信道,即競(jìng)爭(zhēng)的層面上,AP和節(jié)點(diǎn)是一樣的,比如我節(jié)點(diǎn)需要接入信道發(fā)送一個(gè)關(guān)聯(lián)請(qǐng)求給AP,AP給我反饋了我才可以發(fā)起認(rèn)證,認(rèn)證過(guò)了我才關(guān)聯(lián)上AP,若在中間AP無(wú)法競(jìng)爭(zhēng)到信道,反饋一直遲遲發(fā)不出來(lái),那么我的關(guān)聯(lián)或者認(rèn)證就會(huì)出現(xiàn)超時(shí)錯(cuò)誤,從而發(fā)生無(wú)法關(guān)聯(lián)AP。

  

影響無(wú)線路由器的最大連接數(shù)因素分析

  再補(bǔ)充下,實(shí)際上早期的支持CSMA/CD的repeaters也是由于協(xié)議有最大客戶端數(shù)限制的,所以由于協(xié)議導(dǎo)致的極限并不是第一次出現(xiàn),如下圖即是在《Ethernet: The Definitive Guide》中所述(注:第416頁(yè)):

  

影響無(wú)線路由器的最大連接數(shù)因素分析

  是1024,該1024實(shí)際上是基于CSMA/CD的BEB最大回退10次所導(dǎo)致(第0~10次會(huì)指數(shù)增加回退窗口,第11~16次不增加),而若采用包交換的交換機(jī),則沒(méi)有這個(gè)限制。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------@沈磊 一開(kāi)始看到你貼的驅(qū)動(dòng)里面,最大到2048,感覺(jué)好大。后來(lái)發(fā)現(xiàn),貌似2000左右也有可能,不過(guò)可能應(yīng)該更具體點(diǎn)到2007個(gè)節(jié)點(diǎn)。(PS:本文一開(kāi)始討論的是協(xié)議的性能限制,這里補(bǔ)充討論下,協(xié)議中默認(rèn)的一些配置,即不考慮性能的情況下的默認(rèn)配置)。在協(xié)議中,最有關(guān)最大關(guān)聯(lián)參數(shù)的應(yīng)該是AID范圍,即TIM字段中的AID。目前對(duì)AID的考證如下:

  在TIM中出現(xiàn)的AID的bitmap最大范圍是512字節(jié)(bitmap中每一位都是關(guān)聯(lián)到一個(gè)節(jié)點(diǎn)),即AID的范圍最大是2008

  TIM中的Partial Virtual Bitmap(即AID存放的地方)的大小不是定值,即有多少個(gè)節(jié)點(diǎn),這里位數(shù)就有多少,不是保持512byte位定值。(PS:根據(jù)抓包結(jié)果總結(jié),我家路由的bitmap僅僅有4個(gè)byte)

  在PS-Poll中也存在AID字段,具體是在duration字段中,其中AID是在14位(duration中的[0:13]),那么范圍是0~16384,其中0-2007是使用,2008~16383是保留

  第二、最大連接數(shù)目是由驅(qū)動(dòng)決定的,比如OpenWRT下是2048,參考static const struct ieee80211_iface_limit if_limits[] = {{ .max = 2048, .types = BIT(NL80211_IFTYPE_STATION) | BIT(NL80211_IFTYPE_WDS) }, { .max = 8, .types =#ifdef CPTCFG_MAC80211_MESH BIT(NL80211_IFTYPE_MESH_POINT) |#endif BIT(NL80211_IFTYPE_AP) }, { .max = 1, .types = BIT(NL80211_IFTYPE_P2P_CLIENT) | BIT(NL80211_IFTYPE_P2P_GO) }, { .max = 1, .types = BIT(NL80211_IFTYPE_ADHOC) },};具體含義解釋參考http://lxr.free-electrons.com/source/include/net/cfg80211.h#L2843但是實(shí)際上由于硬件性能和802.11協(xié)議的限制,有效的最大連接數(shù)目就很少了。

  很多種因素限制路由器連接數(shù)量

非常好我支持^.^

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( 發(fā)表人:黃飛燕 )

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