Fast Roaming

Zusammen mit der Authentifizierung nach dem Standard IEEE 802.1X und dem Schlüsselmanagement nach dem Standard IEEE 802.11i bieten moderne WLAN-Installationen ein hohes Maß an Sicherheit und Vertraulichkeit der übertragenen Daten. Allerdings erfordern diese Standards die Übertragung zusätzlicher Datenpakete während der Verbindungsverhandlung sowie zusätzliche Rechenleistung auf Client- und Serverseite.

Aktuelle WLAN-Geräte besitzen Hardware-Beschleuniger, mit denen die Ver- und Entschlüsselung der Nutzerdaten während einer Verbindung in Echtzeit ohne spürbare Verzögerung oder auffällige Netzlast erfolgt. Auch die clientseitige Erstellung von Schlüsseln stellt mittlerweile durch die ausreichende Rechenleistung keine bemerkenswerte Beeinträchtigung dar.

Die Verzögerungen bei Verbindungen über EAP/802.1X oder WPA beruhen deshalb hauptsächlich auf der Zeit, die Client und Server zum Aushandeln der Sicherheitsprotokolle bei der Anmeldung benötigen.

Der ursprüngliche IEEE 802.11 benötigte zum Aufbau einer Datenverbindung zwischen WLAN-Client und AP lediglich bis zu sechs Datenpakete. Die Standard-Erweiterung IEEE 802.11i besserte Schwachstellen bei der WEP-Verschlüsselungs aus, verlängerte dabei jedoch den Anmeldeprozess je nach Authentifizierungsmethode um ein Vielfaches.

Diese verlängerte Anmeldezeit des WLAN-Clients am AP ist für nicht zeitkritische Anwendung ausreichend. Für ein reibungsloses, verlustfreies Roaming eines WLAN-Clients von einem AP zum nächsten (wie es z. B. bei Voice-over-IP-Anwendungen oder in industriellen Echtzeit-Umgebungen notwendig ist), ist eine Verzögerung von mehr als 50 ms jedoch nicht akzeptabel.

Methoden wie Pairwise Master Key Caching (PMK Caching), Pre-Authentication, Opportunistic Key Caching (OKC) sowie der Einsatz von zentralen WLCs zur Schlüsselverwaltung verbessern die Zeit für die Schlüsselaushandlung zwischen WLAN-Client und AP bei der Anmeldung. Allerdings reicht das immer noch nicht aus, die vergleichsweise lange Zeit für die Schlüsselverhandlung zwischen WLAN-Client und AP auf ein brauchbares Maß zu begrenzen.

Neben den verbesserten Verschlüsselungs-Protokollen ermöglicht es IEEE 802.11e dem WLAN-Client, eine zusätzliche Bandbreite beim AP zu reservieren. Auf diese Weise vermeidet der WLAN-Client Unterbrechungen z. B. bei VoIP-Verbindungen aufgrund von zu hoher Netzlast beim AP. Beim Roaming von einem AP zum nächsten muss der WLAN-Client diese zusätzliche Bandbreite erneut beim neuen AP reservieren. Die dafür notwendigen zusätzlichen Management-Frames erhöhen die Anmeldezeit jedoch wieder deutlich.

IEEE 802.11r sorgt dafür, dass sich bewegende WLAN-Clients beim Roaming ohne aufwändige Neuanmeldung und damit weitgehend störungsfrei von einem AP zum nächsten wechseln können. Das Ziel ist, die Anzahl der Datenpakete für die Anmeldung am AP wieder auf die vom IEEE 802.11 bekannten vier bis sechs Pakete zu verringern.

Wie beim Opportunistic Key Caching (OKC) existiert eine zentrale Schlüssel-Verwaltung, sinnvollerweise in Form eines WLCs, der die angeschlossenen APs mit den entsprechenden Anmeldedaten der WLAN-Clients versorgt. Im Gegensatz zum OKC kann der WLAN-Client beim Fast Roaming jedoch erkennen, ob der AP 802.11r beherrscht.

Die vom WLC verwalteten APs senden als Kennung das sogenannte "Mobility Domain Information Element (MDIE)" aus, das den WLAN-Clients im Empfangsbereich u. a. mitteilt, welcher "Mobility Group" der AP angehört. Anhand dieser Gruppenkennung erkennt der WLAN-Client, ob er derselben Domain angehört und sich somit ohne Verzögerung anmelden kann. Diese Mobility Domain hat der WLAN-Client während der ersten Anmeldung an einem AP mitgeteilt bekommen.

Die Domain-Kennung sowie spezielle, bei der Erstanmeldung generierte und an alle verwalteten APs übertragenen Schlüssel verringern die Verhandlungsschritte bei der Neuanmeldung bei einem AP auf die angestrebten vier bis sechs Schritte.

Um vergebliche und damit zeitraubende Anmeldeversuche mit abgelaufenen PMKs zu vermeiden, sieht IEEE 802.11r zusätzliche Informationen über die Gültigkeitsdauer von Schlüsseln vor. So kann der Client noch während einer bestehenden Verbindung mit dem aktuellen AP einen neuen PMK aushandeln. Dieser ist auch auf dem AP gültig, mit dem sich der WLAN-Client im Anschluss verbinden möchte.

Zusätzlich ermöglicht IEEE 802.11r in Form eines "resource requests" die Reservierung von zusätzlicher Bandbreite auf dem neuen AP, ohne dass weitere Datenpakete wie bei IEEE 802.11e die Anmeldung unnötig verlängern.

Anmerkung: Ältere WLAN-Clients haben möglicherweise Probleme damit, eine Verbindung zu einer SSID mit aktiviertem 802.11r aufzubauen. Daher ist hier der Einsatz zweier SSIDs ratsam: eine SSID für ältere Clients ohne 802.11r-Unterstützung und eine weitere SSID mit aktiviertem 802.11r für Clients mit 802.11r-Unterstützung.

Das Fast-Roaming lässt sich in LANconfig einstellen unter Wireless-LAN > 802.11i/WEP > WPA-/Einzel-WEP-Einstellungen.