CN101197853B - 自动分配ip地址的方法及网络 - Google Patents
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Abstract
公开了一种自动分配IP地址的方法，包括：从嵌入式无线设备向终端发送信标帧；从终端向嵌入式无线设备发送关联请求/重新关联请求帧；嵌入式无线设备从自身的数据库中为终端选择一个IP地址，并通过关联响应/重新关联响应帧发送给终端；终端从关联响应/重新关联响应帧中解析出IP地址，并根据该IP地址设置本地的IP相关配置。本发明通过扩展802.11的管理帧，在计算机接入该无线网络的同时，即可获得该网络上的一个合法IP地址，并且同时获得其他相关IP地址信息，如网段、掩码、网关等信息，从而改善了用户体验，降低了对系统的要求。
Description
技术领域
本发明涉及诸如计算机之类的终端到嵌入式无线设备的接入，具体涉及一种通过扩展802.11管理帧来实现嵌入式无线设备IP地址自动分配的方法和相应的网络。
背景技术
传统上，当一台计算机接入一个IP网络后，它需要一个合法的IP地址，以便与该网络内的其他主机通过TCP/IP协议进行通信。除了手工输入IP地址的方法外，自动获取IP地址常用的方法主要有两种：(1)通过运行DHCP客户端，从运行于该网络上的DHCP服务器获得一个合法IP地址；(2)通过AUTOIP机制，即通过“自动分配+ARP包探测”的方法，获得一个合法IP地址。
随着802.11无线网络技术的发展，WLAN网络日渐普及，嵌入式无线设备也越来越多。目前，在计算机接入嵌入式无线设备的无线网络后，与接入有线网络一样，也使用上述2种方法来给计算机自动分配I P地址。但是，上述的分配IP地址的方法都有各自的缺陷：上述的方法1在嵌入式无线设备上需要运行一个DHCP服务器。同样，在计算机端需要运行DHCP客户端。此外，在接入无线网络后，通过DHCP分配IP的过程需要一些时间，导致用户体验较差，并且用户在未接入无线网络的时候，不能获得该无线网络的IP地址相关信息，如网段、掩码、网关等信息。
在上述的方法2中，为避免IP地址的冲突，需要ARP包的探测。探测所花费的时间也比较长，用户体验也比较差。
并且，上述方法都存在一个共同的缺陷，即用户在未接入无线网络的时候，不能获得该无线网络的相关IP地址信息，如网段、掩码、网关等信息。
因此，需要提出一种能够改善用户接入嵌入无线网络的体验，使用户连接网络的速度加快，并且不需要受DHCP的服务或客户端的限制的技术。
发明内容
鉴于上述问题，完成了本发明。本发明的目的是提供一种通过扩展802.11管理帧来实现嵌入式无线设备IP自动分配，以将IP地址的分配过程融合在接入过程中的方法和相应的网络，加快了用户连接网络的速度。
在本发明的一个方面，提出了一种自动分配IP地址的方法，包括：从嵌入式无线设备向终端发送信标帧；从终端向嵌入式无线设备发送关联请求/重新关联请求帧；嵌入式无线设备从自身的数据库中为终端选择一个IP地址，并通过关联响应/重新关联响应帧发送给终端；以及终端从关联响应/重新关联响应帧中解析出IP地址，并根据所述IP地址设置本地的IP相关配置。
根据本发明的实施例，所述关联响应/重新关联响应帧包括至少一个信息单元，用于至少表示IP地址。
根据本发明的实施例，所述至少一个信息单元还表示网段地址，子网掩码和网关地址。
根据本发明的实施例，所述数据库至少包括已分配的IP地址、未分配的IP和分配的IP地址与终端的媒介访问控制地址的映射表。
在本发明的另一方面，提出了一种自动分配IP地址的方法，包括：在嵌入式无线设备通过信标帧向终端宣告可分配的IP地址；终端从信标帧中解析IP地址信息，并且为自己选择一个IP地址；终端将所述IP地址添加到关联请求/重新关联请求帧，并发送所述关联请求/重新关联请求帧；嵌入式无线设备通过关联响应/重新关联响应帧以确认所述IP地址；以及终端在确认的IP地址与选择的IP地址相同的情况下利用确认的IP地址进行配置。
根据本发明的实施例，所述信标帧至少包括一个信息单元，所述信息单元至少表示当前可用的IP地址。
根据本发明的实施例，所述信息单元还表示网段地址、子网掩码、网关地址、IP池起始地址和IP池结束地址。
根据本发明的实施例，所述方法还包括步骤：在向终端宣告可分配的IP地址之前，从数据库中检索可分配的IP地址。
在本发明的又一方面，提出了一种无线网络，包括嵌入式无线设备和终端，其中，嵌入式无线设备包括：通信单元，用于发送信标帧、关联响应/重新关联响应帧或者接收关联请求/重新关联请求帧；数据库，用于保存可分配的IP地址，已分配的IP地址与使用该IP地址的终端的媒介访问控制地址的对应表；和控制单元，用于根据接收关联请求/重新关联请求帧，从数据库中为终端选择一个IP地址，并通过关联响应/重新关联响应帧发送给终端；终端，包括：终端通信单元，用于接收信标帧、关联响应/重新关联响应帧或者发送关联请求/重新关联请求帧；解析单元，用于从终端通信单元所接收的关联响应/重新关联响应帧中解析出IP地址；以及终端控制单元，用于根据解析单元解析出的IP地址配置本地的IP相关配置。
本发明通过扩展802.11的管理帧，在计算机接入该无线网络的同时，即可获得该网络上的一个合法IP地址，并且同时获得其他相关IP地址信息，如网段、掩码、网关等信息，从而改善了用户体验，降低了对系统的要求；并且在用户接入到该网络之前，就可以获得该无线网络的IP地址、网段等信息。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述特征和优点将更明显，其中：
图1示出了根据本发明实施例的嵌入式无线设备的结构框图。
图2示出了根据本发明实施例的诸如计算机之类的终端的结构示意图。
图3示出了本发明一个实施例的自动分配IP地址的方法的流程图。
图4示出了根据本发明另一实施例的自动分配IP地址的方法的流程图。
具体实施方式
下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组件。为了清楚和简明，包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将被省略，否则它们将使本发明的主题不清楚。
根据本发明的实施例，通过扩展802.11管理帧来实现IP地址分配。根据802.11标准，MAC帧有三类：控制帧，管理帧和数据帧。每个MAC帧都应包括以下三个基本内容：(1)MAC头(MACheader)，包括帧控制，Duration/ID，地址，序列等控制信息；(2)帧体(Frame body)，其中包含一些固定长度和可变长度的数据信息域；(3)帧校验序列(FCS，Frame check sequence)，IEEE32-bit循环校验码(CRC)。
例如，信标(Beacon)帧，关联请求(Association Request)帧，重新关联请求(Reassociation Request)帧，关联响应(AssociationResponse)帧，重新关联响应(Reassociation Response)帧都是管理帧。这些帧的帧体(Frame Body)中包含几个固定长度字段，如能力信息(Capability information)，监听间隔(Listenlnterval)等。另外，这些帧的帧体还包括若干个可变长度字段，即信息单元(INFORMATION ELEMENT(IE))字段。每个字段前面是该IE字段的ID，后面是该IE字段的长度，再后面是IE的内容。根据802.11协议，IE字段的部分ID定义如下表1所示：
表1
| 信息单元IE | 单元ID |
| SSID | 0 |
| 支持速率(supported rates) | 1 |
| FH参数集 | 2 |
| DS参数集 | 3 |
| CF参数集 | 4 |
| TIM | 5 |
| IBSS参数集 | 6 |
| 保留 | 7-15 |
| 挑战文本(challenge text) | 16 |
| 为挑战文本扩展保留 | 17-31 |
| 保留 | 32-255 |
[0028]后来的802.11b，802.11g又对上述ID表做了扩展，使用了一些上表中的保留ID。作为一般应用，可以添加自己的IE字段，来发送自己私有的信息，但该IE应避免与标准已规定的IE字段冲突。
另外，无线网络的接入流程包括：(1)嵌入式无线设备发送载有无线参数的信标帧；(2)计算机检测到信标帧后，发送关联请求/重新关联请求帧给嵌入式无线设备；(3)嵌入式无线设备收到关联请求/重新关联请求帧后，发送关联响应/重新关联响应帧，给予确认；(4)计算机收到关联响应/重新关联响应帧，正常通信开始。因此，如果将IP地址的分配直接融合在计算机接入无线网络的过程中，就可以大大加快用户接入网络的速度，并且在用户接入到该网络之前，就可以获得该无线网络的IP地址、网段等信息。
图1示出了根据本发明实施例的嵌入式无线设备的结构框图。
如图1所示，根据本发明实施例的嵌入式无线设备100包括诸如无线网卡之类的通信单元110，用于发送或者接收无线电帧；用于控制整个嵌入式无线设备的控制单元120；和数据库130，用于保存可分配的IP地址，已分配的IP地址与使用该IP地址的计算机的MAC地址的对应表，以及其他相关的IP信息，例如网段地址，掩码，网关等。
如表2所示，数据库130中存储了可分配的IP地址池，已分配的IP地址和与该已分配IP地址的计算机的MAC地址的对应表等等信息。
表2
| 序号 | IP地址 | 分配/未分配 | MAC地址 | 其它信息 |
| 0 | 202.168.2.0 | 已分配 | MAC地址0 | 网段0 |
| 1 | 202.168.2.1 | 已分配 | MAC地址1 | 网段1 |
| 2 | 202.168.2.2 | 未分配 | ||
| 3 | 202.168.2.3 | 未分配 | ||
| ... | ||||
| 253 | 202.168.2.255 | 未分配 |
[0035]图2示出了根据本发明实施例的诸如计算机之类的终端的结构示意图。如图2所示，本实施例的计算机200包括：终端通信单元210，用于接收或者发送无线电帧；控制单元220，用于控制整个计算机200的操作；以及终端解析单元230，它从终端通信单元210所接收的帧中解析出IP地址或者其它信息，用于由控制单元220对本机进行配置。
图3示出了本发明一个实施例的自动分配IP地址的方法的流程图。根据本实施例，对管理帧的进行如下扩展：(1)对信标帧和关联/重新关联帧不做任何修改；(2)在关联帧中增加一个用于IP分配的IE，该IE的结构如下表3所示：
表3
如图3所示，首先嵌入式无线设备100通过通信单元110发送普通的信标帧(步骤S110)。然后，计算机200通过终端通信单元210发送普通的关联请求/重新关联请求帧给嵌入式无线设备100(步骤S120)。
接下来，嵌入式无线设备100收到关联请求/重新关联请求帧后，检索本地的数据库130，把一个可分配的IP地址，以及其他子网信息，写入关联响应/重新关联响应帧中，并发送该帧(步骤S130)。然后，计算机200收到关联响应/重新关联响应帧，通过终端解析单元230解析出嵌入式无线设备100分配的IP信息，计算机200的控制单元220按照上述配置，设置本地的IP相关配置。
图4示出了根据本发明另一实施例的自动分配IP地址的方法的流程图。根据本实施例，对管理帧的进行如下扩展：在信标帧中增加一个用于IP地址宣告的IE，该IE的结构为如表4所示：
表4
另外，在关联/重新关联请求帧中增加一个用于IP申请的IE，该IE的结构如下表5所示：
表5
另外，在关联相应/重新关联响应帧中增加一个用于IP确认的IE，该IE的结构如下表6所示：
表6
如图4所示，首先，嵌入式无线设备100检索本地的IP分配数据库130，然后通过通信单元110发送载有IP分配参数的信标帧(步骤S210)，该信标帧的结构如表4所示。然后，计算机200检测到信标帧后，从中解析出嵌入式无线设备的IP信息，并从这些IP地址信息中选择一个合适的IP地址(步骤S220)。
接下来，计算机200发送关联请求/重新关联请求帧给嵌入式无线设备100，并把上述IP地址写入该帧的“申请的IP地址”项中(步骤S230)。
在嵌入式无线设备100收到关联请求/重新关联请求帧后，把申请的IP地址写入关联响应/重新关联响应帧中，并发送该帧，给予确认(步骤S240)。
计算机100收到关联响应/重新关联响应帧，如果确认的IP与自己申请的IP一致，计算机按照上述配置，设置本地的IP相关配置(步骤S250)。
最后，正常通信开始，嵌入式无线设备把该IP地址的分配情况记录到本地的数据库130中，例如将刚刚分配的IP地址项修改为‘已分配’。
上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种自动分配IP地址的方法，包括：
从嵌入式无线设备向终端发送信标帧；
从终端向嵌入式无线设备发送关联请求/重新关联请求帧；
嵌入式无线设备从自身的数据库中为终端选择一个IP地址，并通过关联响应/重新关联响应帧发送给终端；
终端从关联响应/重新关联响应帧中解析出IP地址，并根据所述IP地址设置本地的IP相关配置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关联响应/重新关联响应帧包括至少一个信息单元，用于至少表示IP地址。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个信息单元还表示网段地址，子网掩码和网关地址。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据库至少包括已分配的IP地址、未分配的IP和分配的IP地址与终端的媒介访问控制地址的映射表。
5.一种自动分配IP地址的方法，包括：
在嵌入式无线设备通过信标帧向终端宣告可分配的IP地址；
终端从信标帧中解析IP地址信息，并且为自己选择一个IP地址；
终端将所述IP地址添加到关联请求/重新关联请求帧，并发送所述关联请求/重新关联请求帧；
嵌入式无线设备通过关联响应/重新关联响应帧以确认所述IP地址；
终端在确认的IP地址与选择的IP地址相同的情况下利用确认的IP地址进行配置。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述信标帧至少包括一个信息单元，所述信息单元至少表示当前可用的IP地址。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述信息单元还表示网段地址、子网掩码、网关地址、IP池起始地址和IP池结束地址。
8.如权利要求5所述的方法，还包括步骤：
在向终端宣告可分配的IP地址之前，从数据库中检索可分配的IP地址。
9.一种无线网络，包括嵌入式无线设备和终端，其中，
所述嵌入式无线设备，包括：
通信单元，用于发送信标帧、关联响应/重新关联响应帧或者接收关联请求/重新关联请求帧；
数据库，用于保存可分配的IP地址，已分配的IP地址与使用所述IP地址的终端的媒介访问控制地址的对应表；和
控制单元，用于根据所述接收关联请求/重新关联请求帧，从所述数据库中为所述终端选择一个IP地址，并通过所述关联响应/重新关联响应帧发送给所述终端；
所述终端，包括：
终端通信单元，用于接收所述信标帧、所述关联响应/重新关联响应帧或者发送所述关联请求/重新关联请求帧；
解析单元，用于从所述终端通信单元所接收的关联响应/重新关联响应帧中解析出IP地址；以及
终端控制单元，用于根据解析单元解析出的IP地址配置本地的IP相关配置。
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