CN101854732A - 一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，基于在OSI数据链路层上进行WiFi格式数据帧和以太网格式帧的相互转换，实现了WiFi终端设备和有线以太网的透明传输。采用本发明实现的以太网WiFi适配器具有专用性强，节约成本，便于小型化，方便携带，且节约能耗的特点。

Description

一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法

技术领域

本发明涉及一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，具体的说，是一种WiFi终端设备通过WiFi无线网接入有线以太网的方法。

技术背景

随着WiFi技术的普及，支持WiFi功能的设备也越来越多，选择WiFi连接已经成为人们的一种趋势和习惯。目前市场上提供的无线AP(Accress Point，接入点)和无线路由器就是用于组建WiFi无线网络的设备。

无线AP用于提供WiFi终端设备对有线局域网和从有线局域网对WiFi终端设备的访问，同时支持在访问AP(接入点)覆盖范围内的WiFi终端设备可以通过它进行相互通信。同时为了扩展无线网络的覆盖范围，达到WiFi终端设备能够在网络中漫游的目的，无线AP还需要提供多AP互联，为此，无线AP采用了网桥模式、AP到AP无线桥接、多AP桥接、无线信号中继等技术实现。

无线路由器是无线AP与宽带路由器的一种结合体，它借助于路由器功能，可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的接入共享。另外，无线路由器可以把通过它进行无线和有线连接的终端都分配到一个子网，这样子网内的各种设备交换数据就非常方便。所以无线路由器不仅需要提供无线AP的基本功能，如WiFi终端设备和有线局域网之间的通信、WiFi终端设备和WiFi终端设备之间的通信、WiFi终端设备在不同无线AP之间的漫游等功能，还需要提供路由、ADSL或小区宽带的无线接入及共享等功能。

基于以上特点，无线路由器适合于个人家庭、学生、小型企业用户的无线组网，而由于无线AP具有更强的信号收发能力，更大的传输范围，支持更多的用户接入数量，适合于中、大型企业的无线组网。以上所述无线AP和无线路由器功能复杂，势必造成其成本高，功耗大、体积大，且不适于携带。然而在实际应用中，许多情形下WiFi终端设备的应用需求仅仅限于接入有线以太网，而其他功能如WiFi网内的WiFi终端设备之间的相互通信、WiFi终端设备在不同AP间的漫游等很少用到或根本不需要，在此情况下，使用无线AP或无线路由器变得很不经济。

发明内容

本发明提出的一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法就解决了以上问题，与无线AP或无线路由器相比，采用本发明方法实现的以太网WiFi适配器11只实现WiFi终端设备对有线局域网和从有线局域网对WiFi终端设备的访问，而不实现WiFi终端设备和WiFi终端设备之间的通信，以及WiFi终端设备在不同无线AP之间的漫游所需要的网桥模式、AP到AP无线桥接、多AP桥接、无线信号中继等技术，同时也不实现无线路由器的路由器功能、ADSL或小区宽带的接入及共享功能。

为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：

一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，包括以下步骤：

以太网WiFi适配器11和有线以太网13建立有线连接；

WiFi终端设备12和以太网WiFi适配器11建立无线连接；

WiFi终端设备12和有线以太网13数据通信的过程中，以太网WiFi适配器11将WiFi终端设备12发出的WiFi格式的数据帧在OSI数据链路层上转换成以太网格式的帧，并发给有线以太网13；

WiFi终端设备12和有线以太网13数据通信的过程中，以太网WiFi适配器11将从有线以太网13接收到的以太网格式的帧在OSI数据链路层上转换成WiFi格式的数据帧发给WiFi终端设备12。

其中，所述的以太网WiFi适配器11和WiFi终端设备12的连接模式包括AP模式和ADHOC模式。

其中，所述的以太网WiFi适配器11和WiFi终端设备12建立连接的认证模式包括开放系统认证和共享密钥认证。

其中，所述的WiFi终端设备12包括但不限于具有WiFi功能的个人计算机、小型计算机、数据处理工作站、WiFi扫描仪、WiFi手机、WiFi移动处理器以及其它各种具有WiFi功能的处理系统；可以支持一台或多台WiFi终端设备同时和以太网WiFi适配器11连接。

其中，所述的以太网WiFi适配器11支持IEEE 802.11系列协议，包括IEEE 802.11a、IEEE802.11b、IEEE 802.11g和IEEE 802.11n协议，支持其中一种或多种。

其中，所述的以太网WiFi适配器11支持IEEE 802.3系列协议，包括IEEE 802.3、IEEE802.3u和IEEE 802.3ab协议，支持其中一种或多种。

其中，所述的在OSI数据链路层上将WiFi格式的数据帧转换成以太网格式的帧的方法包括将一帧WiFi数据帧转换成一帧以太网帧、将多帧WiFi数据帧合并转换成一帧以太网帧、或将一帧WiFi数据帧拆分转换成多帧以太网帧。

其中，所述的在OSI数据链路层上将以太网格式的帧转换成WiFi格式的数据帧的方法包括将一帧以太网帧转换成一帧WiFi数据帧、将多帧以太网帧合并转换成一帧WiFi数据帧、或将一帧以太网帧拆分转换成多帧WiFi数据帧。

其中所述以太网WiFi适配器11直接丢弃不同WiFi终端设备12之间通信的WiFi数据帧。

本发明所述的以太网WiFi适配器11与无线AP和无线路由器相比功能专一，不需要功能强大的处理器和大容量的存储器，容易实现小型化，方便携带，同时具有降低成本、功耗更低，更加节能的优点。

附图说明

图1是WiFi终端设备通过以太网WiFi适配器连接有线以太网的示意图

图2是本发明实施例的一个典型应用图

图3是一帧WiFi格式的数据帧转换成一帧以太网格式的帧的帧转换格式图

图4是多帧WiFi格式的数据帧合并转换成一帧以太网格式的帧的帧转换格式图

图5是一帧WiFi格式的数据帧拆分转换成两帧以太网格式的帧的帧转换格式图

具体实施方式：

在以下的说明中，将详细描述该方法的具体实施细节，以便提供对本发明全面的理解。然而本专业的技术人员会知道，本发明也可以通过其他类似的细节实施。

图1是WiFi终端设备通过以太网WiFi适配器连接以太网的示意图，如图1所示，以太网WiFi适配器11和以太网13建立有线连接22。WiFi终端设备12和以太网WiFi适配器11建立无线连接21，并且响应WiFi终端设备12的控制帧和管理帧并发送控制帧和管理帧给WiFi终端设备12，以保持WiFi终端设备12和以太网WiFi适配器11的连接和数据通路。此时，WiFi终端设备12和有线以太网13已经可以进行数据通信，在WiFi终端设备12和有线以太网13数据通信的过程中，以太网WiFi适配器11将WiFi终端设备12发出的WiFi格式的数据帧在OSI数据链路层上转换成以太网格式的帧，并发给有线以太网13；同时以太网WiFi适配器11将从有线以太网13接收到的以太网格式的帧在OSI数据链路层上转换成WiFi格式的数据帧发给WiFi终端设备12。

图2是本发明实施例的一个典型应用图。在本实施例中，以太网WiFi适配器200和以太网路由器201连接，以太网路由器201和WAN(广域网)202连接，以太网WiFi适配器200和以太网路由器201的接口所采用的以太网协议为IEEE 802.3u，工作于100M全双工模式。在本实施例中，以太网WiFi适配器200工作于WiFi协议的AP模式，定期发送信标帧(BeaconFrame)，并对WiFi终端设备的轮询请求帧(Probe Request Frame)进行响应。当WiFi终端一203或WiFi终端二204请求连接，并通过以太网WiFi适配器200的认证后，即与以太网WiFi适配器200建立无线连接。

在本实施例中，为了提供更高的安全级别，WiFi终端和以太网WiFi适配器200的认证过程采用共享密钥认证。

以太网WiFi适配器200将从WiFi终端一203或WiFi终端二204接收到的数据帧进行分析，对于发送到有线以太网的数据帧，在OSI数据链路层上转换成以太网格式的帧发给以太网路由器201；同时以太网WiFi适配器200将来自以太网路由器201的帧，在OSI数据链路层上转成WiFi格式的数据帧，发送到WiFi终端一203或WiFi终端二204。

通过以上数据转换，WiFi终端一203和WiFi终端二204就可以和以太网路由器201进行数据通信，并通过以太网路由器201访问WAN(广域网)202。

以太网WiFi适配器200接收到WiFi终端一203和WiFi终端二204之间通信的数据帧后，直接丢弃，而不进行转发。

图3、图4、图5给出了本实施例所采用的在OSI数据链路层上将WiFi数据帧转换成以太网帧的转换方法。从图中可以看出WiFi协议帧格式和以太网协议帧格式的主体框架，WiFi协议的帧包括“帧头”、“无线网帧体”和“帧校验域”字段，其中“帧头”包括“帧控制”、“持续时间/标识”、“地址1”、“地址2”、“地址3”、“序列控制”、“地址4”和“QOS控制”字段，WiFi协议数据帧同样符合其格式；以太网协议的帧包括“目的地址”、“源地址”、“长度/类型”、“以太网帧体”、“帧校验序列”字段。

图3是一帧WiFi格式的数据帧转换成一帧以太网格式的帧的帧转换格式图，其转换步骤如下：

先从“帧控制”、“持续时间/标识”、“地址1”、“地址2”、“地址3”、“序列控制”、“地址4”、“QOS控制”字段中提取出“目的地址”和“源地址”字段；

从“无线网帧体”提取并拷贝到“以太网帧体”，如果该字段的字节数少于48个字节时，按以太网协议填充到48字节；

计算出以太网帧的帧长度并填充到“长度/类型”；

计算出以太网帧的帧校验序列并填充到“帧校验序列”；

生成以太网帧。

当WiFi网络繁忙的时候，为了增加WiFi无线帧成功发送的概率，WiFi设备会将一个帧的帧体拆分成多段分多个帧发送。当以太网WiFi适配器收到此类帧，将按图4的转换方法进行到以太网帧的转换：先从接收到的帧中提取帧体，再合并成一个“以太网帧体”；并提取“目的地址”和“源地址”字段、计算得到“长度/类型”和“帧校验序列”字段，完成以太网帧的生成。

当以太网WiFi适配器收到一帧包含两帧以太网格式帧的WiFi数据帧时，将按图5的方法进行拆分完成到以太网帧的转换，先从WiFi协议的数据帧中提取“目的地址”和“源地址”字段，从“无线网帧体”字段中提取并拷贝到“以太网帧体”，并计算得到“长度/类型”和“帧校验序列”，完成第一帧以太网帧的生成；再从“无线网帧体”的后续部分拷贝到第二帧以太网帧的“目的地址”、“源地址”、“长度/类型”、“以太网帧体”字段，并计算得到“帧校验序列”完成第二帧以太网帧的生成。

本实施例中，以太网帧转换成WiFi数据帧的转换方法与上述转换步骤相反。

以上实施例描述了本发明的某此特征及一种实现方法，但是对于本专业的技术人员来说，将会出现许多修改、替换、变化和等效代换。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求的范围为准。

Claims (9)

1.一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，包括以下步骤：

以太网WiFi适配器11和有线以太网13建立有线连接；

WiFi终端设备12和以太网WiFi适配器11建立无线连接；

WiFi终端设备12和有线以太网13数据通信的过程中，以太网WiFi适配器11将WiFi终端设备12发出的WiFi格式的数据帧在OSI数据链路层上转换成以太网格式的帧，并发给有线以太网13；

WiFi终端设备12和有线以太网13数据通信的过程中，以太网WiFi适配器11将从有线以太网13接收到的以太网格式的帧在OSI数据链路层上转换成WiFi格式的数据帧发给WiFi终端设备12。

2.如权利要求书1所述的一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，其特征在于：

所述的以太网WiFi适配器11和WiFi终端设备12的连接模式包括AP模式和AD HOC模式。

3.如权利要求书2所述的一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，其特征在于：

所述的以太网WiFi适配器11和WiFi终端设备12建立连接的认证模式包括开放系统认证和共享密钥认证。

4.如权利要求书1所述的一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，其特征在于：

所述的WiFi终端设备12包括但不限于具有WiFi功能的个人计算机、小型计算机、数据处理工作站、WiFi扫描仪、WiFi手机、WiFi移动处理器以及其它各种具有WiFi功能的处理系统；可以支持一台或多台WiFi终端设备同时和以太网WiFi适配器11连接。

5.如权利要求书1所述的一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，其特征在于：

所述的以太网WiFi适配器11支持IEEE 802.11系列协议，包括IEEE 802.11a、IEEE802.11b、IEEE 802.11g和IEEE 802.11n协议，支持其中一种或多种。

6.如权利要求书1所述的一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，其特征在于：

所述的以太网WiFi适配器11支持IEEE 802.3系列协议，包括IEEE 802.3、IEEE 802.3u和IEEE 802.3ab协议，支持其中一种或多种。

7.如权利要求书1所述的一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，其特征在于：

所述的在OSI数据链路层上将WiFi格式的数据帧转换成以太网格式的帧的方法包括将一帧WiFi数据帧转换成一帧以太网帧、将多帧WiFi数据帧合并转换成一帧以太网帧、或将一帧WiFi数据帧拆分转换成多帧以太网帧。

8.如权利要求书1所述的一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，其特征在于：

所述的在OSI数据链路层上将以太网格式的帧转换成WiFi格式的数据帧的方法包括将一帧以太网帧转换成一帧WiFi数据帧、将多帧以太网帧合并转换成一帧WiFi数据帧、或将一帧以太网帧拆分转换成多帧WiFi数据帧。

9.如权利要求书1所述的一种通过WiFi无线网接入有线以太网的方法，其特征在于：

所述以太网WiFi适配器11直接丢弃不同WiFi终端设备12之间通信的WiFi数据帧。

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