CN102868647B - 一种基于Linux网络内核的数据处理方法和装置 - Google Patents
一种基于Linux网络内核的数据处理方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供了一种基于Linux网络内核的数据处理方法及装置，其中，所述方法包括上行数据转发流程，具体包括如下步骤：IEEE 802.11协议层截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE 802.11报文传递至Linux协议栈的链路层；所述Linux协议栈的链路层将所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥；所述Linux网桥依据预设的IEEE 802.11报文匹配规则提取匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧；将所述匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧封装成无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文并转发。本申请可以提高数据转发效率，同时减轻应用层处理CAPWAP相关任务的负担。
Description
技术领域
本申请涉及Linux操作系统的技术领域，特别是涉及一种基于Linux网络内核的数据处理方法，以及，一种基于Linux网络内核的数据处理装置。
背景技术
无线接入点(AP，Access Point)也称无线网桥、无线网关，也就是所谓的“瘦”AP。此无线设备的传输机制相当于有线网络中的集线器，在无线局域网中不停地接收和传送数据；任何一台装有无线网卡的PC均可通过AP来分享有线局域网络甚至广域网络的资源。理论上，当网络中增加一个无线AP之后，即可成倍地扩展网络覆盖直径；还可使网络中容纳更多的网络设备。每个无线AP基本上都拥有一个以太网接口，用于实现无线与有线的连接。
所谓的“胖”AP，其学名应该称之为无线路由器。无线路由器与纯AP不同，除无线接入功能外，一般具备WAN(广域网)、LAN(局域网)两个接口，多支持DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机设置协议)服务器、DNS(Domain Name System，域名系统)和MAC(Medium/MediaAccess Control，介质访问控制)地址克隆，以及VPN(Virtual Private Network，虚拟专用网络)接入、防火墙等安全功能。
随着WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网络)技术的发展，传统的以胖AP为主要组成部分的自治型WLAN网络逐渐演变为以瘦AP+AC为架构的会聚型WLAN网络。在这种瘦AP+AC的组网方式中，AC负责无线网络的接入控制，转发和统计、AP的配置监控、漫游管理、AP的网管代理、安全控制；瘦AP负责802.11报文的加解密、802.11的PHY(物理层)功能、接受无线控制器的管理、RF(无线射频信号) 空口的统计等简单功能。
在瘦AP+AC为架构的WLAN网络下，为了AP与AC能够进行互联和沟通，国际标准化组织以及部分厂商为统一AP-AC的接口制定了一些规范，其中包括RFC系列的关于CAPWAP(Control And Provisioning ofWireless Access Points，无线接入点的控制和配置协议)的规范，CAPWAP协议规定了CAPWAP控制信道和CAPWAP数据信道，控制信道负责AP自动发现AC，AC对AP进行安全认证，AP从AC获取软件映像，AP从AC获得初始和动态配置等，完成控制信令的交互；CAPWAP数据信道支持本地数据转发和集中数据转发，完成CAPWAP数据面业务的处理。
现有AP为完成与AC之间的业务交互，大多是在应用层(用户态)建立SOCKET(套接字，用于描述IP地址和端口)通信链路，完成CAPWAP控制信令发送和CAPWAP数据业务的转发；802.11报文通过Linux协议栈到用户态，交由用户态任务封装成CAPWAP数据业务然后转发。这种数据处理的方式不仅浪费了数据转发的时间，还增加了应用层(用户态)处理CAPWAP相关任务的负担。
因此，目前本领域技术人员迫切需要解决的一个技术问题为，创造性地提出一种基于Linux网络内核的数据处理机制，用以提高数据转发效率，同时减轻应用层(用户态)处理CAPWAP相关任务的负担。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种基于Linux网络内核的数据处理方法，用以提高数据转发效率，同时减轻应用层(用户态)处理CAPWAP相关任务的负担。
相应的，本申请还提供了一种基于Linux网络内核的数据处理装置，用以保证上述方法的实现及应用。
为了解决上述问题，本申请公开了一种基于Linux网络内核的数据处理方法，所述方法包括上行数据转发流程，具体包括如下步骤：
IEEE 802.11协议层截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE 802.11报 文传递至Linux协议栈的链路层；其中，所述IEEE 802.11报文包括IEEE802.11管理帧，以及，IEEE 802.11数据帧，所述IEEE 802.11数据帧具有以太帧帧头；
所述Linux协议栈的链路层将所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥；
所述Linux网桥依据预设的IEEE 802.11报文匹配规则提取匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧；
将所述匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧封装成无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文并转发。
优选地，在所述IEEE 802.11协议层截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE 802.11报文传递至Linux协议栈的链路层的步骤之前，还包括：
在IEEE 802.11协议层注册拦截IEEE 802.11报文的过滤器。
优选地，所述IEEE 802.11协议层截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE 802.11报文传递至Linux协议栈的链路层的步骤包括：
采用所述IEEE 802.11协议层的过滤器截获IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧；
所述IEEE 802.11协议层将IEEE 802.11数据帧的帧头转换成以太帧帧头；
产生软中断通知Linux协议栈的链路层，并将所述IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧传递至Linux协议栈的链路层。
优选地，在所述Linux网桥依据预设的IEEE 802.11报文匹配规则提取匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧的步骤之前，还包括：
所述Linux网桥在钩挂hook点NF_BR_PRE_ROUTING处，调用钩挂hook函数截获所有数据帧。
优选地，所述软中断通过netif_rx函数产生，所述软中断激活Linux协议栈链路层的软中断处理例程net_rx_action；
所述Linux协议栈链路层的软中断处理例程net_rx_action通过netif_receive_skb函数把所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥。
本申请实施例还公开了一种基于Linux网络内核的数据处理方法，所述方法包括下行数据转发流程，具体包括如下步骤：
截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文
去除所述无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的帧头，获得IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
从所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧中提取出目的地址；
按照所述目的地址发送所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧。
优选地，在所述截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的步骤之前，还包括：
在Linux协议栈的网络IP层的钩挂hook点NF_IP_LOCAL_IN处，调用钩挂hook函数截获从所述Linux协议栈的网络IP层传递的所有数据帧；
所述截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的步骤为，
从所述Linux协议栈的网络IP层传递的所有数据帧中，提取出端口号为5247的帧，所述端口号为5247的帧即为无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文。
优选地，所述按照目的地址发送相应的数据的步骤包括：
当所述目的地址是终端的MAC地址时，将当前帧传送给连接的WLAN设备发送；
当所述目的地址是广播地址时，将当前帧传送给Linux网桥，由所述Linux网桥发送给每个WLAN设备进行广播。
优选地，所述CAPWAP数据报文包括CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头，以及，IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
所述去除无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的帧头的步骤为，去除所述无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头。
优选地，在所述按照目的地址发送所述IEEE 802.11管理帧或IEEE802.11数据帧的步骤之前，还包括：
将所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧的帧头转换为以太帧头。
本申请实施例还公开了一种基于Linux网络内核的数据处理装置，所述装置用于上行数据转发，具体包括如下模块：
位于IEEE 802.11协议层的报文截获传递模块，用于截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE 802.11报文传递至Linux协议栈的链路层；其中，所述IEEE 802.11报文包括IEEE 802.11管理帧，以及，IEEE 802.11数据帧，所述IEEE 802.11数据帧具有以太帧帧头；
位于Linux协议栈链路层的帧传送模块，用于将所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥；
位于Linux网桥的提取模块，用于依据预设的IEEE 802.11报文匹配规则提取匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧；
位于Linux网桥的封装转发模块，用于将所述匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧封装成无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文并转发。
优选地，所述的装置，还包括：
过滤器注册模块，与所述位于IEEE 802.11协议层的报文截获模块相连，用于在IEEE 802.11协议层注册拦截IEEE 802.11报文的过滤器。
优选地，所述位于IEEE 802.11协议层的报文截获传递模块包括：
过滤器过滤子模块，用于采用所述IEEE 802.11协议层的过滤器截获IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧；
以太帧头转换子模块，用于将IEEE 802.11数据帧的帧头转换成以太帧帧头；
通知传输子模块，用于产生软中断通知Linux协议栈的链路层，并将所述IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧传递至Linux协议栈的链路层。
优选地，所述的装置，还包括：
位于Linux网桥的钩挂拦截模块，与所述位于Linux网桥的提取模块相连，用于在钩挂hook点NF_BR_PRE_ROUTING处，调用钩挂hook函数截获所有数据帧。
本申请实施例还公开了一种基于Linux网络内核的数据处理装置，所述装置用于下行数据转发，具体包括如下模块：
数据报文截获模块，用于截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文；
解封装模块，用于去除所述无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的帧头，获得IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
目的地址提取模块，用于从所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧中提取出目的地址；
数据发送模块，用于按照所述目的地址发送所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧。
优选地，所述的装置，还包括：
位于Linux协议栈网络IP层的拦截模块，与所述数据报文截获模块相连，用于在Linux协议栈的网络IP层的钩挂hook点NF_IP_LOCAL_IN处，调用钩挂hook函数截获从所述Linux协议栈的网络IP层传递的所有数据帧；
所述数据报文截获模块包括：
端口号查询子模块，用于从所述Linux协议栈的网络IP层传递的所有数据帧中，提取出端口号为5247的帧，所述端口号为5247的帧即为截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文。
优选地，所述数据发送模块包括：
终端发送子模块，用于在所述目的地址是终端的MAC地址时，将当前帧传送给连接的WLAN设备发送；
广播子模块，用于在所述目的地址是广播地址时，将当前帧传送给Linux网桥，由所述Linux网桥发送给每个WLAN设备进行广播。
优选地，所述CAPWAP数据报文的帧头包括CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头。
优选地，所述的装置，还包括：
以太帧头转换模块，与所述数据发送模块相连，用于将所述IEEE802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧的帧头转换为以太帧头。
与现有技术相比，本申请包括以下优点：
本申请实施例通过动态注册、灵活匹配的方式对IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧的截获、封装、去封装、转发，完成瘦AP模式下AP与AC关于终端处理的交互，在Linux内核底层协议层完成数据转发提高了数据转发速度和效率，本申请将CAPWAP数据面的业务处理移到内核态来做，在Linux内核态完成数据转发，相比现有技术在应用层(用户态)处理CAPWAP相关任务，提高了数据转发的速度和效率，同时减轻应用层(用户态)处理CAPWAP相关任务的负担。
附图说明
图1是瘦AP+AC的组网方式的示意图；
图2是本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理方法实施例1的步骤流程图；
图3是本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理方法实施例2的步骤流程图；
图4是本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理方法实施例3的步骤流程图；
图5是本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理方法实施例4 的步骤流程图；
图6是本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理装置实施例1的结构框图；
图7是本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理装置实施例2的结构框图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
为使本领域技术人员更好地理解本申请，以下对本申请所涉及的技术背景和专业名词进一步说明。
无线接入点(AP)具有如下特点：
(1)无线覆盖设备；
(2)相当于一个连接有线网和无线网的桥梁；
(3)其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，实现大范围、多用户的无线接入。
接入控制器(AC)具有如下特点：
(1)无线局域网接入控制设备；
(2)负责将来自不同AP的数据进行汇聚并接入Internet；
(3)同时完成AP设备的配置管理和无线用户的认证、管理，以及带宽、访问、切换、安全等控制功能；
(4)AC强大的管理和控制功能，能够构建出个性化、专业化的WLAN解决方案。
“瘦”AP：无线接入点也称无线网桥、无线网关，具有如下特点：
(1)此无线设备的传输机制相当于有线网络中的集线器；
(2)在无线局域网中不停地接收和传送数据；
(3)任何一台装有无线网卡的PC均可通过AP来分享有线局域网络甚至广域网络的资源；
(4)理论上，当网络中增加一个无线AP之后，即可成倍地扩展网络覆盖直径；还可使网络中容纳更多的网络设备；
(5)每个无线AP基本上都拥有一个以太网接口，用于实现无线与有线的连接。
胖AP：其学名应该称之为无线路由器。一般具备WAN、LAN两个接口，多支持DHCP服务器、DNS和MAC地址克隆，以及VPN接入、防火墙等安全功能。最早的WLAN设备，将多种功能集为一身，如：物理层、链路层、用户数据加密、用户的认证、QoS、安全策略、用户的管理及其他应用层功能集为一体，传统将这类WLAN设备俗称为“胖”AP。“胖”AP的特点是配置灵活、安装简单、性价比高，但AP之间相互独立，无法适合用户密度高、多个AP连续覆盖等环境复杂的场所。
为此产生集中控制型AC+AP设备，通过集中控制器AC和轻量级AP配合，实现“胖”AP设备的功能。其中，轻量级AP只保留物理链路层和MAC功能，提供可靠、高性能的射频管理，包括802.11协议的无线连接；集中控制器AC集中所有的上层功能，包括安全、控制和管理等功能，与传统的AP相比，轻量级AP实现的功能大大减弱，故俗称为“瘦”AP。
在瘦AP+AC的组网方式中，AC负责无线网络的接入控制，转发和统计、AP的配置监控、漫游管理、AP的网管代理、安全控制；瘦AP负责802.11报文的加解密、802.11的PHY功能、接受AC的管理、RF空口的统计等简单功能。如图1所示的瘦AP+AC的组网方式示意图，通过AC来管理多个AP，AP和AC间采用隧道协议进行通讯，无线接入报文的处理在AP和AC间分担实现。
瘦AP+AC的组网方式的优点如下：
(1)瘦AP的配置保存在AC中，瘦AP启动时会自动从AC下载合适的设备配置信息；
(2)瘦AP需要能够自动获取IP地址，同时瘦AP需要能够自动发现可接入的AC，并对AC和瘦AP之间的网络拓扑不敏感；
(3)AC支持瘦AP的配置代理和查询代理，能够将用户对瘦AP的配置顺利传达到指定的瘦AP设备，同时可以实时察看瘦AP的状态和统计信息；
(4)AC保存瘦AP的最新软件，并负责瘦AP软件的自动更新。
由于瘦AP不能单独工作，必须和AC配合使用，两者之间进行互联和沟通的协议就是CAPWAP协议。CAPWAP——Control And Provisioningof Wireless Access Points Protocol Specification。其由两个部分组成：CAPWAP协议和无线BINDING协议。前者是一个通用的隧道协议，完成AP发现AC等基本协议功能，和具体的无线接入技术无关。后者是提供具体和某个无线接入技术相关的配置管理功能。简而言之，前者规定了各个阶段需要干什么事，后者就是具体到在各种接入方式下应该怎么完成这些事。CAPWAP协议在2009年4月的RFC5415中发布，无线BINGDING协议目前只出台了接入方式为802.11的RFC，也是2009年4月发布的，RFC编号为5416。
CAPWAP协议的主要功能：
AP自动发现AC，AC对AP进行安全认证，AP从AC获取软件映像，AP从AC获得初始和动态配置等。此外，系统可以支持本地数据转发和集中数据转发。
瘦AP架构让AC具有了对整个WLAN网络的完整视图，为无线漫游、无线资源管理等业务功能的实现提供了基础。
CAPWAP的模式：
CAPWAP协议支持两种模式的操作：Split MAC和Local MAC。
Split MAC：在split MAC模式下，所有二层的无线数据和管理帧都会被CAPWAP协议封装，然后在AC和WTP之间交换。其中，无线终端WTP是物理或者网络实体，包含一个射频天线和无线物理层可以传输和接收STATION在无线存取网络的数据，STATION是一个包含无线接口的设备。从一个Station收到的无线帧，会被直接封装，然后转发给AC。
Local MAC：本地转发模式允许数据帧可以用本地桥或者使用802.3 的帧形式用隧道转发。在这种情况下，二层无线管理帧在WTP本地已经处理，然后转发给AC。在本地转发模式下，Station传送的无线帧被封装成802.3数据帧，然后转发给AC。
CAPWAP的负载类型：
数据消息：封装转发无线帧；
控制消息：管理WTP和AC之间交换的管理消息。
现有技术中，AP与AC之间的业务交互，大多是在用户态建立SOCKET通信链路，完成CAPWAP控制信令发送和CAPWAP数据业务的转发；802.11报文通过Linux协议栈到用户态，交由用户态任务封装成CAPWAP数据业务然后转发。这种数据处理的方式不仅浪费了数据转发的时间，还增加了用户态任务处理的负担。本专利发明人正是针对这一技术问题，提出本申请的核心构思之一在于，将CAPWAP数据面的业务处理移到内核态来做，从而提高数据转发效率，同时减轻应用层(用户态)处理CAPWAP相关任务的负担。
参考图2，示出了本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理方法实施例1的步骤流程图，本实施例涉及上行数据转发流程，具体可以包括如下步骤：
步骤201，IEEE 802.11协议层截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE802.11报文传递至Linux协议栈的链路层；
其中，所述IEEE 802.11报文包括IEEE 802.11管理帧，以及，IEEE802.11数据帧，所述IEEE 802.11数据帧具有以太帧帧头。
步骤202，所述Linux协议栈的链路层将所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥；
步骤203，所述Linux网桥依据预设的IEEE 802.11报文匹配规则提取匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧；
步骤204，将所述匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧封装成无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文并转发。
需要说明的是，本申请实施例应用的前提条件如下：
1)存在瘦AP+AC为架构的WLAN网络架构；
2)AP与AC之间的互联和沟通是通过CAPWAP协议完成的。
在本申请实施例中，上行数据转发流程是指AP将数据转发给AC的流程，下行数据转发流程是指AP接收AC发送的CAPWAP数据报文的流程。
在本申请实施例中，所述IEEE 802.11报文主要包括IEEE 802.11数据帧和IEEE 802.11管理帧，其中，IEEE 802.11数据帧即指用户的数据报文，IEEE 802.11管理帧负责STA和AP之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作，包括诸如：Beacon(标记帧)、Probe(探测帧)、Authentication(鉴权帧)及Association(关联帧)等。
在瘦AP模式下，AP工作在SPLIT MAC时，IEEE 802.11管理帧，以及，IEEE 802.11数据帧需要转发给AC，由AC处理决定是否允许终端关联；在瘦AP模式下，AP工作在LOCAL MAC的本地转发时，IEEE802.11管理帧需要转发给AC，由AC决定是否允许终端接入。
所述Linux网桥工作在ISO层次结构中的二层，通过MAC地址来区分，可以实现几个网络或主机之间的互联；Netfilter是Linux网络内核的一个子系统，Netfilter使得诸如数据包过滤、网络地址转换(NAT)以及网络连接跟踪等技巧成为可能，这些功能仅通过使用内核代码提供的各式各样的hook函数既可以完成。这些hook函数位于内核代码中，要么是静态链接的，要么是以动态加载的模块的形式存在。可以为指定的网络事件注册相应的回调函数。
Netfilter中定义了五个关于IPv4的hook点、五个关于Linux网桥的hook点，这些hook列在以下表1和表2中：
表1：
表2：
在具体实现中，可以在IEEE 802.11协议层注册FILTER(过滤器)将IEEE 802.11管理帧截获，交给Linux协议栈的链路层(Linux内核网络L2(MAC)层)；而IEEE 802.11协议层对IEEE 802.11数据帧进行过滤校验等处理以后，将其帧头转换成以太帧帧头交给Linux协议栈的链路层；这样，无论是IEEE 802.11管理帧还是IEEE 802.11数据帧都递交给了Linux协议栈的链路层。
为完成IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧的提取、封装、转发，可以将以太设备(ethN)和wlan设备(athN)添加到Linux网桥(brN)上，同时在Netfilter提供的hook点：NF_BR_PRE_ROUTING注册hook函数，将IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧在通过Linux网桥前提取出来，然后封装成CAPWAP报文转发给AC。
为使本领域技术人员更好地理解本申请，以下结合图3所示的本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理方法实施例2的步骤流程图，对所述上行数据转发流程进一步说明：
步骤301，在IEEE 802.11协议层注册拦截IEEE 802.11报文的过滤器；
步骤302，采用所述IEEE 802.11协议层的过滤器截获IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧；
步骤303，所述IEEE 802.11协议层将IEEE 802.11数据帧的帧头转换成以太帧帧头；
步骤304，所述IEEE 802.11协议层通过netif_rx函数产生软中断IRQNET_RX_SOFTIRQ通知Linux协议栈的链路层，所述软中断激活Linux协议栈链路层的软中断处理例程net_rx_action；
步骤305，所述Linux协议栈链路层的软中断处理例程net_rx_action通过netif_receive_skb函数把所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥；
步骤306，所述Linux网桥在hook点NF_BR_PRE_ROUTING处，调用hook函数截获所有数据帧；
步骤307，所述Linux网桥在所截获的所有数据帧中，提取与预设的IEEE 802.11报文匹配规则匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧；
步骤308，将所述匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧封装成CAPWAP数据报文并转发。
在实际中，对于在步骤307中没有被匹配上的帧可能直接被转发，也可能再次交给netif_receive_skb函数，由该函数将帧传给Linux协议栈IP层(L3层)协议处理函数。
参考图4，示出了本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理方法实施例3的步骤流程，本实施例涉及下行数据转发流程，具体可以包括如下步骤：
步骤401，截获CAPWAP数据报文；
步骤402，去除CAPWAP数据报文的帧头；
在具体实现中，所述CAPWAP数据报文可以包括CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头，以及，IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；在这种情况下，所述步骤402可以为，去除所述CAPWAP数据报文的CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头。
步骤403，从所述IEEE 802.11管理帧/或IEEE 802.11数据帧中提取出目的地址；
步骤404，按照所述目的地址发送所述IEEE 802.11管理帧或IEEE802.11数据帧。
本申请实施例在下行方向上（AP接收AC发送的CAPWAP数据面报文）采用如下设计：在Netfilter提供的hook点：NF_IP_LOCAL_IN注册hook函数，在IP层将数据包交由上层协议处理前提取端口号是5247（CAPWAP数据报文端口为UDP众所周知端口5247）的报文，解封装交给802.11协议层处理。
为使本领域技术人员更好地理解本申请，以下结合图5所示的本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理方法实施例4的步骤流程图，对所述下行数据转发流程进一步说明：
步骤501，在Linux协议栈的IP层的钩挂hook点NF_IP_LOCAL_IN处，调用钩挂hook函数截获从所述Linux协议栈的IP层传递的所有数据帧；
步骤502，从所述Linux协议栈的IP层传递的所有数据帧中，提取出端口号为5247的帧，所述端口号为5247的帧即为CAPWAP数据报文；
其中，所述CAPWAP数据报文包括CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头，以及，IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
步骤503，去除所述CAPWAP数据报文中的CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头和以太帧头，获得IEEE 802.11管理帧/或IEEE 802.11数据帧；
步骤504，从所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧中提取出目的地址；
在具体实现中，所述目的地址可以在所述IEEE 802.11管理帧或IEEE802.11数据帧的帧头中提取。
步骤505，将所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧的帧头转换为以太帧头；
步骤506，按照所述目的地址发送所述具有以太帧头的IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧，具体可以包括：
当所述帧头中的目的地址是终端的MAC地址时，将当前帧传送给连接的WLAN设备发送；
当所述帧头中的目的地址是广播地址时，将当前帧传送给Linux网桥，由所述Linux网桥发送给每个WLAN设备进行广播。
在实际中，对于经步骤502判断不是端口号为5247的帧则可以交由相应的四层协议处理。
需要说明的是，当AP工作在LOCAL MAC的本地转发情况下，还需要在Netfiler提供的hook点：NF_BR_FORWARD注册hook函数，实现本地转发情况下用户之间的二层隔离和VLAN划分。
本申请实施例通过动态注册、灵活匹配的方式对IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧的截获、封装、去封装、转发，完成瘦AP模式下AP与AC关于终端处理的交互，在Linux内核底层协议层完成数据转发提高了数据转发速度和效率，本申请方法实施例中的操作都是在内核态完成的，在Linux内核态完成数据转发相比在用户态处理数据提高了数据转发速度和效率。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和层并不一定是本申请所必须的。
参考图6，示出了本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理装置实施例1的结构框图，所述装置用于上行数据转发，具体可以包括以下模块：
位于IEEE 802.11协议层的报文截获传递模块601，用于截获IEEE802.11报文，并将所述IEEE 802.11报文传递至Linux协议栈的链路层；其中，所述IEEE 802.11报文包括IEEE 802.11管理帧，以及，IEEE 802.11数据帧，所述IEEE 802.11数据帧具有以太帧帧头；
位于Linux协议栈链路层的帧传送模块602，用于将所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥；
位于Linux网桥的提取模块603，用于依据预设的IEEE 802.11报文匹配规则提取匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧；
位于Linux网桥的封装转发模块604，用于将所述匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧封装成无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文并转发。
在具体实现中，本申请实施例还可以包括如下模块：
过滤器注册模块，与所述位于IEEE 802.11协议层的报文截获模块601相连，用于在IEEE 802.11协议层注册拦截IEEE 802.11报文的过滤器。
在本申请的一种优选实施例中，所述位于IEEE 802.11协议层的报文截获传递模块601可以包括如下子模块：
过滤器过滤子模块，用于采用所述IEEE 802.11协议层的过滤器截获IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧；
以太帧头转换子模块，用于将IEEE 802.11数据帧的帧头转换成以太帧帧头；
通知传输子模块，用于产生软中断通知Linux协议栈的链路层，并将所述IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧传递至Linux协议栈的链路层。
在具体实现中，本申请实施例还可以包括如下模块：
位于Linux网桥的钩挂拦截模块，与所述位于Linux网桥的提取模块603相连，用于在钩挂hook点NF_BR_PRE_ROUTING处，调用钩挂hook函数截获所有数据帧；
作为本申请实施例具体应用的一种示例，所述软中断可以通过netif_rx函数产生，所述软中断激活Linux协议栈链路层的软中断处理例程net_rx_action；所述Linux协议栈链路层的软中断处理例程net_rx_action可以通过netif_receive_skb函数把所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥。
对于图6所示装置实施例而言，由于其与图2和图3所示的方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
参考图7，示出了本申请的一种基于Linux网络内核的数据处理装置实施例2的结构框图，所述装置用于下行数据转发，具体可以包括如下模块：
数据报文截获模块701，用于截获CAPWAP数据报文；
解封装模块702，用于去除所述CAPWAP数据报文的帧头，获得IEEE802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
在具体实现中，所述CAPWAP数据报文的帧头包括CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头。
目的地址提取模块703，用于从所述IEEE 802.11管理帧或IEEE802.11数据帧中提取出目的地址；
数据发送模块704，用于按照所述目的地址发送所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧。
在具体实现中，本申请实施例还可以包括如下模块：
位于Linux协议栈网络IP层的拦截模块，与所述数据报文截获模块701相连，用于在Linux协议栈的网络IP层的钩挂hook点NF_IP_LOCAL_IN处，调用钩挂hook函数截获从所述Linux协议栈的IP层传递的所有数据帧；
在这种情况下，所述数据报文截获模块701可以包括如下子模块：
端口号查询子模块，用于从所述Linux协议栈的IP层传递的所有数据帧中，提取出端口号为5247的帧，所述端口号为5247的帧即为CAPWAP数据报文。
在实际中，所述目的地址可以从IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧的帧头中提取，在按照目的地址发送所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧之前，还可以先调用以太帧头转换模块将所述IEEE802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧的帧头转换为以太帧头，以适配通信需求。
在本申请的一种优选实施例中，所述数据发送模块704可以包括如下子模块：
终端发送子模块，用于在所述目的地址是终端的MAC地址时，将当前帧传送给连接的WLAN设备发送；
广播子模块，用于在所述目的地址是广播地址时，将当前帧传送给Linux网桥，由所述Linux网桥发送给每个WLAN设备进行广播。
对于图7所示装置实施例而言，由于其与图4和图5所示的方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方 法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种基于Linux网络内核的数据处理方法，以及，一种基于Linux网络内核的数据处理装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (17)
1.一种基于Linux网络内核的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括上行数据转发流程，具体包括如下步骤：
IEEE 802.11协议层截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE 802.11报文传递至Linux协议栈的链路层；其中，所述IEEE 802.11报文包括IEEE802.11管理帧，以及，IEEE 802.11数据帧，所述IEEE 802.11数据帧具有以太帧帧头；
所述Linux协议栈的链路层将所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥；
所述Linux网桥依据预设的IEEE 802.11报文匹配规则提取匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧；
将所述匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧封装成无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文并转发。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述IEEE 802.11协议层截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE 802.11报文传递至Linux协议栈的链路层的步骤之前，还包括：
在IEEE 802.11协议层注册拦截IEEE 802.11报文的过滤器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述IEEE 802.11协议层截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE 802.11报文传递至Linux协议栈的链路层的步骤包括：
采用所述IEEE 802.11协议层的过滤器截获IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧；
所述IEEE 802.11协议层将IEEE 802.11数据帧的帧头转换成以太帧帧头；
产生软中断通知Linux协议栈的链路层，并将所述IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧传递至Linux协议栈的链路层。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，在所述Linux网桥依据预设的IEEE 802.11报文匹配规则提取匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧的步骤之前，还包括：
所述Linux网桥在钩挂hook点NF_BR_PRE_ROUTING处，调用钩挂hook函数截获所有数据帧。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述软中断通过netif_rx函数产生，所述软中断激活Linux协议栈链路层的软中断处理例程net_rx_action；
所述Linux协议栈链路层的软中断处理例程net_rx_action通过netif_receive_skb函数把所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥。
6.一种基于Linux网络内核的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括下行数据转发流程，具体包括如下步骤：
截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文；
去除所述无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的帧头，获得IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
从所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧中提取出目的地址；
按照所述目的地址发送所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
其中，在所述截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的步骤之前，还包括：
在Linux协议栈的网络IP层的钩挂hook点NF_BR_PRE_ROUTING处，调用钩挂hook函数截获从所述Linux协议栈的链路层传递的所有数据帧；
所述截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的步骤为，
从所述Linux协议栈的链路层传递的所有数据帧中，提取出端口号为5247的帧，所述端口号为5247的帧即为无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述按照目的地址发送相应的数据的步骤包括：
当所述目的地址是终端的MAC地址时，将当前帧传送给连接的WLAN设备发送；
当所述目的地址是广播地址时，将当前帧传送给Linux网桥，由所述Linux网桥发送给每个WLAN设备进行广播。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述CAPWAP数据报文包括CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头，以及，IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
所述去除无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的帧头的步骤为，去除所述无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述按照目的地址发送所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧的步骤之前，还包括：
将所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧的帧头转换为以太帧头。
10.一种基于Linux网络内核的数据处理装置，其特征在于，所述装置用于上行数据转发，具体包括如下模块：
位于IEEE 802.11协议层的报文截获传递模块，用于截获IEEE 802.11报文，并将所述IEEE 802.11报文传递至Linux协议栈的链路层；其中，所述IEEE 802.11报文包括IEEE 802.11管理帧，以及，IEEE 802.11数据帧，所述IEEE 802.11数据帧具有以太帧帧头；
位于Linux协议栈链路层的帧传送模块，用于将所述IEEE 802.11报文传递给Linux网桥；
位于Linux网桥的提取模块，用于依据预设的IEEE 802.11报文匹配规则提取匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧；
位于Linux网桥的封装转发模块，用于将所述匹配的IEEE 802.11管理帧，和/或，IEEE 802.11数据帧封装成无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文并转发。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
过滤器注册模块，与所述位于IEEE 802.11协议层的报文截获模块相连，用于在IEEE 802.11协议层注册拦截IEEE 802.11报文的过滤器。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述位于IEEE 802.11协议层的报文截获传递模块包括：
过滤器过滤子模块，用于采用所述IEEE 802.11协议层的过滤器截获IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧；
以太帧头转换子模块，用于将IEEE 802.11数据帧的帧头转换成以太帧帧头；
通知传输子模块，用于产生软中断通知Linux协议栈的链路层，并将所述IEEE 802.11管理帧和IEEE 802.11数据帧传递至Linux协议栈的链路层。
13.根据权利要求10或11或12所述的装置，其特征在于，还包括：
位于Linux网桥的钩挂拦截模块，与所述位于Linux网桥的提取模块相连，用于在钩挂hook点NF_BR_PRE_ROUTING处，调用钩挂hook函数截获所有数据帧。
14.一种基于Linux网络内核的数据处理装置，其特征在于，所述装置用于下行数据转发，具体包括如下模块：
数据报文截获模块，用于截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文；
解封装模块，用于去除所述无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文的帧头，获得IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
目的地址提取模块，用于从所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧中提取出目的地址；
数据发送模块，用于按照所述目的地址发送所述IEEE 802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧；
其中，还包括：
位于Linux协议栈网络IP层的拦截模块，与所述数据报文截获模块相连，用于在Linux协议栈的网络IP层的钩挂hook点NF_BR_PRE_ROUTING处，调用钩挂hook函数截获从所述Linux协议栈的链路层传递的所有数据帧；
所述数据报文截获模块包括：
端口号查询子模块，用于从所述Linux协议栈的链路层传递的所有数据帧中，提取出端口号为5247的帧，所述端口号为5247的帧即为截获无线接入点的控制和配置协议CAPWAP数据报文。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述数据发送模块包括：
终端发送子模块，用于在所述目的地址是终端的MAC地址时，将当前帧传送给连接的WLAN设备发送；
广播子模块，用于在所述目的地址是广播地址时，将当前帧传送给Linux网桥，由所述Linux网桥发送给每个WLAN设备进行广播。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述CAPWAP数据报文的帧头包括CAPWAP帧头，UDP帧头，IP帧头，以太帧头。
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括：
以太帧头转换模块，与所述数据发送模块相连，用于将所述IEEE802.11管理帧或IEEE 802.11数据帧的帧头转换为以太帧头。
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