CN103024851A - 基于无线网络的报文传输方法、装置及网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于无线网络的报文传输方法、装置及网络设备。方法包括：接收对端设备广播的ARP请求报文；从ARP请求报文中，获取目标STA的IP地址；根据目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与MAC地址的映射关系，获取目标STA的MAC地址；将ARP请求报文的目的MAC地址替换为目标STA的MAC地址，将替换目的MAC地址后的ARP请求报文发送出去。本发明技术方案通过将广播ARP请求报文转化为单播ARP请求报文，充分利用单播报文的重传机制，有利于提高无线通信的可靠性。

Description

基于无线网络的报文传输方法、装置及网络设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种基于无线网络的报文传输方法、装置及网络设备。

背景技术

无线网络是通过无线电波使得设备之间可以相互连接并接入互联网的网络。站点（Station，简称为STA）通过无线网络连接到接入点（Access Point，简称为AP），通过AP访问互联网。通常，在STA与对端设备通信之前，STA与对端设备只知道对方的互联网协议（Internet Protocol，简称为IP）地址，而不知道对方的介质访问控制（Medium/Media Access Control，简称为MAC）地址，这时STA与对端设备需要通过地址解析协议（Address ResolutionProtocol，简称为ARP）来获取对方的MAC地址。例如，该对端设备会广播一个带有STA的IP地址信息的ARP请求报文到无线网络中，该ARP请求报文通过AP发送给对STA，STA收到ARP请求报文后应带一个带有自己IP地址和MAC地址的ARP响应报文，该ARP响应报文通过AP返回给对端设备。对端设备收到ARP响应报文后，就可以和STA进行通信了。

但是，由于无线网络是一种使用无线电波作为传输介质的网络，根据无线电波的传输特性，例如穿透障碍物后会衰减、易受到其他无线电波的干扰等，所以无线网络是一种不稳定的网络。因此，在干扰比较严重的无线环境中，对端设备广播的ARP请求报文可能发生丢包，对端设备因为无法获取STA的MAC地址而无法与STA进行通信，降低了无线通信的可靠性。

发明内容

本发明提供一种基于无线网络的报文传输方法、装置及网络设备，用以提高无线通信的可靠性。

第一方面提供一种基于无线网络的报文传输方法，包括：

接收对端设备广播的ARP请求报文，所述对端设备是与目标站点STA通信连接的设备；

从所述ARP请求报文中，获取所述目标STA的互联网协议IP地址；

根据所述目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与介质访问控制MAC地址的映射关系，获取所述目标STA的MAC地址；

将所述ARP请求报文的目的MAC地址替换为所述目标STA的MAC地址，将替换目的MAC地址后的ARP请求报文发送出去。

第二方面提供一种基于无线网络的报文传输装置，包括：

接收模块，用于接收对端设备广播的ARP请求报文，所述对端设备是与目标站点STA通信连接的设备；

获取模块，用于从所述ARP请求报文中，获取所述目标STA的互联网协议IP地址；

查询模块，用于根据所述目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与介质访问控制MAC地址的映射关系，获取所述目标STA的MAC地址；

发送模块，用于将所述ARP请求报文的目的MAC地址替换为所述目标STA的MAC地址，将替换目的MAC地址后的ARP请求报文发送出去。

第三方面提供一种网络设备，包括第二方面提供的任一基于无线网络的报文传输装置。

本发明提供的基于无线网络的报文传输方法、装置及网络设备，在接收到对端设备发送的用于请求目标STA的MAC地址的ARP请求报文后，从ARP请求报文中获取目标STA的IP地址，根据目标STA的IP地址查询预先存储各STA的IP地址与MAC地址的映射关系，获取目标STA的MAC地址，将该ARP请求报文的目的MAC地址替换为目标STA的MAC地址之后发送出去，这样可以将对端设备广播的ARP请求报文转换为单播报文发送出去，充分利用单播报文的确认重传机制，有利于提高对端设备STA获得目标STA的MAC地址的成功率，使得对端设备和目标STA能够正常通信，进而提高无线通信的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于无线网络的报文传输方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种基于无线网络的报文传输方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的又一种基于无线网络的报文传输方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种基于无线网络的报文传输装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种基于无线网络的报文传输装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种基于无线网络的报文传输方法的流程图。如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤101、接收对端设备广播的ARP请求报文，所述对端设备是与目标STA通信连接的设备。

步骤102、从所述ARP请求报文中，获取目标STA的IP地址。

步骤103、根据目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与MAC地址的映射关系，获取目标STA的MAC地址。

步骤104、将所述ARP请求报文的目的MAC地址替换为目标STA的MAC地址，将替换目的MAC地址后的ARP请求报文发送出去。

在无线网络中，AP和每个STA都有一个IP地址。另外，AP和每个STA也都有一个全球唯一标识该设备的MAC地址。作为每一个设备唯一标识的MAC地址都是单播地址。另外，在IEEE标准中还定义了广播MAC地址，该广播MAC地址为FFFF.FFFF.FFFF。

在本实施例中，以对端设备需要和目标STA通信为例进行说明。目标STA可以是无线网络中的任何一个STA。需要与该目标STA进行通信的设备称为对端设备，所述对端设备可以是另一个STA，可以是其他网线网络的设备，还可以是有线网络中的设备。

为了与目标STA进行通信，对端设备广播一个带有目标STA的IP地址的ARP请求报文到网络中，以请求获取目标STA的MAC地址。对端设备广播的ARP请求报文的目的MAC地址为广播MAC地址，即FFFF.FFFF.FFFF。

AP接收对端设备广播的ARP请求报文，从ARP请求报文中获取目标STA的IP地址。具体的，在ARP协议中，ARP报文包括用于请求对方MAC地址的ARP请求报文、用于进行IP地址冲突检测的免费ARP报文等，不同ARP报文可以通过报文中的类型字段进行区分。基于此，AP接收对端设备广播的ARP请求报文的过程包括：AP接收对端设备广播的ARP报文，根据接收到的ARP报文的类型字段，确定接收到的ARP报文为用于请求目标STA的MAC地址的ARP请求报文。之后，AP从该ARP请求报文中获取目标STA的IP地址。

然后，AP根据目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与MAC地址的映射关系，获取目标STA的MAC地址；然后，将ARP请求报文的目的MAC地址替换为目标STA的MAC地址，将ARP请求报文由广播报文转换为单播报文，然后将目的MAC地址替换后的ARP请求报文发送出去。在此说明，由广播的ARP请求报文转化成的单播ARP请求报文的源IP地址、源MAC地址仍为对端设备的IP地址和MAC地址。这样，当目标STA接收到单播ARP请求报文后，会认为该单播ARP请求报文是对端设备发送的，于是会向对端设备返回ARP响应报文。其中，ARP响应报文是单播报文，且需要通过AP转发给对端设备。

在无线网络中，对于单播报文，要求接收端在成功接收到单播报文后，向发送端回复接收成功的应答，这个应答被称为确认（ACK）应答，而在未接收到单播报文或者接收到的单播报文发生错误的情况下，接收端不返回ACK应答或者返回NACK应答，这样发送端会重新传输该单播报文，这种在获知接收端未成功接收到单播报文而重新传输单播报文的机制称为重传机制。通过重传机制可以提高接收端成功接收单播报文的概率，有利于提高无线网络的通信质量和可靠性。

而在本实施例中，AP充分利用单播报文可以触发重传机制的特征，将广播ARP请求报文转化为单播ARP请求报文，这样当目标STA未接收到单播ARP请求报文或接收到但ARP请求报文发生错误时会触发AP重新发送该单播ARP请求报文，从而提高目标STA成功接收ARP请求报文并向对端设备返回ARP响应报文的概率；而对端设备在获取目标STA发送的ARP响应报文后，从中获取目标STA的MAC地址，进而与目标STA进行通信，有利于对端设备与目标STA成功通信，从整个无线网络的角度来说，提高了无线通信的可靠性。

图2为本发明实施例提供的另一种基于无线网络的报文传输方法的流程图。如图2所示，本实施例的方法包括：

步骤201、接收目标STA广播的免费ARP报文，从免费ARP报文中获取目标STA的IP地址和目标STA的MAC地址，其中，目标STA发送的免费ARP报文用于对目标STA的IP地址进行冲突检测。

步骤202、根据目标STA的IP地址，判断目标STA是否在线；如果判断结果为是，即目标STA在线，则执行步骤203；如果判断结果为否，即目标STA不在线，则可以结束此次报文传输操作。

步骤203、生成并存储目标STA的IP地址与目标STA的MAC地址的映射关系。

在本实施例中，以对端设备需要与目标STA进行通信为例进行说明。目标STA可以是无线网络中的任何一个STA。需要与该目标STA进行通信的设备称为对端设备，所述对端设备可以是另一个STA，可以是其他网线网络的设备，还可以是有线网络中的设备。

在对端设备广播ARP请求报文，以请求目标STA的MAC地址之前，目标STA会广播免费ARP报文到网络中，以判断网络中是否已经存在IP地址与目标STA的IP地址相同的STA。目标STA广播的免费ARP报文包括目标STA的IP地址和目标STA的MAC地址。如果网络中有其他STA应答了这个免费ARP报文，那么就说明目标STA的IP地址已经被应答该免费ARP报文的STA占用了，则可以提示IP地址冲突。其中，目标STA广播免费ARP报文之前，已经获得使用的IP地址。

在上述过程中，AP接收目标STA广播的ARP报文，根据接收到的ARP报文的类型字段，确定接收到的ARP报文为用于进行IP地址冲突检测的免费ARP报文；于是，AP从免费ARP报文中获取目标STA的IP地址和目标STA的MAC地址；然后AP根据目标STA的IP地址，判断目标STA是否在线；当判断结果为目标STA在线时，生成目标STA的IP地址和MAC地址的映射关系，并存储该映射关系，以为后续将第一STA广播的ARP请求报文转化为单播报文提供条件。

可选的，AP可以通过在线STA列表来维护在线STA的IP地址，即如果有STA上线，则AP将该STA的IP地址存储在在线STA列表中。基于此，AP根据目标STA的IP地址，判断目标STA是否在线具体可以为：AP根据目标STA的IP地址在在线STA列表中进行查询，以判断目标STA的IP地址是否存在于该在线STA列表中；如果目标STA的IP地址存在于在线STA列表中，则说明目标STA在线；如果判断结果为不存在，则说明目标STA不在线。

可选的，如果判断出目标STA不在线，则AP可以将免费ARP报文丢弃，以结束此次操作。

步骤204、接收对端设备广播的ARP请求报文，所述对端设备是与目标STA通信连接的设备。

步骤205、从所述ARP请求报文中，获取目标STA的IP地址。

步骤206、根据目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与MAC地址的映射关系，获取目标STA的MAC地址。

步骤207、将所述ARP请求报文的目的MAC地址替换为目标STA的MAC地址，将替换目的MAC地址后的ARP请求报文发送出去。

上述步骤204-步骤207可参见上述步骤101-步骤104，在此不再赘述。

在本实施例中，AP根据目标STA进行IP地址冲突检测时发送的免费ARP报文，生成目标STA的IP地址与MAC地址的映射关系，为AP基于预先获取的STA的IP地址与MAC地址的映射关系将广播ARP请求报文转化为单播ARP请求报文提供了条件，为提高无线通信的可靠性打下了基础。

图3为本发明实施例提供的又一种基于无线网络的报文传输方法的流程图。如图3所示，本实施例的方法包括：

步骤301、接收目标STA发送的关联请求报文，从关联请求报文中获取目标STA的IP地址，将目标STA的IP地址添加到在线STA列表中。

步骤302、向目标STA发送关联响应报文。

步骤301和步骤302描述的是目标STA关联AP，即上线的过程。如果目标STA成功与AP关联，则目标STA的状态变为在线；如果目标STA未成功与AP关联，则目标STA的状态为不在线。

在本实施例中，在目标STA与AP进行关联的过程中，在目标STA成功与AP关联的情况下，AP同时获取目标STA的IP地址，并通过在线STA列表存储目标STA的IP地址以标识目标STA处于在线状态。

步骤303、接收目标STA广播的免费ARP报文，从免费ARP报文中获取目标STA的IP地址和目标STA的MAC地址，其中，目标STA发送的免费ARP报文用于对目标STA的IP地址进行冲突检测。

步骤304、根据目标STA的IP地址，判断目标STA是否在线；如果判断结果为是，即目标STA在线，则执行步骤203；如果判断结果为否，即目标STA不在线，则可以结束此次报文传输操作。

步骤305、生成并存储目标STA的IP地址与目标STA的MAC地址的映射关系。

上述步骤303-步骤305可参见上述步骤201-步骤203，在此不再赘述。

步骤306、接收对端设备广播的ARP请求报文，所述对端设备是与目标STA通信连接的设备。

步骤307、从所述ARP请求报文中，获取目标STA的IP地址。

步骤308、根据目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与MAC地址的映射关系，获取目标STA的MAC地址。

步骤309、将所述ARP请求报文的目的MAC地址替换为目标STA的MAC地址，将替换目的MAC地址后的ARP请求报文发送出去。

上述步骤306-步骤309可参见上述步骤101-步骤104，在此不再赘述。

在本实施例中，AP在目标STA关联AP的过程中，通过记录目标STA的IP地址标识目标STA处于在线的状态，并通过目标STA进行IP地址冲突检测的过程，在目标STA在线的情况下，生成目标STA的IP地址与MAC地址之间的映射关系，为后续基于该映射关系将对端设备广播的ARP请求报文转化为单播ARP请求报文提供了条件，使得AP可以将对端设备广播的ARP请求报文转换为单播报文发送出去，充分利用单播报文的确认重传机制，有利于提高对端设备获得目标STA的MAC地址的成功率，使得对端设备和目标STA能够正常通信，进而提高无线通信的可靠性。

图4为本发明实施例提供的一种基于无线网络的报文传输装置的结构示意图。如图4所示，本实施例的装置包括：接收模块41、获取模块42、查询模块43和发送模块44。

接收模块41，用于接收对端设备广播的ARP请求报文，所述对端设备是与目标站点STA通信连接的设备。目标STA可以是无线网络中的任何一个STA。需要与该目标STA进行通信的设备称为对端设备，所述对端设备可以是另一个STA，可以是其他网线网络的设备，还可以是有线网络中的设备。

获取模块42，与接收模块41连接，用于从接收模块41接收的ARP请求报文中，获取目标STA的IP地址。

查询模块43，与获取模块42连接，用于根据获取模块42获取的目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与MAC地址的映射关系，获取所述目标STA的MAC地址。

发送模块44，与接收模块41和查询模块43连接，用于将接收模块41接收的ARP请求报文的目的MAC地址替换为查询模块43获取的目标STA的MAC地址，将替换目的MAC地址后的ARP请求报文发送出去。

在一可选实施方式中，接收模块41具体用于接收对端设备广播的ARP报文，根据接收的ARP报文的类型字段，确定接收的ARP报文为用于请求目标STA的MAC地址的ARP请求报文。

在一可选实施方式中，接收模块41还用于在接收ARP请求报文之前，接收目标STA广播的免费ARP报文，该免费ARP报文为用于对目标STA的IP地址进行冲突检测的ARP报文。基于此，获取模块42还用于从接收模块41接收的免费ARP报文中获取目标STA的IP地址和目标STA的MAC地址。

进一步，如图5所示，本实施例的基于无线网络的报文传输装置还包括：判断模块45和生成模块46。

判断模块45，与获取模块42连接，用于根据获取模块42获取的目标STA的IP地址，判断目标STA是否在线。

生成模块46，与判断模块45连接，用于在判断模块45的判断结果为是时，生成并存储目标STA的IP地址与目标STA的MAC地址的映射关系。生成模块46还与查询模块43连接，用于向查询模块43提供目标STA的IP地址与目标STA的MAC地址的映射关系。

基于上述，接收模块41还用于在接收免费ARP报文之前，接收目标STA发送的关联请求报文。相应的，获取模块42还用于从接收模块41接收的关联请求报文中获取目标STA的IP地址，将目标STA的IP地址添加到在线STA列表中。发送模块44还用于向目标STA发送关联响应报文。基于此，判断模块45具体用于判断目标STA的IP地址是否存在于所述在线STA列表中，如果判断结果为存在，确定所述目标STA在线；如果判断结果为不存在，确定所述目标STA不在线。

本实施例提供的基于无线网络的报文传输装置可以设置于AP中实现，或者也可以独立于AP但与AP相连接。

本实施例提供的基于无线网络的报文传输装置的各功能模块可用于执行图1-图3所示实施例中的相应流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

本实施例提供的基于无线网络的报文传输装置，在接收到对端设备发送的用于请求目标STA的MAC地址的ARP请求报文后，从ARP请求报文中获取目标STA的IP地址，根据目标STA的IP地址查询预先存储各STA的IP地址与MAC地址的映射关系，获取目标STA的MAC地址，将该ARP请求报文的目的MAC地址替换为目标STA的MAC地址之后发送出去，这样可以将对端设备广播的ARP请求报文转换为单播报文发送出去，充分利用单播报文的确认重传机制，有利于提高对端设备获得目标STA的MAC地址的成功率，使得对端设备和目标STA能够正常通信，进而提高无线通信的可靠性。

本发明实施例提供一种网络设备，包括本发明上述实施例提供的基于无线网络的报文传输装置。关于基于无线网络的报文传输装置的功能和实现结构可参见前述实施例的描述，在此不再赘述。

本实施例的网络设备可以是AP，但不限于此。

本实施例提供的网络设备，包括本发明实施例提供的基于无线网络的报文传输装置，可用于执行上述方法实施例中的相应流程，也可以将对端设备广播的ARP请求报文转换为单播报文发送出去，充分利用单播报文的确认重传机制，有利于提高对端设备获得目标STA的MAC地址的成功率，使得对端设备和目标STA能够正常通信，进而提高无线通信的可靠性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于无线网络的报文传输方法，其特征在于，包括：

接收对端设备广播的ARP请求报文，所述对端设备是与目标站点STA通信连接的设备；

从所述ARP请求报文中，获取所述目标STA的互联网协议IP地址；

根据所述目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与介质访问控制MAC地址的映射关系，获取所述目标STA的MAC地址；

将所述ARP请求报文的目的MAC地址替换为所述目标STA的MAC地址，将替换目的MAC地址后的ARP请求报文发送出去。

2.根据权利要求1所述的基于无线网络的报文传输方法，其特征在于，所述接收对端设备广播的ARP请求报文包括：

接收所述对端设备广播的APR报文；

根据所述ARP报文的类型字段，确定所述ARP报文为用于请求所述目标STA的MAC地址的所述ARP请求报文。

3.根据权利要求1或2所述的基于无线网络的报文传输方法，其特征在于，所述接收对端设备广播的ARP请求报文之前包括：

接收所述目标STA广播的免费ARP报文，从所述免费ARP报文中获取所述目标STA的IP地址和所述目标STA的MAC地址，所述免费ARP报文用于对所述目标STA的IP地址进行冲突检测；

根据所述目标STA的IP地址，判断所述目标STA是否在线；

如果所述目标STA在线，生成并存储所述目标STA的IP地址与所述目标STA的MAC地址的映射关系。

4.根据权利要求3所述的基于无线网络的报文传输方法，其特征在于，所述接收所述目标STA广播的免费ARP报文之前包括：

接收所述目标STA发送的关联请求报文，从所述关联请求报文中获取所述目标STA的IP地址，将所述目标STA的IP地址添加到在线STA列表中；

向所述目标STA发送关联响应报文；

所述根据所述目标STA的IP地址，判断所述目标STA是否在线包括：

判断所述目标STA的IP地址是否存在于所述在线STA列表中；

如果判断结果为存在，确定所述目标STA在线；

如果判断结果为不存在，确定所述目标STA不在线。

5.一种基于无线网络的报文传输装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收对端设备广播的ARP请求报文，所述对端设备是与目标站点STA通信连接的设备；

获取模块，用于从所述ARP请求报文中，获取所述目标STA的互联网协议IP地址；

查询模块，用于根据所述目标STA的IP地址，查询预先存储的各STA的IP地址与介质访问控制MAC地址的映射关系，获取所述目标STA的MAC地址；

发送模块，用于将所述ARP请求报文的目的MAC地址替换为所述目标STA的MAC地址，将替换目的MAC地址后的ARP请求报文发送出去。

6.根据权利要求5所述的基于无线网络的报文传输装置，其特征在于，所述接收模块具体用于接收所述对端设备广播的ARP报文，根据所述ARP报文的类型字段，确定所述ARP报文为用于请求所述目标STA的MAC地址的所述ARP请求报文。

7.根据权利要求5或6所述的基于无线网络的报文传输装置，其特征在于，所述接收模块还用于在接收所述ARP请求报文之前，接收所述目标STA广播的免费ARP报文，所述免费ARP报文用于对所述目标STA的IP地址进行冲突检测；

所述获取模块还用于从所述免费ARP报文中获取所述目标STA的IP地址和所述目标STA的MAC地址；

所述报文传输装置还包括：

判断模块，用于根据所述目标STA的IP地址，判断所述目标STA是否在线；

生成模块，用于在所述判断模块的判断结果为是时，生成并存储所述目标STA的IP地址与所述目标STA的MAC地址的映射关系。

8.根据权利要求7所述的基于无线网络的报文传输装置，其特征在于，所述接收模块还用于在接收所述免费ARP报文之前，接收所述目标STA发送的关联请求报文；

所述获取模块还用于从所述关联请求报文中获取所述目标STA的IP地址，将所述目标STA的IP地址添加到在线STA列表中；

所述发送模块还用于向所述目标STA发送关联响应报文；

所述判断模块具体用于判断所述目标STA的IP地址是否存在于所述在线STA列表中，如果判断结果为存在，确定所述目标STA在线；如果判断结果为不存在，确定所述目标STA不在线。

9.一种网络设备，其特征在于，包括：权利要求5-8任一项所述的基于无线网络的报文传输装置。

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