CN103095749A

CN103095749A - 用于实现跨网段设备发现的方法和系统

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Publication number: CN103095749A
Application number: CN2011103355609A
Authority: CN
Inventors: 黄小进; 周明伟; 张兴明; 傅利泉; 朱江明; 吴军; 吴坚
Original assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明公开的跨网段发现即插即用设备的方法包括：在每个网段中设置至少一个代理服务器，每个代理服务器包括代理服务单元和控制节点单元；设置至少一个客户端，客户端与各代理服务器的代理服务单元之间通过基于TCP协议进行通信；客户端向与客户端不同网段的各代理服务器的代理服务单元发送搜索设备请求；各个代理服务器的代理服务单元接受所述请求，并且由控制节点单元在相应网段内通过SSDP协议发出搜索命令；控制节点单元接收来自各即插即用设备的单播消息，以获得各即插即用设备的设备信息；由代理服务单元将所述设备信息发送给客户端。本发明无须路由器或交换机转发组播包，即可实现不同网段间即插即用设备的发现。

Description

用于实现跨网段设备发现的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于实现跨网段设备发现的方法和系统。

背景技术

随着IP网络的快速发展，利用IP网络搭建监控系统正变得越来越普遍。例如，在一个安防监控系统(如小区监控系统)中，监控设备(如IPC网络摄像机、NVR网络视频录像机)一般处在不同楼层、不同楼栋，即这些监控设备可能处于不同网段中。在这种情况下，能够自动快速地搜索、发现各个监控设备，并实时关注设备的在线信息、IP信息等，对于用户都极为重要。

UPnP(Universal Plug and Play，通用即插即用)是一套旨在使家庭网络和公司网络中的各种设备实现相互无缝连接，并简化相关网络实现的协议框架。UPnP协议框架通过SSDP协议(简单服务发现协议)实现设备发现功能。控制节点单元通过组播方式搜索即插即用设备，即插即用设备以单播方式回复控制节点单元的搜索请求。

但是，普通交换机和路由器都不支持不同网段间组播包的转发，即使是支持组播包转发的三层交换机，为了避免组播转发引起的网络风暴、网络阻塞，也配置为不转发组播包。也就是说，在常规网络环境中，基于组播方式的SSDP协议只能发现同一网段内的设备。不仅是SSDP协议，其他常规的基于组播、广播、链路层设备发现协议都实现不了跨网段设备发现，满足不了上述跨楼层、跨楼栋、跨网段监控设备的自动搜索发现、统一配置部署的应用场景。

常规的跨网段设备发现和实时关注设备在线信息的方法是：设置一个集中注册服务器，然后每台监控设备上都设置一下该集中注册服务器的IP信息和认证信息。当监控设备上线、下线时，都统一向该集中注册服务器发送通知消息。

但是，这种方法对于有上百、上千台监控设备规模的应用中，要每台设备都去设置集中服务器信息，很不方便，而且，集中服务器IP地址或认证信息一旦发生变化，所有的监控设备都需要重新设置。另外，集中注册服务器需要由专门的计算机来承担。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种跨网段发现即插即用设备的方法和系统。

本发明提供了一种跨网段发现即插即用设备的方法，所述方法包括：a.在每个网段中设置至少一个代理服务器，每个代理服务器包括代理服务单元和控制节点单元；b.设置至少一个客户端，客户端与各代理服务器的代理服务单元之间通过基于TCP协议进行通信；c.客户端向与客户端不同网段的各代理服务器的代理服务单元发送搜索设备请求；d.各个代理服务器的代理服务单元接受所述请求，并且由控制节点单元在相应网段内通过SSDP协议发出搜索命令；e.控制节点单元接收来自各即插即用设备的单播消息，以获得各即插即用设备的设备信息；f.由代理服务单元将所述设备信息发送给客户端，以使客户端发现即插即用设备。

优选地，步骤b还包括：每个客户端将即插即用设备的订阅消息发送给代理服务器，代理服务器返回订阅标识，所述订阅标识用于区分每个客户端。

优选地，步骤b还包括：在每个客户端上设置代理服务器认证信息。

优选地，所述认证信息包括客户端的用户名和口令。

优选地，所述方法还包括：保持客户端和代理服务器的代理服务单元之间的连接一直有效。

本发明还提供了一种用于实现跨网段设备发现的系统，所述系统包括：代理服务器和客户端，其中：代理服务器设置在每个网段中，每个代理服务器包括代理服务单元和控制节点单元；客户端与各代理服务器的代理服务单元之间通过基于TCP的RPC远程调用协议进行通信；控制节点单元用于在相应网段内通过SSDP协议发出搜索命令并且接收来自各即插即用设备的消息，以获得各即插即用设备的设备信息；代理服务单元用于接受客户端发送的搜索设备请求，并将即插即用设备的设备信息发送给客户端，以使客户端发现即插即用设备。

优选地，所述客户端是位于任意网段中的PC机或即插即用设备。

优选地，控制节点单元包括设备信息管理模块、网络收发模块、SSDP协议解析器，其中：设备信息管理模块用于记录发现的设备信息；网络收发模块用于向即插即用设备发起设备搜索消息，并将发现的设备信息发送到设备信息管理模块；SSDP协议解析器用于根据即插即用设备发出的SSDP消息，解析出设备信息。

优选地，代理服务单元和控制节点单元在同一个即插即用设备的同一进程空间内运行。

本发明中还提供了一种用于实现跨网段发现即插即用设备的方法，所述方法包括：a.在每个网段中设置至少一个代理服务器，每个代理服务器包括代理服务单元和控制节点单元；b.设置至少一个客户端，客户端与各代理服务器的代理服务单元之间通过基于TCP协议进行通信；c.一个或多个即插即用设备在本网段内发送SSDP组播消息，以报告实时设备信息；d.本网段内代理服务器的控制节点单元接收到所述SSDP组播消息，从而获得所述即插即用设备的实时设备信息；e.由该代理服务器的代理服务单元将所述实时设备信息发送给客户端。

在该方法中，步骤c优选地包括：当一个网段内的一个或多个即插即用设备的设备状态发生变化时，所述即插即用设备在本网段内发送SSDP组播消息，以报告实时设备信息。优选地，设备状态发生变化包括所述一个或多个即插即用设备接入网络、退出网络或更新。

在该方法中，步骤c优选地包括：一个或多个即插即用设备每隔预定时间就在本网段内发送一次SSDP组播消息，以报告实时设备信息。

相对于现有技术，本发明的跨网段发现即插即用设备的方法和系统，在跨路由器或交换机的网络应用的情况下，无须路由器或交换机转发组播包，通过各网段中的代理服务器，结合使用SSDP协议，即可实现不同网段间即插即用设备的发现以及设备状态信息的获取。

附图说明

图1是本发明一种用于实现跨网段发现即插即用设备的方法的流程图；

图2是本发明一种用于实现跨网段发现即插即用设备的系统的结构示意图；

图3本发明一种用于实现跨网段发现即插即用设备的方法的协议交互过程图；

图4是本发明另一种用于实现跨网段发现即插即用设备的方法的流程图。

具体实施方式

本发明应用于由多个即插即用设备组成的局域网中，所述即插即用设备可以是例如摄像机的监控设备。所述即插即用设备位于不同的网段中，本发明的提供的方法和系统用于及时发现即插即用设备插入、退出网络或者更新。

本发明的一种用于实现跨网段设备发现的方法包括以下步骤：

在步骤101，在每个网段中设置至少一个代理服务器。代理服务器用于采集本网段中即插即用设备的状态信息，例如即插即用设备宣告存在、退出、更新等。代理服务器由相应的软件模块和必要的存储器、控制器、网络接口等硬件模块构成。优选地，每个代理服务器可以设置在一台即插即用设备上。优选地，在每台即插即用设备上都集成有代理服务器模块，因此，可以将任意一台即插即用设备设定为代理服务器。每个代理服务器包括代理服务单元和控制节点单元，优选地，代理服务单元和控制节点单元在同一个即插即用设备的同一进程空间内运行。

在步骤102，设置至少一个客户端，客户端与各代理服务器的代理服务单元之间通过基于TCP协议进行通信，例如基于TCP的RPC远程调用协议进行通信。客户端可以设置在任何一个网段中，优选地，客户端可以是PC机或网段中的一台即插即用设备。客户端与代理服务器通常位于不同的网段内。在客户端安装相应的协议并且设置代理服务器的IP地址。由于可以设置多个客户端，因此不同的客户端可以对应不同的代理服务器。

客户端根据设置的代理服务器信息连接代理服务器，例如客户端发送登录请求，代理服务器接受登录请求，并回复确认。优选地，在连接成功后，客户端与代理服务器之间的连接一直有效，例如通过定期向代理服务器发送保活命令、与代理服务器断开后重新连接等方式，保持与代理服务器之间的连接一直有效。

优选地，为了提高网络连接的安全性，在客户端设置代理服务器的认证信息。认证信息可以包括用户名和密码，以此来简便地实现用户信息的认证。本领域技术人员也可以采用其他的认证方法来实现网络连接的安全。

优选地，不同的客户端都可以向代理服务器发送订阅请求，用于订阅即插即用设备的设备信息。代理服务器接受订阅，并返回订阅标识，以便标识不同的客户端。

在步骤103，客户端向与客户端不同网段的各代理服务器的代理服务单元发送搜索设备请求。在客户端的网段内，可以由客户端基于SSDP协议向即插即用设备直接发送组播消息，来实现即插即用设备的发现、自动更新设备信息功能。搜索设备请求可以基于TCP协议框架的RPC远程调用协议发送，根据TCP协议，在代理服务单元收到搜索设备请求后，可以发送确收消息。

在步骤104，各个代理服务器接受所述请求，并且由控制节点单元在相应网段内通过SSDP协议发出搜索命令，以获得各即插即用设备的设备信息。所述搜索命令可以是组播消息，即，控制节点单元在发出搜索命令搜索即插即用设备时，通过SSDP协议发出多播消息进行搜索。控制节点单元发送搜索命令后，当即插即用设备在上线时则通过多播消息宣告自身的存在，在下线时则通过多播消息宣告退出，这些多播消息也都能被控制节点单元实时接收，控制节点单元便可获取设备的在线信息。

在步骤105，控制节点单元接收来自各即插即用设备的SSDP消息，从而获得各即插即用设备的设备信息。SSDP消息的格式符合SSDP协议。

在步骤106，由代理服务器的代理服务单元将所述设备信息发送给客户端，从而使客户端发现即插即用设备。

优选地，代理服务器的代理服务单元将订阅标识(订阅ID)和设备信息发送给客户端，即，以“订阅标识+设备信息”的方式通知客户端。因此客户端能够实时获取代理服务器所在网段的即插即用设备的相关信息。

在本发明中，还提供了一种用于实现跨网段发现即插即用设备的方法，如图4所示。所述方法包括：

在步骤201，在每个网段中设置至少一个代理服务器，每个代理服务器包括代理服务单元和控制节点单元。

在步骤202，设置至少一个客户端，客户端与各代理服务器的代理服务单元之间通过基于TCP协议进行通信。

在该方法中，对于代理服务器和客户端的设置与前面的描述相同，在此不再赘述。

在步骤203，一个或多个即插即用设备在本网段内发送SSDP组播消息，以报告实时设备信息。

在一种实施方式中，当一个网段内的一个或多个即插即用设备的设备状态发生变化时，所述即插即用设备会主动在本网段内发送SSDP组播消息，以报告实时设备信息。其中，设备状态发生变化可以包括以下任何一种情况：所述即插即用设备接入网络、退出网络或更新。即插即用设备发送的SSDP组播消息可以被本网段内的其他设备接收到，其中本网段的代理服务器也能够接收到。

在另一种实施方式中，一个网段内的即插即用设备可以定时报告自身的设备状态，即，一个或多个即插即用设备每隔预定时间就在本网段内发送一次SSDP组播消息，以报告实时设备信息。

在步骤204，该网段内代理服务器的控制节点单元接收所述SSDP组播消息，从而可以获得所述一个或多个即插即用设备的实时设备信息。

在步骤205，由该代理服务器的代理服务单元将所述实时设备信息发送给客户端，从而使得客户端能够实时了解即插即用设备的状态。

相应地，本发明还提供了一种用于实现跨网段设备发现的系统，所述系统包括：代理服务器和客户端。其中，代理服务器可以设置在每个网段中，每个代理服务器包括代理服务单元和控制节点单元。

客户端与各代理服务器的代理服务单元之间通过基于TCP的RPC远程调用协议进行通信。客户端可以是PC机或网段中的一台即插即用设备，即，在PC机或即插即用设备上集成了相应的通信协议和人机接口软件。

代理服务单元作为代理服务器的网络接口，用于与客户端进行通信，并且用于与控制节点单元的数据接口。当客户端将搜索命令发送到代理服务器时，是由代理服务器的代理服务单元接收，然后将所述搜索命令传递到控制节点单元；而当控制节点单元获得各即插即用设备的设备信息后，控制节点单元也将所述设备信息传递到代理服务单元，由代理服务单元转发到客户端。

控制节点单元用于在相应网段内通过SSDP协议发出搜索命令并且接收来自各即插即用设备的单播或组播消息，以获得各即插即用设备的设备信息。控制节点单元可以包括设备信息管理模块、网络收发模块、SSDP协议解析器。其中：

设备信息管理模块用于记录、保存发现的设备信息(包括设备在线信息、设备IP地址等)。网络收发模块发现的设备信息将保存在设备信息管理模块中，当客户端请求获取设备信息时，代理服务单元从设备信息管理模块中获取设备信息并返回给客户端。同时，网络收发模块任何的设备信息变更，都会将更新发送给信息管理模块，再由信息管理模块主动通知代理服务单元，让代理服务单元将设备信息实时发送给已经订阅的客户端。

网络收发模块用于实现SSDP协议的网络收发功能。网络收发模块将即插即用设备加入组播地址，能实时获取网段内即插即用设备组播信息。网络收发模块提供接口供代理服务单元调用，以便能够主动向即插即用设备发起设备搜索消息。网络收发模块通过SSDP协议解析器完成SSDP协议的封装和解析，并将发现的设备信息实时通知设备信息管理模块。

SSDP协议解析器用于解析即插即用设备发出的SSDP消息，从中解析出设备uuid、设备IP等设备信息。

代理服务单元用于接受客户端发送的搜索设备请求，并将即插即用设备的设备信息发送给客户端，以使客户端发现即插即用设备。

如图2、3所示，在本发明的一个客户端主动搜索即插即用设备的具体实施例中：

网络拓扑具有A、B、C三个不同网段，各网段均具有交换机，以实现网段之间的通信，但交换机不能转发组播包。可以将客户端设置在第一网段A中，该客户端是一台PC机。

当客户端希望搜索网段A、B、C内的所有即插即用设备(UPnP设备)的设备信息时，与客户端同在第一网段A的设备可以通过直接在A网段内组播发现，但是第二网段B、第三网段C内的设备不能直接被客户端发现。

此时，可以在第二网段B、第三网段C内各选择一台代理服务器来转发组播消息，以进行设备搜索，在第二网段B内，选择UPnP设备1作为代理服务器；在第三网段C内，选择UPnP设备4作为代理服务器，所述代理服务器由控制节点单元和代理服务单元实现。

客户端与服务器通过TCP协议连接。客户端登录代理服务器，代理服务器向客户端返回确认信号“OK”。连接期间，客户端可以采用主动发送保活和异常断开重连等方式，确保和代理服务器间的连接一直有效。

当客户端在第一网段A发出搜索命令后，第二网段B、第三网段C内的代理服务单元接收到所述搜索命令，也可以返回确认信号“OK”。代理服务单元将所述搜索命令传递给控制节点单元，控制节点单元可以返回确认信号“OK”。然后，各控制节点单元分别在第二网段B、第三网段C内发出组播消息“SSDP：search”，各网段内的即插即用设备接收到组播消息后，即反馈设备的SSDP消息，各控制节点单元根据所述设备SSDP消息，向代理服务单元传递设备信息。代理服务单元再将设备信息发送到各客户端，例如：以“订阅ID+设备信息”的格式发送到各客户端。

尽管本发明是通过上述的优选实施方式进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到：在不脱离本发明主旨的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。

Claims

1.一种用于实现跨网段发现即插即用设备的方法，其特征在于，所述方法包括：

a.在每个网段中设置至少一个代理服务器，每个代理服务器包括代理服务单元和控制节点单元；

b.设置至少一个客户端，客户端与各代理服务器的代理服务单元之间通过基于TCP协议进行通信；

c.客户端向与客户端不同网段的各代理服务器的代理服务单元发送搜索设备请求；

d.各个代理服务器的代理服务单元接受所述请求，并且由控制节点单元在相应网段内通过SSDP协议发出搜索命令；

e.控制节点单元接收来自各即插即用设备的单播消息，以获得各即插即用设备的设备信息；

f.由代理服务单元将所述设备信息发送给客户端，以使客户端发现即插即用设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b还包括：每个客户端将即插即用设备的订阅消息发送给代理服务器，代理服务器返回订阅标识，所述订阅标识用于区分每个客户端。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤b还包括：在每个客户端上设置代理服务器认证信息。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述认证信息包括客户端的用户名和口令。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：保持客户端和代理服务器的代理服务单元之间的连接一直有效。

6.一种用于实现跨网段设备发现的系统，其特征在于，所述系统包括：代理服务器和客户端，其中：

代理服务器设置在每个网段中，每个代理服务器包括代理服务单元和控制节点单元；

客户端与各代理服务器的代理服务单元之间通过基于TCP的RPC远程调用协议进行通信；

控制节点单元用于在相应网段内通过SSDP协议发出搜索命令并且接收来自各即插即用设备的消息，以获得各即插即用设备的设备信息；

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述客户端是位于任意网段中的PC机或即插即用设备。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，控制节点单元包括设备信息管理模块、网络收发模块、SSDP协议解析器，其中：

设备信息管理模块用于记录发现的设备信息；

网络收发模块用于向即插即用设备发起设备搜索消息，并将发现的设备信息发送到设备信息管理模块；

SSDP协议解析器用于根据即插即用设备发出的SSDP消息，解析出设备信息。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，代理服务单元和控制节点单元在同一个即插即用设备的同一进程空间内运行。

10.一种用于实现跨网段发现即插即用设备的方法，其特征在于，所述方法包括：

c.一个或多个即插即用设备在本网段内发送SSDP组播消息，以报告实时设备信息；

d.本网段内代理服务器的控制节点单元接收到所述SSDP组播消息，从而获得所述即插即用设备的实时设备信息；

e.由该代理服务器的代理服务单元将所述实时设备信息发送给客户端。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤c包括：当一个网段内的一个或多个即插即用设备的设备状态发生变化时，所述即插即用设备在本网段内发送SSDP组播消息，以报告实时设备信息。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，设备状态发生变化包括所述一个或多个即插即用设备接入网络、退出网络或更新。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤c包括：一个或多个即插即用设备每隔预定时间就在本网段内发送一次SSDP组播消息，以报告实时设备信息。