CN103297324A

CN103297324A - 一种网络数据即时传输中的局域网定位方法

Info

Publication number: CN103297324A
Application number: CN201310174418XA
Authority: CN
Inventors: 顾卫东; 张玮; 张新常; 史慧玲; 孙萌
Original assignee: Shandong Computer Science Center
Current assignee: Shandong Computer Science Center
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明的网络数据即时传输中的局域网定位方法，包括：a).客户端连接；b).服务器记录客户端信息，服务器记录客户端ID、客户端内网IP及端口以及客户端公网IP及端口；c).获取目标客户端的相关信息；d).局域网定位判断；e).如果源、目标客户端处于同一局域网内，进行直接数据传输；f).如果源、目标客户端不处于同一局域网内，采用现有数据传输方法。本发明的方法，首先判断数据传输的发送方和接受方是否处于同一局域网内，并根据判断情况分别采取不同的传输方案。如果处于同一局域网内部，则通过局域网进行数据传输，而不占用公共网络的带宽，节约了网络资源，同时局域网内部的带宽优势也保证了数据传输的即时性与质量要求。

Description

一种网络数据即时传输中的局域网定位方法

技术领域

本发明涉及一种网络数据即时传输中的局域网定位方法，更具体的说，尤其涉及一种可有效节约公共网络宽带资源的网络数据即时传输中的局域网定位方法。

背景技术

随着互联网技术的迅速发展，网络即时数据传输的应用愈加广泛。网络即时数据传输典型的应用主要是类似MSN、QQ等即时通讯软件，另外一些P2P网络视频及数据传输下载软件中，也涉及到网络数据的即时传输。需要即时传输的网络数据有很多种类型，包括文本数据、文件数据、流媒体数据，这些即时传输的网络数据往往需要较高的传输质量，因此需要较好的网络环境进行支持。

目前基于IPv4的网络环境中，公共网络的IP地址已经十分稀缺。目前广泛且有效的解决方案是采用基于局域网的NAT技术，即一种把局域网的内部网络(简称内网)私有IP及端口转换为外部网络(简称公网)IP及端口的一种技术。位于NAT之后同一局域网的多台主机可以通过一个或几个公网IP连接到INTERNET，这在某种程度上缓解了目前IPv4环境中IP地址紧张的状况。

但是基于局域网技术增加网络数据的即时传输的路由难度，在目前日益增加的网络数据传输需求下各种数据消耗的网络带宽，也给用户带了许多不便。特别是针对流媒体数据的即时传输，如果没有足够的网络带宽，很难保证良好的流媒体质量，影响流媒体数据即时传输双方的使用情况。针对上述问题，许多即时通讯软件采用了P2P的传输方案，但是在P2P传输过程中，位于NAT之后同一局域网的多台主机如果需要进行数据的即时传输，如果没有进行及时的局域网定位的判断，则带来诸多问题。首先，局域网内的传输带宽非常充足，利用局域网内部进行数据传输，特别是大数据量的即时传输能够带来良好的传输效果和质量。如果没有进行局域网定位，则造成了局域网内部带宽的浪费。其次，与局域网内充足的带宽资源相反，公共网络的带宽资源则十分紧张，如果没有局域网定位，则容易造成同一局域网内数据通过公网带宽资源出口发出，再返回给局域网内用户的情况发生，这种情况占用了局域网与公网的出口带宽，同时消耗了公共网络的带宽，产生了资源的浪费。

因此，在目前网络数据即时传输问题上，需要充分利用局域网内充足带宽资源的优势，同时不影响数据传输的及时性，避免局域网内数据占用公共网络带宽资源的情况产生。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可有效节约公共网络宽带资源的网络数据即时传输中的局域网定位方法。

本发明的网络数据即时传输中的局域网定位方法，其特别之处在于，包括以下步骤：a).客户端连接，客户端在开始运行时，获取其所在局域网内网IP及端口，并通过TCP连接至公网IP的辅助服务器中；b).服务器记录客户端信息，服务器记录每一个客户端进行数据传输所必须的信息，包括客户端ID、客户端所在局域网内网IP及端口以及客户端的公网IP及端口；c).获取目标客户端的相关信息，任一源客户端需要向目标客户端进行即时数据传输时，根据目标客户端ID从辅助服务器上获取目标客户端的相关信息，相关信息包括目标客户端局域网内网IP及端口、公网IP及端口；d).局域网定位判断，源客户端根据获取的相关信息，判断源客户端与目标客户端是否处于同一局域网内，如果源客户端与目标客户端处于同一局域网内，执行步骤e)；如果源客户端与目标客户端不处于同一局域网内，则执行步骤f)；e).进行直接数据传输，源客户端与目标客户端通过局域网地址进行直接点对点数据传输，而不占用公网的宽带资源；f).采用现有数据传输方法，源客户端与目标客户通过现有的数据传输方法通过公网进行数据传输。

本发明的网络数据即时传输中的局域网定位方法，步骤d)所述的局域网定位判断包括以下步骤：d-1).发送请求并启动计时器，源客户端从辅助服务器端获取目标客户端的局域网内网IP及端口、公网IP及端口，并向目标客户端局域网内网IP发送数据传输请求报文，同时启动计时器T；d-2).处于同一局域网的判断，如果在计时器T的触发时间t内，源客户端接收到目标客户端的响应信息，则判断源客户端与目标客户端处于同一局域网内，并关闭计时器T；d-3).不在同一局域网的判断，如果在计时器T的触发时间t内，源客户端没有接收到目标客户端的响应信息，则判断源客户端与目标客户端不在同一局域网内，并关闭计时器T；步骤d-2)和d-3)中计时器T的触发时间t根据网络环境设置。步骤d-1)中，源客户端是以目标客户端与其处于同一局域网为假设前提进行请求报文发送的；如果源、目标客户端处于同一局域网内，则源客户端发送的请求报文传送至目标客户端，步骤d-2)中在时间t内源客户端可收到响应信息；如果源、目标客户端不处于同一局域网内，则源客户端发送的请求报文不可传送至目标客户端，则步骤d-3)中在时间t内源客户端不能收到响应信息。

本发明的网络数据即时传输中的局域网定位方法，所述步骤d-2)和d-3)中计时器T的触发时间t为1s。

本发明的网络数据即时传输中的局域网定位方法，步骤e)所述的直接数据传输方法为：源客户端与目标客户端通过UDP连接，通过局域网内网IP进行即时数据传输，此时两个客户端不再与辅助服务器进行交互。

本发明的网络数据即时传输中的局域网定位方法，步骤f)所述的现有数据传输方法为：通过辅助服务器接收源客户端的数据再转发给目标客户端的方法，或者通过局域网NAT打洞的方式进行数据传输。

本发明的有益效果是：本发明的方法首先判断数据传输的发送方和接受方是否处于同一局域网内部，相当于在目前网络数据即时传输的过程之间增加了一种局域网定位方法，并根据判断情况分别采取不同的传输方案。如果不在同一局域网，则采用原来网络数据传输方案；如果处于同一局域网内部，则传输的数据直接通过局域网进行传输，而不用再占用公共网络的出口带宽，节约了网络资源，同时局域网内部的带宽优势也保证了数据传输的即时性与质量要求。

附图说明

图1为本发明的网络数据即时传输中的局域网定位方法的实现架构图；

图2为本发明的局域网定位方法的流程图；

图3为本发明中源客户端与目标客户端是否在同一局域网内的判断方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

本实施例的架构分为客户端和辅助服务器端两个部分，能够实现客户端之间的视频数据即时的网络传输功能。如图3所示，给出了本发明的网络数据即时传输中的局域网定位方法的实现架构图。根据源与目标客户端是否在同一个局域网内，视频数据采用不同的传输方案进行即时的网络传输。

如图1、图2所示，给出了本发明所述方法的详细流程图，下面结合这两个流程图对本发明的网络数据即时传输中的局域网定位方法详细地进行说明。

在本实施例中，辅助服务器端具有公网IP，各个客户端可以具有公网IP，也可以是在某一局域网内，具有内网IP，对外经过局域网的NAT地址映射连接至公网。本实施例进行如下步骤：

a).客户端连接，客户端在开始运行时，获取其所在局域网内网IP及端口，并通过TCP连接至公网IP的辅助服务器中；

在本实施例中，采用了如下函数获取本机所在局域网的内网IP，此函数是在任一客户端开始运行时首先需要处理的。采用VC++语言进行本发明所述方法的编码。

CString ConnectDlg::GetHostIP()

{

char hostname[20];

gethostname(hostname,20);

//get ipv4 address.

hostent *pHost=::gethostbyname(hostname);

in_addr addr;

char *p=pHost-> h_addr_list[0];

memcpy(&addr.S_un.S_addr,p,pHost-> h_length);

CString v4IP=::inet_ntoa(addr);

return v4IP;

}

在获得内网IP后，客户端便通过TCP连接与服务器进行注册，注册的过程便是将自身的相关信息发送至辅助服务器端的过程。编码如下：

void ConnectDlg::OnRegister()

{

CString myip;

char hostname[20];

char servicerip[20];

char mymainmac[50];

char cmyip[20];

this->GetDlgItemText(IDC_EDIT1,hostname,20);

//this->OnCancel();

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dnovideo.Inputname(hostname);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dvideo.Inputname(hostname);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dnovideo.addgroupname(0,hostname);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dvideo.addgroupname(0,hostname);

this->GetDlgItemText(IDC_EDIT18,servicerip,20);

//this->OnCancel();

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dnovideo.Inputserviceip(servicerip);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dvideo.Inputserviceip(servicerip);

myip=GetHostIP();

strncpy(cmyip,(LPCTSTR)myip,sizeof(cmyip));

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dnovideo.Inputmyip(cmyip);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dvideo.Inputmyip(cmyip);

int getma=GetMAC(mymainmac);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dnovideo.Inputuserid(mymainmac);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dvideo.Inputuserid(mymainmac);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dnovideo.SendRregisterMessage(MESG_REGISTER,cmyip, hostname, mymainmac);

}

注册的信息包括客户端ID、客户端所在内网IP、客户端网卡MAC地址，并采用MAC地址作为ID，以实现对客户端唯一标示和索引的目的。其他信息作为辅助供其他功能或扩展功能所需要而使用。

b).服务器记录客户端信息，服务器记录每一个客户端进行数据传输所必须的信息，包括客户端ID、客户端所在局域网内网IP及端口以及客户端的公网IP及端口；

在辅助服务器端，建立如下的数据结构将所需的信息进行存储。

struct Peer_Info

{

char UserMac[MAX_MACLEN];

char UserName[MAX_USERNAME];

unsigned int PublicAddr_c;

unsigned int PublicPort_c;

unsigned int PublicAddr_d;

unsigned int PublicPort_d;

char PrivateAddr[MAX_IPLEN];

char ActiveTime[50];

char Exte[40];

char ReqName[REQ_NUM][50];

struct Peer_Info *next;

Peer_Info();

}

如上述代码所示，采用的数据结构为链表形式，链表的每一个节点都存储了相应的信息，同时存储下一个节点的指针以供检索。辅助服务器端每接受到一个客户端的注册信息都将相应的内容存储为该链表的一个节点。

c).获取目标客户端的相关信息，任一源客户端需要向目标客户端进行即时数据传输时，根据目标客户端ID从辅助服务器上获取目标客户端的相关信息，相关信息包括目标客户端局域网内网IP及端口、公网IP及端口；

此步骤首先通过源客户端向辅助服务器发送获取信息的请求，通过以下代码完成：

void ConnectDlg::OnConnect()

{

char hostname[20];

char ip[20];

this->GetDlgItemText(IDC_EDIT1,hostname,20);

this->OnCancel();

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dnovideo.Inputname(hostname);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dvideo.Inputname(hostname);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dnovideo.addgroupname(0,hostname);

((CVideoNetDlg*)mdlg)->dvideo.addgroupname(0,hostname);

}

当辅助服务器接收到请求时，则根据源客户端发送的请求连接的目标客户端ID进行检索查询，在服务器端记录节点信息的链表中找到对应的节点，并把相关信息反馈给源客户端。

case MESG_REQUEST_SOURCE:

{

struct Group_Info groupinfo[MAX_GROUPINFO]={{""},{""},{""},{""},{""},{""},{""},{""}};

CString reqcstring="";

for(int i=0;i<MAX_GROUPINFO;i++)

{

strcpy(groupinfo[i].name,"");

}

time_t t = time(0);

char tmp[64];

strftime(tmp, sizeof(tmp), "%Y/%m/%d %X",localtime(&t) );

int n=data[1];

char hmac[50]="";

for(int i=0;i<n;i++)

{

hmac[i]=data[2+i];

}

reqcstring=reqcstring+"请求资源类型 "+tmp+" "+hmac+" ";

int arraypos=n+2;

int count=data[arraypos++];

int len=0;

for(int i=0;i<count;i++)

{

len=data[arraypos++];

int j=0;

for(j=0;j<len;j++)

groupinfo[i].name[j]=data[arraypos+j];

arraypos=arraypos+len;

reqcstring=reqcstring+groupinfo[i].name;

if(i<count-1)

reqcstring=reqcstring+" ";

FindNode(groupinfo[i].name,hmac,port,address);

strcpy(groupinfo[i].name,"");

}

reqcstring=reqcstring+"\n";

ToArrayA(reqcstring);

return;

}

d).局域网定位判断，源客户端根据获取的相关信息，判断源客户端与目标客户端是否处于同一局域网内，如果源客户端与目标客户端处于同一局域网内，执行步骤e)；如果源客户端与目标客户端不处于同一局域网内，则执行步骤f)；

该所述的局域网定位判断可以通过以下步骤来实现：

d-1).发送请求并启动计时器，源客户端从辅助服务器端获取目标客户端的局域网内网IP及端口、公网IP及端口，并向目标客户端局域网内网IP发送数据传输请求报文，同时启动计时器T；

d-2).处于同一局域网的判断，如果在计时器T的触发时间t内，源客户端接收到目标客户端的响应信息，则判断源客户端与目标客户端处于同一局域网内，并关闭计时器T；

d-3).不在同一局域网的判断，如果在计时器T的触发时间t内，源客户端没有接收到目标客户端的响应信息，则判断源客户端与目标客户端不在同一局域网内，并关闭计时器T；步骤d-2)和d-3)中计时器T的触发时间t根据网络环境设置。

采用如下代码进行该步骤：

int DSocket::contactnextcandidate(int groupn)

{

char data[1000];

int n,q,p;

if (groupinfo[groupn].candidateparent[0].publicport!=0)

{

data[0]=MESG_JOIN_TESTNAT;

data[1]=groupn;

n=strlen(groupinfo[groupn].candidateparent[0].almid);

data[2]=n;

memcpy(&data[3],groupinfo[groupn].candidateparent[0].almid,n);

SendTo(data,n+3,PORT_NOVIDEO,groupinfo[groupn].candidateparent[0].priip);

//timer

((CVideoNetDlg *)pdlg)->AddLaunchHoleQTimer(1000,groupn,1);

}

return 0;

}

其中可以看到，在直接发送给内网IP数据的代码：

SendTo(data,n+3,PORT_NOVIDEO,groupinfo[groupn].candidateparent[0].priip);

后面启动了((CVideoNetDlg *)pdlg)->AddLaunchHoleQTimer(1000,groupn,1);这样一个计时器。

计时器中参数1000代表触发时间为1000毫秒，也就是1秒。计时器的结构如下代码所示：

void CVideoNetDlg::AddLaunchHoleQTimer(int interv, int groupn, UINT nIDEvent)

{

//将数据及地址端口记录至定时器链表

timerdatasave.groupn=groupn;

SetTimer(nIDEvent,interv,NULL);

}

e).进行直接数据传输，源客户端与目标客户端通过局域网地址进行直接点对点数据传输，而不占用公网的宽带资源；

当时间没有到达1秒的时候，便接受到信息时，则将计时器T关闭，然后通过直接发送给内网IP数据的代码

SendTo(data,n+3,PORT_NOVIDEO,groupinfo[groupn].candidateparent[0].priip);

继续将数据进行发送。该步骤所述的直接数据传输方法为：源客户端与目标客户端通过UDP连接，通过局域网内网IP进行即时数据传输，此时两个客户端不再与辅助服务器进行交互。

f).采用现有数据传输方法，源客户端与目标客户通过现有的数据传输方法通过公网进行数据传输。

在本实施例中，若源客户端与目标客户端不在同一局域网内，则无法通过直接发送对方IP的方法进行数据传输，可以通过辅助服务器接收数据再转发给目标客户端的数据传输方法，也可以通过局域网NAT打洞的方式进行数据传输。

通过使用本发明所述的方法，可以自动识别数据传输双方是否在同一局域网内，在同一局域网内的数据传输双方可以使用局域网内带宽，而不占用公共带宽。本实施例的具体实验中，若传输数据的双方都处在同一局域网内，传输的较大量的数据（如流媒体的视频数据）则不再占用公共网络带宽，客户端辅助的注册信息传输占用的公共网络带宽相较于视频数据在0.1%以下，可以忽略不计。若传输数据的客户端有一半情况处于同一局域网内部，占用公共网络带宽可以节约近50%。因此充分利用局域网内充足带宽资源的优势，节约了公共网络资源，同时局域网内部的带宽优势也保证了数据传输的即时性与质量要求。

Claims

1.一种网络数据即时传输中的局域网定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的网络数据即时传输中的局域网定位方法，其特征在于，步骤d)所述的局域网定位判断包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的网络数据即时传输中的局域网定位方法，其特征在于：所述步骤d-2)和d-3)中计时器T的触发时间t为1s。

4.根据权利要求1或2所述的网络数据即时传输中的局域网定位方法，其特征在于：步骤e)所述的直接数据传输方法为：源客户端与目标客户端通过UDP连接，通过局域网内网IP进行即时数据传输，此时两个客户端不再与辅助服务器进行交互。

5.根据权利要求1或2所述的网络数据即时传输中的局域网定位方法，其特征在于：步骤f)所述的现有数据传输方法为：通过辅助服务器接收源客户端的数据再转发给目标客户端的方法，或者通过局域网NAT打洞的方式进行数据传输。