CN103685588A - 客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的方法，该方法包括：第一无线网络设备收到终端发来的报文后，将报文头的源MAC地址修改为无线网络设备的MAC地址，发送给第二无线网络设备；相应的，第一无线网络设备收到第二无线网络设备发来的报文后，将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；所述第一无线网络设备工作于客户端模式下，所述第二无线网络设备工作于接入点模式下。本发明还同时公开了一种客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的装置，采用本发明的方法及装置，实现了客户端模式下无线网路设备和接入点模式下无线网络设备的数据通信。

Description

客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的方法及装置
技术领域
本发明涉及网桥转发技术，具体涉及一种客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的方法及装置。
背景技术
网桥(Bridge)是一种常见的家庭网关中的上网连接方式，是通过网络端口之间的数据转发来开展业务的，其应用几乎囊括了有线、无线的所有场景。但在特定的无线场景下，网桥与无线技术的结合却出现了问题。
如图1所示，场景中包括第一无线网络设备11、第二无线网络设备12、第一终端13和第二终端14；其中，第一无线网络设备11工作于客户端模式，或者说STATION模式，第二无线网络设备12工作于无线接入点(Access Point，AP)模式，第一无线网络设备11和第二无线网络设备12通过无线网络连接，而第一终端13与第一无线网络设备11相连，第二终端14与第二无线网络设备12相连，此时第一终端13与第二终端14的通信会有问题。
通信问题存在的原因是：802.11无线协议标准规定，客户端模式下的无线网络设备和AP模式下的无线网络设备之间的数据通信必须通过三地址帧格式传输，所谓的三地址为源地址、发送地址和目的地址。AP模式下的无线网络设备要求客户端模式下的无线网络设备发来的数据报文，源地址必须为客户端模式下的无线网络设备的地址；而AP模式下的无线网络设备发给客户端模式下的无线网络设备的报文，其目的地址为该客户端模式下的无线网络设备的地址。因此，在不经过任何网络地址转换(Network Address Translation，NAT)的前提下，第一无线网络设备11是无法将数据发送给第二无线网络设备12的；相应的，在不经过任何NAT的前提下，第一无线网络设备11在收到第二无线网络设备12发来的报文后，也无法进行用户侧报文的转发。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的方法及装置，能实现客户端模式下无线网络设备和AP模式下无线网络设备的数据通信。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的方法，该方法包括：
第一无线网络设备收到终端发来的报文后，将报文头的源介质访问控制(Medium/Media Access Control，MAC)地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，之后发送给第二无线网络设备；
第一无线网络设备收到第二无线网络设备发来的报文后，将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；
其中，所述第一无线网络设备工作于客户端模式下，所述第二无线网络设备工作于AP模式下。
上述方案中，所述将报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址之前，该方法还包括：
提取报文的关键信息，判定所述关键信息是否已存储在MAP数据库中，判定结果为否时，将所述关键信息和所述报文头的源MAC地址的映射关系存储在MAP数据库中。
上述方案中，所述将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址之前，该方法还包括：
提取报文的关键信息，在MAP数据库中查询与所述提取的关键信息匹配的MAC地址，并记录查询到的MAC地址；
其中，所述用户侧的目的MAC地址为MAP数据库中查询到的与关键信息匹配的MAC地址。
上述方案中，所述关键信息包括：IP地址、Host-Uniq标识或TranscastionID字段。
上述方案中，该方法还包括：
所述报文的报文体中携带有源MAC地址时，第一无线网络设备将报文头的源MAC地址修改为无线网络设备的MAC地址后，还将报文体的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，再将修改后的报文发送给第二无线网络设备；
相应的，所述第一无线网络主设备将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址后，还将报文体的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，再将修改后的报文进行用户侧的转发。
本发明还提供了一种客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的装置，该装置包括：源地址转换(Source Network Address Translation，SNAT)模块和目的地址转换(Destination Network Address Translation，DNAT)模块；其中，
所述SNAT模块，用于将终端发来的报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，将修改后的报文发送给第二无线网络设备；
所述DNAT模块，用于将第二无线网络设备发来的报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；
其中，所述第一无线网络设备工作于客户端模式下，所述第二无线网络设备工作于AP模式下。
上述方案中，所述装置还包括关键信息提取模块、判定模块、数据存储模块和MAP数据库；其中，
所述关键信息提取模块，用于提取终端发来的报文的关键信息，并将提取的关键信息发送给判定模块；
所述判定模块，用于判定报文的关键信息是否已存储在MAP数据库中，并将判定结果发送给数据存储模块；
所述数据存储模块，用于当判定模块的判定结果为否时，将报文中提取的关键信息和该报文所属的源MAC地址的映射关系存储到MAP数据库；
所述MAP数据库，用于存储报文中提取的关键信息和该报文所属的源MAC地址的映射关系。
上述方案中，所述装置还包括关键信息匹配模块，用于提取第二无线网络设备发来的报文的关键信息，在MAP数据库中查询与所述提取的关键信息匹配的MAC地址，并记录查询到的MAC地址。
上述方案中，所述装置还包括第一报文内容修改模块，用于第一无线网络设备将终端发来报文体的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，将修改后的报文发送给第二无线网络设备；
其中，所述报文为报文体中携带有源MAC地址的报文。
上述方案中，所述装置还包括第二报文内容修改模块，用于第一无线网络设备将第二无线网络设备发来的报文体的目的MAC地址修改为用户侧的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；
其中，所述报文为报文体中携带有的目的MAC地址的报文。
本发明提供的客户端模式下网桥转发报文的方法及装置，当客户端模式下的无线网络设备收到终端发来的报文后，将报文头的源MAC地址修改为客户端模式下无线网络设备的MAC地址，发送给AP模式下的无线网络设备；当客户端模式下的无线网络设备收到AP模式下的无线网络设备发来的报文后，将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发。可见，本发明的技术方案通过NAT方式，在报文发送过程中，将数据报文的源地址转换为客户端模式下无线网络设备的MAC地址；在报文接收过程中，将数据报文的目的地址由客户端模式下无线网络设备的MAC地址转换为用户侧的目的MAC地址，如此，能实现客户端模式下无线网络设备和AP模式下无线网络设备的数据通信。
附图说明
图1为现有技术中存在问题场景的组成架构示意图；
图2为本发明客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的方法实现流程示意图；
图3为本发明客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的装置组成架构示意图；
图4为本发明实施例提供的客户端模式下无线网络设备向AP模式下无线网络设备发送报文的实现流程示意图；
图5为本发明实施例提供的客户端模式下无线网络设备从AP模式下无线网络设备接收报文的实现流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图2为本发明客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的方法实现流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤21：第一无线网络设备收到终端发来的报文后，将报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，之后发送给第二无线网络设备；
本实现流程中，所述第一无线网络设备工作于客户端模式下，所述第二无线网络设备工作于AP模式下。
这里，所述将报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址之前，该方法还包括：
提取报文的关键信息，判定该关键信息是否已经存储在映射(MAP)数据库中，若判定结果为是，则不执行任何操作；若判定结果为否，则将该关键信息和所述报文头的源MAC地址的映射关系存储在MAP数据库中；
其中，所述MAP数据库将报文的关键信息和源MAC地址动态存储在数据库中，当报文所属的终端设备下线，则同时清除MAP数据库中相应的关键信息和源MAC地址；
其中，所述关键信息和源MAC地址的映射关系为一一对应关系，所述关键信息和源MAC地址存储在分别以哈希关键码(hash key)和MAC地址为关键字的两条哈希(hash)链中。
这里，所述关键信息包括：网络互联协议(Internet Protocol，IP)地址、Host-Uniq标识或TranscastionID字段；
这里，如果报文为IP报文，则进入IP处理函数，提取源IP地址；如果报文为地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)报文，则进入ARP处理函数，通过报文内容提取IP信息；如果报文为点到点连接协议(Point-to-PointProtocol over Ethernet，PPPoE)报文，则进入PPPoE处理函数，提取Host-Uniq标识作为关键信息；如果某一报文提取到的IP地址为0，则很有可能是动态主机设置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)报文，提取TransacationID字段作为关键信息，其他协议与上述方法类似，通过不同协议的处理函数实现对某种协议的关键信息的提取；
其中，若所述报文的报文体中也携带有源MAC地址，则第一无线网络设备将报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址后，还要将报文体中的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，之后再将修改后的报文发送给第二无线网络设备；这里，所述报文可以是ARP报文、动态主机设置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)报文等。
步骤22：第一无线网络设备收到第二无线网络设备发来的报文后，将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；
这里，所述报文头的目的MAC地址为第一无线网络设备的MAC地址；所述用户侧的目的MAC地址为用户侧的目的MAC地址，第一无线网络设备需要将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，才能进行用户侧的转发。
这里，所述将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址之前，该方法还包括：
提取报文的关键信息，在MAP数据库中查询与提取的关键信息匹配的MAC地址，并记录查询到的MAC地址；
这里，所述MAP数据库中存储有关键信息和MAC地址的映射关系；其中，所述关键信息和MAC地址的映射关系为一一对应关系，第一无线网络设备可以根据提取到的关键信息，通过设置匹配函数，查询到与关键信息对应的MAC地址；
其中，所述MAP数据库中存储的MAC地址，在第一无线网络设备接收终端发来的报文待发往第二无线网络设备时，可以看作是报文的源MAC地址；在第一无线网络设备接收第二无线网络设备发来的报文待发往用户侧时，可以看作是报文用户侧的目的MAC地址；
因此，步骤22中所述用户侧的目的MAC地址即为MAP数据库中查询到的与关键信息匹配的MAC地址。
这里，所述第一无线网络设备发来的报文头的目的MAC地址为第二无线网络设备的MAC地址，当第一无线网络设备收到第二无线网络设备发来的报文后，需将报文头的目的MAC地址修改为在MAP数据库中查询到的与关键信息匹配的MAC地址，才能进行用户侧报文的转发。
这里，所述关键信息为：IP地址、Host-Uniq标识或TranscastionID字段；
其中，所述关键信息的提取方式与步骤21中所述的关键信息的提取方式相同，此处不再赘述；
其中，若所述报文的报文体中携带有目的MAC地址，第一无线网络设备将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址后，还要将报文内的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，之后再将修改后的报文进行用户侧的转发；这里，所述报文可以是ARP报文、DHCP报文等。
具体的，当第一无线网络设备收到终端发来的报文后，提取报文的关键信息，判断该关键信息是否已经存储在MAP数据库中，若判定的结果为否，则将关键信息和所述报文头的源MAC地址的映射关系存储在MAP数据库中；若判定的结果为是，则不执行任何操作；判定结束后，将报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，发送给第二无线网络设备；
相应的，当第一无线网络设备收到第二无线网络设备发来的报文后，提取报文的关键信息，在MAP数据库中查询与所述提取的关键信息匹配的MAC地址，并记录查询到的MAC地址；将报文头的目的MAC地址修改为查询到的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发。
为实现上述方法，本发明还提供了一种客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的装置，如图3所示，包括SNAT模块34和DNAT模块36；其中：
所述SNAT模块34，用于将终端发来的报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，将修改后的报文发送给第二无线网络设备；
所述DNAT模块36，用于将第二无线网络设备发来的报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发。
其中，所述第一无线网络设备工作于客户端模式下，第二无线网络设备工作于AP模式下。
进一步的，所述装置还包括关键信息提取模块31、判定模块32、数据存储模块30和MAP数据库33；其中，
所述关键信息提取模块31，用于提取终端发来的报文的关键信息，并将提取的关键信息发送给判定模块；
这里，所述关键信息提取模块31采用协议插件式挂接在BR_POSTROUTING链上，以便第一无线网络设备对发往第二无线网络设备的报文进行关键信息的提取。
所述判定模块32，用于判定报文的关键信息是否已经存储在MAP数据库中，并将判定结果发送给数据存储模块30；
数据存储模块30，用于当判定模块32的判定结果为否时，将报文中提取的关键信息和该报文所属的源MAC地址的映射关系存储到MAP数据库33；
所述MAP数据库33，用于存储报文中提取的关键信息和该报文所属的源MAC地址的映射关系。
进一步的，所述装置还包括关键信息匹配模块35，用于提取第二无线网络设备发来的报文的关键信息，在MAP数据库33中查询与所述提取的关键信息匹配的MAC地址，并记录查询到的MAC地址；
这里，所述关键信息匹配模块35采用协议插件式挂接在BR_PREROUTING链上，以便第一无线网络设备收到第二无线网络设备发来的报文后进行关键信息的提取。
进一步的，该装置还包括第一报文内容修改模块37，用于第一无线网络设备将终端发来的报文体的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，将修改后的报文发送给第二无线网络设备；
其中，所述报文为报文体中携带有源MAC地址的报文；
这里，所述第一报文内容修改模块37在某些报文源地址转换过程中，不仅需要将报文头的源MAC地址修改为无线网络设备的MAC地址，还需要将报文体的源MAC地址修改为无线网络设备的MAC地址；其中，所述报文可以是ARP报文、DHCP报文等等；
进一步的，所述装置还包括第二报文内容修改模块38，用于第一无线网络设备将第二无线网络设备发来的报文体的目的MAC地址修改为用户侧的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；
其中，所述报文为报文体中携带有目的MAC地址的报文；
这里，所述第二报文内容修改模块38在某些报文目的地址转换过程中，不仅需要将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，还需要将报文中的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址；其中，所述报文可以是ARP报文、DHCP报文等等；
其中，所述用户侧的MAC地址即为关键信息匹配模块35在MAP数据库33中查询到的与关键信息匹配的MAC地址。
假设工作于客户端模式的第一无线网络设备的MAC地址为00:00:00:00:00:03；与第一无线网络设备相连的第一终端的MAC地址为00:00:00:00:00:01、IP地址为192.168.1.11；与工作于AP模式的第二无线网络设备相连的第二终端的MAC地址为00:00:00:00:00:02、IP地址为192.168.1.22，那么，本发明实施例提供的客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的实现流程如图4和图5所示。
图4为本发明实施例提供的客户端模式下无线网络设备向AP模式下无线网络设备发送报文的实现流程示意图。如图4所示，包括以下步骤：
步骤401：第一无线网络设备收到第一终端发来的报文后，提取报文的关键信息；
这里，所述第一终端发来的报文包含了源地址和目的地址，其中，所述源地址为第一终端的MAC地址00:00:00:00:00:01和IP地址192.168.1.11，所述目的地址为第二终端的MAC地址00:00:00:00:00:02和IP地址192.168.1.22；第一无线网络设备收到第一终端发来的报文后，提取报文的关键信息，即源地址中的IP地址：192.168.1.11。
步骤402：第一无线网络设备判定该关键信息是否存储在MAP数据库中，若判定结果为否，则执行步骤403；若判定结果为是，则直接执行步骤404；
步骤403：将关键信息和所述报文头的源MAC地址的映射关系存储在MAP数据库中，然后执行步骤404；
这里，若判定的结果为否，则第一无线网络设备将第一终端的MAC地址00:00:00:00:00:01和IP地址192.168.1.11的映射关系存储在MAP数据库中。
步骤404：第一无线网络设备将报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，发送给第二无线网络设备；
这里，所述将报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址为：将第一终端的MAC地址00:00:00:00:00:01修改为第一无线网络设备的MAC地址00:00:00:00:00:03，IP地址保持不变，为第一终端的IP地址192.168.1.11；报文头的目的地址保持不变，为第二终端的MAC地址00:00:00:00:00:02和IP地址192.168.1.22，第一无线网络设备将修改后的报文发送给第二无线网络设备，由第二无线网络设备转发给第二终端。
图5为本发明实施例提供的客户端模式下无线网络设备从AP模式下无线网络设备接收报文的实现流程示意图。如图5所示，包括以下步骤：
步骤501：第一无线网络设备收到第二无线网络设备发来的报文后，提取报文的关键信息；
这里，所述第二无线网络设备发来的报文包含了源地址和目的地址，其中，所述源地址为第二终端的MAC地址00:00:00:00:00:02和IP地址192.168.1.22，所述目的地址为第一无线网络设备的MAC地址00:00:00:00:00:03和第一终端的IP地址192.168.1.11；第一无线网络设备收到第二无线网络设备发来的报文后，提取报文的关键信息，即目的地址中的IP地址：192.168.1.11。
步骤502：第一无线网络设备在MAP数据库中查询与所述提取的关键信息匹配的MAC地址，并记录查询到的MAC地址；
这里，在MAP数据库中存储着第一终端的MAC地址与第一终端的IP地址的映射关系，通过利用已知目的地址中的IP地址192.168.1.11查询MAP数据库，可以找到与IP地址匹配的MAC地址，即查询到的MAC地址为00:00:00:00:00:01。
步骤503：第一无线网络设备将报文头的目的MAC地址修改为查询到的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；
这里，所述第一无线网络设备将报文头的目的MAC地址修改为查询到的MAC地址为：将报文的原目的MAC地址00:00:00:00:00:03修改为查询到的目的MAC地址00:00:00:00:00:01，IP地址保持不变，为第一终端的IP地址192.168.1.11；报文的源地址保持不变，为第二终端的MAC地址00:00:00:00:00:02和IP地址192.168.1.22，第一无线网络设备将修改后的报文进行用户侧的转发。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的方法，其特征在于，该方法包括：
第一无线网络设备收到终端发来的报文后，将报文头的源介质访问控制(MAC)地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，之后发送给第二无线网络设备；
第一无线网络设备收到第二无线网络设备发来的报文后，将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；
其中，所述第一无线网络设备工作于客户端模式下，所述第二无线网络设备工作于接入点(AP)模式下。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址之前，该方法还包括：
提取报文的关键信息，判定所述关键信息是否已存储在MAP数据库中，判定结果为否时，将所述关键信息和所述报文头的源MAC地址的映射关系存储在MAP数据库中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址之前，该方法还包括：
提取报文的关键信息，在MAP数据库中查询与所述提取的关键信息匹配的MAC地址，并记录查询到的MAC地址；
其中，所述用户侧的目的MAC地址为MAP数据库中查询到的与关键信息匹配的MAC地址。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述关键信息包括：IP地址、Host-Uniq标识或TranscastionID字段。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
所述报文的报文体中携带有源MAC地址时，第一无线网络设备将报文头的源MAC地址修改为无线网络设备的MAC地址后，还将报文体的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，再将修改后的报文发送给第二无线网络设备；
相应的，所述第一无线网络主设备将报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址后，还将报文体的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，再将修改后的报文进行用户侧的转发。
6.一种客户端模式下无线网络设备网桥转发报文的装置，其特征在于，该装置包括：源地址转换(SNAT)模块和目的地址转换(DNAT)模块；其中，
所述SNAT模块，用于将终端发来的报文头的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，将修改后的报文发送给第二无线网络设备；
所述DNAT模块，用于将第二无线网络设备发来的报文头的目的MAC地址修改为用户侧的目的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；
其中，所述第一无线网络设备工作于客户端模式下，所述第二无线网络设备工作于AP模式下。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括关键信息提取模块、判定模块、数据存储模块和MAP数据库；其中，
所述关键信息提取模块，用于提取终端发来的报文的关键信息，并将提取的关键信息发送给判定模块；
所述判定模块，用于判定报文的关键信息是否已存储在MAP数据库中，并将判定结果发送给数据存储模块；
所述数据存储模块，用于当判定模块的判定结果为否时，将报文中提取的关键信息和该报文所属的源MAC地址的映射关系存储到MAP数据库；
所述MAP数据库，用于存储报文中提取的关键信息和该报文所属的源MAC地址的映射关系。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括关键信息匹配模块，用于提取第二无线网络设备发来的报文的关键信息，在MAP数据库中查询与所述提取的关键信息匹配的MAC地址，并记录查询到的MAC地址。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一报文内容修改模块，用于第一无线网络设备将终端发来报文体的源MAC地址修改为第一无线网络设备的MAC地址，将修改后的报文发送给第二无线网络设备；
其中，所述报文为报文体中携带有源MAC地址的报文。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二报文内容修改模块，用于第一无线网络设备将第二无线网络设备发来的报文体的目的MAC地址修改为用户侧的MAC地址，将修改后的报文进行用户侧的转发；
其中，所述报文为报文体中携带有的目的MAC地址的报文。
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