CN105007260A - 一种基于TCP/IP协议改造的Wi-Fi信号扩展系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展系统及方法，将Repeater放置在WLANAP信号范围的边界，使Repeater通过station模式连接上WLANAP,Repeater成功连接上AP后会创建一个新的wifi信号源发送出一个和WLANAPSSID一致，加密方式一致，密钥一致的信号出来，这样WLANAP信号所覆盖不到的区域的wifi终端表现上可以获取WLANAP发送出来的信号，其实，这个信号这是wifirepeater发送出来的信号。通过在Repeater上对IP数据报文传输路径的改变来达到无线信号扩展的目的，而不需要在WLANAP上进行任何功能扩展。此方案可以和市面常用的WLANAP配套使用，兼容性强。
Description
技术领域
本发明涉及到wireless信号扩展技术领域，具体涉及一种基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展系统及方法，其采用修改TCP/IP协议栈方法来达到改变网络数据报文流向的目的，使无线wifi信号更大范围的覆盖。
背景技术
随着网络信息技术的发展，人们的生活、学习、教育、娱乐等诸多活动越来越丰富、越来越便利，而wifi信号又使得人们可以使用移动终端，使得这些活动越加的便利，但受限于wifi信号信号覆盖范围小，穿墙能力差，以及现实生活中空间障碍物多的局限性，如家里比较大或者拐角比较多，有很多地方就会成为无线信号的“盲区”，导致wifi信号覆盖范围小，信号差，严重影响用户的使用体验性。在这种情况下提出wifi repeater方案，以实现wifi信号更大范围的覆盖，使用户的移动空间更加广泛。这种布网方案实现方式是在无线AP信号范围的边界部署一个repeater,使用repeater对无线wifi信号进行扩展，从而能够更大范围的进行无线信号的覆盖。
但是目前市面上repeater解决方案中需要在AP和Repeater上安装一个代理进程实现一个类似IP隧道的方法，但是这样就需要wlan ap和wlan repeater配套使用，wlan repeater的兼容性不强，无法与其它厂家的wlan ap配套使用。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明提供一种基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展系统及方法，通过在Repeater上对IP数据报文传输路径的改变来达到无线信号扩展的目的，而不需要在WLAN AP上进行任何功能扩展。此方案可以和市面常用的WLAN AP配套使用，兼容性强。
本发明提供wifi中继实现方法的一种新的思路。首先，将Repeater放置在WLAN AP信号范围的边界，使Repeater通过station模式连接上WLAN AP,Repeater成功连接上AP后会创建一个新的wifi信号源发送出一个和WLAN AP SSID一致，加密方式一致，密钥一致的信号出来，这样WLAN AP信号所覆盖不到的区域的wifi终端表现上可以获取WLAN AP发送出来的信号，其实，这个信号这是wifi repeater发送出来的信号。本发明的特征在于只在Repeater上进行功能扩展就能够实现wifi repeater功能，通过在Repeater上修改发送报文和接受发送的传输路径来实现wifi repeater功能。
本发明采用如下技术方案实现：
一种基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展系统，系统架构包括有三层，分别为网络接口层、网络协议层、应用层；所述网络接口层包括sta网络接口—Sta iface和AP网络接口—AP iface；所述网络协议层包括TCP/IP协议栈；所述应用层包括APP_Repeater；网络接口层与网络协议层双向连接，网络协议层与应用层双向连接，AP与Sta iface双向连接，PC与AP iface双向连接；
所述网络接口层，Sta iface用来连接Ap，构建物理通信通道；
所述网络协议层，在此层修改IP数据包传输方向；
所述应用层，实现的功能包括：
1)创建socket句柄，
2)接受网络协议栈上传上来的报文，
3)修改IP数据报文的源地址并建立wifi终端与目的地址的映射链表，
4)发送IP报文。
一种基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展方法：将repeater放置到AP信号边界区域，将wifi终端放置在AP信号覆盖区域外、repeater信号覆盖区域内。在repeater上扫描WLAN AP发送出来的信号，选择信号源，选择认证模式，输入密钥，使repeater成功连接AP；随后repeater会发送一个和WLAN AP SSID一样，认证模式一样，密钥一样的信号出来；远端的wifi终端连接上repeater发送出来的信号。
本发明通过在repeater上修改TCP/IP协议栈来改变IP报文的传送路径，当repeater协议栈接收到wifi终端要发送到外网的IP报文后，改变此IP报文的路径，在IP将此报文上传至上层应用APP_Repeater,APP_Repeater将此报文进行重新封装将此报文的源IP地址(wifi终端的IP地址)修改成STA iface网络接口的IP地址，目标地址不变动，同时将目标地址和wifi终端的IP地址做一个映射链 表STA_DST LIST保存到缓存中并做100ms超时删除处理动作；当外网数据返回时，repeater TCP/IP协议栈接受到返回的IP报文，改变此IP报文的路径，在IP协议栈将此IP报文上传至上层应用APP_Repeater，APP_Repeater截获IP报文并获取IP报文的源地址，然后在链表STA_DST LIST中查找此地址对应的wifi终端IP地址,最后APP_Repeater将此IP报文的目标IP地址修改成查询到wifi终端地址并通过AP iface网络接口发送给wifi终端。
所述wifi终端发送报文给外网的具体步骤如下：
步骤1：启动进程APP_Repeater，创建2个socket句柄socket_s和socket_a，2个socket句柄分别对应repeater的sta网络接口和AP网络接口；
步骤2：新建一个缓存链表STA_DST LIST，用来存放wifi终端IP地址和要访问外网地址的映射表，超时时间为100ms，超过这个时间STA_DST LIST就将这条记录删除；
步骤3：Repeater网络协议栈截获wifi终端发送到外网的IP报文；
步骤4：修改网络协议栈截获到IP数据报文路径，路径目的点为进程APP_Repeater；
步骤5：进程APP_Repeater接收到IP报文；
步骤6：将IP报文源地址和目标地址形成一个1对映射保存到链表STA_DST LIST；
步骤7：将IP报文修改源地址为repeater sta网络接口的IP地址，使用socket_a发送报文；
步骤8：返回步骤3，截获新IP数据报文。
所述WLAN AP返还外网报文给wifi终端的具体步骤如下：
步骤1：启动进程APP_Repeater，创建2个socket句柄socket_s和socket_a，2个socket句柄分别对应repeater的sta网络接口和AP网络接口；
步骤2：新建一个缓存链表STA_DST LIST，用来存放wifi终端IP地址和要访问外网地址的映射表，超时时间为100ms,超过这个时间STA_DST LIST就将这条记录删除；
步骤3：网络协议栈截获WLAN AP返还给Repeater的IP数据报文；
步骤4：修改网络协议栈截获到IP数据报文路径，路径目的点为进程 APP_Repeater；
步骤5：进程APP_Repeater接收到IP报文；
步骤6：进程APP_Repeater在STA_DST LIST中查询接受到的IP报文源地址；
步骤7：源IP地址是否在STA_DST LIST中；
步骤8：如果不存在，丢弃报文，转步骤11；
步骤9：如果存在，转步骤10；
步骤10：进程APP_Repeater将IP报文的目的地址改成查询到的IP地址的映射地址，使用scoket_s发送，转步骤11；
步骤11：返回步骤3，截获新IP数据报文。
本发明解决了现有技术repeater设备兼容性不强，需要wlan ap和wlan repeater配套使用，wlan repeater的兼容性不强，无法与其它厂家的wlan ap配套使用，适用性差的问题。本发明所采用技术不需要在WLAN AP上进行任何功能扩展。此方案可以和市面常用的WLAN AP配套使用，兼容性强。
附图说明
图1为本发明的网络部署图；
图2为本发明的系统结构示意图；
图3为wifi终端发送报文给外网流程图；
图4为WLAN AP返还外网报文给wifi终端流程图。
Wifi：WIreless-Fidelity,无线保真、无线宽带；
Repeater：中继；
WLAN：无线局域网；
Sta:station，无线客户端，wifi终端；
AP：Wireless AccessPoint，无线访问接入点；
STA_DST LIST：用来存放wifi终端IP地址和要访问外网地址的映射表。
具体实施方式
参见图1，本发明在日常使用中最为常见的网络部署图，将repeater放置到 AP信号边界区域，将wifi终端放置在AP信号覆盖区域外、repeater信号覆盖区域内。在repeater上扫描WLAN AP发送出来的信号，选择信号源，选择认证模式，输入密钥，使repeater成功连接AP；随后repeater会发送一个和WLAN AP SSID一样，认证模式一样，密钥一样的信号出来；远端的wifi终端连接上repeater发送出来的信号。
参见图2，本发明的系统结构示意图，从图中可以发现本发明系统架构有三层，网络接口层：sta网络接口和AP网络接口；网络协议层：TCP/IP协议栈；应用层：APP_Repeater；
网络接口层
Sta iface用来连接WLAN Ap,构建物理通信通道；
网络协议层
TCP/IP协议栈，在此层修改IP数据包传输方向；
应用层
1)创建socket句柄；
2)接受网络协议栈上传上来的报文；
3)修改IP数据报文的源地址并建立wifi终端与目的地址的映射链表；
4)发送IP报文。
wifi终端发送报文给外网流程参见图3：
步骤1：启动进程APP_Repeater，创建2个socket句柄socket_s和socket_a，2个socket句柄分别对应repeater的sta网络接口和AP网络接口；
步骤2：新建一个缓存链表STA_DST LIST，用来存放wifi终端IP地址和要访问外网地址的映射表，超时时间为100ms,超过这个时间STA_DST LIST就将这条记录删除；
注：步骤1和步骤2只是在系统初始化的时候执行，后面不用再重复的执行；
步骤3：Repeater网络协议栈截获wifi终端发送到外网的IP报文；
步骤4：修改网络协议栈截获到IP数据报文路径，路径目的点为进程APP_Repeater；
步骤5：进程APP_Repeater接收到IP报文；
步骤6：将IP报文源地址和目标地址形成一个1对映射保存到链表STA_DST LIST；
步骤7：将IP报文修改源地址为repeater sta网络接口的IP地址，使用socket_a发送报文；
步骤8：返回步骤3，截获新IP数据报文。
WLAN AP返还外网报文给wifi终端流程参见图4：
步骤1：启动进程APP_Repeater，创建2个socket句柄socket_s和socket_a，2个socket句柄分别对应repeater的sta网络接口和AP网络接口；
步骤2：新建一个缓存链表STA_DST LIST，用来存放wifi终端IP地址和要访问外网地址的映射表，超时时间为100ms,超过这个时间STA_DST LIST就将这条记录删除；
注：步骤1和步骤2只是在系统初始化的时候执行，后面不用再重复的执行；
步骤3：网络协议栈截获WLAN AP返还给Repeater的IP数据报文；
步骤4：修改网络协议栈截获到IP数据报文路径，路径目的点为进程APP_Repeater；
步骤5：进程APP_Repeater接收到IP报文；
步骤6：进程APP_Repeater在STA_DST LIST中查询接受到的IP报文源地址；
步骤7：源IP地址是否在STA_DST LIST中；
步骤8：如果不存在，丢弃报文；
步骤9：如果存在，转步骤10；
步骤10：进程APP_Repeater将IP报文的目的地址改成查询到的IP地址的映射地址，使用scoket_s发送，转步骤11；
步骤11：返回步骤3，截获新IP数据报文。
以上对本发明实施例所提供的基于通过TCP/IP协议改造实现wifi信号扩展方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施例方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，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发明的限制。
Claims (5)
1.一种基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展系统，其特征在于：系统架构包括有三层，分别为网络接口层、网络协议层、应用层；所述网络接口层包括sta网络接口—Sta iface和AP网络接口—AP iface；所述网络协议层包括TCP/IP协议栈；所述应用层包括APP_Repeater；网络接口层与网络协议层双向连接，网络协议层与应用层双向连接，AP与Sta iface双向连接，PC与AP iface双向连接；
所述网络接口层，Sta iface用来连接AP，构建物理通信通道；
所述网络协议层，在此层修改IP数据包传输方向；
所述应用层，实现的功能包括：
1）创建socket句柄，
2）接受网络协议栈上传上来的报文 ，
3）修改IP数据报文的源地址并建立wifi终端与目的地址的映射链表，
4）发送IP报文。
2.一种基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展方法，其特征在于：将repeater放置到AP信号边界区域，将wifi终端放置在AP信号覆盖区域外、repeater信号覆盖区域内；在repeater上扫描WLAN AP发送出来的信号，选择信号源，选择认证模式，输入密钥，使repeater成功连接AP；随后repeater会发送一个和WLAN AP SSID一样，认证模式一样，密钥一样的信号出来；远端的wifi 终端连接上repeater发送出来的信号。
3.一种根据权利要求2所述的基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展方法，其特征在于：在repeater上修改TCP/IP协议栈来改变IP报文的传送路径，当repeater协议栈接收到wifi终端要发送到外网的IP报文后，改变此IP报文的路径，在IP将此报文上传至上层应用APP_Repeater,，APP_Repeater将此报文进行重新封装将此报文的源IP地址修改成STA iface网络接口的IP地址，目标地址不变动，同时将目标地址和wifi终端的IP地址做一个映射链表STA_DST LIST保存到缓存中并做100ms超时删除处理动作；当外网数据返回时，repeater TCP/IP协议栈接收到返回的IP报文，改变此IP报文的路径，在IP协议栈将此IP报文上传至上层应用APP_Repeater，APP_Repeater截获IP报文并获取IP报文的源地址，然后在链表STA_DST LIST中查找此地址对应的wifi终端IP地址，最后APP_Repeater将此IP报文的目标IP地址修改成查询到wifi终端地址并通过AP iface网络接口发送给wifi终端。
4.一种根据权利要求3所述的基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展方法，其特征在于：所述wifi终端发送报文给外网的具体步骤如下：
步骤1：启动进程APP_Repeater，创建2个socket句柄socket_s和socket_a，2个socket句柄分别对应repeater的sta网络接口和AP网络接口；
步骤2：新建一个缓存链表STA_DST LIST，用来存放wifi终端IP地址和要访问外网地址的映射表，超时时间为100ms，超过这个时间 STA_DST LIST就将这条记录删除；
步骤3：Repeater网络协议栈截获wifi终端发送到外网的IP报文；
步骤4：修改网络协议栈截获到IP数据报文路径，路径目的点为进程APP_Repeater；
步骤5：进程APP_Repeater接收到IP报文；
步骤6：将IP报文源地址和目标地址形成一个1对映射保存到链表STA_DST LIST；
步骤7：将IP报文修改源地址为repeater sta网络接口 的IP地址，使用socket_a发送报文；
步骤 8：返回步骤3，截获新IP数据报文。
5.一种根据权利要求3所述的基于TCP/IP协议改造的wifi信号扩展方法，其特征在于：所述WLAN AP返还外网报文给wifi终端的具体步骤如下：
步骤1：启动进程APP_Repeater，创建2个socket句柄socket_s和socket_a，2个socket句柄分别对应repeater的sta网络接口和AP网络接口；
步骤2：新建一个缓存链表STA_DST LIST，用来存放wifi终端IP地址和要访问外网地址的映射表，超时时间为100ms,超过这个时间 STA_DST LIST就将这条记录删除；
步骤3：网络协议栈截获WLAN AP返还给Repeater的IP数据报文；
步骤4：修改网络协议栈截获到IP数据报文路径，路径目的点为进程APP_Repeater；
步骤5：进程APP_Repeater接收到IP报文；
步骤6：进程APP_Repeater在STA_DST LIST中查询接受到的IP报文源地址；
步骤7：源IP地址是否在STA_DST LIST中；
步骤8：如果不存在，丢弃报文，转步骤11；
步骤9：如果存在，转步骤10；
步骤10：进程APP_Repeater将IP报文的目的地址改成查询到的IP地址的映射地址，使用scoket_s发送，转步骤11；
步骤11：返回步骤3，截获新IP数据报文。
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