CN108667952B - 通信设备和智能终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种通信设备，包括：主操作系统主板和从操作系统主板；主操作系统主板上设置有连接到外部网络的第一外网接口和第一内网接口；从操作系统主板上设置有第二内网接口。从操作系统通过第二内网接口发送以第二内网接口对应的第一MAC地址作为源地址的第一DHCP请求包；主操作系统若通过第一内网接口监听到第一DHCP请求包，则通过第一外网接口发送以第一MAC地址作为数据内容以第一外网接口对应的第二MAC地址作为源地址的第二DHCP请求包至DHCP服务器，并将从DHCP服务器接收的与第一MAC地址对应的外网IP地址发送至从操作系统。通过上述网络接口的设置即可简单方便地实现从操作系统的外网通信能力。

Description

通信设备和智能终端

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信设备和智能终端。

背景技术

目前，具有多个操作系统一般为双操作系统的通信设备(比如用户的笔记本电脑、PC机、服务器)已经越来越普遍，比如可以在某个通信设备中安装A和B两个操作系统，其中，A操作系统可以具有较强的处理能力但是对资源的消耗可能也会比较大，而B操作系统的处理能力可以相对较弱但是对资源比如电量的消耗也会较小。从而，用户可以根据不同应用程序的需求而在A和B两个操作系统上部署不同的应用程序，以寻求通信设备总体效能的提升。

当某个通信设备中安装有多个操作系统时，为了保证多个操作系统都具备网络通信功能，目前，需要为每个操作系统配置相应的通信组件，这样则会导致通信设备的硬件成本的增加，也会使得通信设备的体积、重量、耗电的增加。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种通信设备和智能终端，用以简单方便地实现同一设备中多个操作系统的网络通信。

本发明实施例提供一种通信设备，包括：

主操作系统主板和从操作系统主板；

所述主操作系统主板上设置有用于连接到外部网络的第一外网接口，以及第一内网接口；

所述从操作系统主板上设置有第二内网接口；

所述从操作系统主板上承载的从操作系统用于：通过所述第二内网接口发送以所述第二内网接口对应的第一MAC地址作为源地址的第一DHCP请求包；

所述主操作系统主板上承载的主操作系统用于：若通过所述第一内网接口监听到所述第一DHCP请求包，则通过所述第一外网接口发送以所述第一MAC地址作为数据内容，以所述第一外网接口对应的第二MAC地址作为源地址的第二DHCP请求包至DHCP服务器，以及将从所述DHCP服务器接收到的与所述第一MAC地址对应的外网IP地址发送至所述从操作系统。

本发明实施例还提供一种智能终端，包括如前所述的通信设备。

本发明实施例提供的通信设备中包含多个操作系统，确定多个操作系统中的某个操作系统作为主操作系统，其承载于主操作系统主板中，剩余的操作系统作为从操作系统，分别承载于各自对应的从操作系统主板中。其中，主操作系统主板上设置有用于连接到外部网络的第一外网接口，从而基于该第一外网接口可以实现主操作系统接入外部网络进行通信。为了实现从操作系统接入外部网络进行通信，在主操作系统主板上还设置有第一内网接口，并在从操作系统主板上设置有第二内网接口。而从操作系统接入外部网络进行通信的前提是从操作系统获得外网IP地址，以便使用该外网IP地址进行外部网络通信即与其他外部通信设备进行通信。从操作系统为了获得外网IP地址，通过其对应的第二内网接口发送以第二内网接口对应的第一介质访问控制(MediaAccess Control,简称MAC)地址作为源地址的第一动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，简称DHCP)请求包，从而，当主操作系统通过第一内网接口监听到第一DHCP请求包时，重新封装一个新的DHCP请求包，称为第二DHCP请求包，该第二DHCP请求包中以第一外网接口对应的第二MAC地址作为源地址以第一MAC地址作为数据内容，并通过第一外网接口发送该第二DHCP请求包至DHCP服务器，以及将从DHCP服务器接收到的与第一MAC地址对应的外网IP地址发送至从操作系统，以使得从操作系统获得外网IP地址。本方案中，仅需要在主操作系统主板和各从操作系统主板上设置上述网络接口，并通过上述DHCP请求包处理过程即可简单方便地实现通信设备中各从操作系统接入外部网络进行网络通信的能力，从而节省了硬件成本以及保证通信设备的小型轻量化需求。

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通信设备实施例一的框架示意图；

图2为从操作系统获取外网IP地址的原理示意图；

图3为从操作系统向外部通信设备发送数据的过程示意图；

图4为外部通信设备向从操作系统发送数据的过程示意图；

图5为本发明实施例提供的通信设备实施例二的框架示意图；

图6为本发明实施例提供的通信设备实施例三的框架示意图。

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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

图1为本发明实施例提供的通信设备实施例一的框架示意图，如图1所示，该通信设备包括：主操作系统主板和从操作系统主板。

当通信设备中包含N个操作系统，N≥2时，可以随即从中确定一个操作系统作为主操作系统，剩余的N-1个操作系统即作为N-1个从操作系统。或者，可以从中确定处理能力最强的操作系统作为主操作系统，剩余的作为N-1个从操作系统。或者，可以从中确定某个版本更新速度一般较慢的操作系统作为主操作系统，剩余的N-1个版本更新相对较快的操作系统作为从操作系统。

本发明实施例中，将承载有主操作系统的主板称为主操作系统主板，将承载有从操作系统的主板称为从操作系统主板，主板与操作系统一一对应，即一个从操作系统主板上承载有一个从操作系统。

实际应用中，可以在主操作系统上设置多个插槽，用于插入多个从操作系统主板。

为了实现主操作系统和各从操作系统的外网通信功能，即接入外部网络进行网络通信的功能，在硬件组成方面，主操作系统主板上设置有用于连接到外部网络的第一外网接口，以及第一内网接口；从操作系统主板上设置有第二内网接口。

也就是说，主操作系统起码对应有两个网络接口：一个是用于连接外网的第一外网接口，一个是用于连接内网与从操作系统通信的第一内网接口。从操作系统起码对应有一个网络接口：接入主操作系统的第二内网接口，以便可以由主操作系统转发，间接地与外部网络通信。

其中，第一外网接口可以是以太网接口，从而通过插入网线可以接入外部有线网络，该第一外网接口也可以是比如USB接口，从而，通过插入无线网卡比如WiFi网卡可以接入外部无线网络。

从而，当主操作系统接入外部网络时，主操作系统可以动态获取或者静态分配得到外网IP地址，如图1中示意的10.0.0.2。其中，动态获取可以是，向DHCP服务器发送DHCP请求以使DHCP服务器动态分配外网IP地址。从而，主操作系统可以基于获得的该外网IP地址进行与外部通信设备间的通信。

同样地，若从操作系统也想要实现与外部通信设备间的通信，则也需要获得外网IP地址，而从操作系统获取外网IP地址的过程为：

从操作系统，通过第二内网接口发送以第二内网接口对应的第一MAC地址作为源地址的第一DHCP请求包。

主操作系统，若通过第一内网接口监听到第一DHCP请求包，则通过第一外网接口发送以第一MAC地址作为数据内容，以第一外网接口对应的第二MAC地址作为源地址的第二DHCP请求包至DHCP服务器，以及将从DHCP服务器接收到的与第一MAC地址对应的外网IP地址发送至从操作系统。

为方便理解上述过程，结合图2进行说明。在图2中，假设第一外网接口对应的外网IP地址为10.0.0.2，其对应的第二MAC地址为00:00:00:00:00:02。并假设从操作系统的第二内网接口对应的第一MAC地址为22:22:22:22:22:22。则在从操作系统可以以广播的方式发送携带有第一MAC地址的第一DHCP请求包。可以理解的是，由于该第一DHCP请求包是从操作系统通过位于链路层的第二内网接口发出的，因此，该第一MAC地址在该第一DHCP请求包的帧结构中将作为源地址字段，具体是源MAC地址。

主操作系统在通过第一内网接口监听到该第一DHCP请求包时，从该第一DHCP请求包中提取出该第一MAC地址并缓存在本地。另外，主操作系统重新封装一个新的DHCP请求包，称为第二DHCP请求包。其中，该第二DHCP请求包中包括主操作系统的通信地址信息，比如第一外网接口对应的第二MAC地址，或者第一外网接口对应的第二MAC地址和外网IP地址的组合。以其中包含的是第一外网接口对应的第二MAC地址为例，该第二DHCP请求包的帧结构中将包括头域和数据域，其中，头域中包含发送方的通信地址信息即源地址，由于该第二请求包是主操作系统发出的，因此，该头域中包含的源地址为主操作系统的通信地址——第二MAC地址。而数据域是用于填充数据内容的，此时，将从第一DHCP请求包中提取的第一MAC地址作为数据内容，如此封装得到了第二DHCP请求包。之后，主操作系统将该第二DHCP请求包至DHCP服务器，该DHCP服务器解析该第二DHCP请求包而获知需要分配与第一MAC地址对应的外网IP地址，将分配的外网IP地址(如图2中示意的10.0.0.3)根据第二DHCP请求包的源地址反馈至主操作系统，进而，主操作系统将该外网IP地址反馈至从操作系统。

其中，具体地，DHCP服务器可以向主操作系统反馈第一回复包，该第一回复包中以分配的外网IP地址以及第一MAC地址作为数据内容。进而，与主操作系统向DHCP服务器发送的第二DHCP请求包的封装过程类似，在主操作系统向从操作系统反馈上述外网IP地址时，主操作系统向从操作系统发送第二回复包，其中的源地址为主操作系统的通信地址比如第二MAC地址，该外网IP地址作为数据内容。

另外，为了保证主操作系统向从操作系统转发的外网IP地址的准确性，在主操作系统向从操作系统反馈上述第二回复包前，主操作系统还可以比较接收到的第一回复包中的第一MAC地址与预先缓存在本地(监听到第一DHCP请求包时缓存的)的MAC地址是否一致，若一致，则根据该第一MAC地址向从操作系统发送第二回复包，以便正确地将该外网IP地址反馈到对应的从操作系统。

可以理解的是，本实施例中，从操作系统能够获取到外网IP地址的一个前提是，主操作系统通过第一外网接口连接到外部网络，因此，在一可选实施例中，在从操作系统获取到上述外网IP地址之后，若主操作系统与外部网络的连接发生改变，则主操作系统还用于，清除从操作系统对应的外网IP地址。

其中，该连接发生改变比如是：从连接不到外部网络到连接上外部网络、从连接上外部网络到连接不到外部网络。

通过上述方案，仅需要在主操作系统主板和各从操作系统主板上设置上述网络接口，并通过上述DHCP请求包处理过程即可简单方便地实现通信设备中各从操作系统接入外部网络进行网络通信的能力，从而节省了硬件成本以及保证通信设备的小型轻量化需求。

另外，上述从操作系统以DHCP请求通过主操作系统获取外网IP地址的方式也保证了从操作系统获取外网IP地址的安全性。因为在上述过程中，DHCP请求包、回复包的封装都为常规的封装结构，具有较强的隐蔽性，不会因为带有特殊字段而被攻击或屏蔽而导致无法为从操作系统分配外网IP地址。因为在传统的采用DHCP中继方式进行动态IP地址分配的过程中，DHCP客户端向DHCP中继发送DHCP请求后，DHCP中继向DHCP服务器转而发送的DHCP请求中会包含DHCP中继的标识字段，该特殊的标识字段可能会带来IP地址分配的安全隐患，比如，黑客基于该标识字段知道了DHCP中继的身份，从而恶意不断请求为新的MAC地址分配IP地址而耗尽了DHCP服务器的地址资源。

基于图1和图2所示的过程，从操作系统获得了外网IP地址，从而，从操作系统可以使用该外网IP地址与外部通信设备进行通信，具体地，从操作系统是通过主操作系统而间接地与外部通信设备进行通信的。下面结合图3和图4所示实施例进行说明。

在介绍从操作系统通过主操作系统与图3和图4中示意的外部通信设备进行通信的具体过程之前，先对该通信过程所基于的软件环境进行介绍。

为进行上述通信，在主操作系统中运行有地址解析协议(Address ResolutionProtocol，简称ARP)代理服务，以通过该ARP代理服务实现从操作系统与外部通信设备的通信。

具体地，从操作系统向外部通信设备发送数据时，从操作系统用于：广播包括外部通信设备的IP地址的第一ARP请求，以及根据从主操作系统接收到的外部通信设备的第三MAC地址向外部通信设备发送通信数据。

而主操作系统用于：接收到第一ARP请求后，根据历史ARP记录或者实时向外部通信设备发送第二ARP请求以获得外部通信设备的第三MAC地址，将第三MAC地址反馈至从操作系统。

图3中示意了从操作系统向外部通信设备发送数据的情形。如图3所示，假设外部通信设备的IP地址为10.0.0.1，第三MAC地址为00:00:00:00:00:01。从而，从操作系统想要发数据给该外部通信设备时，首先通过第二内网接口广播发送包括该外部通信设备的IP地址的第一ARP请求。当运行有ARP代理服务的主操作系统接收到该第一ARP请求后，会根据历史ARP记录或者实时基于该外部通信设备的IP地址向外部通信设备发送第二ARP请求，外部通信设备反馈自己的第三MAC地址至主操作系统，从而，主操作系统将该第三MAC地址反馈至从操作系统，从操作系统根据接收到的第三MAC地址向外部通信设备发送通信数据。

其中，与第一ARP请求类似，第二APR请求中也携带有外部通信设备的IP地址。

当历史上主操作系统与上述外部通信设备进行通信时，主操作系统也需要获取该外部通信设备的第三MAC地址，当获取到之后可以将该外部通信设备的IP地址和第三MAC地址对应存储在本地，以形式历史ARP记录。从而，主操作系统可以通过查询该ARP记录获得该外部通信设备的第三MAC地址。

而当外部通信设备向从操作系统发送数据时，如图4所示，相似地，外部通信设备用于：广播包括从操作系统对应的外网IP地址的第三ARP请求，以及根据从主操作系统接收到的该从操作系统对应的第一MAC地址向从操作系统发送通信数据。而此时，主操作系统用于：接收到第三ARP请求后，将预先获得的该从操作系统对应的第一MAC地址反馈至外部通信设备。其中，结合从操作系统获取外网IP地址的过程可知，在主操作系统中存储有从操作系统对应的第一MAC地址，以及在DHCP服务器向主操作系统反馈的第一回复包中携带有与该第一MAC地址对应的外网IP地址，因此，主操作系统可以对应存储该第一MAC地址和外网IP地址。从而，可以通过查询该预先存储的结果获得从操作系统对应的第一MAC地址。

综上，基于从操作系统获取的外网IP地址，以及上述ARP代理过程，从操作系统不仅可以实现向外部通信设备发送数据，还可以实现外部通信设备向从操作系统发送数据，即当在从操作系统中部署某个应用程序时，由于从操作系统的外网IP地址与外部通信设备的IP地址在同一网段，则外部通信设备可以访问部署在从操作系统中的该应用程序。

此外，基于上述DHCP请求和ARP请求的处理过程，主操作系统还可以实现对各从操作系统的网络访问行为的管理，因为从操作系统的网络通信行为都是通过主操作系统而间接实现的，比如过滤某个恶意的IP地址对从操作系统的访问，统计从操作系统的上下行流量，等等。

图5为本发明实施例提供的通信设备实施例二的框架示意图，如图5所示，在前述各实施例基础上，主操作系统主板上还设置有第二外网接口，以用于主操作系统自身与外部通信设备的通信。

由前述实施例可知，当从操作系统需要与外部通信设备进行通信时，需要通过主操作系统才能实现，也就是说，从操作系统通过主操作系统实现与外部通信设备的间接通信。

而实际应用中，不仅从操作系统具有与外部通信设备的通信需求，主操作系统也有。因此，如果从操作系统和主操作系统的外网通信需求都基于第一外网接口实现，则第一外网接口的通信压力较大，而且也不能很好地保证从操作系统和主操作系统的通信质量。

为此，本实施例中，在主操作系统主板上设置两个网络接口：第一外网接口和第二外网接口，其中，第一外网接口用于实现前述实施例中从操作系统与外部通信设备的通信，而第二外网接口则仅用于主操作系统自身与外部通信设备的通信。

实际应用中，第一外网接口可以为以太网接口而该第二外网接口为无线网卡接口，或者第一外网接口为无线网卡接口而该第二外网接口为以太网接口，等等。

另外，本发明实施例中还提供了当主操作系统无法接入外部网络时，主操作系统和从操作系统之间的可靠通信机制，如图6所示，在前述各实施例基础上，主操作系统还用于：控制从操作系统生成虚拟的第三内网接口，为第三内网接口分配内网IP地址，其中，第三内网接口与第二内网接口具有相同的所述第一MAC地址。

基于此，主操作系统还用于：若检测到第一外网接口未连接到外部网络，则以自身的内网IP地址以及第三内网接口对应的内网IP地址进行与从操作系统间的通信。

由于第二内网接口即为某个网卡的接口，因此，第三内网接口的虚拟生成过程即为虚拟网卡的生成过程，可以参见现有技术实现，本实施例中不赘述。

如图6中所示，主操作系统的第一内网接口对应的第四MAC地址为11:11:11:11:11:11，其对应的内网IP为192.168.0.1；从操作系统的第三内网接口对应的MAC地址与第二内网接口对应的第一MAC地址相同，均为22:22:22:22:22:22，第三内网接口对应的内网IP地址为192.168.0.2。因此，当从操作系统访问主操作系统时，访问的目的IP地址为192.168.0.1；当主操作系统访问从操作系统时，访问的目的IP地址为192.168.0.2。

本实施例中如此设计的目的在于：当主操作系统无法接入外部网络时，主操作系统和从操作系统之间依旧可以通信；当在主操作系统与从操作系统之间正在进行通信的过程中突然主操作系统可以接入外部网络时，主操作系统与从操作系统之间的通信不会被打断；当在主操作系统与从操作系统之间正在进行通信的过程中突然主操作系统与外部网络断开连接时，主操作系统与从操作系统之间的通信不会被打断。

另外，本发明实施例还提供一种智能终端，该智能终端包括如上任一实施例中提供的通信设备。

可以理解的是，该智能终端包括如上任一实施例中提供的通信设备，是指该智能终端除了支持该通信设备的上述硬件结构和通信方法外，还会包含其他组件，比如存储器，电力组件，多媒体组件，音频组件，传感器组件等等。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (9)

1.一种通信设备，其特征在于，包括：

主操作系统主板和从操作系统主板；

所述主操作系统主板上设置有用于连接到外部网络的第一外网接口，以及第一内网接口；

所述从操作系统主板上设置有第二内网接口；

所述从操作系统主板上承载的从操作系统用于：通过所述第二内网接口发送以所述第二内网接口对应的第一MAC地址作为源地址的第一DHCP请求包；

所述主操作系统主板上承载的主操作系统用于：若通过所述第一内网接口监听到所述第一DHCP请求包，则通过所述第一外网接口发送以所述第一MAC地址作为数据内容，以所述第一外网接口对应的第二MAC地址作为源地址的第二DHCP请求包至DHCP服务器，以及将从所述DHCP服务器接收到的与所述第一MAC地址对应的外网IP地址发送至所述从操作系统；

所述第一内网接口是用于连接内网与从操作系统通信的网络接口；

所述第二内网接口是接入主操作系统的网络接口。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述主操作系统中运行有ARP代理服务，以通过所述ARP代理服务实现所述从操作系统与外部通信设备的通信。

3.根据权利要求2所述的通信设备，其特征在于，所述从操作系统用于：广播包括所述外部通信设备的IP地址的第一ARP请求，以及根据从所述主操作系统接收到的所述外部通信设备的第三MAC地址向所述外部通信设备发送通信数据；

所述主操作系统用于：接收到所述第一ARP请求后，根据历史ARP记录或者实时向所述外部通信设备发送第二ARP请求以获得所述外部通信设备的第三MAC地址，将所述第三MAC地址反馈至所述从操作系统。

4.根据权利要求2所述的通信设备，其特征在于，所述外部通信设备用于：广播包括所述外网IP地址的第三ARP请求，以及根据从所述主操作系统接收到的所述第一MAC地址向所述从操作系统发送通信数据；

所述主操作系统用于：接收到所述第三ARP请求后，将预先获得的所述第一MAC地址反馈至所述外部通信设备。

5.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述主操作系统主板上还设置有第二外网接口，以用于所述主操作系统自身与外部通信设备的通信。

6.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述主操作系统还用于：若所述主操作系统与外部网络的连接发生改变，则清除所述从操作系统对应的所述外网IP地址。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的通信设备，其特征在于，所述主操作系统还用于：控制所述从操作系统生成虚拟的第三内网接口，为所述第三内网接口分配内网IP地址，所述第三内网接口与所述第二内网接口具有相同的所述第一MAC地址。

8.根据权利要求7所述的通信设备，其特征在于，所述主操作系统还用于：若检测到所述第一外网接口未连接到外部网络，则以自身的内网IP地址以及所述第三内网接口对应的内网IP地址进行与所述从操作系统间的通信。

9.一种智能终端，其特征在于，包括：如权利要求1至8任一项所述的通信设备。

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