CN112039693B - 一种家庭组网网络拓扑管理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及家庭组网技术领域，提供了一种家庭组网网络拓扑管理的系统和方法。系统中主路由设备工作在路由模式，主路由设备提供有线和/或无线链路通道供家庭网络内部的各个终端设备和子路由设备接入家庭网络；子路由设备工作的桥接模式，为对应完成接入的下行子路由设备和/或下挂的终端设备，通过有线和/或无线方式与主路由设备建立链路通道；子路由设备与主路由设备之间还建立有一条专属管理通道，用于子路由设备上报下挂的终端设备的信息和/或与之构成接入关系的下行子路由设备的信息。本发明可以给用户呈现出完整的、直观的家庭网络拓扑结构；便于用户通过完整的拓扑信息实现对网络拓扑中设备进行操作和管理。

Description

一种家庭组网网络拓扑管理的系统和方法

【技术领域】

本发明涉及家庭组网技术领域，特别是涉及一种家庭组网网络拓扑管理的系统和方法。

【背景技术】

随着社会的发展，人们生活质量的提高，宽带已成为家庭生活必不可少的一部分，越来越多的工作生活依赖于网络，家里的各种智能物联设备需要接入家庭网络，因此一台无线路由器已经无法满足家庭面积较大、家装环境复杂的用户，通过主路由设备+子路由设备组网已成为家庭网络延伸的常用方法。家庭组网设备一般是一个主路由设备+n个子路由设备组成。主路由设备与子路由设备之间，子路由设备与子路由设备之间通过有线、WiFi或其他方式连接，主路由设备、子路由设备以及在主/子路由设备上下挂的智能终端之间的拓扑结构会形成多级家庭网络拓扑，随着智能终端的类型越来越多，用户如何通过可视化界面方便直观的了解、管理家庭网络拓扑成为目前急需解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是随着家庭组网技术逐渐基于成熟，通过主路由设备+子路由设备组网已成为家庭网络延伸的常用方法。但如何管理家庭组网网络中主、子路由设备及下挂终端设备完整的拓扑信息是目前需要解决的问题。

现有技术中，主路由设备可以通过下挂设备获取地址的动态主机配置协议DHCP请求报文中获取所有下挂终端的设备IP地址、MAC地址等信息，但并不能获取完整的网络拓扑信息，如下挂终端设备是通过哪个子路由设备接入的并不知道，请求分配地址的是下挂的终端设备还是子路由设备也不知道。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明包括一种家庭组网网络拓扑管理的系统，系统中包括一个主路由设备、一个或者多个子路由设备、一个或者多个终端设备组成，子路由设备通过有线或无线的方式，接入主路由设备或者接入位于其上行的其他子路由设备，终端设备通过有线或无线的方式接入主路由设备或者子路由设备，具体的：

主路由设备工作在路由模式，主路由设备提供有线和/或无线链路通道供家庭网络内部的各个终端设备和子路由设备接入家庭网络；其中，主路由设备给子路由设备和终端设备分配IP地址；

子路由设备工作的桥接模式，为对应完成接入的下行子路由设备和/或下挂的终端设备，通过有线和/或无线方式与主路由设备建立链路通道；子路由设备与主路由设备之间还建立有一条专属管理通道，用于子路由设备上报下挂的终端设备的信息和/或与之构成接入关系的下行子路由设备的信息。

优选的，组网拓扑信息数据库中的每一个条目为家庭组网设备中的一个设备的信息，设备信息包括设备MAC地址、设备类型、设备名称、设备IP地址、设备接入方式、接入接口名称、设备接入状态、上行设备MAC地址和下行设备MAC地址中的一项或者多项；所述设备包括子路由设备和终端设备；

其中，设备类型、设备接入方式、接入接口名称、设备接入状态、以及上行设备MAC地址/下行设备MAC地址，由子路由设备通过专属管理通道传递私有协议消息的方式，发送给主路由设备，其它信息则是主路由设备从DHCP交互报文中获取。

优选的，子路由设备获取到主路由设备分配的设备IP地址后，方法还包括：

子路由设备通过专属管理通道向主路由设备发送私有协议消息；

主路由设备收到子路由设备的私有协议消息后，将子路由设备的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中查找；若未查到，则在组网拓扑信息数据库中增加所述子路由设备的信息；若查到，则把所述子路由设备在组网拓扑信息数据库中对应记录的设备类型更新为子路由类型；

子路由设备注册成功后，查找子路由设备的本地下挂设备数据库是否已经有设备接入，如果有则把下挂设备的设备MAC地址和设备接入方式通过所述专属管理通道发送给主路由设备，主路由设备更新组网拓扑信息数据库；其中，下挂设备包括子路由设备和/或终端设备。

优选的，终端设备或子路由设备向主路由设备获取IP地址时，系统还包括：

主路由设备根据与子路由设备或者终端设备的DHCP交互报文，获取子路由设备或者终端的设备IP地址、设备MAC地址和设备名称中的一项或者多项；

主路由设备将子路由设备或者终端设备的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中搜索是否存在相应子路由设备或者终端设备；若有搜索到，则匹对各个信息，完成相应信息的更新；若没有搜到，则在组网拓扑信息数据库中增加一条记录，用于记录相应信息。

优选的，每个子路由设备在获取到IP地址后，通过WAN侧接口发送链路层发现协议报文给邻居设备，当子路由设备的上行设备收到链路层发现协议报文后，从链路层发现协议报文中获取信息包括：设备MAC地址和设备类型；在上行设备为子路由设备时，所述上行设备根据链路层发现协议报文消息中的设备MAC地址在存储MAC地址的地址学习表中查找出相应子路由设备接入接口名称，并把设备MAC地址、设备类型和查找出的所述接入接口名称写入到本地下挂设备数据库中；在上行设备为主路由设备时，所述上行设备根据链路层发现协议报文消息中的设备MAC地址在存储MAC地址的地址学习表中查找出相应子路由设备接入接口名称，并把设备MAC地址、设备类型和查找出的所述接入接口名称写入到组网拓扑信息数据库中；

各子路由设备维护的本地下挂设备数据库，用于子路由设备通过私有协议消息上报下挂的终端设备的信息和/或与之构成接入关系的下行子路由设备的信息时使用。

优选的，在终端设备是通过有线方式进行接入，并且相应终端设备不支持链路层发现协议报文时，每个主路由设备或者子路由设备还根据MAC地址接入消息来获取接入主路由设备或者子路由设备的下挂终端设备息，具体包括：

若子路由设备在收到MAC地址接入消息后，从本地下挂设备数据库中查找相应MAC地址接入消息中携带的接口是否接入过子路由设备；若主路由设备在收到MAC地址接入消息后，从组网拓扑信息数据库中查找相应MAC地址接入消息中携带的接口是否接入过子路由设备；

如果接入过，不处理所述MAC地址接入消息，所述设备MAC地址对应的设备不是直接下挂设备；

如果没有接入过，则表示所述MAC地址接入消息中携带的设备信息，所对应的设备为直接下挂终端设备，把所述MAC地址接入消息中携带的设备信息存入本地下挂设备数据库或者组网拓扑信息数据库中。

优选的，每个子路由设备在收到WiFi上下线消息后，根据WiFi上下线消息中带有设备MAC地址和接入的WiFi接口名称，直接把相应设备信息保存到本地下挂设备数据库中；

主路由设备在收到WiFi上下线消息后，根据WiFi上下线消息中带有设备MAC地址和接入的WiFi接口名称，直接把相应设备信息保存到组网拓扑信息数据库中。

优选的，终端设备通过有线或无线的方式接入子路由设备时，系统还包括：

子路由设备获取到终端设备的设备MAC地址和设备接入方式，子路由设备将与其直连的终端设备MAC地址、设备接入方式以及子路由设备自身的设备MAC地址，通过所述专属管理通道发送给主路由设备；

主路由设备收到子路由设备发送的信息后，以信息内容中携带的终端设备的设备MAC地址为搜索关键字，在组网拓扑信息数据库中进行搜索，确定是否有对应的设备信息；若没有搜索到，则在组网拓扑信息数据库中加入一条记录并把相应终端设备的设备MAC地址、设备接入方式和子路由设备自身的设备MAC地址添加到组网拓扑信息数据库中；若有搜索到，则完成设备接入方式和子路由设备自身的设备MAC地址的确认。

优选的，子路由设备或主路由设备上有设备下线时，收到设备下线的事件通知，其中，设备包括终端设备和/或子路由设备，系统还包括：

若为子路由设备收到设备下线的事件通知，则判断所述收到设备下线的事件通知的子路由设备是否获取到主路由分配的IP地址；如果获取到了IP地址，则把下线设备的设备MAC地址发给主路由设备；在子路由设备的本地下挂设备数据库中删除相应下线设备信息；

若为主路由设备收到设备下线的事件通知，则把设备的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中进行查找并删除该设备信息，如果所述下线设备的设备类型为子路由设备，主路由设备遍历组网拓扑信息数据库，把上行设备MAC地址为该设备的下挂设备信息都删掉；其中，下挂设备信息包括子路由设备和/或终端设备。

第二方面，本发明还提供了一种家庭组网网络拓扑管理的方法，应用于第一方面所述的家庭组网网络拓扑管理的系统中，方法包括：

对于家庭组网网络中的每一台子路由设备和终端设备，主路由设备通过与子路由设备之间建立的专属管理通道获取各子路由设备下行子路由设备信息和/或下挂的终端设备信息，还从DHCP交互报文中获取子路由设备或终端设备的设备IP地址、设备MAC地址和设备名称中的一项或者多项；

根据设备MAC地址，合并专属管理通道获取的内容和DHCP交互报文中获取的内容，生成完整的家庭网络组网拓扑。

第三方面，本发明还提供了一种家庭组网网络拓扑管理的装置，用于实现第二方面所述的家庭组网网络拓扑管理方法，所述装置包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行第二方面所述的家庭组网网络拓扑管理方法。

第四方面，本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第二方面所述的家庭组网网络拓扑管理方法。

本发明提供了一种家庭组网网络拓扑管理的系统和方法，可以给用户呈现出完整的、直观的家庭网络拓扑结构；便于用户通过完整的拓扑信息实现对网络拓扑中设备进行操作和管理。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅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是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的家庭组网拓扑图；

图2是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的组网拓扑信息数据库字段示意图；

图3是是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的相关抓包内容；

图4是是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的相关抓包内容；

图5是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的方法流程示意图；

图6是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的方法流程示意图；

图7是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的系统框图；

图8是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的方法中设备加入家庭网络管理流程；

图9是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的方法中设备获取IP地址管理流程；

图10是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的方法中设备离开家庭网络管理流程；

图11是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的方法中子路由设备注册及心跳维护管理流程；

图12是本发明实施例提供的一种家庭组网网络拓扑管理的装置结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种家庭组网网络拓扑管理的系统和方法。如图1所示，是一种家庭组网网络拓扑管理的系统的组网图。系统中包括一个主路由设备、一个或者多个子路由设备、一个或者多个终端设备组成，子路由设备通过有线或无线的方式，接入主路由设备或者接入位于其上行的其他子路由设备，终端设备通过有线或无线的方式接入主路由设备或者子路由设备，具体的：

主路由设备工作在路由模式，主路由设备提供有线和/或无线链路通道供家庭网络内部的各个终端设备和子路由设备接入家庭网络；其中，主路由设备给子路由设备和终端设备分配IP地址；

子路由设备工作的桥接模式，为对应完成接入的下行子路由设备和/或下挂的终端设备，通过有线和/或无线方式与主路由设备建立链路通道；子路由设备与主路由设备之间还建立有一条专属管理通道(基于前述主路由设备给子路由设备分配的IP地址)，用于子路由设备上报下挂的终端设备的信息和/或与之构成接入关系的下行子路由设备的信息。

本发明实施例提供了一种家庭组网网络拓扑管理的系统，可以给用户呈现出完整的、直观的家庭网络拓扑结构；用户可以通过完整的拓扑信息实现对网络拓扑中设备进行操作和管理。克服了现有技术中，主路由设备可以通过下挂设备获取地址的动态主机配置协议DHCP请求报文中获取所有下挂终端的设备IP地址、设备MAC地址等信息，但并不能获取完整的网络拓扑信息，如下挂终端设备是通过哪个子路由设备接入的并不知道，请求分配地址的是下挂的终端设备还是子路由设备也不知道的问题。其中，动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，简写为：DHCP)是一个局域网的网络协议，指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码。

在本发明实施例的系统中，还会涉及终端设备通过有线或无线的方式接入子路由设备时，系统还包括：

子路由设备获取到终端设备的设备MAC地址和设备接入方式(包括无线方式和有线方式)，子路由设备将与其直连的终端设备的设备MAC地址、设备接入方式以及子路由设备自身的设备MAC地址，通过所述专属管理通道发送给主路由设备；具体实现可以参考已有的相关协议消息，并以子路由设备和主路由设备相互知悉相应传输协议基础上，以自定义消息字段的方式，完成所述终端设备的设备MAC地址、设备接入方式以及子路由设备自身的设备MAC地址信息的传输。

主路由设备收到子路由设备发送的信息后，以信息内容中携带的终端设备的设备MAC地址为搜索关键字，在组网拓扑信息数据库中进行搜索(例如，直接在组网拓扑信息数据库中的设备MAC地址字段进行搜索)，确定是否有对应的设备信息；若没有搜索到，则在组网拓扑信息数据库中加入一条记录并把相应终端设备的设备MAC地址、设备接入方式和子路由设备自身的设备MAC地址(例如，包括所述子路由自身的MAC地址)添加到组网拓扑信息数据库中；若有搜索到，则完成设备接入方式和子路由设备自身的设备MAC地址的确认。所述终端设备的设备MAC地址、设备接入方式和子路由设备自身的设备MAC地址，是作为一条记录的关键信息内容组成，在进行组网拓扑信息显示时候，可以依据组网拓扑信息数据库中记录的多条相应记录完成组网的生成。而上述的确认的目的是在于，若部分信息发生了改变，则需要进行安全性判定(此处非本发明的改进点，因此，不做赘述)，并判断是否更新组网拓扑信息数据库中记载内容。

在本发明实施例的系统中，还会涉及终端设备或子路由设备向主路由设备获取IP地址时，系统还包括：

主路由设备根据与子路由设备或者终端设备的DHCP交互报文，获取子路由设备或者终端设备的设备IP地址、设备MAC地址和设备名称中的一项或者多项；

主路由设备将子路由设备或者终端设备的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中搜索是否存在相应子路由设备或者终端设备；若有搜索到，则匹对各个信息，完成相应信息的更新；若没有搜到，则在组网拓扑信息数据库中增加一条记录，用于记录相应信息。

在本发明实施例中，所述组网拓扑信息数据库通常是在主路由设备的本地进行维护；但是作为可选方案，也不排除通过独立的存储设备进行所述组网拓扑信息数据库的存储和维护。如图2所示，组网拓扑信息数据库中一条拓扑信息内容结构示意图，所述组网拓扑信息数据库中的每一个条目为家庭组网设备中的一个设备的信息，设备信息包括设备MAC地址、设备类型、设备名称、设备IP地址、设备接入方式、接入接口名称、设备接入状态(包括设备上线状态和设备下线状态)、上行设备MAC地址和下行设备MAC地址中的一项或者多项；需要说明的是，相应的信息在具体实现时，是为要显示的拓扑网络和明确设备主体而服务的，因此，类似的上行设备MAC地址和下行设备MAC地址两者取其一，便可完成子路由之间的建网需求，而具体选择哪一个根据网络要求和使用习惯来；而所述接入接口名称则是在设备(尤其指代主路由设备和子路由设备)有多个接入接口情况下(其表现形式可以是字符串，也可以是一串数字，具体在本发明其它实施例中还表现为WiFi接口名称、ARP消息中的接口号等等)，适合于将复杂的网络梳理清楚。在上述诸多选项中，设备接入方式属于可选项，其并不会对组网关系造成实质影响。

其中，设备类型、设备接入方式、接入接口名称、设备接入状态、以及上行设备MAC地址/下行设备MAC地址，通过专属管理通道传递私有协议消息的方式，发送给主路由设备，其它信息包括终端设备的设备MAC地址、设备IP地址、设备名称等则从DHCP交互报文中获取。DHCP交互报文如下图3所示，终端设备或子路由设备向主路由发送的DHCP Request报文如下，报文中有终端设备或子路由设备的设备MAC地址(Client MAC address)和设备名称(Host Name)。如图4所示，主路由回复给子路由或终端设备的DHCP ACK报文如下，报文中携带了端设备或子路由设备的设备MAC地址(Client MAC address)、设备IP地址(YourClient IP address)和设备类型(Option 60vendor class identifier)。

在本发明实施例以及其它实施例中，相关设备信息获取方式归总后，呈现如下：

设备MAC地址：可以通过链路层发现协议(Link Layer Discovery Protocol，简写为：LLDP)报文中获取、WiFi上下线消息或者ARP报文中获取。

设备类型：子路由的设备类型可以从LLDP消息中获取，也可以通过子路由向主路由发送的注册消息中分析判断得到。

设备名称：可以从DHCP报文中获取。

设备IP地址：可以从ARP消息中获取，也可以从DHCP消息中获取。

设备接入方式和接入接口名称：可以通过查找MAC地址学习表中MAC地址对应的网络接口即可判断设备接入方式和接入接口名称。

上行MAC地址：为子路由通过私有协议上报直接下挂设备时，将自己的MAC地址填入消息中，主路由可以根据该消息获得下挂设备对应的上行设备MAC。

在本发明实施例中，LLDP消息是向邻居通告设备自己的信息，是一个二层消息，DHCP消息是子路由设备和终端设备向DHCP服务器拿地址的一个消息，只有拿到地址了才能与主路由设备通信。

实施例2：

本发明实施例提供了一种家庭组网网络拓扑管理的方法，所述方法是基于实施例1中所提出的家庭组网网络拓扑管理的系统来进行的，如图5所示，方法包括：

在步骤201中，对于家庭组网网络中的每一台子路由设备和终端设备，主路由设备通过与子路由设备之间建立的专属管理通道获取各子路由设备下行子路由设备信息和/或下挂的终端设备信息，还从DHCP交互报文中获取子路由设备或者终端设备的设备IP地址、设备MAC地址和设备名称中的一项或者多项。

在步骤202中，根据设备MAC地址，合并专属管理通道获取的内容和DHCP交互报文中获取的内容，生成完整的家庭网络组网拓扑。

本发明实施例提供了一种家庭组网网络拓扑管理的系统，可以给用户呈现出完整的、直观的家庭网络拓扑结构；用户可以通过完整的拓扑信息实现对网络拓扑中设备进行操作和管理。

主路由设备收到子路由或下挂终端设备的DHCP请求时，只知道子路由设备或下挂终端设备是组网内部的设备，并不知道这台设备是直接下挂在主路由设备上还是其他的子路由设备上，因此主路由设备就不能知道主路由设备、子路由设备、终端设备之间的拓扑关系。

每个主/子路由设备可以通过几种方式判断它们的直接下挂设备：

第一方式：每个子路由设备在获取到IP地址后，设备接入管理模块会通过WAN侧接口发送LLDP报文给邻居设备，当子路由设备的上行设备(上行设备可能是子路由也可能是主路由)中的设备接入管理模块收到LLDP报文后，可以从LLDP报文中获取如下信息：设备MAC地址(chassis ID)、设备类型(System Description)，这里的设备类型可以自定义类型为“Agent”，表示该设备为子路由设备。其他支持LLDP协议的终端设备(并不是所有的终端设备支持LLDP)也会发送LLDP报文，设备类型由设备厂商自行定义，设备接入管理模块不关心非“Agent”类型设备LLDP报文中的的设备类型，非“Agent”设备的设备类型从DHCP报文中获取。上行设备可根据LLDP消息中的设备MAC地址在MAC地址学习表中查出该子路由设备从哪个接口接入，设备接入管理模块把设备MAC地址、设备类型、接入接口名称写入到本地对应数据库中(即主路由设备的组网拓扑信息数据库和子路由设备的本地下挂设备数据库)。上行设备收到子路由或终端设备发送的LLDP消息表示这个子路由设备是该上行设备的直接下挂设备，由于不是所有的终端设备都支持发送LLDP报文，因此LLDP只用来判断子路由和部分终端设备及其上行设备的拓扑关系。由此，进一步有了下面提出的第二和第三点，用于弥补所述LLDP报文在建立完整的本地下挂设备数据库的不足和可能的遗漏点。

第二方式：WiFi接入的直接下挂的终端设备会通过WiFi上下线消息通知设备接入管理模块，在收到WiFi上下线消息后，该消息中带有设备MAC地址、状态(上线/下线)、接入的WiFi接口名称(即接入接口名称的一种具体表现形式)，子路由或主路由设备在收到消息后，不用过滤，直接把设备信息保存到本地对应数据库中。

第三方式：在终端设备是通过有线方式进行接入，并且相应终端设备不支持链路层发现协议报文时，每个主路由设备/子路由设备的设备接入管理模块还会根据MAC地址接入消息(例如可以采用在ARP消息，ARP消息中不带接口号(即接入接口名称的具体表现形式)，但主路由设备/子路由设备可以根据哪个接口收到ARP消息推断MAC对应的接口号)来获取接入本设备的终端设备的信息，包括设备的MAC地址和接入接口名称，但从设备的MAC地址接入消息中获取的设备信息并不都是主/子路由设备的直接下挂设备，有些设备是通过下一级子路由接入的，因此就需要做一个过滤，收到MAC地址接入消息后，从本地对应数据库中查找相应接口(即接入接口名称)是否接入过子路由设备，如果接入过不处理所述MAC地址接入消息，所述设备MAC地址对应的设备不是直接下挂设备。如果没有接入过，则表示所述MAC地址接入消息中携带的设备信息，所对应的设备为直接下挂终端设备，把所述MAC地址接入消息中携带的设备信息存入本地下挂设备数据库中。

其中，第一方式、第二方式和第三方式在具体实现过程中可以进行适当的组合，而组合之后的方案其通常还需要对获取到的数据进行去重；其中，第二方式弥补了通过无线方式接入的下挂设备在不支持LLDP报文情况，而第三方式则是进一步弥补了第一方式可能存在的遗漏情况，并利用了第一方式的分析结果作为过滤依据，提高了处理效率。而就本发明实施例而言，不排除特定场景下，可以通过上述第一方式或者第二方式中任意一种可直接适用完成直接下挂设备的判断，相应解决方案同样属于本发明的保护范围内。

在本发明实施例中，涉及子路由设备或者主路由设备中有终端设备接入时，子路由设备或者主路由设备收到所述终端设备的上线消息，方法具体包括：

若为子路由设备有终端设备接入时，所述子路由设备获取终端设备MAC地址、设备接入方式以及子路由设备自身的MAC地址，所述子路由设备判断自身是否分配有IP地址，若还没有被主路由设备分配IP地址，则更新本地下挂设备数据库；若已经分配有IP地址，则将获取到的终端设备信息和自身的MAC地址通过专属管理通道发给主路由设备。这里需要说明的是，在具体实现过程中，所述子路由设备判断自身是否分配有IP地址，若还没有被主路由设备分配IP地址，则更新本地下挂设备数据库，进一步的，在所述子路由设备确定获取到主路由设备为其分配的IP地址后，会第一时间将更新后的本地下挂设备数据库上报给主路由设备。其中，在实现过程中可以是全部本地下挂设备数据库上报，也可以上报在获取到主路由设备分配IP地址之前更新的设备信息。在本发明实施例中，所述子路由设备中的本地下挂设备数据库，通常也会按照预设的策略向主路由设备进行上报的，相应的策略包括周期性的上报，或者，根据本地更新次数达到预设次数后上报，或者，以上两种方式的结合等等。

主路由设备收到子路由设备发送的信息后，把终端设备的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中进行查找；若查找到所述终端设备，则更新设备接入方式及上行接入设备MAC(即所述子路由的MAC地址)；若未查找到所述终端设备，则在组网拓扑信息数据库中新增一条记录，写入终端设备MAC、设备接入方式及上行接入设备MAC。

在本发明实施例中，还涉及终端设备或者子路由设备，获取IP地址的方法流程，如图6所示，包括：

在步骤301中，终端设备或子路由设备向主路由设备发送获取终端设备的设备IP地址的请求消息。

在步骤302中，主路由设备从DHCP交互报文中解析出设备IP地址、设备MAC地址和设备名称相关信息，并根据设备MAC地址在组网拓扑信息数据库中进行查找；其中，所述设备IP地址、设备MAC地址和设备名称参数包括属于子路由设备的和/或属于终端设备的。

在步骤303中，若查找到，则把终端设备的设备IP地址和设备名称补充到组网拓扑信息数据库中；若未查找到，则新增一条记录，写入设备IP地址、MAC地址和设备名称中的一项或者多项。

在本发明实施例中，还涉及子路由设备或主路由设备上有设备下线时，收到设备下线的事件通知，其中，设备包括终端设备和/或子路由设备，方法还包括：

子路由设备或主路由设备收到设备下线的事件通知后,把下线设备的设备MAC地址进行本地对应数据库更新；所述更新可以表现为将将相应下线的子路由设备或主路由设备在本地对应数据库中删除。也可以为所述本地对应数据库中增加一栏离线状态参数属性，并且，在定期维护所述本地对应数据库时，若相应离线实现超过预设阈值则进行删除处理。这样的优势在于，若相应下线设备是因为故障重启或者断电原因下线，则在重新上线时候，能够更快的到所述本地对应数据库中匹配到相应下线设备目标信息。

若为子路由设备收到设备下线的事件通知，则判断所述收到设备下线的事件通知的子路由设备是否获取到主路由分配的IP地址；如果获取到了IP地址，则把下线设备的设备MAC地址发给主路由设备；在子路由设备的本地下挂设备数据库中删除相应下线设备信息；

若为主路由设备收到设备下线的事件通知，则把设备的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中进行查找并删除该设备信息，如果所述下线设备的设备类型为子路由设备，主路由设备遍历组网拓扑信息数据库，把上行设备MAC地址为该设备的下挂设备信息都删掉；其中，下挂设备信息包括子路由设备和/或终端设备。

在本发明实施例中，还涉及方法包括子路由设备心跳维护管理流程，具体的：

第一子路由设备向主路由设备注册成功后，定期向主路由设备发送心跳消息。

主路由设备在预设的时间内没有收到第一子路由设备的心跳消息，则将组网拓扑信息数据库中，对应第一子路由设备及第一子路由设备下挂的各个设备的相关信息删除。即上行设备MAC地址与第一子路由设备的设备MAC地址一样的记录全部删掉。其中，描述中的“第一子路由设备”仅仅是为了后面内容展开过程中引述的方便而增加的“第一”标签，其在具体实现认定过程中没有特殊的限定意义。

实施例3：

如图7所示，是可以适用于本发明实施例的一种家庭组网网络拓扑管理的系统框图。为了表述上的方便，也为了与实际程序实现更契合，本发明中引入了诸多功能模块来进行主路由设备和子路由设备的功能阐述。

主路由设备的设备接入管理模块、DHCP Server模块、组网管理Server模块和组网拓扑信息数据库四个部分组成，子路由设备的设备接入管理模块、DHCP Client模块、组网管理Client模块和本地下挂设备数据库四个部分组成。其中主路由设备的DHCP Server模块是给家庭网络的子路由设备和终端设备分配IP地址的；主路由设备的设备接入管理模块管理通过有线和无线直接接入本设备的有线和无线设备；主路由设备的组网管理Server模块用来与子路由设备的组网管理Client模块进行通信，管理非直接接入本设备的子路由设备和终端设备；子路由设备的DHCP Client模块从主路由设备的DHCP Server模块获取管理连接的地址，子路由设备使用该地址与主路由设备建立socket通信；子路由设备的设备接入管理模块，管理通过有线和/或无线方式直接接入本设备的子路由设备和/或终端设备，并把设备信息告诉子路由设备的组网管理Client模块；子路由设备的组网管理Client模块将直接接入本设备的设备信息通过专属管理通道发送给主路由设备的组网管理Server模块。接下来将通过实施例4-实施例7，并基于本发明实施例3所提出的功能模块架构，阐述在本发明实施例1和实施例2中所涉及的核心管理方法过程。

实施例4：

如图8所示，该图是一种家庭组网网络拓扑管理的方法中涉及的设备加入管理流程。

在步骤401中，子路由设备/主路由设备中有设备通过有线或无线方式接入时，子路由设备/主路由设备的设备接入管理模块会收到相应设备上线消息。

在步骤402中，根据是子路由设备还是主路由设备收到设备上线消息，分别做不同的处理流程。若收到上线消息的主体为子路由设备则执行步骤403；若收到上线消息的主体并非子路由设备，即收到上线消息的主体为主路由设备时，执行步骤406。

在步骤403中，子路由设备的设备接入管理模块获取接入设备MAC地址、设备接入方式以及本设备的设备MAC地址，通过内部消通信的方式发给本设备的组网管理Client模块。

在步骤404中，为子路由设备判断本设备是否获取到了主路由分配的IP地址，如果没有获取到主路由分配的IP则进入步骤408更新本地下挂设备数据库，这时流程结束；否则，进入步骤405。

在步骤405中，组网管理Client模块把信息发给主路由的组网管理Server模块，然后进入步骤407。

在步骤406中，主路由设备的设备接入管理模块获取接入设备的设备MAC地址、设备接入方式以及本设备的设备MAC地址作为上行设备MAC地址，发给主路由设备的组网管理Server模块，然后进入步骤407。

在步骤407中，为主路由的组网管理Server模块收到消息后把设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中进行查找。如果查找到该设备，更新设备接入方式及上行设备MAC地址；如果没找到，则在组网拓扑信息数据库中新增一条记录，写入相应设备MAC、设备接入方式及上行接入设备MAC后，结束流程。

在步骤408中，更新子路由设备的本地下挂设备数据库，结束流程。

实施例5：

如图9所示，该图是一种家庭组网网络拓扑管理的方法中，设备获取IP地址管理流程示意图，包括：

在步骤501中，终端设备或子路由设备的DHCP Client模块向主路设备由获取设备IP地址。

在步骤502中，主路由设备的DHCP Server模块从DHCP交互报文中解析出设备MAC地址、设备IP地址、设备名称等信息，并通过内部消息通信方式把信息发送给主路由设备的组网管理Server模块。

在步骤503中，主路由设备的组网管理Server模块收到消息后把设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中进行查找，如果查找到了，把设备IP地址和设备名称补充到组网拓扑信息数据库中；如果没找到则新增一条记录，写入设备MAC地址、设备IP地址和设备名称等等相关信息。

实施例6：

如图10所示，该图是一种家庭组网网络拓扑管理的方法中涉及到设备离开管理流程，包括：

在步骤601中，子路由设备/主路由设备上有设备下线时，子路由设备/主路由设备的设备接入管理模块会收到设备的下线消息。

在步骤602中，判断是主路由设备还是子路由设备收到设备的下线消息。若判断结果为子路由设备，则执行步骤603，否则，执行步骤606。

在步骤603中，子路由设备的设备接入管理模块把下线设备的设备MAC地址通过内部消息通信的方式，发送给组网管理Client模块。

在步骤604中，判断子路由在收到相应下挂设备下线消息之前，是否获取到主路由设备分配给自己的IP地址。如果获取到了主路由设备分配给自己的IP地址，执行S605；否则执行步骤608。

在步骤605中，组网管理Client模块把对应下线设备的设备MAC地址发给主路由的组网管理Server模块，进入步骤607。此时，具体是发送携带设备MAC地址，以及相应设备的接入状态信息(即下线状态)。

在步骤606中，主路由设备的设备接入管理模块获取下线设备MAC地址、设备接入方式以及本设备的设备MAC地址，发给本设备的组网管理Server模块。

在步骤607中，主路由的组网管理Server模块收到消息后把相应消息中携带的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中进行查找并删除该设备信息，如果该下线设备的设备类型为子路由，主路由设备遍历组网拓扑信息数据库，把上行设备MAC地址为该设备的设备信息都删掉，结束流程。其中，下挂设备信息包括子路由设备和/或终端设备。

在步骤608中，更新子路由设备的本地下挂设备数据库，结束流程。

实施例7：

如图11所示，该图是一种家庭组网网络拓扑管理的方法中子路由设备注册及心跳维护管理流程。子路由设备获取到IP地址后，方法包括：

在步骤701中，子路由设备的组网管理Client模块向主路由的组网管理Server模块发送注册消息。

在步骤702中，主路由设备收到子路由设备的注册消息后，将子路由设备的MAC地址作为关键字在组网组网拓扑信息数据库中查找，如果没查到则在组网组网拓扑信息数据库中增加该子路由设备的相关信息，包括写入子路由设备的IP地址、子路由设备的MAC地址、设备类型为“子路由”的信息；如果查找到，把子路由设备的设备类型改为“子路由”。

在步骤703中，为主路由设备回复给子路由设备注册成功的消息。

在步骤704中，子路由设备注册成功后，查找子路由设备的本地下挂设备数据库是否已经有设备接入，如果有执行步骤705把下挂设备的设备MAC地址、设备接入方式信息发送给主路由设备，主路由设备更新组网拓扑信息数据库，更新流程参考图8设备接入流程,更新后执行步骤706回复子路由更新成功。

在步骤707和步骤708中，是子路由和主路由之间的心跳消息，子路由向主路由注册成功后定期向主路由发送心跳消息。

在步骤709中，主路由在规定的时间内没有收到子路由的心跳消息，将组网拓扑信息数据库中将子路由及子路由下挂设备的相关信息删除掉。

实施例8：

如图12所示，是本发明实施例的家庭组网网络拓扑管理装置的架构示意图。本实施例的家庭组网网络拓扑管理装置包括一个或多个处理器21以及存储器22。其中，图12中以一个处理器21为例。

处理器21和存储器22可以通过总线或者其他方式连接，图12中以通过总线连接为例。

存储器22作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序，如实施例1中的家庭组网网络拓扑管理方法。处理器21通过运行存储在存储器22中的非易失性软件程序和指令，从而执行家庭组网网络拓扑管理方法。

存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器22可选包括相对于处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器21。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器22中，当被所述一个或者多个处理器21执行时，执行上述实施例1中的家庭组网网络拓扑管理方法，例如，执行以上描述的图5、图6、图8-图11所示的各个步骤。

值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种家庭组网网络拓扑管理的系统，其特征在于，系统中包括一个主路由设备、一个或者多个子路由设备、一个或者多个终端设备组成，子路由设备通过有线或无线的方式，接入主路由设备或者接入位于其上行的其他子路由设备，终端设备通过有线或无线的方式接入主路由设备或者子路由设备，具体的：

主路由设备工作在路由模式，主路由设备提供有线和/或无线链路通道供家庭网络内部的各个终端设备和子路由设备接入家庭网络；其中，主路由设备给子路由设备和终端设备分配IP地址；

子路由设备工作的桥接模式，为对应完成接入的下行子路由设备和/或下挂的终端设备，通过有线和/或无线方式与主路由设备建立链路通道；子路由设备与主路由设备之间还建立有一条专属管理通道，用于子路由设备上报下挂的终端设备的信息和/或与之构成接入关系的下行子路由设备的信息；

主路由设备通过与子路由设备之间建立的专属管理通道获取各子路由设备下行子路由设备信息和/或下挂的终端设备信息，还从DHCP交互报文中获取子路由设备或终端设备的设备IP地址、设备MAC地址和设备名称中的一项或者多项；根据设备MAC地址，合并专属管理通道获取的内容和DHCP交互报文中获取的内容，生成完整的家庭网络组网拓扑。

2.根据权利要求1所述的家庭组网网络拓扑管理的系统，其特征在于，组网拓扑信息数据库中的每一个条目为家庭组网设备中的一个设备的信息，设备信息包括设备MAC地址、设备类型、设备名称、设备IP地址、设备接入方式、接入接口名称、设备接入状态、上行设备MAC地址和下行设备MAC地址中的一项或者多项；所述设备包括子路由设备和终端设备；

其中，设备类型、设备接入方式、接入接口名称、设备接入状态、以及上行设备MAC地址/下行设备MAC地址，由子路由设备通过专属管理通道传递私有协议消息的方式，发送给主路由设备，其它信息则是主路由设备从DHCP交互报文中获取。

3.根据权利要求2所述的家庭组网网络拓扑管理的系统，其特征在于，子路由设备获取到主路由设备分配的设备IP地址后，方法还包括：

子路由设备通过专属管理通道向主路由设备发送私有协议消息；

主路由设备收到子路由设备的私有协议消息后，将子路由设备的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中查找；若未查到，则在组网拓扑信息数据库中增加所述子路由设备的信息；若查到，则把所述子路由设备在组网拓扑信息数据库中对应记录的设备类型更新为子路由类型；

子路由设备注册成功后，查找子路由设备的本地下挂设备数据库是否已经有设备接入，如果有则把下挂设备的设备MAC地址和设备接入方式通过所述专属管理通道发送给主路由设备，主路由设备更新组网拓扑信息数据库；其中，下挂设备包括子路由设备和/或终端设备。

4.根据权利要求1所述的家庭组网网络拓扑管理的系统，其特征在于，终端设备或子路由设备向主路由设备获取IP地址时，系统还包括：

主路由设备根据与子路由设备或者终端设备的DHCP交互报文，获取子路由设备或者终端的设备IP地址、设备MAC地址和设备名称中的一项或者多项；

主路由设备将子路由设备或者终端设备的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中搜索是否存在相应子路由设备或者终端设备；若有搜索到，则匹对各个信息，完成相应信息的更新；若没有搜到，则在组网拓扑信息数据库中增加一条记录，用于记录相应信息。

5.根据权利要求1所述的家庭组网网络拓扑管理的系统，其特征在于，每个子路由设备在获取到IP地址后，通过WAN侧接口发送链路层发现协议报文给邻居设备，当子路由设备的上行设备收到链路层发现协议报文后，从链路层发现协议报文中获取信息包括：设备MAC地址和设备类型；在上行设备为子路由设备时，所述上行设备根据链路层发现协议报文消息中的设备MAC地址在存储MAC地址的地址学习表中查找出相应子路由设备接入接口名称，并把设备MAC地址、设备类型和查找出的所述接入接口名称写入到本地下挂设备数据库中；在上行设备为主路由设备时，所述上行设备根据链路层发现协议报文消息中的设备MAC地址在存储MAC地址的地址学习表中查找出相应子路由设备接入接口名称，并把设备MAC地址、设备类型和查找出的所述接入接口名称写入到组网拓扑信息数据库中；

各子路由设备维护的本地下挂设备数据库，用于子路由设备通过私有协议消息上报下挂的终端设备的信息和/或与之构成接入关系的下行子路由设备的信息时使用。

6.根据权利要求5所述的家庭组网网络拓扑管理的系统，其特征在于，在终端设备是通过有线方式进行接入，并且相应终端设备不支持链路层发现协议报文时，每个主路由设备或者子路由设备还根据MAC地址接入消息来获取接入主路由设备或者子路由设备的下挂终端设备息，具体包括：

若子路由设备在收到MAC地址接入消息后，从本地下挂设备数据库中查找相应MAC地址接入消息中携带的接口是否接入过子路由设备；若主路由设备在收到MAC地址接入消息后，从组网拓扑信息数据库中查找相应MAC地址接入消息中携带的接口是否接入过子路由设备；

如果接入过，不处理所述MAC地址接入消息，所述设备MAC地址对应的设备不是直接下挂设备；

如果没有接入过，则表示所述MAC地址接入消息中携带的设备信息，所对应的设备为直接下挂终端设备，把所述MAC地址接入消息中携带的设备信息存入本地下挂设备数据库或者组网拓扑信息数据库中。

7.根据权利要求1所述的家庭组网网络拓扑管理的系统，其特征在于，每个子路由设备在收到WiFi上下线消息后，根据WiFi上下线消息中带有设备MAC地址和接入的WiFi接口名称，直接把相应设备信息保存到本地下挂设备数据库中；

主路由设备在收到WiFi上下线消息后，根据WiFi上下线消息中带有设备MAC地址和接入的WiFi接口名称，直接把相应设备信息保存到组网拓扑信息数据库中。

8.根据权利要求1所述的家庭组网网络拓扑管理的系统，其特征在于，终端设备通过有线或无线的方式接入子路由设备时，系统还包括：

子路由设备获取到终端设备的设备MAC地址和设备接入方式，子路由设备将与其直连的终端设备MAC地址、设备接入方式以及子路由设备自身的设备MAC地址，通过所述专属管理通道发送给主路由设备；

主路由设备收到子路由设备发送的信息后，以信息内容中携带的终端设备的设备MAC地址为搜索关键字，在组网拓扑信息数据库中进行搜索，确定是否有对应的设备信息；若没有搜索到，则在组网拓扑信息数据库中加入一条记录并把相应终端设备的设备MAC地址、设备接入方式和子路由设备自身的设备MAC地址添加到组网拓扑信息数据库中；若有搜索到，则完成设备接入方式和子路由设备自身的设备MAC地址的确认。

9.根据权利要求1所述的家庭组网网络拓扑管理的系统，其特征在于，子路由设备或主路由设备上有设备下线时，收到设备下线的事件通知，其中，设备包括终端设备和/或子路由设备，系统还包括：

若为子路由设备收到设备下线的事件通知，则判断所述收到设备下线的事件通知的子路由设备是否获取到主路由分配的IP地址；如果获取到了IP地址，则把下线设备的设备MAC地址发给主路由设备；在子路由设备的本地下挂设备数据库中删除相应下线设备信息；

若为主路由设备收到设备下线的事件通知，则把设备的设备MAC地址作为搜索关键字在组网拓扑信息数据库中进行查找并删除该设备信息，如果所述下线设备的设备类型为子路由设备，主路由设备遍历组网拓扑信息数据库，把上行设备MAC地址为该设备的下挂设备信息都删掉；其中，下挂设备信息包括子路由设备和/或终端设备。

10.一种家庭组网网络拓扑管理的方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一所述的家庭组网网络拓扑管理的系统中，方法包括：

对于家庭组网网络中的每一台子路由设备和终端设备，主路由设备通过与子路由设备之间建立的专属管理通道获取各子路由设备下行子路由设备信息和/或下挂的终端设备信息，还从DHCP交互报文中获取子路由设备或终端设备的设备IP地址、设备MAC地址和设备名称中的一项或者多项；

根据设备MAC地址，合并专属管理通道获取的内容和DHCP交互报文中获取的内容，生成完整的家庭网络组网拓扑。

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