CN112905303B - 一种基于有线网卡的无感知网络桥接方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于有线网卡的无感知网络桥接方法，该无感知网络桥接方法包括：在虚拟机所在的windows系统的虚拟网卡上安装混杂模式对应的网络协议的驱动，以在windows系统的所有有线网卡上安装网络协议；利用网络协议的驱动使虚拟机与有线网卡交互信息。通过上述基于windows内核中有线网卡的协议驱动建立无感知网络桥接，在虚拟机通过宿主机的网卡进行网络传输时，不影响宿主机的上网正常上网功能，实现了虚拟机的无感知网络数据连接。

Description

一种基于有线网卡的无感知网络桥接方法及其装置

技术领域

本发明涉及有线通信技术领域，特别是涉及一种基于有线网卡的无感知网络桥接方法及其装置。

背景技术

虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。在实体计算机中能够完成的工作在虚拟机中都能够实现。在计算机中创建虚拟机时，需要将实体机的部分硬盘和内存容量作为虚拟机的硬盘和内存容量。每个虚拟机都有独立的CMOS、硬盘和操作系统，可以像使用实体机一样对虚拟机进行操作。

在基于windows qemu虚拟机中，想要让虚拟机上网，有两种方式，一种是nat的方式，此方法由于是由纯软件实现，并且功能不全(例：不支持icmp协议，无法ping)，大部分人会选择使用桥接的方式使虚拟机实现上网功能。

现有技术中，大多借助TAP虚拟网卡，再借助windows创建网桥的方法进行网络桥接，以实现windows qemu虚拟机上网，但是该方法在实践中经常会导致断网一会或者断网后不可恢复，应用到产品中非常有风险。

发明内容

本申请提供一种基于有线网卡的无感知网络桥接方法及其装置，本申请基于windows内核中网卡的协议驱动进行研究，实现了一套无感知的桥接方案，以克服现有技术中的桥接网络创建过程中出现的断网现象。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是提供一种基于有线网卡的无感知网络桥接方法，无感知网络桥接方法包括：在虚拟机所在的windows系统的虚拟网卡上安装混杂模式对应的网络协议的驱动，以在windows系统的所有有线网卡上安装网络协议；利用网络协议的驱动使虚拟机与有线网卡交互信息。

在一实施方式中，利用网络协议的驱动使虚拟机与有线网卡交互信息的步骤包括：将网络协议的驱动设置为混杂模式，以利用网络协议的驱动使虚拟机与有线网卡交互信息。

在一实施方式中，利用网络协议的驱动使虚拟机与有线网卡交互信息的步骤包括：利用网络协议的驱动监听有线网卡接收到的信息，并通过驱动将信息转发给虚拟机。

在一实施方式中，利用网络协议的驱动使虚拟机与有线网卡交互信息的步骤包括：利用网络协议的驱动接收虚拟机发送的数据，并通过驱动将数据转发给有线网卡，以通过有线网卡将数据传输出去。

在一实施方式中，无感知网络桥接方法，还包括：在虚拟机同一网段的虚拟网卡上安装混杂模式对应的网络协议的驱动，以在所有有线网卡上安装网络协议。

在一实施方式中，在虚拟机所在的windows系统的虚拟网卡上安装混杂模式对应的网络协议的驱动，以在windows系统的所有有线网卡上安装网络协议步骤之后，还包括：利用网络协议的驱动将安装成功的信息返回至虚拟机。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是提供一种基于有线网卡的无感知网络桥接装置，无感知网络桥接装置包括：无感知桥接装置包括虚拟机以及虚拟机所在的windows系统的有线网卡，还包括：协议驱动单元，与虚拟机连接，用于将混杂模式对应的网络协议的驱动安装到windows系统的虚拟网卡上，以利用网络协议的驱动使虚拟机与有线网卡交互信息；有线接口收/发单元，与有线网卡连接，用于识别通过有线接口接收/发送的数据。

在一实施方式中，协议驱动单元还用于将混杂模式对应的协议按照到所有与虚拟机在同一网段的系统上。

在一实施方式中，协议驱动单元还利用网络协议的驱动监听有线网卡接收到的信息，并通过驱动将信息转发给虚拟机。

本申请的有益效果是：通过上述基于windows内核中有线网卡的协议驱动建立无感知网络桥接，在虚拟机通过宿主机的网卡进行网络传输时，不影响宿主机的上网正常上网功能，实现了虚拟机的无感知网络桥接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请基于有线网卡的无感知网络桥接方法一实施方式的流程示意图；

图2是本申请基于有线网卡的无感知上网系统一实施方式的信号流向示意图；

图3为本申请基于有线网卡的无感知网络桥接装置一实施方法的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请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，除非上文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

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。

应当理解，本文中使用的术语“包括”、“包含”或者其他任何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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，传统意义上的网卡是一块被设计用来允许计算机在计算机网络上进行通讯的计算机硬件。由于网卡上拥有MAC地址，因此属于OSI模型的第2层。它使得用户可以通过电缆或有线相互连接的重要物理硬件。在一台计算机中可包含有线网卡、无线网卡以及多个虚拟网卡等，但是一台计算机中拥有MAC地址的计算机硬件只有一个，本申请中的有线网卡是指计算机的物理地址，属于硬件的一部分。

通常所说的无感知认证是指用户使用一台设备上网时，只有首次登录需要进行Web认证，再次使用时就不需要再输入用户名密码了，即使用户异常掉线，如：关机重启、意外断网或离开校园局域网区域，当终端再次连接有线网或进入无线网络覆盖区域时均可自动认证，实现用户永远在线。这一过程由系统自动完成，对用户“无感知”。在本申请中的无感知上网是指虚拟机使用宿主机的网卡进行上网时，不影响宿主机的原上网情况，从而实现宿主机的无感知上网系统。

桥接(Bridging)是指依据OSI网络模型的链路层的地址，对网络数据包进行转发的过程。通过网桥可以把两个不同的物理局域网连接起来，是一种在链路层实现局域网互连的存储转发设备。具体地，网桥从一个局域网接收MAC帧，拆封、校对、校验之后，按另一个局域网的格式重新组装，发往它的物理层，通俗地说就是通过一台设备(可能不止一个)把几个网络串起来形成的连接，在本申请中是通过虚拟网卡将虚拟机的网络与有线网卡的网络建立桥接。

下面具体介绍本申请的实施方式，请参阅图1，图1为本申请基于有线网卡的无感知网络桥接方法，该无感知网络桥接方法包括以下步骤：

S11：在虚拟机所在的windows系统的虚拟网卡上安装混杂模式对应的网络协议的驱动，以在windows系统的所有有线网卡上安装网络协议。

该步骤主要由windows系统中的协议驱动完成，具体地，将混杂模式对应的网络协议的驱动安装至windows系统的虚拟网卡上，再通过虚拟网卡与有线网卡的数据连接，将混杂模式对应的网络协议的驱动安装至有线网卡上。通过虚拟网卡将混杂模式对应的网络协议的驱动安装至有线网卡上由windows系统自动安装完成。在本步骤之前还包括：在windows系统的应用层建立一个虚拟化方案以形成一个独立于windows系统的的虚拟机。通过上述方法将虚拟机与有线网卡建立协议驱动连接以使虚拟机与有线网卡建立协议连接。

在本步骤中，还包括将混杂模式对应的网络协议的驱动安装至同一网段的系统中，以使同一网段的虚拟机或应用程序通过该协议驱动与有线网卡建立连接，实现接收数据包和发送数据包的功能。

在本实施例中，将虚拟机的上网协议附着到有线网卡上，以实现虚拟机的上网功能，该上网协议为混杂模式对应的网络协议。具体地，在安装混杂模式对应的网络协议的驱动时，将网络协议的驱动设置成混杂模式，以接收所有通过该有线网卡接口的数据，并将接收到的数据发送至虚拟机。其中，需要说明的是，混杂模式是指一台机器能够接收所有经过它的数据流。通常情况下，网卡只接受来自网络端口的目的地址指向自己的数据；而当网卡工作在混杂模式下时，网卡将来自接口的所有数据都捕获并交给相应的驱动程序。

在本步骤之后，有线网卡还包括将安装成功的信息发送至虚拟机，具体地，有线网卡安装该协议的驱动后，通过该驱动将安装成功的信息发送至虚拟机。

S12：利用网络协议的驱动使虚拟机与有线网卡交互信息。

在本实施例中交互信息包括接收数据包和发送数据包。具体包括监听虚拟机是否有数据待发送至有线网卡或有线网卡端是否接收到待发送给虚拟机的数据。虚拟网卡利用上述安装的网络协议的驱动接收虚拟机发送的数据，并通过该驱动将数据转发给有线网卡，以通过有线网卡将虚拟机的数据传输出去。其中，虚拟机发送的数据包括数据包请求，具体还包括：通过有线网卡将虚拟机发送的数据包请求传输至外部网络，并接收外部网络或互联网返回的数据包。在另一实施方式中，有线网卡通过虚拟网卡安装的网络协议的驱动接收虚拟机发送的数据，并将接收到的数据传输至互联网；还包括接收互联网发送的数据，并将接收的数据通过网络协议的驱动将接收到的数据转发至虚拟机。

在本实施例中还包括：利用网络协议的驱动监听有线网卡接收到的信息，并通过驱动将接收到的信息转发给虚拟机，以使虚拟机能接收到通过有线网卡接收到的数据包。

为了更清楚说明上述实施例的实施方式，本申请提供还一种虚拟机基于有线网卡的无感知上网系统，请参阅图2，图2为本申请基于无线有线网卡的无感知上网系统一实施方式的信号流向示意图，包括：虚拟机100、虚拟网卡200、有线网卡300及外部网络400。

虚拟机100通过协议驱动将混杂模式对应的网络协议安装到虚拟网卡200上，以在所有有线网卡300上安装该混杂模式对应的网络协议。其中，协议驱动可在应用层实现。通过上述方法使虚拟机100与有线网卡300建立网络桥接。具体地，虚拟机100通过驱动将网络协议附着到宿主机的虚拟网卡200上，再通过虚拟网卡200与宿主机的有线网卡300连接，以实现虚拟机100与宿主机的有线网卡300的信息交互。在本实施例中，协议驱动的安装在虚拟网卡200上进行。在虚拟网卡200上安装协议驱动之前还包括：在windows系统中建立虚拟化方案，该虚拟化方案为虚拟机100，windows主系统为宿主机。在本实施例中，还包括：该协议驱动安装成功后将安装成功的信息返回至虚拟机100。在本实施例中，有线网卡300通过安装有该网络协议的虚拟网卡200流通网络数据时，自动获取该混杂模式对应的网络协议，即一旦在虚拟网卡200上安装了该混杂模式对应的网络协议之后，所有与该虚拟网卡200连接的有线网卡300以及同一网段的虚拟网卡上自动安装该混杂模式对应的网络协议，其中，虚拟网卡200属于宿主机原有的虚拟网卡。

具体地，将协议驱动安装至宿主机的有线网卡300上，有线网卡300将安装成功的信息通过该虚拟网卡200返回至虚拟机100。

需要说明的是，混杂模式是指一台机器能够接收所有经过它的数据流。通常情况下，网卡只接受来自网络端口的目的地址指向自己的数据；而当网卡工作在混杂模式下时，网卡将来自接口的所有数据都捕获并交给相应的驱动程序。

在本实施例中，虚拟机100还通过虚拟网卡200监听宿主机的有线网卡上接收到的信息，并通过该虚拟网卡200获取到所需要的信息。其中，交互信息包括：数据包和数据帧等，在此不作限定。

在本实施例中，虚拟机100通过虚拟网卡200将虚拟机100发送的发包转发至有线网卡300。有线网卡300接收虚拟机100发送的发包，并将该发包发送至外部网络400，再接收外部网络400返回的数据包，在通过虚拟网卡200发送至虚拟机100，以实现虚拟机100的上网。有线网卡300还接收外部网络400发送的收包，并通过虚拟网卡200将该收包发送至虚拟机100上。

需要说明的是，虚拟机100的建立是在宿主机的应用层建立一个独立于宿主机的应用软件，只是该软件能实现电脑的所有功能，相当于一个独立的电脑，其中包括在虚拟机中安装互联网上共享的应用软件等，在此不作限定。本实施例中的外部网络400为互联网或者是独立于宿主机之外的可以进行数据传输的网络。

本申请中的网络桥接方法包括网络的应用层、协议层、驱动层和硬件层，有线网卡属于硬件层，虚拟机在应用层，本申请主要是解决应用层的虚拟机通过宿主机的有线网卡的无感知上网问题。

本实施例通过上述虚拟机100驱动网络协议安装至有线网卡300，并通过有线网卡300与外部网络400进行数据传输，从而实现虚拟机的上网，在本实施例中，混杂模式对应的网络协议的安装不会改变宿主机的上网协议及驱动，从而实现无感知上网，具体包括在原有的上网协议上添加一个新的协议。本实施例中虚拟机的网络协议是在windows系统中安装的，以解决windows系统中原有的无法实现虚拟机上网的问题。

本实施例的有益效果是：通过在虚拟机所在的windows系统的虚拟网卡上安装混杂模式对应的网络协议的驱动，以在所有有线网卡上安装该网络协议，并利用该网络协议的驱动使虚拟机与有线网卡交互信息，从而实现虚拟机的无感知网络桥接，以克服现有技术中的虚拟机在网络桥接的创建过程中出现宿主机断网的现象。本实施方式是基于windows内核网卡中建立网络协议的驱动，通过在虚拟网卡上添加混杂模式对应的网络协议的驱动，并不影响宿主机原有的网络协议的驱动。本实施方式的网络桥接方法可以应用到所有同一网段的虚拟程序中。

本申请还提供一种基于有线网卡的无感知网络桥接装置，具体请参阅图3，图3为本申请基于有线网卡的无感知网络桥接装置30一实施方式的结构示意图。该基于有线网卡的无感知网络桥接装置30包括：虚拟机31；协议驱动单元32，与虚拟机31耦接，用于将混杂模式对应的网络协议的驱动安装到windows系统的虚拟网卡上，以利用网络协议的驱动使虚拟机31与有线网卡交互信息；有线接口收/发单元33，与有线网卡耦接，用于识别通过有线接口接收/发送的数据。

具体地，协议驱动单元32将网络协议设置成混杂模式安装到有线网卡的接口收/发单元上，以利用网络协议的驱动接收/发送有线接口收/发单元接收/发送的网络数据。

协议驱动单元32还包括接收网络协议安装成功的信息反馈，并将该信息反馈至虚拟机31。

协议驱动单元32还包括监听有线网卡接收到的信息。协议驱动单元32驱动虚拟机31与有线网卡建立的网络协议以向有线网卡发送虚拟机31发送的数据信息，并驱动有线网卡接收该数据信息。具体地，发送至有线网卡的有线接口发送单元，并通过有线接口发送单元将该数据传输出去。协议驱动单元32还驱动该网络协议以使有线网卡向虚拟机31发送数据，并驱动虚拟机31接收有线网卡发送的数据。通过上述方法实现虚拟机31通过windows系统中的有线网卡与网络连接，进行数据传输。

上述虚拟机31、协议驱动单元32以及有线接口收发单元32可不为实体装置，作为虚拟模块实施上述方式实施例中的步骤即可，在此不作限定。

需要说明的是，本实施例中的虚拟机31与上述实施例中的虚拟机100可以相同也可以不同，无必然联系。

本实施例的有益效果是：通过协议驱动单元32将混杂模式对应的网络协议的驱动安装至虚拟网卡上，以利用网络协议的驱动使虚拟网卡与有线网卡交互信息，具体地通过协议驱动单元将虚拟机31发送的信息发送至有线接口收发单元，通过有线接口收发单元将数据传输出去，以实现虚拟机31的网络数据传输。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于有线网卡的无感知网络桥接方法，其特征在于，所述无感知网络桥接方法包括：

在虚拟机所在的windows系统的虚拟网卡上安装混杂模式对应的网络协议的驱动，通过所述虚拟网卡与所述windows系统的有线网卡的数据连接，以将所述混杂模式对应的网络协议的驱动安装至所述windows系统的有线网卡上；

利用所述网络协议的驱动使所述虚拟机与所述有线网卡交互信息。

2.根据权利要求1所述的基于有线网卡的无感知网络桥接方法，其特征在于，所述利用所述网络协议的驱动使所述虚拟机与所述有线网卡交互信息的步骤包括：

将所述网络协议的驱动设置为混杂模式，以利用所述网络协议的驱动使所述虚拟机与所述有线网卡交互信息。

3.根据权利要求1或2所述的基于有线网卡的无感知网络桥接方法，其特征在于，所述利用所述网络协议的驱动使所述虚拟机与所述有线网卡交互信息的步骤包括：

利用所述网络协议的驱动监听所述有线网卡接收到的信息，并通过所述驱动将所述信息转发给所述虚拟机。

4.根据权利要求1或2所述的基于有线网卡的无感知网络桥接方法，其特征在于，所述利用所述网络协议的驱动使所述虚拟机与所述有线网卡交互信息的步骤包括：

利用所述网络协议的驱动接收所述虚拟机发送的数据，并通过所述驱动将所述数据转发给所述有线网卡，以通过所述有线网卡将所述数据传输出去。

5.根据权利要求1或2所述的基于有线网卡的无感知网络桥接方法，其特征在于，所述无感知网络桥接方法应用于所述windows系统。

6.根据权利要求1或2所述的基于有线网卡的无感知网络桥接方法，其特征在于，所述无感知网络桥接方法，还包括：

在所述虚拟机同一网段的虚拟网卡上安装混杂模式对应的网络协议的驱动，以在所有所述有线网卡上安装所述网络协议。

7.根据权利要求1或2所述的基于有线网卡的无感知网络桥接方法，其特征在于，所述在虚拟机所在的windows系统的虚拟网卡上安装混杂模式对应的网络协议的驱动，以在所述windows系统的所有所述有线网卡上安装所述网络协议步骤之后，还包括：

利用所述网络协议的驱动将安装成功的信息返回至所述虚拟机。

8.一种基于有线网卡的无感知网络桥接装置，其特征在于，所述无感知网络桥接装置包括虚拟机，还包括：

协议驱动单元，与所述虚拟机连接，用于将混杂模式对应的网络协议的驱动安装到所述windows系统的虚拟网卡上，通过所述虚拟网卡与所述windows系统的有线网卡的数据连接，将所述混杂模式对应的网络协议的驱动安装至所述windows系统的有线网卡上，以利用所述网络协议的驱动使所述虚拟机与所述有线网卡交互信息；

有线接口收/发单元，与所述协议驱动单元连接，用于识别通过所述有线接口接收/发送的数据。

9.根据权利要求8所述的基于有线网卡的无感知网络桥接装置，其特征在于，所述协议驱动单元还用于将所述混杂模式对应的网络协议安装到所有与所述虚拟机在同一网段的系统上。

10.根据权利要求8所述的基于有线网卡的无感知网络桥接装置，其特征在于，所述协议驱动单元还用于驱动所述网络协议以监听所述有线网卡接收到的信息，并通过所述驱动将所述信息转发给所述虚拟机。