CN115529221B - 一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法及装置 - Google Patents

一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法及装置。本发明通过实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测有线网络的网络状态，能够实时检查有线网络的物理线路的通断，定时检查有线网络的网络链路的通断，在有线网络出现物理连接断开或网络状态异常时迅速触发网络切换动作，提高网络检查的灵敏度，通过在监听到有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作来从有线网络切换至蜂窝网络，能够在网络切换过程中自动将有线网络的网关MAC地址更新为CPE网络的网关MAC地址，大大缩短网络切换的处理时间，从而实现有线网络和蜂窝网络之间的快速切换。

Description

一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法及装置
技术领域
本发明涉及网络切换技术领域，尤其涉及一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法及装置。
背景技术
目前，CPE在蜂窝网络与有线网络热备份场景中，存在一种实现方案，在这种方案中，当上层有线网络正常时，CPE自身充当纯粹的二层网桥，CPE下挂设备直接通过网桥与上层有线网络进行数据交换，当上层有线网络异常时， CPE会隔离下挂设备与上层有线网络，并模拟上层有线网络接收下挂设备数据并转发至蜂窝网络，以此来达到网络热备份的目的。
基于现有方案，当上层有线网络异常，从上层有线网络切换至蜂窝网络(或者上层有线网络恢复正常，从蜂窝网络切换至上层有线网络)时，上层有线网络的网关IP地址没有发生改变，但此时已从上层有线网络切换至蜂窝网络(或者从蜂窝网络切换至上层有线网络)，网关MAC地址发生了改变，下挂设备发送的数据包会携带错误的网关MAC地址，无法接收到网关响应，下挂设备只有在请求超时后发送ARP广播查询网关IP地址对应的正确的网关MAC地址以重新发送数据包，才能接收到网关响应，导致CPE在网络切换过程中存在一段时间的呆滞，用户可以感知到一段时间的断网(具体时间与下挂设备相关，普通 windows系统电脑测试约20秒左右)。且由于CPE主要依赖软件定时发送icmp 报文来检测网络链路的通断，存在一个定时时延，在上层有线网络出现掉电、断开等物理连接异常或上层有线网络恢复正常时，CPE仍然需要等到下一次检测时间才可以发现上层有线网络异常或恢复正常，从而触发对应的网络切换动作。可见，基于现有方案，难以实现蜂窝网络和有线网络快速切换。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法及装置，能够实现有线网络和蜂窝网络快速切换。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明一实施例提供一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，适用于CPE，包括：
实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测所述有线网络的网络状态；
在监听到所述有线网络的物理连接状态为断开或检测到所述有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作，从所述有线网络切换至蜂窝网络；
其中，所述第一网络切换操作，包括：
划分一个新的VLAN隔离LAN侧网卡，使所述有线网络的WAN口和所述 VLAN的虚拟网卡处于所述VLAN内，并将所述LAN侧网卡的IP地址修改为所述有线网络的网关IP地址；
根据接入所述有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个所述第一设备发送所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关MAC地址，以接管所有所述第一设备，使所有所述第一设备通过所述CPE与所述蜂窝网络进行数据交换。
进一步地，所述第一网络切换操作，还包括：
在接管所有所述第一设备，使所有所述第一设备通过所述CPE与所述蜂窝网络进行数据交换后，根据所述有线网络的网关IP地址和所述有线网络的子网掩码，启动DHCP服务。
进一步地，所述有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，还包括：
在监听到所述有线网络的物理连接状态为重新接入时，触发检测所述有线网络的网络状态，并在检测到所述有线网络的网络状态为恢复正常时，执行第二网络切换操作，从所述蜂窝网络切换至所述有线网络；
其中，所述第二网络切换操作，包括：
通过所述VLAN的虚拟网卡获取所述有线网络的网关MAC地址，清除所述LAN侧网卡的IP地址，并合并所有所述VLAN，建立二层网桥；
根据接入所述蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个所述第二设备发送所述有线网络的网关IP地址和网关MAC地址，以使所有所述第二设备通过所述二层网桥与所述有线网络进行数据交换。
进一步地，所述第二网络切换操作，还包括：
在检测到DHCP服务处于启动状态时，关闭所述DHCP服务；
在使所有所述第二设备通过所述二层网桥与所述有线网络进行数据交换后，将所述CPE自身出口修改为所述有线网络的网卡。
进一步地，所述实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测所述有线网络的网络状态，具体为：
实时监听所述有线网络的WAN口的物理连接状态，得到所述有线网络的物理连接状态；
定时向所述有线网络发送icmp报文，检测所述有线网络的网络状态。
进一步地，在所述根据接入所述有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个所述第一设备发送所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关 MAC地址之前，还包括：
通过所述有线网络的网卡查询所述有线网络中的所有ARP邻居信息，从中提取所有所述第一设备的MAC地址。
进一步地，所述根据接入所述有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个所述第一设备发送所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关MAC 地址，具体为：
遍历每一所述第一设备，根据当前第一设备的MAC地址，向所述当前第一设备发送第一ARP通知报文；其中，所述第一ARP通知报文包括所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关MAC地址。
进一步地，在所述根据接入所述蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个所述第二设备发送所述有线网络的网关IP地址和网关MAC地址之前，还包括：
通过所述LAN侧网卡查询所述蜂窝网络中的所有ARP邻居信息，从中提取所有所述第二设备的MAC地址。
进一步地，所述根据接入所述蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个所述第二设备发送所述有线网络的网关IP地址和网关MAC地址，具体为：
遍历每一所述第二设备，根据当前第二设备的MAC地址，向所述当前第二设备发送第二ARP通知报文；其中，所述第二ARP通知报文包括所述有线网络的网关IP地址和网关MAC地址。
第二方面，本发明一实施例提供一种有线网络和蜂窝网络快速切换的装置，适用于CPE，包括：
网络检测模块，用于实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测所述有线网络的网络状态；
网络切换模块，用于在监听到所述有线网络的物理连接状态为断开或检测到所述有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作，从所述有线网络切换至蜂窝网络；
其中，所述第一网络切换操作，包括：
划分一个新的VLAN隔离LAN侧网卡，使所述有线网络的WAN口和所述 VLAN的虚拟网卡处于所述VLAN内，并将所述LAN侧网卡的IP地址修改为所述有线网络的网关IP地址；
根据接入所述有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个所述第一设备发送所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关MAC地址，以接管所有所述第一设备，使所有所述第一设备通过所述CPE与所述蜂窝网络进行数据交换。
本发明的实施例，具有如下有益效果：
通过由CPE实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测有线网络的网络状态；在监听到有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作，第一网络切换操作包括：划分一个新的VLAN隔离LAN侧网卡，使有线网络的WAN口和VLAN的虚拟网卡处于 VLAN内，并将LAN侧网卡的IP地址修改为有线网络的网关IP地址；根据接入有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个第一设备发送有线网络的网关 IP地址和CPE网络的网关MAC地址，以接管所有第一设备，使所有第一设备通过CPE与蜂窝网络进行数据交换，从有线网络切换至蜂窝网络，完成在有线网络的物理连接状态为断开或有线网络的网络状态为异常时从有线网络切换至蜂窝网络。相比于现有技术，本发明的实施例通过实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测有线网络的网络状态，能够实时检查有线网络的物理线路的通断，定时检查有线网络的网络链路的通断，在有线网络出现物理连接断开或网络状态异常时迅速触发网络切换动作，提高网络检查的灵敏度，通过在监听到有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作来从有线网络切换至蜂窝网络，能够在网络切换过程中自动将有线网络的网关MAC地址更新为CPE网络的网关MAC地址，大大缩短网络切换的处理时间，从而实现有线网络和蜂窝网络之间的快速切换。
进一步地，通过在监听到有线网络的物理连接状态为重新接入时，触发检测有线网络的网络状态，并在检测到有线网络的网络状态为恢复正常时，执行第二网络切换操作来从蜂窝网络切换回有线网络，能够在网络切换过程中自动将CPE网络的网关MAC地址更新回有线网络的网关MAC地址，大大缩短网络切换的时间，从而实现有线网络和蜂窝网络之间的快速切换。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法的流程示意图；
图2为本发明第一实施例中示例的CPE系统的结构示意图；
图3为本发明第一实施例中示例的一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法的流程示意图；
图4为本发明第二实施例中的一种有线网络和蜂窝网络快速切换的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明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做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。
需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤执行先后顺序的作用。本实施例提供的方法可以由相关的终端设备执行，且下文均以CPE作为执行主体为例进行说明。
如图1所示，第一实施例提供一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，适用于CPE，包括步骤S1～S2：
S1、实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测有线网络的网络状态；
S2、在监听到有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作，从有线网络切换至蜂窝网络；其中，第一网络切换操作，包括：划分一个新的VLAN隔离LAN侧网卡，使有线网络的 WAN口和VLAN的虚拟网卡处于VLAN内，并将LAN侧网卡的IP地址修改为有线网络的网关IP地址；根据接入有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个第一设备发送有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址，以接管所有第一设备，使所有第一设备通过CPE与蜂窝网络进行数据交换。
需要说明的是，CPE(Customer Premise(s)Equipment)是用于访问网络或通常访问提供商网络上的服务的任何连接设备。VLAN(Virtual Local Area Network)是虚拟局域网。LAN(Local Area Network)是局域网。WAN(Wide Area Network)是广域网，又称外网、公网。
作为示例性地，在步骤S1中，当CPE系统自身正常启动，等待有线网络或蜂窝网络进入就绪状态后，开始进行网络检查，即实时监听有线网络的物理连接状态，根据当前的监听结果判断当前有线网络的物理线路的通断，以及定时检测有线网络的网络状态，根据当前的检测结果判断当前有线网络的网络链路的通断。
在步骤S2中，在监听到有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时，认为当前有线网络的物理线路断开或网络链路断开，CPE 的下挂设备已无法通过CPE充当的二层网桥与有线网络进行数据交换，此时执行第一网络切换操作，包括：划分一个新的VLAN隔离LAN侧网卡，使有线网络的WAN口和VLAN的虚拟网卡处于VLAN内，并将LAN侧网卡的IP地址修改为有线网络的网关IP地址，将有线网络的网关MAC地址更新为CPE网络的网关MAC地址；根据接入有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个第一设备发送有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址，以接管所有第一设备，使所有第一设备通过CPE与蜂窝网络进行数据交换，从有线网络切换至蜂窝网络，完成在有线网络的物理连接状态为断开或有线网络的网络状态为异常时从有线网络切换至蜂窝网络。
其中，VLAN的虚拟网卡是划分VLAN后虚拟的网卡，通过划分一个新的 VLAN隔离LAN侧网卡，使有线网络的WAN口和VLAN的虚拟网卡处于VLAN 内，不仅能够有效隔离下挂设备和有线网络，而且能够利用VLAN的虚拟网卡在有线网络出现物理连接断开或网络状态异常后继续检查有线网络，有利于及时在有线网络恢复正常时切换回有线网络。
接入有线网络的所有第一设备是当前通过CPE充当的二层网桥与有线网络进行数据交换的所有下挂设备，通过将LAN侧网卡的IP地址修改为有线网络的网关IP地址，将有线网络的网关MAC地址更新为CPE网络的网关MAC地址，将有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址发送给所有第一设备，能够在网络切换过程中自动将所有第一设备记录的有线网络的网关MAC地址更新为CPE网络的网关MAC地址，以便CPE快速接管所有第一设备，使所有第一设备通过CPE自身与蜂窝网络进行数据交换，从有线网络切换至蜂窝网络，完成在有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时从有线网络切换至蜂窝网络。
本实施例通过实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测有线网络的网络状态，能够实时检查有线网络的物理线路的通断，定时检查有线网络的网络链路的通断，在有线网络出现物理连接断开或网络状态异常时迅速触发网络切换动作，提高网络检查的灵敏度，通过在监听到有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作来从有线网络切换至蜂窝网络，能够在网络切换过程中自动将有线网络的网关MAC地址更新为CPE网络的网关MAC地址，大大缩短网络切换的处理时间，从而实现有线网络和蜂窝网络之间的快速切换。
在优选的实施例当中，第一网络切换操作，还包括：在接管所有第一设备，使所有第一设备通过CPE与蜂窝网络进行数据交换后，根据有线网络的网关IP 地址和有线网络的子网掩码，启动DHCP服务。
作为示例性地，DHCP(动态主机配置协议)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。
CPE在获取有线网络的网关IP地址和有线网络的子网掩码后，根据有线网络的网关IP地址和有线网络的子网掩码，模拟有线网络的行为，启动DHCP服务，将LAN侧网卡的IP地址设置为与有线网络的网关IP地址相同，并通过ARP 报文通知所有第一设备及新接入CPE的下挂设备有线网络的网关MAC地址已发生变化。
其中，在有线网络已启动DHCP服务的情况下，由CPE通过DHCP协议，从有线网络获得自动分配的一个地址，子网掩码和网关地址信息都可以在DHCP 协议报文中获取。若有线网络属于静态地址，则需要出厂默认配置或者用户通过CPE管理页面自行配置用于检测有线网络的子网掩码和网关地址。
本实施例通过模拟有线网络的行为启动DHCP服务，能够使后续新接入CPE 的下挂设备也可正常获取有线网络的分配的IP地址和DNS等配置，从而正常访问外网。
在优选的实施例当中，所述有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，还包括步骤S3：
S3、在监听到有线网络的物理连接状态为重新接入时，触发检测有线网络的网络状态，在检测到有线网络的网络状态为恢复正常时，执行第二网络切换操作，从蜂窝网络切换至有线网络；其中，第二网络切换操作，包括：通过VLAN 的虚拟网卡获取有线网络的网关MAC地址，清除LAN侧网卡的IP地址，并合并所有VLAN，建立二层网桥；根据接入蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个第二设备发送有线网络的网关IP地址和网关MAC地址，以使所有第二设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换。
作为示例性地，在监听到有线网络的物理连接状态为重新接入时，触发检测有线网络的网络状态，在检测到有线网络的网络状态为恢复正常时，执行第二网络切换操作，包括：通过VLAN的虚拟网卡获取有线网络的网关MAC地址，清除LAN侧网卡的IP地址，并合并所有VLAN，建立二层网桥；根据接入蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个第二设备发送有线网络的网关 IP地址和网关MAC地址，以使所有第二设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换，从蜂窝网络切换至有线网络，完成在有线网络的物理连接状态为重新接入且有线网络的网络状态为恢复正常时从蜂窝网络切换回有线网络。
其中，考虑到有线网络恢复正常时其网关IP地址不会改变，利用VLAN的虚拟网卡获取有线网络的网关MAC地址。通过清除LAN侧网卡的IP地址，能够有效避免LAN侧网卡的IP地址与接入有线网络后的IP地址发生冲突。通过合并所有VLAN，建立二层网桥，能够使CPE的下挂设备通过CPE充当的二层网桥与有线网络进行数据交换。
接入蜂窝网络的所有第二设备是当前通过CPE与蜂窝网络进行数据交换的所有下挂设备，通过将有线网络的网关IP地址和网关MAC地址发送给所有第二设备，能够使所有第二设备通过CPE充当的二层网桥与有线网络进行数据交换，从蜂窝网络切换至有线网络，完成在有线网络的物理连接状态为重新接入且有线网络的网络状态为恢复正常时从蜂窝网络切换回有线网络。
本实施例通过在监听到有线网络的物理连接状态为重新接入时，触发检测有线网络的网络状态，并在检测到有线网络的网络状态为恢复正常时，执行第二网络切换操作来从蜂窝网络切换回有线网络，能够在网络切换过程中自动将 CPE网络的网关MAC地址更新回有线网络的网关MAC地址，大大缩短网络切换的时间，从而实现有线网络和蜂窝网络之间的快速切换。
在优选的实施例当中，第二网络切换操作，还包括：在检测到DHCP服务处于启动状态时，关闭DHCP服务；在使所有第二设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换后，将CPE自身出口修改为有线网络的网卡。
本实施例通过在检测到DHCP服务处于启动状态时，关闭DHCP服务，能够避免影响接入的有线网络，通过将CPE自身出口修改为有线网络的网卡，能够使CPE自身也可通过有线网络访问外网。
在优选的实施例当中，所述实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测有线网络的网络状态，具体为：实时监听有线网络的WAN口的物理连接状态，得到有线网络的物理连接状态；定时向有线网络发送icmp报文，检测有线网络的网络状态。
作为示例性地，直接启动有线网络的WAN口物理连接(phy link)的监听单元，通过该监听单元实时监听有线网络的WAN口phy link状态，并在监听到有线网络的WAN口phylink状态发生断开或重新接入时迅速触发网络切换动作。以及根据预设的检测时间，定时向有线网络发送icmp报文检测有线网络的网络状态，并在监测到有线网络的网络状态为异常或恢复正常时迅速触发网络切换动作。
在优选的实施例当中，在所述根据接入有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个第一设备发送有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址之前，还包括：通过有线网络的网卡查询有线网络中的所有ARP邻居信息，从中提取所有第一设备的MAC地址。
ARP是一种地址解析协议，可根据IP地址确定对应的MAC地址。CPE在收到ARP数据包后会生成一个ARP表，记录接入有线网络的各个第一设备的IP地址和MAC地址的对应关系。ARP邻居信息指的就是缓存在ARP表中的网络邻居信息，也就是接入有线网络的各个第一设备的IP地址和MAC地址的对应关系。
本实施例通过有线网络的网卡查询有线网络中的所有ARP邻居信息，从中提取所有第一设备的MAC地址，能够快速获取所有第一设备的MAC地址。
在优选的实施例当中，所述根据接入有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个第一设备发送有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址，具体为：遍历每一第一设备，根据当前第一设备的MAC地址，向当前第一设备发送第一ARP通知报文；其中，第一ARP通知报文包括有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址。
作为示例性地，遍历每一第一设备，根据当前第一设备的MAC地址，向当前第一设备发送第一ARP通知报文，通知当前第一设备将其记录的有线网络的网关IP地址对应的MAC地址更新为CPE网络的网关MAC地址，直至完成遍历所有第一设备，向所有第一设备发送有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址。
在优选的实施例当中，在所述根据接入蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个第二设备发送有线网络的网关IP地址和网关MAC地址之前，还包括：通过LAN侧网卡查询蜂窝网络中的所有ARP邻居信息，从中提取所有第二设备的MAC地址。
ARP是一种地址解析协议，可根据IP地址确定对应的MAC地址。CPE在收到ARP数据包后会生成一个ARP表，记录接入蜂窝网络的各个第二设备的 IP地址和MAC地址的对应关系。ARP邻居信息指的就是缓存在ARP表中的网络邻居信息，也就是接入蜂窝网络的各个第二设备的IP地址和MAC地址的对应关系。
本实施例通过LAN侧网卡查询蜂窝网络中的所有ARP邻居信息，从中提取所有第二设备的MAC地址，能够快速获取所有第二设备的MAC地址。
在优选的实施例当中，所述根据接入蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个第二设备发送有线网络的网关IP地址和网关MAC地址，具体为：遍历每一第二设备，根据当前第二设备的MAC地址，向当前第二设备发送第二 ARP通知报文；其中，第二ARP通知报文包括有线网络的网关IP地址和网关 MAC地址。
作为示例性地，遍历每一第二设备，根据当前第二设备的MAC地址，向当前第二设备发送第二ARP通知报文，通知当前第二设备保持其记录的有线网络的网关IP地址不变，将其记录的CPE网络的网关MAC地址更新为最新获取的有线网络的网关MAC地址，直至完成遍历所有第二设备，向所有第二设备发送有线网络的网关IP地址和网关MAC地址。
作为示例性地，为了更清楚地说明第一实施例提供的一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，基于如图2所示的CPE系统，应用该有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，如图3所示，该有线网络和蜂窝网络快速切换的方法的执行流程具体如下：
1、最初系统正常启动，等待有线网络或蜂窝网络进入就绪状态开始进行网络检查；
2、系统启动对有线网络的WAN口的物理连接(phy link)状态的监听单元，在监听到有线网络的WAN网口phy link状态发生断开时迅速通知主程序触发网络切换动作；
3、当检测到有线网络异常时，按以下操作进行设置，隔离下挂设备与有线网络，使系统迅速接管有线网络，使下挂设备及CPE系统本身通过蜂窝网络访问外网：
(1)通过内部检测有线网络的网卡查询当前有线网络中的所有ARP邻居信息，记录下有线网络出现异常前接入有线网络的所有下挂设备的MAC地址；
(2)划分VLAN隔离LAN侧网口，将有线网络的WAN口单独隔离并与 VLAN的虚拟网卡一同处于一个VLAN内，VLAN的虚拟网卡仅作为监测出口继续监测有线网络通断，以便在有线网络恢复正常时及时切换回有线网络；
(3)将CPE LAN侧网卡的IP地址修改为有线网络的网关IP地址，将有线网络的网关MAC地址更新为CPE网络的网关MAC地址，然后向有线网络出现异常前接入有线网络的所有下挂设备发送ARP通知，通知报文中IP地址和MAC 地址使用有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址，从而接管下挂设备的网络；
(4)根据有线网络的网关IP地址和有线网络的子网掩码，模拟有线网络的行为启动DHCP服务，使得后续新接入CPE网络的下挂设备也可正常获取有线网络的网关IP地址和DNS等配置参数，使其能正常访问外网不受影响；
4、当检测到有线网络正常(或异常后恢复正常)时，按以下操作进行设置，使系统恢复有线网络，使下挂设备及CPE系统本身通过有线网络访问外网：
(1)通过内部检测有线网络的网卡查询到有线网络的网关MAC地址；
(2)通过LAN侧网卡查询当前接入的蜂窝网络中的所有ARP邻居信息，记录下接入蜂窝网络的所有下挂设备的MAC地址；
(3)关闭系统DHCP服务(如果启动过的话)，避免影响现有的有线网络；
(4)清除系统LAN侧的IP，防止与接入有线网络后的IP冲突，将所有网口VLAN合并，建立二层网桥使得下挂设备可直接通过二层网桥与有线网络进行数据交换访问外网；
(5)模拟有线网关向接入蜂窝网络的所有下挂设备发送ARP通知，通知报文有线网络的网关IP地址保持不变，仍为有线网络网关的IP地址，但有线网络的网关MAC地址修改为操作(1)获取的有线网络的网关MAC地址；
(6)修改系统自身出口为内部有线网络的网卡，使得系统自身也通过有线网络访问外网。
可见，应用第一实施例提供的有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，具有以下优点：
1、在系统检测到有线网络异常时，能迅速切换至备份蜂窝网络，实际测试延时<＝500ms，实际普通用户几乎感知不到；
2、在有线网络发生物理连接断开时，系统无需等待软件的定时时间，可以迅速触发切换动作，最大程度缩短从发现网络链路异常到切换备份网络的时间。
基于与第一实施例相同的发明构思，第二实施例提供如图4所示的一种有线网络和蜂窝网络快速切换的装置，适用于CPE，包括：
网络检测模块21，用于实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测有线网络的网络状态；
网络切换模块22，用于在监听到有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作，从有线网络切换至蜂窝网络；其中，第一网络切换操作，包括：划分一个新的VLAN隔离LAN侧网卡，使有线网络的WAN口和VLAN的虚拟网卡处于VLAN内，并将LAN侧网卡的IP地址修改为有线网络的网关IP地址；根据接入有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个第一设备发送有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关 MAC地址，以接管所有第一设备，使所有第一设备通过CPE与蜂窝网络进行数据交换。
在优选的实施例当中，第一网络切换操作，还包括：在接管所有第一设备，使所有第一设备通过CPE与蜂窝网络进行数据交换后，根据有线网络的网关IP 地址和有线网络的子网掩码，启动DHCP服务。
在优选的实施例当中，网络切换模块22，还用于在监听到有线网络的物理连接状态为重新接入时，触发检测有线网络的网络状态，在检测到有线网络的网络状态为恢复正常时，执行第二网络切换操作，从蜂窝网络切换至有线网络；其中，第二网络切换操作，包括：通过VLAN的虚拟网卡获取有线网络的网关 MAC地址，清除LAN侧网卡的IP地址，并合并所有VLAN，建立二层网桥；根据接入蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个第二设备发送有线网络的网关IP地址和网关MAC地址，以使所有第二设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换。
在优选的实施例当中，第二网络切换操作，还包括：在检测到DHCP服务处于启动状态时，关闭DHCP服务；在使所有第二设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换后，将CPE自身出口修改为有线网络的网卡。
在优选的实施例当中，网络检测模块21，具体用于：实时监听有线网络的WAN口的物理连接状态，得到有线网络的物理连接状态；定时向有线网络发送 icmp报文，检测有线网络的网络状态。
在优选的实施例当中，网络切换模块22，还用于在所述根据接入有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个第一设备发送有线网络的网关IP地址和 CPE网络的网关MAC地址之前，通过有线网络的网卡查询有线网络中的所有 ARP邻居信息，从中提取所有第一设备的MAC地址。
在优选的实施例当中，所述根据接入有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个第一设备发送有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址，具体为：遍历每一第一设备，根据当前第一设备的MAC地址，向当前第一设备发送第一ARP通知报文；其中，第一ARP通知报文包括有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址。
在优选的实施例当中，网络切换模块22，还用于在所述根据接入蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个第二设备发送有线网络的网关IP地址和网关MAC地址之前，还包括：通过LAN侧网卡查询蜂窝网络中的所有ARP邻居信息，从中提取所有第二设备的MAC地址。
在优选的实施例当中，所述根据接入蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个第二设备发送有线网络的网关IP地址和网关MAC地址，具体为：遍历每一第二设备，根据当前第二设备的MAC地址，向当前第二设备发送第二 ARP通知报文；其中，第二ARP通知报文包括有线网络的网关IP地址和网关 MAC地址。
综上所述，实施本发明的实施例，具有如下有益效果：
通过由CPE实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测有线网络的网络状态；在监听到有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作，第一网络切换操作包括：划分一个新的VLAN隔离LAN侧网卡，使有线网络的WAN口和VLAN的虚拟网卡处于 VLAN内，并将LAN侧网卡的IP地址修改为有线网络的网关IP地址；根据接入有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个第一设备发送有线网络的网关IP地址和CPE网络的网关MAC地址，以接管所有第一设备，使所有第一设备通过CPE与蜂窝网络进行数据交换，从有线网络切换至蜂窝网络，完成在有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时从有线网络切换至蜂窝网络。本发明的实施例通过实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测有线网络的网络状态，能够实时检查有线网络的物理线路的通断，定时检查有线网络的网络链路的通断，在有线网络出现物理连接断开或网络状态异常时迅速触发网络切换动作，提高网络检查的灵敏度，通过在监听到有线网络的物理连接状态为断开或检测到有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作来从有线网络切换至蜂窝网络，能够在网络切换过程中自动将有线网络的网关MAC地址更新为CPE网络的网关MAC地址，大大缩短网络切换的处理时间，从而实现有线网络和蜂窝网络之间的快速切换。
进一步地，通过在监听到有线网络的物理连接状态为重新接入时，触发检测有线网络的网络状态，并在检测到有线网络的网络状态为恢复正常时，执行第二网络切换操作来从蜂窝网络切换回有线网络，能够在网络切换过程中自动将CPE网络的网关MAC地址更新回有线网络的网关MAC地址，大大缩短网络切换的时间，从而实现有线网络和蜂窝网络之间的快速切换。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM) 或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

Claims (9)

1.一种有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，其特征在于，适用于CPE，包括：
实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测所述有线网络的网络状态；
在监听到所述有线网络的物理连接状态为断开或检测到所述有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作，从所述有线网络切换至蜂窝网络；
其中，所述第一网络切换操作，包括：
划分一个新的VLAN隔离LAN侧网卡，使所述有线网络的WAN口和所述VLAN的虚拟网卡处于所述VLAN内，并将所述LAN侧网卡的IP地址修改为所述有线网络的网关IP地址；
根据接入所述有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个所述第一设备发送所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关MAC地址，以接管所有所述第一设备，使所有所述第一设备通过所述CPE与所述蜂窝网络进行数据交换；
在监听到所述有线网络的物理连接状态为重新接入时，触发检测所述有线网络的网络状态，并在检测到所述有线网络的网络状态为恢复正常时，执行第二网络切换操作，从所述蜂窝网络切换至所述有线网络；
其中，所述第二网络切换操作，包括：
通过所述VLAN的虚拟网卡获取所述有线网络的网关MAC地址，清除所述LAN侧网卡的IP地址，并合并所有所述VLAN，建立二层网桥；
根据接入所述蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个所述第二设备发送所述有线网络的网关IP地址和网关MAC地址，以使所有所述第二设备通过所述二层网桥与所述有线网络进行数据交换。
2.如权利要求1所述的有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，其特征在于，所述第一网络切换操作，还包括：
在接管所有所述第一设备，使所有所述第一设备通过所述CPE与所述蜂窝网络进行数据交换后，根据所述有线网络的网关IP地址和所述有线网络的子网掩码，启动DHCP服务。
3.如权利要求1所述的有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，其特征在于，所述第二网络切换操作，还包括：
在检测到DHCP服务处于启动状态时，关闭所述DHCP服务；
在使所有所述第二设备通过所述二层网桥与所述有线网络进行数据交换后，将所述CPE自身出口修改为所述有线网络的网卡。
4.如权利要求1所述的有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，其特征在于，所述实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测所述有线网络的网络状态，具体为：
实时监听所述有线网络的WAN口的物理连接状态，得到所述有线网络的物理连接状态；
定时向所述有线网络发送icmp报文，检测所述有线网络的网络状态。
5.如权利要求1所述的有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，其特征在于，在所述根据接入所述有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个所述第一设备发送所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关MAC地址之前，还包括：
通过所述有线网络的网卡查询所述有线网络中的所有ARP邻居信息，从中提取所有所述第一设备的MAC地址。
6.如权利要求1所述的有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，其特征在于，所述根据接入所述有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个所述第一设备发送所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关MAC地址，具体为：
遍历每一所述第一设备，根据当前第一设备的MAC地址，向所述当前第一设备发送第一ARP通知报文；其中，所述第一ARP通知报文包括所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关MAC地址。
7.如权利要求1所述的有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，其特征在于，在所述根据接入所述蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个所述第二设备发送所述有线网络的网关IP地址和网关MAC地址之前，还包括：
通过所述LAN侧网卡查询所述蜂窝网络中的所有ARP邻居信息，从中提取所有所述第二设备的MAC地址。
8.如权利要求1所述的有线网络和蜂窝网络快速切换的方法，其特征在于，所述根据接入所述蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个所述第二设备发送所述有线网络的网关IP地址和网关MAC地址，具体为：
遍历每一所述第二设备，根据当前第二设备的MAC地址，向所述当前第二设备发送第二ARP通知报文；其中，所述第二ARP通知报文包括所述有线网络的网关IP地址和网关MAC地址。
9.一种有线网络和蜂窝网络快速切换的装置，其特征在于，适用于CPE，包括：
网络检测模块，用于实时监听有线网络的物理连接状态，以及定时检测所述有线网络的网络状态；
网络切换模块，用于在监听到所述有线网络的物理连接状态为断开或检测到所述有线网络的网络状态为异常时，执行第一网络切换操作，从所述有线网络切换至蜂窝网络；
其中，所述第一网络切换操作，包括：
划分一个新的VLAN隔离LAN侧网卡，使所述有线网络的WAN口和所述VLAN的虚拟网卡处于所述VLAN内，并将所述LAN侧网卡的IP地址修改为所述有线网络的网关IP地址；
根据接入所述有线网络的所有第一设备的MAC地址，向各个所述第一设备发送所述有线网络的网关IP地址和所述CPE网络的网关MAC地址，以接管所有所述第一设备，使所有所述第一设备通过所述CPE与所述蜂窝网络进行数据交换；
网络切换模块，还用于在监听到所述有线网络的物理连接状态为重新接入时，触发检测所述有线网络的网络状态，并在检测到所述有线网络的网络状态为恢复正常时，执行第二网络切换操作，从所述蜂窝网络切换至所述有线网络；
其中，所述第二网络切换操作，包括：
通过所述VLAN的虚拟网卡获取所述有线网络的网关MAC地址，清除所述LAN侧网卡的IP地址，并合并所有所述VLAN，建立二层网桥；
根据接入所述蜂窝网络的所有第二设备的MAC地址，向各个所述第二设备发送所述有线网络的网关IP地址和网关MAC地址，以使所有所述第二设备通过所述二层网桥与所述有线网络进行数据交换。
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