CN116389555A - 为局域网内的终端提供服务的方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种为局域网内终端提供服务的方法、装置、设备及介质，通过云网关设备为不同家庭宽带账号分配不同端口号，接收来自于家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求云网关设备中的某一服务的请求报文，该请求报文中的目的IP地址为云网关设备的IP地址、目的端口号为预先分配的该终端所对应的家庭宽带账号所对应的端口号，如此，云网关设备可以通过该家庭宽带账号所对应的端口号来区分不同家庭宽带账号所对应的请求报文，并响应该请求报文，以为不同家庭账号所对应的局域网内的终端提供服务，避免不同家庭账号所对应的局域网内的终端的私网IP相同时，无法响应局域网内的对应终端，无法提供服务。

Description

为局域网内的终端提供服务的方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及智慧交通技术领域，尤其是涉及一种为局域网内的终端提供服务的方法、装置、云网关设备及计算机可读存储介质。

背景技术

一个家庭宽带账号一般会连接多个终端，该多个终端构成一个局域网，不同家庭宽带账号构成多个局域网，多个局域网内的终端的网段可配置为私网网段，不同局域网内的不同终端的私网IP地址可以相同。

一个网关维护一定数目的家庭宽带账号，每个家庭宽带账号具有一组虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)和虚拟可扩展局域网(Virtual eXtensible LocalArea Network,VXLAN)的识别号作为一个家庭宽带账号的唯一性标志，同一局域网内的终端发送报文时会封装对应家庭宽带账号的VLAN和VXLAN识别号，网关通过数据平面开发套件(Data Plane Development Kit,DPDK)驱动物理网口获取报文，并进行解析获取VLAN和VXLAN识别号，从而确定是哪个家庭宽带账号下的终端发送的。

然而云网关区别与普通网关，云网关设备中的云网关软件运行在docker容器中，主要通过透传转发终端的报文。在云网关设备上，同样存在需要向不同家庭带宽账号下的终端提供服务的需求，假设云网关设备已经实现可以提供服务的功能。而在云网关设备提供服务时，由于已经在底层物理网口中通过DPDK解析了报文，云网关的上层(例如网络层如TCP/IP层)获取报文时，该报文已经还原成内网终端的原始报文了，上层无法获取VLAN和VXLAN识别号了，因此，当不同局域网内的不同终端的私网IP相同时，云网关无法区分不同的局域网内的不同终端，无法为不同的局域网内的不同终端提供服务。

发明内容

本申请实施例提供一种为局域网内终端提供服务的方法、装置、云网关设备、云网关系统及计算机可读存储介质，可以为不同家庭宽带账号预先分配不同端口号，云网关设备通过不同端口号来分区来自于不同家庭宽带账号对应局域网的终端的请求报文，并响应该请求报文，以使得云网关设备为不同家庭宽带账号对应局域网内的终端提供服务。

本申请实施例提供一种为局域网内终端提供服务的方法，应用于云网关设备中，所述为局域网内终端提供服务的方法，包括：

通过所述云网关设备的物理网口，接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文，所述请求报文中包括目的IP地址和目的端口号，所述目的IP地址为所述云网关设备的IP地址、所述目的端口号为所述云网关设备预先为所述家庭宽带账号所分配的端口号，对于所述服务不同家庭宽带账号所分配的端口号不同；

通过云网关进程解封装所述请求报文，以得到网络层请求报文；

将所述网络层请求报文发送至所述云网关设备的虚拟网口设备中，所述虚拟网口设备为虚拟TUN口设备；

通过所述虚拟网口设备触发监听的目的端口号读取所述网络层请求报文，并通过所述服务响应所述网络层请求报文，生成响应报文，所述响应报文的源IP地址为所述云网关设备的IP地址、端口号为目的端口号，所述目的IP地址为所述终端的IP地址；

通过所述虚拟网口设备将所述响应报文发送至所述终端，以实现为所述终端提供所述服务。

同时，本申请实施例还提供一种为局域网内终端提供服务的装置，应用于云网关设备中，包括：

接收模块，用于通过所述云网关设备的物理网口，接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文，所述请求报文中包括目的IP地址和目的端口号，所述目的IP地址为所述云网关设备的IP地址、所述目的端口号为所述云网关设备预先为所述家庭宽带账号所分配的端口号，对于所述服务不同家庭宽带账号所分配的端口号不同；

进程解封模块，用于通过云网关进程解封装所述请求报文，以得到网络层请求报文；

写入模块，用于将所述网络层请求报文写入至所述云网关设备的虚拟网口设备中，所述虚拟网口设备为虚拟TUN口设备；

读取模块，用于通过所述虚拟网口设备触发监听的目的端口号读取所述网络层请求报文；

响应模块，用于通过所述服务响应所述网络层请求报文，生成响应报文，所述响应报文的源IP地址为所述云网关设备的IP地址、端口号为目的端口号，所述目的IP地址为所述终端的IP地址；

发送模块，用于通过所述虚拟网口设备将所述响应报文发送至所述终端，以实现为所述终端提供所述服务。

同时，本申请实施例还提供一种云网关设备，所述云网关设备包括一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述处理器和所述存储器相连接，所述一个或多个计算机程序被存储于所述存储器中，并配置为由所述处理器执行上述所述的会话管理方法。

同时，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有多条指令，指令始于处理器进行加载，以执行上述为局域网内终端提供服务的方法中的步骤。

本申请实施例提供一种为局域网内终端提供服务的方法、装置、云网关设备、云网关系统及计算机可读存储介质，通过云网关设备为不同家庭宽带账号分配不同端口号，接收来自于家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求云网关设备中的某一服务的请求报文，该请求报文中的目的IP地址为云网关设备的IP地址、目的端口号为预先分配的该终端所对应的家庭宽带账号所对应的端口号，如此，云网关设备可以通过该家庭宽带账号所对应的端口号来区分不同家庭宽带账号所对应的请求报文，并响应该请求报文，以为不同家庭账号所对应的局域网内的终端提供服务，避免不同家庭账号所对应的局域网内的终端的私网IP相同时，无法识别不同不同家庭账号所对应的局域网内的终端的报文，无法响应局域网内的对应终端，无法提供服务。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的应用场景示意图。

图2为本申请实施例提供的为局域网内终端提供服务的方法的流程示意图。

图3为本申请实施例提供的为局域网内终端提供服务的方法中的建立TCP连接的流程示意图。

图4为本申请实施例提供的为局域网内终端提供服务的装置的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的云网关设备的结构示意图。

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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种为局域网内终端提供服务的方法、装置、云网关设备、云网关系统及计算机可读存储介质。本申请实施例提供的任一种为局域网内终端提供服务的方法和为局域网内终端提供服务的装置，可以集成在云网关设备中。该云网关设备中包括容器，通过容器提供相应服务，该服务可以为自动端口映射服务，如基于通用即插即用(Universal Plug and Play,UPnP)协议的自动端口映射服务。

本申请实施例中的云网关系统包括云网关设备、中间网络设备和至少一个家庭宽度账号所对应的局域网。其中，中间网络设备可以为光线路终端(Optical Line Terminal,OLT,用于连接光纤干线的终端设备)、光网络单元(Optical Network Unit，ONU)、交换机等。其中，家庭宽度账号所对应的局域网内的终端通过中间网络设备向云网关设备发送请求云网关设备中的某一服务的请求报文，云网关设备响应请求报文，得到响应报文，并将响应报文通过中间网络设备发送至家庭宽度账号所对应的局域网中的终端。

其中，终端可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、触控屏幕、游戏机、个人计算机(PC，Personal Computer)、智能机器人、智能电视等终端设备。

需要注意的是，本申请实施例中的云网关设备与普通的/传统的家庭网关设备如光猫、路由器等是不同的。传统的家庭网关设备一般是基于在linux系统基础之上开发应用的，此类家庭网关设备内部集成了内核协议栈，支持了绝大部分常见的协议，不需要开发者单独去实现某类协议，可以让开发者集中于自己所应用的领域。

而本申请实施例中的云网关设备，也是当前流行的云网关设备，有别于传统的家庭网关设备，云网关设备的云网关软件常应用于运营商边缘节点服务器中，基本能实现传统的家庭网关设备所具备的功能，还能在此基础上带来更多的扩展性，云网关设备底层的数据收发性能是整个云网关设备最为关键的，如果直接采用成熟的Linux内核协议栈，内核态到用户态的报文解析拷贝等将会非常影响协议的解析效率，因此部分厂商采用了DPDK方式驱动，DPDK方式驱动能够绕过内核协议栈，达到快速对报文进行收发，但此类方式相当于云网关设备是中间设备，通过透传方式传递报文，实现了快速收发报文的目的，与此带来的弊端就是云网关设备没法采用已有成熟的Linux内核协议栈来为家庭宽带账号所对应的局域网内终端提供服务。

其中，云网关设备提供的服务涉及应用层或者网络层等协议，需要运行在TCP/IP协议及其之上的，例如自动端口映射服务基于通用即插即用协议(Universal Plug andPlay，UPnP)，简称UPnP协议模块，该UPnP协议模块涉及HTTP报文的交互，而在docker容器中运行的云网关软件是不具备TCP/IP协议交互能力的，如果为了实现提供某一项或者多项服务而去实现TCP协议各个阶段的交互和状态的维护，显然不是短时间能够实现的，即使实现了也很难达到成熟内核协议栈的水平。

因此，本申请实施例中为不具备内核协议栈功能的云网关设备，即利用透传方式来传输报文的云网关设备设计了一种方式，以实现为家庭宽带账号所对应的局域网内终端提供某一项或者多项服务。具体地，创建虚拟网口设备，为虚拟网口设备分配网络参数，其中，虚拟网口设备为虚拟TUN口设备或者虚拟网卡设备，其为操作系统内核中的虚拟网络设备，可以操作网络层的报文，虚拟网口设备负责在内核空间的网络协议栈和用户空间的程序之间传递数据。创建虚拟网口设备以为了使用虚拟TUN口设备的协议栈解析和生成报文。

其中，可以在云网关设备启动后，创建虚拟网口设备，并设置与普通真实网口类似的网络参数，即为虚拟网口设备设置网络参数，如IP地址、子网掩码、路由等信息。

本申请基于预先创建的虚拟网口设备，利用虚拟网口设备的协议栈来解析网络层报文及其之上层的报文的数据，来为局域网内的终端提供服务。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的云网关设备的应用示意图，也可称为云网关系统的示意图，在该云网关系统中包括云网关设备(简称为云网关)，云网关设备中保存有多个家庭宽带账号，家庭宽带账号也可简称为家宽账号，如account1、account2、……、accountN。云网关设备中包括物理网口。云网关系统中包括至少一个家庭宽带账号对应的局域网，如图1中的account1对应的LAN1、account2对应的LAN2、account3对应的LAN3等，每个局域网内包括至少一个终端设备，如LAN1中包括终端1(192.168.2.2)和终端2(192.168.2.3)，LAN2中包括终端1(192.168.2.2)和终端2(192.168.2.4)，LAN3中包括终端1(192.168.2.3)和终端2(192.168.2.5)。

在不同家庭账号所对应的局域网中，由于使用的是私网地址段中的私网IP地址，所以会存在私网IP地址相同的终端，如LAN1中的终端1和LAN2中的终端1、LAN1中的终端2和LAN3中的终端1，虽然它们的私网IP地址相同，但是它们是不同的终端，因此，若通过私网IP地址生成请求报文来访问云网关时，云网关的物理网口会接收到请求报文，解析出VLAN和VXLAN识别号，再将解析出的报文向上层如网络层传递。此时由于云网关设备的云网关软件运行在容器中，如docker容器中，云网关设备的虚拟网口设备接收到解析后的报文时，由于已经解析过了，已经无法得到VLAN和VLAN识别号了，而又由于私网IP地址相同，云网关设备无法识别相同私网IP所对应的终端到底是来自于哪个局域网的终端，无法为不同的局域网内的不同终端提供服务。

为了解决上述问题，本申请实施例提出了为局域网内终端提供服务的方法、装置、系统、云网关设备以及计算机可读存储介质，下面将会进行详细说明，需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。

图2是本申请实施例提供的为局域网内终端能提供服务的方法的流程示意图，该方法应用于云网关设备中，该云网关设备中包括物理网口、虚拟网口设备和云网关软件，云网关软件中包括UPnP协议模块等。该方法包括以下步骤。

101，通过云网关设备的物理网口，接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文，该请求报文中包括IP地址和目的端口号，该目的IP地址为云网关设备的IP地址、目的端口号为云网关设备预先为家庭宽带账号所分配的端口号，对于该服务不同家庭宽带账号所分配的端口号不同。

物理网口即为真实的网口，物理网口需要通过物理网口驱动来运行，物理网口驱动可以为通过DPDK驱动。通过DPDK驱动读取来自于物理网口的请求报文，该请求报文为某一家庭宽带账号对应局域网内的某一终端发送的请求云网关某一服务的请求报文。

其中，请求报文中包括的目的IP地址为云网关设备的IP地址，意味着该终端是请求云网关设备中的服务，而不是请求与云网关设备可以通信的外网的服务，即本申请实施例中的应用场景涉及不同家庭宽带账号请求云网关设备所提供的服务的场景。

请求报文中包括的目的端口号是云网关设备预先为家庭宽带账号所分配的端口号，意味着该目的端口号是用于区分不同家庭宽带账号，或者是用于区分不同家庭宽带账号所对应的区域网。因此，对于相同服务，不同家庭宽带账号的目的端口号各不相同，对于不同服务，不同家庭宽带账号所分配的端口号也各不相同。

云网关设备需要预先为所能提供的每个服务下的每个家庭宽度账号分配所对应的端口号。下面将描述如何为每个服务下的每个家庭宽带账号分配端口号。

在一情况下，对应地，在接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文的步骤之前，所述方法还包括：在云网关设备重启过程中，获取云网关设备中所保存的所有家庭宽带账号；为所有家庭宽带账号中的每个家庭宽带账号创建家庭宽带账号实例；对于云网关设备所能提供的每个服务，从云网关设备空闲的端口号中，确定与对应服务下的所有家庭宽带账号实例相同数量的端口号；根据所确定的端口号，为对应服务下的每个家庭宽带账号实例一一分配相应的端口号，并监听相应的端口号。

在云网关设备中保存有所有的家庭宽带账号，在云网关重启的过程中，先获取所保存的所有家庭宽带账号和家庭宽带账号类，并根据家庭宽带账号类为所有家庭宽带账号中的每个家庭宽带账号创建家庭宽带账号实例，然后根据服务，为每个家庭宽带账号实例分配该服务下的端口号。如此，实现全量端口号分配。

例如，对于服务A，确定服务A下的所有家庭宽带账号实例，以及服务A下的所有家庭宽带账号实例的数量，如服务A下的所有家庭宽带账号(家庭宽带账号实例)为3个，分别为account1、account2和account3，如图1所示；从云网关设备可用的空闲的端口号如63535-65535这些端口号中，确定与服务A下的所有家庭宽带账号实例相同数量的端口号，如从可用的空闲的端口号中，确定3个端口号，如port1、port2、port3；根据所确定的端口号，为该服务A下的每个家庭宽带账号实例一一分配相应端口号，例如，为account1分配port1、为account2分配port2、为account3分配port3，并监听端口号port1、port2、port3。对于服务B，也是相同的操作，具体不再赘述。

其中，由于是从云网络设备可用的空闲的端口号中确定的端口号，因此，所确定的与对应服务下的所有家庭宽带账号实例相同数量的端口号是不重复的，将端口号一一分配给对应服务下的每个家庭宽带账号时，每个家庭宽带账号所分配的端口号是不一样的，即相同服务下的每个家庭宽带账号分配不同端口号。不同服务下，每个家庭宽带账号分配不同端口号。

需要注意的是，空闲的端口号一旦分配出去，对应的端口号的状态将修改为使用状态，云网关设备监听每一个使用状态下的端口号，即监听对应服务下为每个家庭宽带账号所分配的端口号。

在一情况下，对应地，在接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文的步骤之前，所述方法还包括：在云网关设备创建新家庭宽带账号时，为新家庭宽带账号创建家庭宽带账号实例；对于云网关设备所能提供的每个服务，从云网关设备空闲的端口号中，确定与对应服务下的新家庭宽带账号实例相同数量的新端口号；根据新端口号，为对应服务下的新家庭宽带账号实例一一分配相应的新端口号，并监听相应的新端口号。例如，新家庭宽带账号为account4，则确定一个新端口号port4，并将该新端口号port4分配给该新家庭宽带账号account4。如此，实现增量的端口号分配。

为对应服务下的每个家庭宽带账号分配端口号后，将该端口号发送至每个家庭宽带账号，以使得每个家庭宽带账号对应的局域网内的终端在请求云网关设备的该服务时，在服务请求中携带上该端口号，即目的端口号。

需要注意的是，本申请中的目的端口号的作用与一般端口号的作用存在不同。例如，用户平时利用浏览器上网，访问某个网站，在相关的服务器上搭建了站点服务(该服务可供用户访问该网站)之后，使用IP地址和服务的端口号来连接服务器，并进行相关的访问。那么该端口号的作用是为了连接服务器中的服务，或者是为了区分服务器中的不同服务。如此，只要是所有使用该服务的用户终端，他们都需要使用对应终端的IP地址和该服务的端口号来进行，即多个用户终端都可以使用该相同的端口号来使用该相同的服务。

如图1所示，假设该请求报文来自于家庭宽度账号account1对应的LAN1内的终端1的请求报文，假设云网关设备的IP地址为192.168.2.1。预先为account1分配的端口号为port1。那么对应地，请求报文中源IP地址为：192.168.2.2，源端口号可以是LAN1的终端1中的任一可用端口号；目的IP地址为：192.168.2.1，目的端口号为：port1。

终端1中根据源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号和请求内容(如请求自动端口映射服务的请求内容)，按照网络层、硬件层的报文格式，层层封装，生成请求报文，该请求报文为硬件层请求报文，并将请求报文通过中间网络设备发送至云网关设备，云网关设备的物理网口接收该请求报文，并通过DPDK驱动读取该请求报文。

102，通过云网关进程解封装请求报文，以得到网络层请求报文。

由于请求报文为硬件层报文，因此从物理网口获取到请求报文之后，会将请求报文提交至云网关进程，利用云网关进程调用对应的协议解析器来解析请求报文。先调用硬件层协议解析器解封装该请求报文，即将硬件层请求报文的硬件层报文头去掉，以得到链路层请求报文。

需要注意的是，硬件层请求报文头中会包括VXLAN和VLAN的信息，因此通过云网关进程解析请求报文，可以得到VXLAN和VLAN的信息，即VXLAN和VLAN是在硬件层解析得到的，将硬件层请求报文上传至上层之后，已经得不到VXLAN和VLAN的信息了。

再调用链路层协议解析器来解封装该链路层请求报文，即将链路层请求报文的链路层报文头去掉，得到网络层请求报文。

103，将网络层请求报文发送至云网关设备的虚拟网口设备中。

网络层请求报文中有网络层报文头，根据网络层报文头中的信息可知是对应服务的网络层请求报文，将网络层请求报文发送至云网关设备的虚拟网口设备中。

具体地，当服务为UPnP协议模块的自动端口映射服务时，当解析到该网络层请求报文中的目的端口为所监听的预先分配的目的端口号，且协议类型为HTTP协议时，则确定是来自于局域网内的请求自动端口映射服务的HTTP请求报文。当确定网络层请求报文为UPnP协议模块的请求自动端口映射服务的HTTP请求报文时，云网关进程将网络层请求报文提交至UPnP协议模块，以利用UPnP协议模块将网络层请求报文写入至虚拟网口设备的环回接口。

104，通过虚拟网口设备触发监听的目的端口号读取网络层请求报文，并通过服务响应网络层请求报文，生成响应报文，该响应报文的源IP地址为云网关设备的IP地址、端口号为目的端口号，目的IP地址为终端的IP地址。

其中，虚拟网口设备中存在协议栈，该协议栈工作在网络层及其之上，因此，将网络层请求报文发送至云网关设备的虚拟网口设备中，利用虚拟网口设备的协议栈功能可以解析网络层请求报文及其上层报文的数据，并将所解析的数据保存至与终端建立TCP连接的连接实例中。

由于云网关设备中的对应服务会监听所分配出去的端口号，因此，虚拟网口设备接收到网络层请求报文之后，解析网络层请求报文，得到目的端口号，会触发监听的目的端口号读取网络层请求报文，根据目的端口号如port1可确定是来自于account1对应的LAN1的请求报文，再根据源IP地址如192.168.2.2可确定是来自于LAN1的终端1的请求报文。

获取网络层请求报文之后，通过服务响应网络层请求报文中的请求信息，该请求信息包括请求对应服务的请求参数信息，生成响应报文。其中，可通过对应服务响应网络层请求报文中的请求信息，以得到响应结果，并将响应结果写入至虚拟网口设备；获取网络层请求报文的源IP地址和源端口号，以及获取云网关设备的IP地址和监听网络层请求报文的目的端口号；根据源IP地址、源端口号、云网关设备的IP地址和目的端口号、以及响应结果，利用虚拟网口设备生成响应报文。

例如，若网络层请求报文为请求云网关设备的自动端口映射服务的报文，则通过虚拟网口设备的协议栈解封装并解析网络层请求报文，以得到应用层请求报文，该应用层报文中包括请求内容，该请求内容为请求自动端口映射服务。通过UPnP协议模块从虚拟网口设备中读取网络层请求报文及其上层报文的数据。具体地，从虚拟网口设备中与终端建立TCP连接的连接实例中读取网络层请求报文及其上层报文的数据。因此，UPnP协议模块从虚拟网口设备中读取请求内容，UPnP协议模块中的自动端口映射服务响应该请求内容，为终端确定一个映射端口，对应地响应结果即为该映射端口。该映射端口为终端1访问外网的端口(端口号)，该映射端口也为云网关服务的端口(端口号)，但是与目的端口号的作用完全不同。得到响应结果之后，UPnP协议模块将响应结果写入至虚拟网口设备中，具体地，UPnP协议模块将响应结果写入至虚拟网口设备中的与终端建立TCP连接的连接实例中。

解析网络层请求报文，还可以得到网络层请求报文中的源IP地址、源端口号，该源IP地址和源端口号为家庭宽带账号对应的局域网内发送请求报文的终端的IP地址和端口号，如终端1的源IP地址(192.168.2.2)和源端口号。获取该源IP地址和源端口号，以及获取云网关设备的IP地址和监听网络层请求报文的目的端口号。

虚拟网口设备接收到响应结果之后，利用虚拟网口设备的协议栈封装响应结果，以得到应用层响应报文，之后利用虚拟网口设备的协议栈对应用层响应报文进行封装，以得到传输层响应报文，再利用虚拟网口设备的协议栈对传输层响应报文进行封装，以得到网络层响应报文。例如，将源IP地址和源端口号作为目的IP地址和目的端口号，将云网关设备的IP地址和目的端口号作为源IP地址和源端口号，将传输层响应报文作为数据，通过虚拟网口设备的协议栈生成响应报文，该响应报文为网络层响应报文。

需要注意的是，请求报文是从局域网内的终端发送至云网关设备，而响应报文是从云网关设备发送至局域网内的终端。

105，通过虚拟网口设备将响应报文发送至终端，以实现为终端提供服务。

可通过虚拟网口设备将响应报文传输至云网关进程，利用云网关进程对网络层响应报文进行封装，以得到硬件层响应报文；通过物理网口将硬件层响应报文发送至终端。

其中，若服务为UPnP协议模块的自动端口映射服务，那么利用UPnP协议模块从虚拟网口设备中读取响应报文，并将网络层响应报文提交至云网关进程。云网关进程调用对应的协议封装器对网络层响应报文进行封装，以生成链路层响应报文，再调用对应的协议封装器封装链路层响应报文得到硬件层响应报文，将硬件层响应报文通过物理网口发送至终端。

云网关设备可以通过该家庭宽带账号所对应的端口号来区分不同家庭宽带账号所对应的请求报文，并响应该请求报文，以为不同家庭账号所对应的局域网内的终端提供服务，避免不同家庭账号所对应的局域网内的终端的私网IP相同时，无法识别不同不同家庭账号所对应的局域网内的终端的报文，无法响应局域网内的对应终端，无法提供服务。

当服务为UPnP协议模块中的自动端口映射服务时，在执行图2所示的步骤之前，还需要建立与终端之间的TCP连接，将所建立的TCP连接称为连接实例，即上文中涉及的连接实例。其中，可通过云网关设备接收来自于家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的针对UPnP协议模块中的自动端口映射服务的连接请求报文，根据连接请求报文，通过虚拟网口设备的协议栈建立云网关设备与终端之间的TCP连接。

如图3所示，建立云网关设备与终端之间的TCP连接的步骤包括如下步骤。

201，当云网关设备接收到来自于家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的针对UPnP协议模块的自动端口映射服务的连接请求报文时，利用UPnP协议模块将连接请求报文写入至虚拟网口设备的环回接口。

其中，当云网关设备的物理网口接收到来自于家庭宽带账号对应局域网内的终端发送的硬件层连接报文时，利用DPDK驱动读取物理网口的硬件层连接报文，并将硬件层连接报文提交至云网关进程，云网关进程调用协议解析器来解析该硬件层连接报文，例如，将硬件层报文解析为链路层报文，再解析为网络层的连接报文等，当解析得到的连接报文的目的端口为所监听的预先分配的目的端口号时，且所涉及的协议为TCP协议时，则确定为针对UPnP协议模块的自动端口映射服务的连接请求报文(SYN报文)。

将该连接请求报文(SYN报文)提交至UPnP协议模块，利用UPnP协议模块将连接请求报文写入至虚拟网口设备的环回接口，

202，利用虚拟网口设备的协议栈响应连接请求报文，以生成连接确认报文。

由于连接请求报文请求的是TCP连接，因此，其对应的是TCP报文，利用虚拟网口设备的协议栈解析连接请求报文，并响应连接请求报文，以生成连接确认报文，该连接确认报文为SYN-ACK报文。

203，利用UPnP协议模块从环回接口中读取连接确认报文，并发送连接确认报文至终端。

UPnP协议模块从环回接口中读取SYN-ACK报文，UPnP协议模块读取了连接确认报文之后，将连接确认报文交给云网关进程，云网关进程将连接确认报文所对应的网络层连接确认报文进行封装，以封装为链路层连接确认报文，再对链路层连接确认报文进行封装，以得到硬件层连接确认报文，将硬件层连接确认报文从物理网口发送至终端。

204，当UPnP协议模块接收到终端对连接确认报文的确认报文时，将确认报文写入至虚拟网口设备的环回接口。

终端接收到硬件层连接确认报文之后，将硬件层连接确认报文层层接封装，以得到连接确认报文，响应连接确认报文生成确认报文，确认报文即为ACK报文，将确认报文封装为硬件层确认报文发送至云网关设备。其中，确认报文中的目的端口为所监听的预先分配的端口号。

云网关设备的物理网口接收到硬件层确认报文之后，交给云网关进程进行解析处理，以得到网络层的确认报文，该确认报文的目的端口为预先分配的目的端口号，因此，将该确认报文交给UPnP协议模块，UPnP协议模块接收到确认报文之后，将确认报文写入至虚拟网口设备的环回接口。

205，利用虚拟网口设备响应确认报文，以建立与终端之间的连接。

虚拟网口设备接收到确认报文之后，由于进行了三次握手，因此，完成了TCP连接的所有过程，建立与终端之间的TCP连接，将该TCP连接作为连接实例。上述的UPnP协议模块中的自动端口映射服务基于该连接实例来实现。

图4是本申请实施例提供的为局域网内终端提供服务的装置，应用于云网关设备中，所述装置包括接收模块301、进程解封模块302、写入模块303、读取模块304、响应模块305、以及发送模块306。

接收模块301，用于通过所述云网关设备的物理网口，接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文，所述请求报文中包括目的IP地址和目的端口号，所述目的IP地址为所述云网关设备的IP地址、所述目的端口号为所述云网关设备预先为所述家庭宽带账号所分配的端口号，对于所述服务不同家庭宽带账号所分配的端口号不同。

进程解封模块302，用于通过云网关进程解封装所述请求报文，以得到网络层请求报文。

写入模块303，用于将所述网络层请求报文发送至所述云网关设备的虚拟网口设备中，所述虚拟网口设备为虚拟TUN口设备。

读取模块304，用于通过所述虚拟网口设备触发监听的目的端口号读取所述网络层请求报文。

响应模块305，用于通过所述服务响应所述网络层请求报文，生成响应报文，所述响应报文的源IP地址为所述云网关设备的IP地址、端口号为目的端口号，所述目的IP地址为所述终端的IP地址。

在一实施例中，响应模块305，具体用于通过所述服务响应所述网络层请求报文中的请求信息，以得到响应结果，并将所述响应结果发送至所述虚拟网口设备，所述请求信息包括请求所述服务的请求参数信息；获取所述网络层请求报文的源IP地址和源端口号，以及获取云网关设备的IP地址和监听所述网络层请求报文的目的端口号；根据所述源IP地址、所述源端口号、所述云网关设备的IP地址和目的端口号作为源IP地址和源端口号，以及所述响应结果，通过所述虚拟网口设备的协议栈生成响应报文。

在一实施例中，响应模块305，还具体用于通过所述虚拟网口设备的协议栈对所述响应结果进行封装，以得到应用层响应报文；通过所述虚拟网口设备的协议栈将所述应用层响应报文再次进行封装，以得到传输层响应报文；将所述源IP地址和源端口号作为目的IP地址和目的端口号，将所述云网关设备的IP地址和目的端口号作为源IP地址和源端口号，将所述传输层响应报文作为数据，通过所述虚拟网口设备的协议栈生成响应报文。

发送模块306，用于通过所述虚拟网口设备将所述响应报文发送至所述终端，以实现为所述终端提供所述服务。

在一实施例中，发送模块306，还用于通过所述虚拟网口设备将所述响应报文传输至云网关进程；利用所述云网关进程对所述网络层响应报文进行封装，以得到硬件层响应报文；通过物理网口将所述硬件层响应报文发送至所述终端。

在一实施例中，如图4所示，所述装置还包括端口分配模块307。端口分配模块307，用于在所述云网关设备重启过程中，获取所述云网关设备中所保存的所有家庭宽带账号；为所有家庭宽带账号中的每个家庭宽带账号创建家庭宽带账号实例；对于所述云网关设备所能提供的每个服务，从所述云网关设备空闲的端口号中，确定与对应服务下的所有家庭宽带账号实例相同数量的端口号；根据所述端口号，为对应服务下的每个家庭宽带账号实例一一分配相应的端口号，并监听相应的端口号。

在一实施例中，所述分配模块307，还用于在所述云网关设备创建新家庭宽带账号时，为所述新家庭宽带账号创建家庭宽带账号实例；对于所述云网关设备所能提供的每个服务，从所述云网关设备空闲的端口号中，确定与对应服务下的所述新家庭宽带账号实例相同数量的新端口号；根据所述新端口号，为对应服务下的所述新家庭宽带账号实例一一分配相应的新端口号，并监听相应的新端口号。

在一实施例中，如图4所示，所述装置还包括连接建立模块308。连接建立模块308，用于通过云网关设备接收来自于所述家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的针对所述自动端口映射服务的连接请求报文；根据所述连接请求报文，通过所述虚拟网口设备的协议栈建立所述云网关设备与所述终端之间的TCP连接。

具体地，每个实施例中的详细内容请参看上文中方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。

本申请实施例中还提供一种云网关设备。如图5所示，图5为本申请实施例提供的云网关设备的结构示意图。该云网关设备400包括有一个或者一个以上的物理网口403、一个或者一个以上处理核心的处理器401、有一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器402及存储在存储器402上并可在处理器上运行的计算机程序，如云网关软件程序等。其中，处理器401与存储器402电性连接。

处理器401是云网关设备400的控制中心，利用各种接口和线路连接整个云网关设备400的各个部分，通过运行或加载存储在存储器402内的软件程序(计算机程序)和/或模块，以及调用存储在存储器402内的数据，执行计算机设备400的各种功能和处理数据，从而对云网关设备400进行整体监控。

在本申请实施例中，云网关设备400中的处理器401会按照如下的步骤，将一个或一个以上的应用程序/计算机程序的进程对应的指令加载到存储器402中，并由处理器401来运行存储在存储器402中的应用程序/计算机程序，从而实现各种功能，例如，如下所示：

通过所述云网关设备的物理网口，接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文，所述请求报文中包括目的IP地址和目的端口号，所述目的IP地址为所述云网关设备的IP地址、所述目的端口号为所述云网关设备预先为所述家庭宽带账号所分配的端口号，对于所述服务不同家庭宽带账号所分配的端口号不同；

通过云网关进程解封装所述请求报文，以得到网络层请求报文；

将所述网络层请求报文发送至所述云网关设备的虚拟网口设备中，所述虚拟网口设备为虚拟TUN口设备；

通过所述虚拟网口设备触发监听的目的端口号读取所述网络层请求报文，并通过所述服务响应所述网络层请求报文，生成响应报文，所述响应报文的源IP地址为所述云网关设备的IP地址、端口号为目的端口号，所述目的IP地址为所述终端的IP地址；

通过所述虚拟网口设备将所述响应报文发送至所述终端，以实现为所述终端提供所述服务。

处理器401可以执行上述任一方法实施例中的步骤/操作，具体请参看上文中的方法实施例中的描述，在此不再赘述，以上各个操作的具体实施和所能达到的有益效果可参见前面的实施例，在此不再赘述。

如图5所示，云网关设备400还可以包括：虚拟网口设备406，虚拟网口设备406的内容请参看上文中所述，在此不再赘述。可选的，如图5所示，云网关设备400还可以包括：射频电路404、无线保真(WiFi，Wireless Fidelity)模块405以及电源407等部件。本领域技术人员可以理解，图5中示出的云网关设备结构并不构成对云网关设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部分，或者不同的部件布置。

RF电路404可用于收发信息过程中，信号的接受和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，交由一个或者一个以上处理器401处理；另外，将涉及上形的数据发送给基站。

WiFi属于短距离无线传输技术，云网关通过WiFi模块405为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图5示出了WiFi模块405，但是可以理解的是，其并不属于云网关设备的必须构成，完全可以根据需要在不改变申请的本质的范围内而省略。

云网关设备还包括给各个部件供电的电源407(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器401逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文的详细描述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令/计算机程序来完成，或通过指令/计算机程序控制相关的硬件来完成，该指令/计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。

为此，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令/计算机程序，该指令/计算机程序能够被处理器进行加载，以实现以下功能：

通过所述云网关设备的物理网口，接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文，所述请求报文中包括目的IP地址和目的端口号，所述目的IP地址为所述云网关设备的IP地址、所述目的端口号为所述云网关设备预先为所述家庭宽带账号所分配的端口号，对于所述服务不同家庭宽带账号所分配的端口号不同；

通过云网关进程解封装所述请求报文，以得到网络层请求报文；

将所述网络层请求报文发送至所述云网关设备的虚拟网口设备中，所述虚拟网口设备为虚拟TUN口设备；

通过所述虚拟网口设备触发监听的目的端口号读取所述网络层请求报文，并通过所述服务响应所述网络层请求报文，生成响应报文，所述响应报文的源IP地址为所述云网关设备的IP地址、端口号为目的端口号，所述目的IP地址为所述终端的IP地址；

通过所述虚拟网口设备将所述响应报文发送至所述终端，以实现为所述终端提供所述服务。

以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。

其中，该存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

由于该存储介质中所存储的指令/计算机程序，可以执行本申请实施例所提供的任一种方法中的步骤，因此，可以实现本申请实施例所提供的任一种方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种为局域网内终端提供服务的方法及装置、云网关设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；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申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种为局域网内终端提供服务的方法，其特征在于，应用于云网关设备中，包括：

通过所述云网关设备的物理网口，接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文，所述请求报文中包括目的IP地址和目的端口号，所述目的IP地址为所述云网关设备的IP地址、所述目的端口号为所述云网关设备预先为所述家庭宽带账号所分配的端口号，对于所述服务不同家庭宽带账号所分配的端口号不同；

通过云网关进程解封装所述请求报文，以得到网络层请求报文；

将所述网络层请求报文发送至所述云网关设备的虚拟网口设备中，所述虚拟网口设备为虚拟TUN口设备；

通过所述虚拟网口设备触发监听的目的端口号读取所述网络层请求报文，并通过所述服务响应所述网络层请求报文，生成响应报文，所述响应报文的源IP地址为所述云网关设备的IP地址、端口号为目的端口号，所述目的IP地址为所述终端的IP地址；

通过所述虚拟网口设备将所述响应报文发送至所述终端，以实现为所述终端提供所述服务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文的步骤之前，还包括：

在所述云网关设备重启过程中，获取所述云网关设备中所保存的所有家庭宽带账号；

为所有家庭宽带账号中的每个家庭宽带账号创建家庭宽带账号实例；

对于所述云网关设备所能提供的每个服务，从所述云网关设备空闲的端口号中，确定与对应服务下的所有家庭宽带账号实例相同数量的端口号；

根据所述端口号，为对应服务下的每个家庭宽带账号实例一一分配相应的端口号，并监听相应的端口号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收家庭宽带账号的终端发送的请求某一服务的请求报文的步骤之前，还包括：

在所述云网关设备创建新家庭宽带账号时，为所述新家庭宽带账号创建家庭宽带账号实例；

对于所述云网关设备所能提供的每个服务，从所述云网关设备空闲的端口号中，确定与对应服务下的所述新家庭宽带账号实例相同数量的新端口号；

根据所述新端口号，为对应服务下的所述新家庭宽带账号实例一一分配相应的新端口号，并监听相应的新端口号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述服务响应所述网络层请求报文，生成响应报文的步骤，包括：

通过所述服务响应所述网络层请求报文中的请求信息，以得到响应结果，并将所述响应结果发送至所述虚拟网口设备，所述请求信息包括请求所述服务的请求参数信息；

获取所述网络层请求报文的源IP地址和源端口号，以及获取云网关设备的IP地址和监听所述网络层请求报文的目的端口号；

根据所述源IP地址、所述源端口号、所述云网关设备的IP地址和目的端口号作为源IP地址和源端口号，以及所述响应结果，通过所述虚拟网口设备的协议栈生成响应报文。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述源IP地址、所述源端口号、所述云网关设备的IP地址和目的端口号作为源IP地址和源端口号，以及所述响应结果，通过所述虚拟网口设备的协议栈生成响应报文的步骤，包括：

通过所述虚拟网口设备的协议栈对所述响应结果进行封装，以得到应用层响应报文；

通过所述虚拟网口设备的协议栈将所述应用层响应报文再次进行封装，以得到传输层响应报文；

将所述源IP地址和源端口号作为目的IP地址和目的端口号，将所述云网关设备的IP地址和目的端口号作为源IP地址和源端口号，将所述传输层响应报文作为数据，通过所述虚拟网口设备的协议栈生成响应报文。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述虚拟网口设备将所述响应报文发送至所述终端的步骤，包括：

通过所述虚拟网口设备将所述响应报文传输至云网关进程；

利用所述云网关进程对所述网络层响应报文进行封装，以得到硬件层响应报文；

通过物理网口将所述硬件层响应报文发送至所述终端。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述服务包括通用即插即用协议模块中的自动端口映射服务，在接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文的步骤之前，所述方法还包括：

通过云网关设备接收来自于所述家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的针对所述自动端口映射服务的连接请求报文；

根据所述连接请求报文，通过所述虚拟网口设备的协议栈建立所述云网关设备与所述终端之间的TCP连接。

8.一种为局域网内终端提供服务的装置，其特征在于，应用于云网关设备中，所述装置包括：

接收模块，用于通过所述云网关设备的物理网口，接收家庭宽带账号对应的局域网内的终端发送的请求某一服务的请求报文，所述请求报文中包括目的IP地址和目的端口号，所述目的IP地址为所述云网关设备的IP地址、所述目的端口号为所述云网关设备预先为所述家庭宽带账号所分配的端口号，对于所述服务不同家庭宽带账号所分配的端口号不同；

进程解封模块，用于通过云网关进程解封装所述请求报文，以得到网络层请求报文；

写入模块，用于将所述网络层请求报文写入至所述云网关设备的虚拟网口设备中，所述虚拟网口设备为虚拟TUN口设备；

读取模块，用于通过所述虚拟网口设备触发监听的目的端口号读取所述网络层请求报文；

响应模块，用于通过所述服务响应所述网络层请求报文，生成响应报文，所述响应报文的源IP地址为所述云网关设备的IP地址、端口号为目的端口号，所述目的IP地址为所述终端的IP地址；

发送模块，用于通过所述虚拟网口设备将所述响应报文发送至所述终端，以实现为所述终端提供所述服务。

9.一种云网关设备，其特征在于，所述云网关设备包括存储器，处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行程序时实现权利要求1至7任一项所述的方法中的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述权利要求1至7任一项所述的方法中的步骤。

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