CN1798060A - 一种网络计算机的ip地址冲突检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络计算机的IP地址冲突检测方法，包括步骤：所述网络计算机构造以本机IP地址为源IP地址的ARP请求报文并向局域网广播；随后，所述网络计算机接收网络报文并识别该网络报文的类型：如果是ARP回复报文，则比较所述回复报文的源IP地址与本机IP地址是否相同，如果是，则提示存在IP地址冲突，停止系统的运行；如果否，则系统正常运行；如果是ARP请求报文，则比较所述请求报文的源IP地址与本机IP地址是否相同，如果是，则构造以本机IP地址为源IP地址的ARP回复报文，向发送该ARP请求报文的网络设备回复；如果否，则系统正常运行。本发明还公开了一种网络计算机的IP地址冲突检测装置。

Description

一种网络计算机的IP地址冲突检测方法及装置

技术领域

本发明涉及网络计算机维护及应用技术，尤其是涉及一种网络计算机的IP地址冲突检测方法及装置。

背景技术

网络计算机是一种应用于网络计算环境中的瘦客户机产品，通过网络从服务器获取资源，将大部分计算和存储等工作交由服务器实现；网络计算机本身虽然拥有一定的本地计算能力和存储能力，但本地存储只限于网络计算机启动所需的BIOS(基本输入输出系统)文件及操作系统文件，在本地很少存储用户的应用软件。

相应地，网络计算机具有人机交互必需的显示器和输入设备，一般不配置硬盘、软盘和光驱等外部存储设备，具备管理和控制集中、维护方便、安全性高、TCO(Total Cost of Ownership，总体拥有成本)相对低廉等特点。

由于网络计算机一般无法单机使用，需要通过网络获取资源，这就要求网络计算机具有自己的IP(互联网协议)地址。IP地址的获得可以有两种方式：

一种方式是在客户端、服务器端配置DHCP(动态主机配置协议)服务，通过DHCP动态分配地址的方式获得。这种方式由于是服务器为网络中的网络计算机统一分配IP地址，可以避免IP地址冲突；但是需要额外的设备进行地址分配，造成TCO的增加。

另一种方式是在网络计算机中手动地设置静态IP地址。静态IP地址的配置简单、不需要额外的服务器，因此在许多中小型网络中广泛使用。但是，由于网络计算机是规模使用，在技术人员对多台网络计算机进行手动设置IP地址时，不可避免的会出现输入错误的现象。例如，当使用者在为某一台网络计算机设置IP地址时，不知道网络上其他计算机设备的IP地址，就有可能将该台网络计算机同网络上其他计算机设备IP地址设置相同，从而造成IP地址冲突的现象。

对于网络计算机来说，其操作系统有两种启动方法：一种是本地启动，此时操作系统存储在本地板载的存储设备DOC(Disk on Chip)中，由BIOS直接从本地将操作系统引导起来；另外一种是网络启动，操作系统存储在服务器上，BIOS通过TFTP协议(Trivial File Transfer Protocol，简单文件传输协议)找到服务器上的网络计算机系统内核及文件系统镜像并下载到网络计算机本地内存中，利用本地的CPU(中央处理器)将其展开，调用其中的启动程序，完成网络计算机操作系统的启动工作。

对于本地启动的方式来说，通常在操作系统启动完毕后手工设置IP地址。现有技术中，网络计算机采用的嵌入式操作系统不具有IP地址冲突检测能力。

对于网络启动的方式来说，需要在网络计算机的BIOS中手工设置IP地址，也就是说，由于有些网络计算机本地无操作系统，在启动时仅通过BIOS进行硬件的初始化，然后通过网络从服务器下载操作系统，此时网络计算机的IP地址等网络配置信息是在BIOS实现的。因此，在通过网络下载操作系统之前就需要提供IP地址，这时无法通过操作系统来实现IP地址冲突检测，并且现有技术的BIOS也无法实现IP地址冲突检测。

由于现有技术的网络计算机不具备IP地址冲突的检测机制，当出现IP地址冲突时，将会导致该台网络计算机在访问服务器时突然断线，且没有任何提示。这是由于在网络上唯一识别各种网络设备的标识就是设备的MAC(媒体接入控制)地址。当局域网中两台IP地址相同的网络计算机同时访问服务器时，均向服务器发送ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)请求报文，报文中的IP地址相同，服务器在局域网中会发广播报文询问该IP地址所对应的唯一的MAC地址，此时这两台网络计算机均会返回自己的MAC地址信息，并声称自己的MAC地址对应该IP地址。服务器会选择先到达的MAC地址信息作为目标地址，将相关的应答信息发送给具有该MAC地址的机器。服务器此时认为已经给提出请求的机器作了应答，完成了任务。而另外一台机器并没有得到服务器的任何回应，同服务器断开连接，该台机器不会得到服务器的任何提示信息。当这种情况频繁出现时，将严重影响网络计算机的正常使用，而使用者往往感到莫名其妙，不知道问题所在。

因此，开发网络计算机的IP地址冲突检测功能对网络计算机的布置使用具有很强的实用价值。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种网络计算机的IP地址冲突检测方法及装置，使网络计算机具有IP地址冲突检测机制，从而保证网络计算机的正常使用。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种网络计算机的IP地址冲突检测方法，包括步骤：

1)所述网络计算机构造以本机IP地址为源IP地址的ARP请求报文，向局域网广播该ARP请求报文；

2)所述网络计算机接收网络报文并识别该网络报文的类型；如果是ARP回复报文，则进入步骤3)；如果是ARP请求报文，则进入步骤4)；

3)解析该ARP回复报文，比较所述回复报文的源IP地址与本机IP地址是否相同，如果是，则提示存在IP地址冲突，停止系统的运行；如果否，则系统正常运行；

4)解析该ARP请求报文，比较所述请求报文的源IP地址与本机IP地址是否相同，如果是，则构造以本机IP地址为源IP地址的ARP回复报文，向发送该ARP请求报文的网络设备回复；如果否，则系统正常运行。

优选地，所述步骤1)在网络计算机的BIOS加载网络驱动模块之后、加载网络通信模块之前实施。

优选地，所述步骤2)在网络计算机的BIOS加载网络通信模块之后实施。

优选地，在所述步骤1)和步骤2)之间还包括判断内核和文件系统是否下载完毕，如果是，则引导操作系统；如果否，则进入步骤2)。

优选地，在所述步骤2)中，如果识别到网络报文是TFTP网络报文，则通过TFTP协议加载操作系统。

优选地，所述步骤3)的提示存在IP地址冲突通过在网络计算机的屏幕上显示提示信息来实现，并显示出所冲突的IP地址。

优选地，所述网络设备包括网络计算机、服务器、路由或普通计算机。

本发明还提供一种网络计算机的IP地址冲突检测装置，包括ARP报文构造单元、ARP报文广播单元、报文接收单元、报文类型识别单元、IP地址比较单元和冲突提示单元；其中，

ARP报文构造单元用于在加载网络驱动模块后构造包含本机IP地址的ARP请求报文；在IP地址比较单元识别到接收到的ARP请求报文的源IP地址与本机IP地址相同时构造ARP回复报文；

ARP报文广播单元用于广播所述ARP报文构造单元构造的ARP报文；

报文接收单元用于接收网络报文；

报文类型识别单元用于识别所述网络报文的类型，并在识别到ARP报文时启动IP地址比较单元；

IP地址比较单元用于比较接收到的ARP报文的源IP地址是否与本机IP地址相同；

冲突提示单元用于在IP地址比较单元识别到接收到的ARP回复报文的源IP地址与本机IP地址相同时提示存在IP地址冲突。

优选地，所述报文接收单元、报文类型识别单元、IP地址比较单元和冲突提示单元集成在网络通信模块中。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：由于本发明针对网络计算机经常批量布置，许多网络环境使用静态IP地址，需要手工配置IP，经常出现IP地址输入错误造成系统的IP地址冲突，引起系统故障的问题，由网络计算机向局域网广播以本机IP地址作为源IP地址的ARP请求报文，并且各网络计算机在接收到网络报文时识别报文的数据类型，并针对ARP报文识别其源IP地址，比较是否与本机IP地址一致，从而检测是否存在IP地址冲突，进行相应的提示和处理，也就是说，当网络计算机的IP地址设置与网络中其他计算机设备(包括服务器、路由器、普通计算机、网络计算机等)的IP地址冲突时，能够检测出IP地址冲突，从而有效防止网络计算机在使用过程中与服务器的连接突然中断的情况的发生，提高网络计算机的易用性及安全性。

本发明提供了基于BIOS和基于嵌入式操作系统两种IP冲突检测方法，避免了IP冲突引起的系统故障，提高了网络计算机的易用性，降低了系统设置的难度，具有很强的实际应用价值。

在本发明的优选实施方案中，在IP地址设置冲突的网络计算机的显示界面上给出使用者该台网络计算机的IP地址设置冲突的提示信息，并显示出所冲突的IP地址，使用者必须为IP地址冲突的网络计算机重新设置正确的IP地址，才能使用该台网络计算机，从而便于用户及时了解情况。

附图说明

图1是本发明IP地址冲突检测方法的流程图；

图2是本发明方法中采用的ARP报文的结构示意图；

图3是本发明IP地址冲突检测装置的框图；

图4是本发明IP地址冲突检测方法另一实施例的流程图。

具体实施方式

网络计算机的BIOS存储在主板上的Flash(闪存)中，用于在网络计算机开启时检测、初始化系统设备、装入操作系统并调度操作系统向硬件发出的指令。网络计算机的操作系统的装入方式可以有两种：一种是网络方式，操作系统存储在服务器上，装载时需要将操作系统通过网络从服务器上传输到本地，存放在本地内存中；另一种是DOC(Disk On Chip)方式：操作系统存放在板载的存储设备DOC，由BIOS直接在本地引导操作系统。

为保证网络计算机的正常使用，对于网络计算机启动时设置静态IP地址的情况，本发明网络计算机的IP地址冲突检测方法在不增加启动时间的情况下，在BIOS中增加IP地址冲突检测机制，从而有效减轻、防止IP地址冲突对网络计算机系统所造成的影响。

由于基于BIOS的IP地址冲突检测功能是在操作系统之下的，不需要操作系统的支持，因此本发明的方法既适用于网络启动的网络计算机也适用于本地DOC启动的网络计算机。

请参阅图1，是本发明网络计算机的IP地址冲突检测方法的流程图。

步骤S110，BIOS系统启动后，加载网络驱动模块。

所述网络驱动模块主要用来实现网络硬件的初始化。

步骤S120，网络计算机向局域网广播一个或多个ARP(Address ResolutionProtocol，地址解析协议)请求报文，该请求报文包含本机的IP地址。

ARP协议属于IP层的一部分，利用IP层的下一层也就是链路层的广播机制来进行广播。

请一并参阅图2，是封装在以太网帧中的ARP报文的示意图。整个以太网帧通过网卡驱动程序发送出去。

其中，以太网帧中的前两个字段是以太网的源地址和目标地址。当目标地址全为1的特殊地址是广播地址。因此，广播ARP请求报文时需要将目标地址全置为1。

ARP请求报文的格式和包含的信息如下所述：字段“帧类型”表示后面数据的类型，对于ARP请求或应答来说，该字段的值为0x0806。字段“op”表示操作字段，该字段指出操作类型，值为1时表示ARP请求、值为2时表示ARP应答。“op”字段是必须的，因为ARP请求和应答的帧类型字段值是相同的。字段“发送端IP地址”中封装的是发送请求报文的本机IP地址。

步骤S130，加载正常的网络通信模块。

网络通信模块用于进行IP地址的查询、以及操作系统内核和文件系统镜像的下载。必须加载网络通信模块后网络计算机才能接收报文，这是因为该模块是BIOS用于通信的TCP/IP协议栈，是实现应用的基础，该模块的加载是为了实现接收数据和处理数据，所以必须加载网络通信模块才能接收报文。

步骤S140，判断操作系统内核文件和文件系统是否加载完毕；如果是，则进入步骤S160；如果否，则进入步骤S150。

步骤S150，接收网络报文，并进行相应的处理。

步骤S151，判断是否ARP回复报文，如果是，则进入步骤S152；如果否，则进入步骤S155。

步骤S152，判断报文的源IP地址是否与本机的IP地址相同，如果是，则表示局域网中存在IP地址冲突，进入步骤S153和S154，给出相应的IP地址冲突提示，停止系统的运行；管理员在恢复正确的网络配置后，需要重启该网络计算机，使其正常运行；如果否，则返回步骤S140。

其中，冲突提示具体是在网络计算机的屏幕上显示提示信息，提示用户IP地址冲突，并显示出所冲突的IP地址。当然，也可以通过声音等其他信号进行提示。

步骤S155，判断是否ARP请求报文，如果是，则进入步骤S156；如果否，则表示接收到的网络报文不是ARP报文，进入步骤S158。

步骤S156，识别接收到的ARP请求报文中所含的源IP地址是否与本机IP地址相同，如果相同则表示局域网中存在IP地址冲突，则进入步骤S157，给发送ARP请求报文的网络计算机回复，也就是构造ARP回复报文，将含有本机IP地址的报文回复给发送ARP请求报文的网络计算机，以便该网络计算机能够检测到IP地址冲突；本地系统仍正常运行；如果不相同，则返回步骤S140。

其中，构造ARP回复报文的过程具体是：当系统收到一份目的端为本机的ARP请求报文后，将自身硬件地址填进去，然后用两个目的端地址分别替换两个发送端地址，并将操作字段置为2。

步骤S158，当识别到网络报文不是ARP报文时，网络计算机则进行相应的处理。

一般来说，网络上除了ARP报文还有其他的网络报文。如，其他的网络报文可以是TFTP报文(也就是包含OS数据的报文)，只有对TFTP报文进行相应的处理，才能将操作系统下载到本地内存中，也就是加载操作系统内核文件和文件系统，以便引导操作系统启动。

需要说明的是，网络计算机中，“加载操作系统”和“对ARP报文识别处理”是并发交互循环进行的。这是因为通过TFTP协议加载操作系统，并非一次就将服务器上的OS加载到本机上，网络上的报文实际是一个数据包接一个数据包传输的，网络计算机在某个时刻接收到的网络报文可能会是TFTP报文(也就是包含OS数据的报文)，也可能是ARP报文。所以“加载操作系统”和“对ARP报文识别处理”是并发、交互、循环进行的。

步骤S160，在操作系统加载完毕后，BIOS随后引导操作系统，利用本地的CPU将其展开，调用其中的启动程序，完成网络计算机操作系统的启动工作；在操作系统正常启动后BIOS将结束退出，由操作系统接管整个网络计算机的运行管理工作。

总之，本发明的构思主要在于：针对静态配置IP地址的情况，对现有技术中的网络计算机的BIOS进行改进，在其中添加IP地址冲突检测机制，并且根据网络计算机的启动原理，将IP地址冲突检测实施在系统第一次加载网络驱动模块的地方，防止IP地址冲突所造成的影响，保证有IP地址冲突的网络计算机在启动时尽量不对已正常运行的网络计算机造成影响。

其中，在加载网络驱动模块，实现网络硬件的初始化后，则构造包含本机IP地址的ARP请求报文，并封装在以太网帧中，通过网卡驱动程序向局域网进行广播。

同时，在网络通信模块的回复处理过程中加入对ARP报文的识别机制，并检测是否存在IP地址冲突，如果存在，则进行相应的处理，如果不存在，则系统正常运行。

所谓的“加入”是指在网络通信模块中添加相关的处理程序代码，即实现IP地址冲突检测的程序代码。对ARP报文的识别机制是：首先根据以太网帧的第三个字段“帧类型”来识别报文的类型，“帧类型”表示后面数据的类型，对于ARP请求或应答来说，该字段的值为0x0806。其次根据字段“op”来识别是ARP请求报文还是ARP回复报文，“op”字段表示操作字段，该字段指出操作类型，值为1时表示ARP请求、值为2时表示ARP应答，该字段是必须的，因为ARP请求和回复报文的帧类型字段值是相同的。

请参阅图3，是一种用于实现本发明的IP地址冲突检测方法的装置的示意图。

所述装置包括：ARP报文构造单元111、ARP报文广播单元112、报文接收单元113、报文类型识别单元114、IP地址比较单元115和冲突提示单元116。

在加载网络驱动模块实现网络硬件初始化后，该ARP报文构造单元111构造包含本机IP地址的ARP请求报文，并通过ARP报文广播单元112向局域网广播。

报文接收单元113用于接收来自局域网的网络报文，通过报文类型识别单元114识别报文的类型，进行相应的处理。

如果是ARP请求报文，则通过IP地址比较单元115判断源IP地址与本机IP地址是否相同；如果否，则本地系统正常运行；如果是，则通过ARP报文构造单元111构造ARP回复报文，将含有本机IP地址的报文回复给发送ARP请求报文的网络计算机，以便该网络计算机能够检测到IP地址冲突，本地系统正常运行。

如果是ARP回复报文，则通过IP地址比较单元115判断源IP地址与本机IP地址是否相同；如果否，则本地系统正常运行；如果是，则表示局域网中存在IP地址冲突，通过冲突提示单元116给出相应的IP地址冲突提示，停止系统的运行；管理员在恢复正确的网络配置后，需要重启该网络计算机，使其正常运行。

其中，报文接收单元113、报文类型识别单元114、IP地址比较单元115和冲突提示单元116可以集成在网络通信模块(图未示)中。

需要说明的是，本发明上述实施方式的IP地址冲突检测方法是基于网络计算机的BIOS实现的，由于基于BIOS的IP地址冲突检测功能是在操作系统之下的，不需要操作系统的支持，因此该方法既适用于网络启动的网络计算机也适用于本地DOC启动的网络计算机。

此外，请参阅图4，对于本地DOC启动的网络计算机来说，还可以基于嵌入式操作系统来实现IP地址的冲突检测，因为基于嵌入式操作系统的IP地址检测机制与开放式系统无大的区别，此不赘述。

综上所述，为了满足不同的网络计算机启动方式下的IP冲突检测，有两种IP冲突检测方法，即BIOS中检测IP地址冲突以及DOC方式启动的OS中检测IP地址冲突。

以上所述仅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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种网络计算机的IP地址冲突检测方法，其特征在于，包括步骤：

1)所述网络计算机构造以本机IP地址为源IP地址的ARP请求报文，向局域网广播该ARP请求报文；

2)所述网络计算机接收网络报文并识别该网络报文的类型；如果是ARP回复报文，则进入步骤3)；如果是ARP请求报文，则进入步骤4)；

3)解析该ARP回复报文，比较所述回复报文的源IP地址与本机IP地址是否相同，如果是，则提示存在IP地址冲突，停止系统的运行；如果否，则系统正常运行；

4)解析该ARP请求报文，比较所述请求报文的源IP地址与本机IP地址是否相同，如果是，则构造以本机IP地址为源IP地址的ARP回复报文，向发送该ARP请求报文的网络设备回复；如果否，则系统正常运行。

2.根据权利要求1所述的网络计算机的IP地址冲突检测方法，其特征在于：所述步骤1)在网络计算机的BIOS加载网络驱动模块之后、加载网络通信模块之前实施。

3.根据权利要求1所述的网络计算机的IP地址冲突检测方法，其特征在于：所述步骤2)在网络计算机的BIOS加载网络通信模块之后实施。

4.根据权利要求1至3任一项所述的网络计算机的IP地址冲突检测方法，其特征在于：在所述步骤1)和步骤2)之间还包括判断内核和文件系统是否下载完毕，如果是，则引导操作系统；如果否，则进入步骤2)。

5.根据权利要求4所述的网络计算机的IP地址冲突检测方法，其特征在于：在所述步骤2)中，如果识别到网络报文是TFTP网络报文，则通过TFTP协议加载操作系统。

6.根据权利要求1至3任一项所述的网络计算机的IP地址冲突检测方法，其特征在于：所述步骤3)的提示存在IP地址冲突通过在网络计算机的屏幕上显示提示信息来实现，并显示出所冲突的IP地址。

7.根据权利要求1至3任一项所述的网络计算机的IP地址冲突检测方法，其特征在于：所述网络设备包括网络计算机、服务器、路由或普通计算机。

8.一种网络计算机的IP地址冲突检测装置，其特征在于，包括ARP报文构造单元、ARP报文广播单元、报文接收单元、报文类型识别单元、IP地址比较单元和冲突提示单元；其中，

ARP报文构造单元用于在加载网络驱动模块后构造包含本机IP地址的ARP请求报文；在IP地址比较单元识别到接收到的ARP请求报文的源IP地址与本机IP地址相同时构造ARP回复报文；

ARP报文广播单元用于广播所述ARP报文构造单元构造的ARP报文；

报文接收单元用于接收网络报文；

报文类型识别单元用于识别所述网络报文的类型，并在识别到ARP报文时启动IP地址比较单元；

IP地址比较单元用于比较接收到的ARP报文的源IP地址是否与本机IP地址相同；

冲突提示单元用于在IP地址比较单元识别到接收到的ARP回复报文的源IP地址与本机IP地址相同时提示存在IP地址冲突。

9.根据权利要求8所述的网络计算机的IP地址冲突检测装置，其特征在于：所述报文接收单元、报文类型识别单元、IP地址比较单元和冲突提示单元集成在网络通信模块中。

Images