專(zhuān)利名稱：自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種支持WLAN跨越MANET通信(記為WLAN-over-MANET)的融合網(wǎng)絡(luò) Windows按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad hoc Network, MANET)是由一系列具有移動(dòng)無(wú)線收發(fā)能力的節(jié)點(diǎn)組成的自治網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具備自行組網(wǎng)、多跳(Multi-hop)通信等特殊能力。盡管存在拓?fù)渥儞Q頻繁、無(wú)線信道不穩(wěn)、鏈路帶寬受限以及計(jì)算存儲(chǔ)資源緊張等特點(diǎn)，但是由于MANET網(wǎng)絡(luò)不依賴于任何固定基礎(chǔ)設(shè)施即能正常工作，具有良好的移動(dòng)性、自組性和抗毀性，且相對(duì)傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)部署便利、成本低廉，在軍事戰(zhàn)場(chǎng)、災(zāi)難救援以及民生、商業(yè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，由此成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。既有MANET研究大多習(xí)慣采用成熟的Wi-Fi無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network，WLAN)技術(shù)，即采用 IEEE 802. 11 DCF (Distributed Coordination Function)協(xié)議作為底層無(wú)線通信工作協(xié)議。Wi-Fi 802. 11通過(guò)DCF為相互在對(duì)方信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端提供單跳(Single-hop)網(wǎng)絡(luò)自組服務(wù)(該工作模式稱為單跳Ad hoc模式，即Single Ad hoc Mode，通常又稱為獨(dú)立基本服務(wù)集模式，即hd印endent Basic Service Set Mode, IBSS Mode), MANET則在此基礎(chǔ)之上，通過(guò)特定路由轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多跳(Multi-hop)移動(dòng)自行組網(wǎng)；Wi-Fi 802. 11更普遍的應(yīng)用是在基礎(chǔ)架構(gòu)(Infrastructure)模式下通過(guò)PCF (Point Coordination Function)協(xié)議，為諸如筆記本電腦、手機(jī)、PDA等移動(dòng)終端設(shè)備提供 WLAN無(wú)線接入服務(wù)。典型MANET應(yīng)用場(chǎng)景通常具有以小組為單位進(jìn)行機(jī)動(dòng)的基本特征，這在軍事戰(zhàn)場(chǎng)、緊急救援等場(chǎng)景中表現(xiàn)尤為突出。此類(lèi)成建制分組的MANET應(yīng)用場(chǎng)景中，即時(shí)通信的需求量較大，且同一小組內(nèi)部成員通信頻繁，具有相同的機(jī)動(dòng)特征，相互間通信距離總是保持在相對(duì)固定的較小范圍之內(nèi)。因此，每一組可抽象為MANET網(wǎng)絡(luò)中的單一節(jié)點(diǎn)。若將組內(nèi)部通信與組間通信區(qū)分開(kāi)來(lái)，則必將有效減少M(fèi)ANET路由協(xié)議整體開(kāi)銷(xiāo)，提升網(wǎng)絡(luò)整體性能。針對(duì)此類(lèi)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，張翔等人于2010年11月向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提出了發(fā)明名稱為“支持WLAN跨越MANET通信的融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)及按需路由方法”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)。有別于傳統(tǒng)研究中將MANET和WLAN同作為終端網(wǎng)絡(luò)形態(tài)接入hternet的做法，該方法以WLAN作為終端網(wǎng)絡(luò)，而將MANET作為承載網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)WLAN跨越MANET實(shí)施融合通信的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及其按需路由方法。融合網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單示意圖參見(jiàn)圖1，該示意圖中，融合網(wǎng)絡(luò)由三個(gè)作為終端網(wǎng)絡(luò)的WLAN與一個(gè)作為承載網(wǎng)絡(luò)的MANET構(gòu)成，且MANET由每個(gè)WLAN內(nèi)部的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成(網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)定義為MARJPMobile Ad hoc Router)，即，每個(gè)MAR節(jié)點(diǎn)在作為WLAN AP (Access Pointer，訪問(wèn)點(diǎn))為所轄WLAN提供接入服務(wù)的同時(shí)，亦作為MANET節(jié)點(diǎn)接入MANET，為本地WLAN與外界通信提供網(wǎng)關(guān)服務(wù)。
在此融合網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)WLAN各配置有不同的SSID(Sevice Set Identifier，服務(wù)集標(biāo)識(shí))，如果MANET也采用Wi-Fi 802. 11技術(shù)，則MANET內(nèi)各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的MANET Wi-Fi適配器將全部設(shè)置工作于IBSS模式，且均配置有相同的SSID，屬于同一子網(wǎng)。融合網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通信需求可分為以下六類(lèi)
A.MAR節(jié)點(diǎn)之間的通信
B.WLAN內(nèi)部不同WLAN節(jié)點(diǎn)之間的通信
C.本地WLAN節(jié)點(diǎn)與本地MAR節(jié)點(diǎn)之間的通信
D.本地WLAN節(jié)點(diǎn)發(fā)起的與非本地MAR節(jié)點(diǎn)間的通信
E.本地MAR節(jié)點(diǎn)發(fā)起的與非本地WLAN節(jié)點(diǎn)間的通信
F.本地WLAN節(jié)點(diǎn)發(fā)起的與非本地WLAN節(jié)點(diǎn)間的通信
WLAN跨越MANET通信的融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)及按需路由方法可有效支撐以上六類(lèi)通信， 特別是有效支撐不同WLAN內(nèi)部節(jié)點(diǎn)跨越MANET實(shí)施多跳融合通信(如示意圖中A_2節(jié)點(diǎn)至 C_2節(jié)點(diǎn)的通信)，從而實(shí)現(xiàn)融合網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)互聯(lián)互通。其中，A類(lèi)通信即純MANET網(wǎng)內(nèi)通信， 由傳統(tǒng)按需路由協(xié)議支撐；B、C類(lèi)通信屬于WLAN內(nèi)部通信，由IEEE 802. 11協(xié)議支撐；D、F 類(lèi)通信由WLAN內(nèi)部節(jié)點(diǎn)發(fā)起，須由對(duì)應(yīng)MAR節(jié)點(diǎn)代發(fā)RRQT ；而E類(lèi)通信雖由MAR節(jié)點(diǎn)發(fā)起， 但目標(biāo)為非本地WLAN節(jié)點(diǎn)，其RRQT處理流程與F類(lèi)通信對(duì)于RRQT的處理流程相同。然而，即有MANET相關(guān)協(xié)議的測(cè)試和評(píng)估，大多是通過(guò)基于離散事件驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)仿真研究開(kāi)展。由于計(jì)算機(jī)仿真的可管理性、易維護(hù)性以及可伸縮性等特點(diǎn)，使得仿真模型可以根據(jù)研究需要進(jìn)行復(fù)雜度與難度的靈活調(diào)整，這在協(xié)議研究的初始階段非常適用。 但是，隨著研究的逐步深入，真實(shí)環(huán)境中的眾多不確定因素使得仿真結(jié)果就顯得不那么真實(shí)可信。畢竟，在仿真環(huán)境下無(wú)法有效檢測(cè)出真實(shí)環(huán)境中可能存在于操作系統(tǒng)、硬件板卡以及無(wú)線信道等各種環(huán)節(jié)的具體問(wèn)題以及這些問(wèn)題對(duì)協(xié)議表現(xiàn)所造成的不同影響。因此，基于實(shí)體平臺(tái)的MANET路由協(xié)議測(cè)試就顯得尤為重要，而該類(lèi)測(cè)試的基礎(chǔ)則是實(shí)體平臺(tái)下的MANET路由協(xié)議驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在此領(lǐng)域的研究較少(基于實(shí)體操作系統(tǒng)創(chuàng)建內(nèi)核級(jí)別的MANET網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)具有一定難度)，而采用Window操作系統(tǒng)的則更少(國(guó)外未見(jiàn)相關(guān)研究，國(guó)內(nèi)僅有少量涉足)。事實(shí)上，Windows系列操作系統(tǒng)應(yīng)用廣泛、普及度高，如果可以僅通過(guò)執(zhí)行簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)程序安裝配置而無(wú)須變更硬件設(shè)備，即可使得系統(tǒng)獲取無(wú)線多跳自行組網(wǎng)的能力，必將為推廣擴(kuò)展MANET實(shí)際應(yīng)用提供有益途徑。Windows系列操作系統(tǒng)雖然并不開(kāi)源，但是提供了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)編程框架NDIS (Network Driver Interface Specification, ^ ^0 ), ^ WLAN-over-MANET ffi 合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)提供了有利條件。NDIS在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)部進(jìn)行了層次化抽象，將負(fù)責(zé)操控網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的底層微端口驅(qū)動(dòng)(Miniport Driver，即網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng))與上層傳輸驅(qū)動(dòng)(Transport Driver,又稱為協(xié)議驅(qū)動(dòng)Protocol Driver,如Windows系統(tǒng)既有 TCPIP協(xié)議棧tcpip. sys)分離開(kāi)來(lái)，同時(shí)支持在微端口驅(qū)動(dòng)與協(xié)議驅(qū)動(dòng)之間插入中間層微端口驅(qū)動(dòng)(Intermediate Miniport Driver, IM驅(qū)動(dòng))，從而為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能提供了廣泛的硬件適用性和良好的協(xié)議可擴(kuò)展性(參見(jiàn)圖2)。本發(fā)明即采用在NDIS IM驅(qū)動(dòng)層次設(shè)計(jì)WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)的方案。綜上所述，若要真正實(shí)現(xiàn)WLAN跨越MANET實(shí)施融合通信的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，關(guān)鍵問(wèn)題在于融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(MAR)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，且WLAN與MANET均可基于Wi-Fi 802. 11協(xié)議工作，Wi-Fi設(shè)備的普及應(yīng)用也為創(chuàng)建WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)提供了便利的硬件支撐。 而當(dāng)前尚未有針對(duì)WLAN-over-MANET實(shí)體網(wǎng)關(guān)及驅(qū)動(dòng)的相關(guān)研究及設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)設(shè)備(MAR)在真實(shí)場(chǎng)景中的構(gòu)建問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于Windows操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)，并以此構(gòu)建融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(MAR)的方法。通過(guò)該方法，可以在Windows操作系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建高效的融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)成融合網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備MAR,從而為搭建 WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)實(shí)體測(cè)試與應(yīng)用平臺(tái)提供有益途徑。本發(fā)明是通過(guò)采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于在配置有多個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器(其中至少一個(gè)為Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器)的Windows操作系統(tǒng)上，安裝以Windows NDIS IM驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)的WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)；其中，配置一 Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器用于連接本地WLAN，工作于基礎(chǔ)架構(gòu)模式，提供WLAN AP服務(wù)，同時(shí)另選一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器用于連接MANET (如另選一 Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器，配置工作于IBSS模式，當(dāng)然，根據(jù)MANET采用的底層通信技術(shù)不同，亦可采用其他技術(shù)類(lèi)型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器)；在WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)的支持下，所述系統(tǒng)執(zhí)行 WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)報(bào)文路由與轉(zhuǎn)發(fā)功能；具體工作時(shí)，網(wǎng)關(guān)在MANET中的唯一標(biāo)識(shí)指定為連接MANET網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器上所配置的唯一 IP地址。所述Windows NDIS IM驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)的WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)具體是通過(guò)實(shí)現(xiàn)NDIS所定義的IM驅(qū)動(dòng)接口回調(diào)函數(shù)，完成與NDIS上下層驅(qū)動(dòng)的有效交互，并且在捕獲上層協(xié)議驅(qū)動(dòng)下發(fā)的本地?cái)?shù)據(jù)報(bào)文以及下層網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)上傳的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文基礎(chǔ)上，解析獲取報(bào)文目的IP，通過(guò)一系列規(guī)則判定，最終給出報(bào)文的處理方式并執(zhí)行，其中，若判定有按需尋路需求，路由驅(qū)動(dòng)則會(huì)遵循WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由方法， 發(fā)起針對(duì)特定目的IP的按需尋路操作，并根據(jù)尋路結(jié)果進(jìn)行路由判斷，執(zhí)行報(bào)文封裝與下發(fā)。從而有效支持WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)互聯(lián)互通。所述報(bào)文的處理方式為封裝、解封裝、上傳、下發(fā)、緩存或者丟棄。所述下發(fā)包括下發(fā)至連接本地WLAN的Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器，或下發(fā)至連接 MANET的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器。Windows WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)，作為NDIS IM驅(qū)動(dòng)，工作于上層Windows系統(tǒng)既有TCP/IP協(xié)議棧與下層網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)之間，對(duì)下分別綁定用于連接WLAN、 MANET以及其他網(wǎng)絡(luò)的多塊網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，對(duì)上則表現(xiàn)為不同的虛擬網(wǎng)卡適配器，且自身工作方式對(duì)于上層驅(qū)動(dòng)而言完全透明。WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)通過(guò)使用NDIS封裝的系統(tǒng)調(diào)用與上下層驅(qū)動(dòng)通信，同時(shí)分別在自身上下層邊緣注冊(cè)實(shí)現(xiàn)NDIS定義的回調(diào)函數(shù)接口，以供上下層驅(qū)動(dòng)通過(guò)NDIS調(diào)用。所述WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)的具體功能則封裝于不同的模塊中，如ARP偽裝模塊、融合網(wǎng)絡(luò)按需尋路與路由維護(hù)模塊、報(bào)文路由與轉(zhuǎn)發(fā)模塊(含報(bào)文封裝與解封裝)以及由WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)自行創(chuàng)建的用于鄰節(jié)點(diǎn)MAC地址查詢的ARP模塊。以下將WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)記為WoM。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下
1、本發(fā)明采用“在配置有多個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器(其中至少一個(gè)為Wi-Fi 802.11 網(wǎng)絡(luò)適配器)的Windows操作系統(tǒng)上，安裝以Windows NDIS IM驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)的 WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)；其中，配置一 Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器用于連接本地WLAN，工作于基礎(chǔ)架構(gòu)模式，提供WLAN AP服務(wù)，同時(shí)另選一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器用于連接MANET(如另選一 Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器，配置工作于IBSS模式，當(dāng)然，根據(jù)MANET采用的底層通信技術(shù)不同，亦可采用其他技術(shù)類(lèi)型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器)；在WLAN-over-MANET 融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)的支持下，所述系統(tǒng)執(zhí)行WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)報(bào)文路由與轉(zhuǎn)發(fā)功能；具體工作時(shí)，網(wǎng)關(guān)在MANET中的唯一標(biāo)識(shí)指定為連接MANET網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器上所配置的唯一 IP地址”這樣的技術(shù)方案，通過(guò)該方法，可以在Windows操作系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建高效的融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)成融合網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備MAR,從而為搭建WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)實(shí)體測(cè)試與應(yīng)用平臺(tái)提供有益途徑。2、本發(fā)明中，WoM針對(duì)不屬于本地節(jié)點(diǎn)的目的IP執(zhí)行路由查詢操作，若有需要， WoM還會(huì)遵循WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由方法啟用針對(duì)特定目的IP的按需路由發(fā)現(xiàn)，以獲取去往目的IP的路由信息，從而有效支持WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)互聯(lián)互通。3、相比較于既有仿真測(cè)試模型，本方案可以在真實(shí)環(huán)境中通過(guò)采用易于獲取的 Wi-Fi設(shè)備并基于Windows操作系統(tǒng)，快速高效地構(gòu)建WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)；而按需路由網(wǎng)關(guān)驅(qū)動(dòng)WoM則具有易于安裝、配置方便、執(zhí)行高效且無(wú)需修改系統(tǒng)既有網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)(如系統(tǒng)既有TCPIP協(xié)議棧及Wi-Fi網(wǎng)路適配器驅(qū)動(dòng))等優(yōu)點(diǎn)。具體而言，WoM以Windows NDIS IM驅(qū)動(dòng)形式創(chuàng)建，由于IM驅(qū)動(dòng)在NDIS框架中位于上層TCP/IP協(xié)議棧與下層網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)之間的層次，故WoM可以便利的截取本地系統(tǒng)與外界之間傳遞的所有報(bào)文，并在此基礎(chǔ)之上執(zhí)行WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由方法所定義的尋路操作，而無(wú)需修改上下層既有網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)(事實(shí)上，由于Windows系統(tǒng)既有TCPIP 協(xié)議棧以及廠商提供的網(wǎng)絡(luò)適配器驅(qū)動(dòng)并不開(kāi)源，修改或重寫(xiě)此類(lèi)驅(qū)動(dòng)并非易事)。同時(shí)， Windows系統(tǒng)定義IM驅(qū)動(dòng)以服務(wù)的形式安裝卸載，故WoM具有安裝卸載方便，配置操作簡(jiǎn)單的顯著特點(diǎn)。加之WoM本身作為NDIS驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)工作于Windows系統(tǒng)內(nèi)核態(tài)，故相對(duì)于用戶態(tài)的實(shí)現(xiàn)方式而言，具有很高的執(zhí)行效率。


下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其中
圖1為支持WLAN跨越MANET通信的融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)及按需路由方法中，融合網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單示意圖
圖2為Windows網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)編程框架示意3 (1)、圖3 (2)為網(wǎng)關(guān)及融合驅(qū)動(dòng)體系構(gòu)架示意4為圖1所示融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中A_1節(jié)點(diǎn)與C_1節(jié)點(diǎn)通信數(shù)據(jù)流示意5為WoM處理網(wǎng)關(guān)TCPIP協(xié)議棧下發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文流程示意6為WoM處理網(wǎng)關(guān)WLAN網(wǎng)卡上傳數(shù)據(jù)的流程示意7為WoM處理網(wǎng)關(guān)MANET網(wǎng)卡上傳收數(shù)據(jù)的流程示意8為WoM處理WomRteRqt的子流程示意9為WoM處理WomRteRpl的子流程示意10為WoM處理DataWthSrcRte的子流程示意圖
圖11為圖1所示融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中A_2分別與C和C_2通信的TCP流量測(cè)試結(jié)果示意
圖
圖12為圖1所示融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中A_2與C通信且同時(shí)C_2與A_1通信的TCP流量測(cè)試示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
在至少配置有兩塊Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器(Network Adapter，ΝΑ)的Windows操作系統(tǒng)上，安裝以Windows NDIS IM驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)的WLAN-over_MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)(記為WoM驅(qū)動(dòng))。通過(guò)簡(jiǎn)單配置，使得兩塊Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器中，一塊用于連接本地WLAN，工作于基礎(chǔ)架構(gòu)模式，提供WLAN AP服務(wù)(通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)適配器連接到專(zhuān)用AP亦可達(dá)到相同效果)；另一塊則用于連接MANET，工作于IBSS模式。在WoM驅(qū)動(dòng)的支持下，該系統(tǒng)即可執(zhí)行WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(MAR)的數(shù)據(jù)報(bào)文路由與轉(zhuǎn)發(fā)功能。具體工作時(shí)，網(wǎng)關(guān)(MAR)在MANET中的唯一標(biāo)識(shí)指定為MANET網(wǎng)絡(luò)適配器上所配IP地址。而以Windows NDIS中間層微端口驅(qū)動(dòng)形式設(shè)計(jì)的WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)路由驅(qū)動(dòng)WoM，通過(guò)實(shí)現(xiàn)NDIS所定義的IM驅(qū)動(dòng)接口回調(diào)函數(shù)，可以完成與NDIS上下層驅(qū)動(dòng)的有效交互，并且在捕獲上層協(xié)議驅(qū)動(dòng)下發(fā)的本地?cái)?shù)據(jù)報(bào)文以及下層網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)上傳的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文基礎(chǔ)上，解析獲取報(bào)文目的IP，通過(guò)一系列規(guī)則判定，最終給出報(bào)文的處理方式并執(zhí)行(報(bào)文處理方式包括封裝、解封裝、上傳、下發(fā)、緩存或者丟棄，下發(fā)則又包括下發(fā)至連接本地WLAN的Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器，或下發(fā)至連接MANET的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器)。其中， 若判定有按需尋路需求，路由驅(qū)動(dòng)WoM則會(huì)遵循WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由方法， 發(fā)起針對(duì)特定目的IP的按需尋路操作，并根據(jù)尋路結(jié)果進(jìn)行路由判斷，執(zhí)行報(bào)文封裝與下發(fā)，從而有效支持WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)互聯(lián)互通。實(shí)施例2
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式為
WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)Windows按需路由網(wǎng)關(guān)(MAR)及WoM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖3所示，其中圖3-(2)框架采用具有AP功能的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)適配器接入WLAN，圖3-(1) 則是采用有線網(wǎng)絡(luò)適配器連接專(zhuān)用AP而接入WLAN。作為NDIS IM驅(qū)動(dòng)，WoM工作在上層 Windows系統(tǒng)既有TCP/IP協(xié)議棧與下層網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)之間，對(duì)下分別綁定用于連接WLAN、MANET 以及其他網(wǎng)絡(luò)的多塊網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，對(duì)上則表現(xiàn)為不同的虛擬網(wǎng)卡適配器，且自身工作方式對(duì)于上層驅(qū)動(dòng)而言完全透明。WoM通過(guò)使用NDIS封裝的系統(tǒng)調(diào)用(以Ndi^QT形式命名，如 Ndidend，ZiT為具體函數(shù)名通配符)與上下層驅(qū)動(dòng)通信，同時(shí)分別在自身上下層邊緣注冊(cè)實(shí)現(xiàn)NDIS定義的回調(diào)函數(shù)接口(WoM上層注冊(cè)實(shí)現(xiàn)以MiniportQT形式命名的回調(diào)函數(shù)接口，下層則注冊(cè)實(shí)現(xiàn)以I^rotocoLQT形式命名的回調(diào)函數(shù)接口)，以供上下層驅(qū)動(dòng)通過(guò)NDIS調(diào)用。WoM的具體功能則封裝于不同的模塊中，如ARP偽裝模塊、融合網(wǎng)絡(luò)按需尋路與路由維護(hù)模塊、報(bào)文路由與轉(zhuǎn)發(fā)模塊(含報(bào)文封裝與解封裝)以及WoM自行創(chuàng)建的用于鄰節(jié)點(diǎn) MAC地址查詢的ARP模塊等。需要說(shuō)明的是，由于WoM驅(qū)動(dòng)位于Windows系統(tǒng)既有TCPIP協(xié)議棧的下方，因此當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層有數(shù)據(jù)下發(fā)時(shí)，系統(tǒng)既有TCPIP協(xié)議棧將按照傳統(tǒng)以太網(wǎng)工作方式運(yùn)行， 即啟用ARP機(jī)制查詢目的IP (若本地節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)位于同一子網(wǎng))或所在子網(wǎng)網(wǎng)關(guān)IP對(duì)應(yīng)的MAC地址，用以將數(shù)據(jù)封裝成幀并下發(fā)。然而，由于MANET網(wǎng)絡(luò)中ARP不再適用(僅適合一跳問(wèn)訊，不適合多跳通信網(wǎng)絡(luò))，所以，為保證Windows系統(tǒng)既有TCPIP協(xié)議棧可以正常下發(fā)數(shù)據(jù)，需要對(duì)TCPIP協(xié)議棧下發(fā)ARP報(bào)文進(jìn)行攔截而不實(shí)際下發(fā)，若確認(rèn)存在去往ARP 請(qǐng)求目的主機(jī)的路由信息，則直接偽裝ARP回復(fù)并上傳至TCPIP協(xié)議棧，隨后TCPIP協(xié)議棧即可創(chuàng)建對(duì)應(yīng)ARP表項(xiàng)，去往該目的IP的數(shù)據(jù)報(bào)文亦可正常下發(fā)。而對(duì)于下發(fā)報(bào)文的具體路由與轉(zhuǎn)發(fā)判斷，則實(shí)際交由WoM驅(qū)動(dòng)完成。此前有關(guān)在Windows中間層驅(qū)動(dòng)層次設(shè)計(jì) MANET路由驅(qū)動(dòng)的研究均采用了該設(shè)計(jì)思想。以圖1所示W(wǎng)LAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單示意圖為例，且網(wǎng)關(guān)MAR采用圖3-⑵ 所示結(jié)構(gòu)，若WLAN_A內(nèi)部節(jié)點(diǎn)A_1與WLAN_C的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)C_1通信，在完成融合網(wǎng)絡(luò)按需路由方法所描述的路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程之后，從A_1至C_1的普通IP數(shù)據(jù)流示意圖參見(jiàn)圖4。A_1 應(yīng)用層下發(fā)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)MANET網(wǎng)關(guān)設(shè)備A、B、C的中轉(zhuǎn)，最終到達(dá)位于不同WLAN的目的主機(jī) C_l。事實(shí)上，如果網(wǎng)關(guān)MAR采用圖3-(2)所示結(jié)構(gòu)，此數(shù)據(jù)流圖依然適用，此時(shí)僅需把LAN NA與AP看作一個(gè)整體替代WLAN NA即可。這是因?yàn)榈讓舆m配器驅(qū)動(dòng)對(duì)于WoM這樣的NDIS IM驅(qū)動(dòng)而言是完全透明的，無(wú)論下層綁定的是WLAN NA還是LAN NA，WoM通過(guò)NDIS從它們那里接收到的都是無(wú)差別的以太網(wǎng)幀(Ethernet Frame).因此，本文描述WoM工作流程時(shí)， 為方便理解，均采用WLAN NA作為網(wǎng)關(guān)連接WLAN的基本構(gòu)件，后文不再贅述。根據(jù)WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由方法定義，融合網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)報(bào)文可以歸類(lèi)為
WoM路由請(qǐng)求報(bào)文(記為WomRteRqt) WoM路由回復(fù)報(bào)文(記為WomRteRpl) 一般IP數(shù)據(jù)報(bào)文(記為Data)
攜帶WoM源路由信息的一般IP數(shù)據(jù)報(bào)文(記為DataWthSrcRte) ARP請(qǐng)求報(bào)文(記為ArpRqt) ARP回復(fù)報(bào)文(記為ArpRpl) 圖5-10展示了 WoM驅(qū)動(dòng)對(duì)于以上報(bào)文的處理流程。其中，圖5為WoM處理網(wǎng)關(guān)(MAR) TCPIP協(xié)議棧下發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文的流程示意圖，圖6為WoM處理網(wǎng)關(guān)WLAN網(wǎng)卡上傳數(shù)據(jù)的流程示意圖，圖7-圖10則是WoM處理網(wǎng)關(guān)MANET網(wǎng)卡上傳數(shù)據(jù)的流程示意圖(圖8-圖10為圖 6所示三個(gè)子流程的詳細(xì)示意圖)。WoM處理網(wǎng)關(guān)TCPIP協(xié)議棧下發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文工作流程
如圖5所示，首先判斷該報(bào)文是否為ArpRqt。如果報(bào)文是ArpRqt，則提取請(qǐng)求目的IP， 記為ArpTgtIp,隨后檢查ArpTgtIp是否為網(wǎng)關(guān)IP。若是ArpTgtIp為網(wǎng)關(guān)IP，則ArpRqt 屬于用于向外通告本機(jī)MAC地址的免費(fèi)ARP (Gratuitious ARP)，因此忽略該報(bào)文(實(shí)驗(yàn)證明回復(fù)該報(bào)文將造成Windows系統(tǒng)崩潰)，否則檢查ArpTgtIp是否屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN。若ArpTgtIp屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN，則直接從WLAN網(wǎng)絡(luò)適配器將ArpRqt發(fā)送出去；否則進(jìn)一步檢查網(wǎng)關(guān)是否存有去往ArpRqtIp的路由信息。若確有去往ArpRqtIp的有效路由，則 WoM會(huì)針對(duì)該ArpRqt，使用指定的MAC地址(如采用Ol-Ol-Ol-Ol-Ol-Ol)作為ArpRqtIp 對(duì)應(yīng)的MAC地址，偽造ARP回復(fù)(ArpRpl)并上傳至TCPIP協(xié)議棧，TCPIP協(xié)議棧隨后將創(chuàng)建ArpRqtIp對(duì)應(yīng)的ARP表項(xiàng)，并將去往該目的IP的數(shù)據(jù)報(bào)文下發(fā)至WoM。如果沒(méi)有去往 ArpRqtIp的有效路由，則WoM將發(fā)起去往ArpRqtIp的路由請(qǐng)求。如果網(wǎng)關(guān)TCPIP協(xié)議棧下發(fā)報(bào)文為ArpRpl，根據(jù)融合網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，理論上只會(huì)由網(wǎng)關(guān)所轄WLAN內(nèi)部節(jié)點(diǎn)發(fā)送的ArpRqt觸發(fā)產(chǎn)生，故示意圖中顯示直接下傳至WLAN網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送，具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)時(shí)則應(yīng)采用更加嚴(yán)格的檢查。如果網(wǎng)關(guān)TCPIP協(xié)議棧下發(fā)報(bào)文為普通IP報(bào)文Data，則WoM會(huì)首先提取Data目的IP，記為DataTgtlp，隨后檢查DataTgtIp是否屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN。若DataTgtIp屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN，則直接將Data下傳至WLAN網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送即可；否則，檢查網(wǎng)關(guān)是否存有去往DataTgtIp的路由信息。若確有去往DataTgtIp的有效路由，則WoM即刻采用該路由信息封裝Data為DataWthSrcRte，并根據(jù)路由指示的下一跳IP地址查找對(duì)應(yīng)的MAC地址，從而最終將DataWthSrcRte封裝成目的MAC為下一跳節(jié)點(diǎn)的以太幀且下傳至MANET網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送，由下一跳節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步判斷如何轉(zhuǎn)發(fā)處理該報(bào)文；否則，WoM將緩存Data，同時(shí)發(fā)起去往DataTgtIp的路由請(qǐng)求。WoM路由請(qǐng)求工作流程
WoM發(fā)送去往指定目的IP (記為T(mén)gtIp)的WomRteRqt后，檢查是否在指定時(shí)間內(nèi)受到了期待的WomRteRpl 若是，則根據(jù)WomRteRpl攜帶源路由信息更新本地路由緩存，同時(shí)偽造針對(duì)TgtIp的ArpRpl并上傳至TCPIP協(xié)議棧，以保證TCPIP協(xié)議?？梢哉Ｏ掳l(fā)數(shù)據(jù)； 否則，等待指定時(shí)間后執(zhí)行WomRteRqt重發(fā)，若重發(fā)指定次數(shù)之后依然未能在指定時(shí)限收到WomRteRpUU WoM認(rèn)為路由請(qǐng)求失敗，清除緩存Data，終止路由請(qǐng)求過(guò)程(參見(jiàn)圖5、圖 6)。WoM處理網(wǎng)關(guān)WLAN網(wǎng)卡上傳數(shù)據(jù)工作流程
如圖6所示，對(duì)于從網(wǎng)關(guān)WLAN驅(qū)動(dòng)上傳的數(shù)據(jù)報(bào)文，WoM處理流程如下首先提取報(bào)文目的IP，記為T(mén)gtlp，隨后檢查報(bào)文是否為ARP報(bào)文若是，則直接上傳；否則，檢查T(mén)gtIp 是否為網(wǎng)關(guān)IP。若TgtIp為為網(wǎng)關(guān)IP，則報(bào)文目的地為網(wǎng)關(guān)，故直接上傳；否則進(jìn)一步檢查網(wǎng)關(guān)是否存在去往TgtIp的路由信息。若網(wǎng)關(guān)確有去往TgtIp的有效路由，則WoM按照處理網(wǎng)關(guān)TCPIP協(xié)議棧下發(fā)數(shù)據(jù)一樣封裝下發(fā)Data ；否則，WoM將緩存Data，同時(shí)發(fā)起去往 DataTgtIp的路由請(qǐng)求。WoM路由請(qǐng)求過(guò)程參見(jiàn)WoM路由請(qǐng)求工作流程。需要說(shuō)明的是，在WoM針對(duì)網(wǎng)關(guān)TCPIP下發(fā)數(shù)據(jù)以及網(wǎng)關(guān)WLAN網(wǎng)卡上傳數(shù)據(jù)發(fā)起路由請(qǐng)求時(shí)，WomRteRqt所攜帶信息有所差異，主要表現(xiàn)在初始源路由信息中是否包含 WLAN內(nèi)部節(jié)點(diǎn)IP標(biāo)識(shí)，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考《支持WLAN跨越MANET通信的融合網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及按需路由方法》中的定義描述。WoM處理網(wǎng)關(guān)MANET網(wǎng)卡上傳數(shù)據(jù)工作流程
如圖7所示，對(duì)于網(wǎng)關(guān)MANET驅(qū)動(dòng)上傳的數(shù)據(jù)報(bào)文，需要根據(jù)報(bào)文類(lèi)型分別進(jìn)行處理， 主要分為三類(lèi)，即針對(duì)WomRteRqt、WomRteRpl以及一般IP數(shù)據(jù)Data分別進(jìn)行處理。若網(wǎng)關(guān)MANET驅(qū)動(dòng)上傳WomRteRqt，首先提取WomRteRqt目的IP，記為T(mén)gtlp，同時(shí)檢查T(mén)gtIp是否為網(wǎng)關(guān)IP 若是，則將網(wǎng)關(guān)MANET網(wǎng)絡(luò)適配器IP地址(MANET_IP)插入到WomRteRqt所攜帶源路由末端，構(gòu)成新的完整源路由，以此創(chuàng)建WomRteRpl并下傳至 MANET網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送；否則，檢查T(mén)gtIp是否屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN。若TgtIp屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN，則WoM啟用自建的ARP機(jī)制確認(rèn)位于本地WLAN的TgtIp是否可達(dá)若可達(dá)，則依照融合網(wǎng)絡(luò)按需路由方法，將網(wǎng)關(guān)MANET_IP及TgtIp先后插入到WomRteRqt所攜帶源路由末端，并基于完整的源路由信息創(chuàng)建WomRteRpl并下傳至MANET網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送；否則簡(jiǎn)單丟棄WomRteRqt即可。若TgtIp不屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN，則需檢查網(wǎng)關(guān)是否已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)該WomRteRqt 若已轉(zhuǎn)發(fā)，則簡(jiǎn)單丟棄WomRteRqt即可；否則，將網(wǎng)關(guān)MANET_IP插入到 WomRteRqt所攜帶源路由末端后通過(guò)MANET網(wǎng)絡(luò)適配器繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)WomRteRqt。若網(wǎng)關(guān)MANET驅(qū)動(dòng)上傳WomRteRpl，首先提取WomRteRpl目的IP，記為T(mén)gtlp，同時(shí)檢查T(mén)gtIp是否為網(wǎng)關(guān)IP或?qū)儆诰W(wǎng)關(guān)所轄WLAN 若是，則1)根據(jù)WomRteRpl所攜帶源路由更新網(wǎng)關(guān)路由緩存，2)隨后提取先前緩存的去往WomRteRpl源路由最后一跳(即WomRteRpl 對(duì)應(yīng)WomRteRqt的請(qǐng)求目的節(jié)點(diǎn))的數(shù)據(jù)報(bào)文集Data，逐一封裝Data為DataWthSrcRte，并根據(jù)源路由指示的下一跳IP地址查找對(duì)應(yīng)的MAC地址，從而最終將DataWthSrcRte封裝成目的MAC為下一跳節(jié)點(diǎn)的以太幀且下傳至MANET網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送，3)同時(shí)，偽造針對(duì)TgtIp 的ArpRpl并上傳至TCPIP協(xié)議棧，以保證TCPIP協(xié)議棧可以正常下發(fā)數(shù)據(jù)；否則，檢查網(wǎng)關(guān)是否屬于WomRteRpl所攜帶源路由指定的下一跳。若網(wǎng)關(guān)確為WomRteRpl回傳路徑上的指定下一跳，則繼續(xù)查詢?cè)绰酚芍芯W(wǎng)關(guān)之后的下一跳節(jié)點(diǎn)MAC地址，并根據(jù)該地址封裝數(shù)據(jù)報(bào)文且下傳至MANET網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送；否則，認(rèn)為源路由信息有誤，丟棄WomRteRpl。若網(wǎng)關(guān)MANET驅(qū)動(dòng)上傳DataWthSrcRte，首先提取DataWthSrcRte目的IP，記為 TgtIp,同時(shí)檢查T(mén)gtIp是否為網(wǎng)關(guān)IP 若是，則解封裝DataWthSrcRte為Data后上傳至 TCPIP協(xié)議棧；否則檢查T(mén)gtIp是否屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN。若TgtIp屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN，即 Data目的地為本地WLAN內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，則WoM啟用自建的ARP機(jī)制確認(rèn)位于本地WLAN的TgtIp 是否可達(dá)若可達(dá)，則解封裝DataWthSrcRte為Data后，根據(jù)先前ARP查詢到的MAC地址封裝Data且下傳至WLAN網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送；否則放棄進(jìn)一步處理Data，具體實(shí)施時(shí)可以考慮回傳ICMP消息以通告源主機(jī)目的地不可達(dá)。若TgtIp不屬于網(wǎng)關(guān)所轄WLAN，則需檢查網(wǎng)關(guān)是否屬于源路由指定的下一跳若是，則繼續(xù)查詢?cè)绰酚芍芯W(wǎng)關(guān)之后的下一跳節(jié)點(diǎn)MAC地址，并根據(jù)該地址封裝DataWthSrcRte且下傳至MANET網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送；否則，認(rèn)為源路由信息有誤，丟棄DataWthSrcRte。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果
針對(duì)圖1所示融合網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單示意圖執(zhí)行真實(shí)環(huán)境測(cè)試。為保證節(jié)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度，避免信道質(zhì)量變化對(duì)WLAN-over-MANET融合網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)WoM的基本功能驗(yàn)證產(chǎn)生不確定性影響，遂實(shí)施室內(nèi)驗(yàn)證。由于室內(nèi)各節(jié)點(diǎn)均在相互Wi-Fi信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，實(shí)際通信一跳可達(dá)，故具體測(cè)試時(shí)，配置WoM驅(qū)動(dòng)實(shí)施2跳MANET強(qiáng)制轉(zhuǎn)發(fā)(例如，從A節(jié)點(diǎn)發(fā)起去往WLAN_C 中任意節(jié)點(diǎn)的RteRqt必須經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)B轉(zhuǎn)發(fā)至C，即經(jīng)過(guò)MANET 2跳轉(zhuǎn)發(fā)后，WLAN_C的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)C方可接收處理該請(qǐng)求；C若直接收到來(lái)自A的RteRqt，則不會(huì)予以回復(fù)，直接丟棄；同理，B節(jié)點(diǎn)發(fā)起的去往WLAN_C的RteRqt必須經(jīng)A轉(zhuǎn)發(fā)，滿足2跳MANET轉(zhuǎn)發(fā)的條件方能被C處理)。具體測(cè)試時(shí)，采用802. Ilb協(xié)議，設(shè)定所有網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送速率為11Mbps，以WLAN_C網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)C及其所轄WLAN節(jié)點(diǎn)C_2及WLAN_A節(jié)點(diǎn)A_2作為測(cè)試服務(wù)提供端，其余節(jié)點(diǎn)均設(shè)置為客戶端，并在服務(wù)端與客戶端之間隨機(jī)選擇通信對(duì)，采用專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試工具Iperf執(zhí)行TCP網(wǎng)絡(luò)吞吐量測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，Wi-Fi環(huán)境下的WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)Windows網(wǎng)關(guān)及其按需路由驅(qū)動(dòng)WoM設(shè)計(jì)方法切實(shí)有效，安裝配置WoM驅(qū)動(dòng)的Windows系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備完全支持融合網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)互聯(lián)互通。圖11展示了 A_2節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)2跳MANET轉(zhuǎn)發(fā)分別與C和C_2節(jié)點(diǎn)的之間通信的TCP 帶寬測(cè)量值。圖12則展示TA_2節(jié)點(diǎn)發(fā)起去往C節(jié)點(diǎn)通信的同時(shí)，C_2節(jié)點(diǎn)亦發(fā)起去往八_1 節(jié)點(diǎn)通信的TCP帶寬測(cè)試值。在此必須說(shuō)明的是，由于是室內(nèi)測(cè)時(shí)，各節(jié)點(diǎn)均在相互信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，故實(shí)施多跳通信時(shí)，一條路徑上各對(duì)相鄰節(jié)點(diǎn)間的通信必然發(fā)生沖突，所以實(shí)際測(cè)得的通信終端間吞吐量在忽略主機(jī)處理延遲的情況下，理論上應(yīng)為一跳通信吞吐量除以路徑跳數(shù)。如假設(shè) A_2節(jié)點(diǎn)發(fā)起與C_2節(jié)點(diǎn)的通信，路徑為4跳，忽略主機(jī)處理延遲的情況下，A_2與C_2的測(cè)試吞吐量理論上應(yīng)為A_2與C_2直接一跳通信時(shí)吞吐量的1/4。因此，圖11展示的結(jié)果中，由于A_2去往C_2節(jié)點(diǎn)的路徑相比去往C節(jié)點(diǎn)的路徑多一跳，故A_2與C_2間TCP帶寬較A_2與C間TCP帶寬有所降低。而圖12展示的結(jié)果中， A_2先于C_2六秒發(fā)起通信，故前六秒A_2與C之間TCP吞吐量實(shí)測(cè)值在1800Kbps附近，隨后由于C_2發(fā)起了去往A_1的通信，沖突增加，故A_2與C之間TCP吞吐量降至870Kbps左右，而C_2與A_1之間的TCP吞吐量則先是保持在830Kbps左右，且在A_2與C之間的測(cè)試結(jié)束后恢復(fù)至1680Kbps左右。
權(quán)利要求
1.一種自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于在配置有多個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器的Windows操作系統(tǒng)上，安裝以Windows NDIS IM驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)的 WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)；其中，配置一 Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器用于連接本地WLAN，工作于基礎(chǔ)架構(gòu)模式，提供WLAN AP服務(wù)，同時(shí)另選一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器用于連接MANET ；在WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)的支持下，所述系統(tǒng)執(zhí)行 WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)報(bào)文路由與轉(zhuǎn)發(fā)功能；具體工作時(shí)，網(wǎng)關(guān)在MANET中的唯一標(biāo)識(shí)指定為連接MANET網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器上所配置的唯一 IP地址，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器中，其中至少一個(gè)為Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述Windows NDIS IM驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)的WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)具體是通過(guò)實(shí)現(xiàn)NDIS所定義的IM驅(qū)動(dòng)接口回調(diào)函數(shù)，完成與NDIS上下層驅(qū)動(dòng)的有效交互，并且在捕獲上層協(xié)議驅(qū)動(dòng)下發(fā)的本地?cái)?shù)據(jù)報(bào)文以及下層網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)上傳的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文基礎(chǔ)上，解析獲取報(bào)文目的IP，給出報(bào)文的處理方式并執(zhí)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于在判斷對(duì)于報(bào)文的處理方式時(shí)，針對(duì)不屬于本地節(jié)點(diǎn)的目的IP執(zhí)行路由查詢操作或者啟用融合網(wǎng)絡(luò)按需路由發(fā)現(xiàn)，以獲取去往目的IP的路由信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述報(bào)文的處理方式為封裝、解封裝、上傳、下發(fā)、緩存或者丟棄，所述下發(fā)包括下發(fā)至連接本地WLAN的Wi-Fi 802. 11網(wǎng)絡(luò)適配器，或下發(fā)至連接MANET的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于Windows WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)，作為NDIS IM驅(qū)動(dòng)，工作于上層 Windows系統(tǒng)既有TCP/IP協(xié)議棧與下層網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)之間，對(duì)下分別綁定用于連接WLAN、MANET 以及其他網(wǎng)絡(luò)的多塊網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，對(duì)上則表現(xiàn)為不同的虛擬網(wǎng)卡適配器，且自身工作方式對(duì)于上層驅(qū)動(dòng)而言完全透明。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于WLAN-0Ver-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)通過(guò)使用NDIS封裝的系統(tǒng)調(diào)用與上下層驅(qū)動(dòng)通信，同時(shí)分別在自身上下層邊緣注冊(cè)實(shí)現(xiàn)NDIS定義的回調(diào)函數(shù)接口，以供上下層驅(qū)動(dòng)通過(guò)NDIS調(diào)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)的具體功能則封裝于不同的模塊中，如ARP偽裝模塊、融合網(wǎng)絡(luò)按需尋路與路由維護(hù)模塊、報(bào)文路由與轉(zhuǎn)發(fā)模塊以及由 WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)自行創(chuàng)建的用于鄰節(jié)點(diǎn)MAC地址查詢的ARP模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自組織融合網(wǎng)絡(luò)按需路由網(wǎng)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法在配置有多個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器的Windows操作系統(tǒng)上，安裝以WindowsNDIS中間層微端口驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)的WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)，選擇一Wi-Fi802.11網(wǎng)絡(luò)適配器用于連接本地WLAN，提供WLANAP服務(wù)，同時(shí)另選一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器用于連接MANET，在WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)的支持下，所述系統(tǒng)可執(zhí)行WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)報(bào)文路由與轉(zhuǎn)發(fā)功能。通過(guò)該方法，可以在Windows操作系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建高效的融合網(wǎng)絡(luò)按需路由驅(qū)動(dòng)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)成融合網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備MAR，從而為搭建WLAN-over-MANET融合網(wǎng)絡(luò)實(shí)體測(cè)試與應(yīng)用平臺(tái)提供有益途徑。
文檔編號(hào)H04W40/02GK102256293SQ20111009605
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者吳榮泉, 張翔, 楊談, 汪文勇, 黃鸝聲 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)