CN104468867B - 一种无线局域网中ip地址动态分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线局域网中IP地址动态分配方法，利用协议中周期性广播的HELLO包来传送IP地址，每个节点建立表格来存储IP和MAC的对应关系，节点在收到HELLO包时，判断HELLO包携带的IP地址是否和表中的冲突，冲突则发送冲突通知给冲突节点，冲突节点重新生成IP地址，并丢弃此HELLO包；反之，继续处理HELLO包。本发明将IP分配与L2MPM协议结合，实现了动态IP分配及冲突检测和解决的方法；采用了新的HELLO包帧结构和冲突通知包结构；实现了基于L2MPM协议的WMN网络中动态IP配置。本发明的方法简单，操作方便，较好的解决了现有技术基于L2MPM协议搭建的拓扑是动态变化的，维护网络结构的分群本身工作量很大，不适合节点移动快，拓扑变化剧烈网络的问题。

Description

一种无线局域网中IP地址动态分配方法
技术领域
本发明属于局域网技术领域.，尤其涉及一种无线局域网中IP地址动态分配方法。
背景技术
任何一种网络中每个节点通信的前提都是具有全网唯一的IP地址，WMN也不例外，通信两端节点必需有不同IP地址。小规模的应用可以手动配置IP地址，但网络规模变大时，手动配置就显得无能为力，因此需要设计适合L2MPM协议的动态IP分配方法，以方便基于L2MPM协议的WMN部署。
前人提出在进行地址分配之前，对网络的所有节点进行分群，把一组相距小于或等于r跳的节点划分为一个群，选举邻居节点数最多的节点作为群首节点，孤立节点可自立为群首。群内所有节点共同构成一个子网，群首节点负责选择一个子网ID，并且在所有群首节点中进行Duplicate Address Detection(DAD)检测以保证该子网ID的唯一性。在子网ID确定下来以后，群首向群内节点周期性地广播Router Advertisements(RA)消息，消息中包含子网ID。新加入节点先随机产生一个本地链路地址，并在群内进行DAD检测，如果检测到没有冲突，则将该本地链路地址和接收到的RA中的子网ID合成节点地址，否则重新选取地址，并重复上述过程。该算法实现了网络结构的分群，将本地链路地址的DAD检测限制在群内，而ID的DAD检测限制在群首之间，降低了协议开销。
现有技术基于L2MPM协议搭建的拓扑是动态变化的，维护网络结构的分群本身是一笔不小的开销，该算法不适合节点移动快，拓扑变化剧烈的网络。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线局域网中IP地址动态分配方法，旨在解决现有技术基于L2MPM协议搭建的拓扑是动态变化的，维护网络结构的分群本身工作量很大，不适合节点移动快，拓扑变化剧烈网络的问题。
本发明是这样实现的，一种无线局域网中IP地址动态分配方法，该无线局域网中IP地址动态分配方法利用协议中周期性广播的HELLO包来传送IP地址，每个节点建立表格来存储IP和MAC的对应关系，节点在收到HELLO包时，判断HELLO包携带的IP地址是否和表中的冲突，冲突则发送冲突通知给冲突节点，冲突节点重新生成IP地址，并丢弃此HELLO包；反之，继续处理HELLO包。
进一步，该无线局域网中IP地址动态分配方法包括两个新的帧结构和一个新的发送/接收函数。
进一步，帧结构包括：
包类型：标识HELLO消息；
Version：收到的HELLO消息的版本号与自己的Version相同则处理，不同则丢弃；
TTL：HELLO消息生存期；
标识：标识直接邻居、双向链路、可视化；
Initiator IP地址：产生HELLO消息的节点的IP地址；
Seq：HELLO消息的新旧；
Initiator MAC地址：产生HELLO消息的接口地址；
Sender MAC地址：转发HELLO消息的节点的MAC地址；
flag：标识是否是网关节点；
qos：链路质量；
冲突通知包格式：
头部：L2MPM协议头部；
标识：冲突通知包标识；
IP地址：冲突的IP地址；
Dst：冲突节点的MAC地址；
Src：发送冲突通知的节点的MAC地址。
进一步，新的发送/接收函数如下：
新定义的发送冲突通知函数格式如下：
L2MPM_send_collimsg(structL2MPM_pri*m_pri,__be32ip,uint8_t*mac)；
新定义的接收冲突通知函数格式如下：
L2MPM_receive_collimsg(struct sk_buff*skb,struct L2MPM_port*receive_if)。
本发明的另一目的在于提供一种所述的无线局域网中IP地址动态分配方法在基于WIFI的WMN场景的应用。
本发明提供的无线局域网中IP地址动态分配方法，通过周期性广播携带节点IP地址的HELLO包将IP地址分配与L2MPM协议结合，实现动态IP分配，解决了大规模网络中IP分配问题；每个节点收到HELLO包后提取其中IP地址和MAC地址，与存储表中的IP和MAC条目比较，若存在冲突，节点发送冲突通知给冲突节点，通知其重新选择IP，实现了冲突检测并解决冲突，使网络中节点拥有全网唯一IP；采用了新的HELLO包帧结构和冲突通知包结构，突破传统IP分配方法，减小网络开销；实现了基于L2MPM协议的WMN网络中动态IP分配，解决拓扑变化剧烈的网络的IP地址分配问题。本发明的方法简单，操作方便，较好的解决了现有技术基于L2MPM协议搭建的拓扑是动态变化的，维护网络结构的分群本身工作量很大，不适合节点移动快，拓扑变化剧烈网络的问题，使得WMN部署更简单化，自动化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的无线局域网中IP地址动态分配方法流程图；
图2是本发明实施例提供的Init函数流程图；
图3是本发明实施例提供的RandIP函数流程图；
图4是本发明实施例提供的ConfigIP函数流程图；
图5是本发明实施例提供的检测IP冲突记录文件流程图；
图6是本发明实施例提供的HELLO包处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例的无线局域网中IP地址动态分配方法包括以下步骤：
步骤一，从程序参数列表中解析出需要的参数,并建立对IP记录文件变化的监控机制；
步骤二，节点随机选择一个IP并通过ifconfig配置IP地址，将IP地址填充到HELLO包中通知给其它节点；
步骤三，检测IP冲突记录文件是否有改动，若有则读取文件中改动的IP地址，与之前随机选择的IP比较是否相同，相同则重新随机选择并配置，不相同则不做处理。
本发明的工作原理：
本发明利用协议中周期性广播的HELLO包来传送IP地址，并建立表格来存储IP和MAC的对应关系，在收到HELLO包时，判断其中携带的IP地址是否和表中的冲突，若冲突则发送冲突通知给冲突节点，冲突节点重新生成IP地址，并丢弃此HELLO包；反之，继续处理HELLO包。该方法适用于使用基于WIFI的WMN场景。
本发明包括两个新的帧结构和一个新的发送/接收函数：
(1)新的帧结构：如表1和表2所示
表1HELLO消息的一般格式
1.包类型：标识HELLO消息；
2.Version：收到的HELLO消息的版本号与自己的Version相同则处理，不同则丢弃；
3.TTL：HELLO消息生存期；
4.标识：标识直接邻居、双向链路、可视化等；
5.Initiator IP地址：产生HELLO消息的节点的IP地址；
6.Seq：HELLO消息的新旧；
7.Initiator MAC地址：产生HELLO消息的接口地址。
8.Sender MAC地址：转发HELLO消息的节点的MAC地址；
9.flag：标识是否是网关节点；
10.qos：链路质量。
表2冲突通知包格式
头部 标识 IP地址 Dst Src
头部：L2MPM协议头部；
标识：冲突通知包标识；
IP地址：冲突的IP地址；
Dst：冲突节点的MAC地址；
Src：发送冲突通知的节点的MAC地址；
(2)新的发送/接收函数：
新定义的发送冲突通知函数格式如下：
L2MPM_send_collimsg(structL2MPM_pri*m_pri,__be32ip,uint8_t*mac)；
新定义的接收冲突通知函数格式如下：
L2MPM_receive_collimsg(struct sk_buff*skb,struct L2MPM_port*receive_if)。
本发明是为WMN中节点提供一种分配IP地址的方法，使WMN部署更简单，更自动化；设定某一网段的地址作为地址池；每个节点启动后从地址池中随机选择一个IP地址，将此随机选择的IP地址分配给网卡；如果地址池选择的比较大则冲突的概率就会变小，但仍存在冲突的可能；为了检测到冲突并解决，本发明将IP地址添加到HELLO包中发送，每个节点存储一张表格维护IP和MAC的绑定关系，每个收到HELLO包的节点，将HELLO包中的IP地址、MAC地址与列表中的对比，若IP相同但MAC不同，则表明IP地址发生冲突，此节点需要发送冲突通知给冲突节点，冲突节点收到冲突通知后重新随机选择IP；HELLO包是周期性广播的，当节点收到HELLO包时就会检测IP地址是否与自己列表中的冲突；因此，即使在网络融合后，也可自动检测IP地址是否冲突并进行处理；当网络分割时，需要解决IP地址的回收问题，可以在列表中设置超时时间，若某节点离开网络，则该时间会不断增长直到超时，超时后将从列表中删除该节点对应的条目，回收其IP地址。
各子函数流程图如图2：从程序参数列表中解析出需要的参数，并建立对IP记录文件变化的监控机制。
如图3所示，RandIP函数随机生成一个32位整数，取其低24位作为本机号，并以作为网络号与本机号合成一个IP地址。
如图4所示，ConfigIP函数通过ifconfig配置IP地址。
如图5所示，利用poll/sysfs_notify机制检测IP冲突记录文件的内容变化事件并从中读出最近更新。
如图6所示，每个节点在发送HELLO包时都读取自己的IP地址添加到HELLO包中发送，在接收到HELLO包时按上述流程图处理，提取HELLO包中的IP地址与列表中的比较，若IP不同，则直接添加新的条目到HELLO包中，若IP相同，MAC也相同，则更新条目的生存期，若IP相同，MAC不同，则发送冲突通知给冲突节点。节点接收到冲突通知后，将冲突的IP地址写入冲突文件，并通过sysfs_notify通知上层程序读取IP地址。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种无线局域网中IP地址动态分配方法，其特征在于，该无线局域网中IP地址动态分配方法利用协议中周期性广播的HELLO包来传送IP地址，每个节点建立表格来存储IP和MAC的对应关系，节点在收到HELLO包时，判断HELLO包携带的IP地址是否和表中的冲突，冲突则发送冲突通知给冲突节点，冲突节点重新生成IP地址，并丢弃此HELLO包；反之，继续处理HELLO包；
该无线局域网中IP地址动态分配方法包括两个新的帧结构和一个新的发送/接收函数；
帧结构包括：
包类型：标识HELLO消息；
Version：收到的HELLO消息的版本号与自己的Version相同则处理，不同则丢弃；
TTL：HELLO消息生存期；
标识：标识直接邻居、双向链路、可视化；
Initiator IP地址：产生HELLO消息的节点的IP地址；
Seq：HELLO消息的新旧；
Initiator MAC地址：产生HELLO消息的接口地址；
Sender MAC地址：转发HELLO消息的节点的MAC地址；
flag：标识是否是网关节点；
qos：链路质量；
冲突通知包格式：
头部：L2MPM协议头部；
标识：冲突通知包标识；
IP地址：冲突的IP地址；
Dst：冲突节点的MAC地址；
Src：发送冲突通知的节点的MAC地址；
新定义的发送冲突通知函数用于由检测到冲突的节点将冲突hello包指针，冲突节点IP地址和冲突节点MAC地址发送给产生IP地址冲突的节点；
新定义的接收冲突通知函数用于产生冲突节点接收冲突节点缓冲区，冲突节点接收通知消息的端口号后随机选择IP地址。
2.一种如权利要求1所述的无线局域网中IP地址动态分配方法，其特征在于，所述IP地址动态分配方法应用于基于WIFI的WMN场景。
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