CN113794715A - 一种虚拟点对点网络数据发送、接收、应答方法及其*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种虚拟点对点网络数据发送、接收、应答方法及其***，发送方法包含以下步骤：初始化步骤：初始化并监听目的端口；构建网络接口步骤：启动本地网络穿透服务与远程服务器建立连接，并通过所述本地网络穿透服务构建LWIP底层的网络接口；链路生成步骤：将第一应用数据发送至所述目的端口，调用LWIP相应API将第一应用数据发往所述网络接口并触发回调函数，生成网络接口数据；发送步骤：通过所述网络穿透服务将所述网络接口数据发送至所述远程服务器，所述远程服务器解析所述网络接口数据并将所述网络接口数据转发至对应的接收终端。

Description

一种虚拟点对点网络数据发送、接收、应答方法及其***
技术领域
本发明涉及虚拟点对点网络通讯领域，具体指有一种虚拟点对点网络数据发送、接收、应答方法及其***。
背景技术
虚拟专用网络(VPN)的是在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯，在企业网络中有广泛应用。VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问。VPN可通过服务器、硬件、软件等多种方式实现。
随着Internet技术高速发展，物联网时代的到来，操作***对权限的管理越来越严格。在现有的移动终端***中，由于操作***封闭和权限限制无法创建虚拟网卡，现有技术只能通过***支持协议如IPSec、IKEv1、OpenVPN等进行虚拟网络通讯。
针对上述的现有技术存在的问题设计一种虚拟点对点网络数据发送、接收、应答方法及其***是本发明研究的目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种虚拟点对点网络数据发送、接收、应答方法及其***，能够有效解决上述现有技术存在的问题。
本发明的技术方案是：
一种移动设备虚拟点对点网络数据发送方法，包含以下步骤：
初始化步骤：初始化并监听目的端口；
构建网络接口步骤：启动本地网络穿透服务与远程服务器建立连接，并通过所述本地网络穿透服务构建LWIP底层的网络接口；
链路生成步骤：将第一应用数据发送至所述目的端口，调用LWIP相应API将第一应用数据发往所述网络接口并触发回调函数，生成网络接口数据；
发送步骤：通过所述网络穿透服务将所述网络接口数据发送至所述远程服务器，所述远程服务器解析所述网络接口数据并将所述网络接口数据转发至对应的接收终端。
进一步地，所述初始化步骤具体为，初始化本地网络代理服务，监听本地网络代理服务的目的端口。
进一步地，所述链路生成步骤具体为，通过上层应用将第一应用数据发送至所述目的端口，所述目的端口接收到完整的所述第一应用数据后，调用LWIP相应API将第一应用数据发往所述网络接口并触发回调函数，生成网络接口数据。
进一步地，上层应用通过标准TCP/IP协议栈将第一应用数据发送至所述目的端口。
进一步地，所述网络穿透服务将所述网络接口数据发送至所述远程服务器具体为，所述远程服务器解析所述网络接口数据的第一链路层数据帧，得到目的帧ID，所述远程服务器根据所述目的帧ID将所述网络接口数据转发至对应的接收终端。
进一步提供一种移动设备虚拟点对点网络数据接收方法，包含以下步骤：
接收步骤：接收远程服务器转发的网络接口数据，并将所述网络接口数据写入本地虚拟网卡；
解析步骤：解析所述网络接口数据获得第一应用数据，将所述第一应用数据转送给相应的进程。
进一步提供一种移动设备虚拟点对点网络数据应答方法，包含以下步骤：
发送应答步骤：接收终端处理所述第一应用数据，生成响应数据，并通过接收终端的本地虚拟网卡将所述响应数据沿原网络路径逆向发送至发送终端的本地穿透服务，调用发送终端的网络接口的回调函数，生成第二应用数据并发送至所述发送终端的目的端口；
转发应答步骤：上层应用接收所述第二应用数据，完成应答。
进一步地，所述调用发送终端的网络接口的回调函数具体为，
调用LWIP相应API将响应数据发往所述发送终端的所述网络接口，并触发回调函数。
进一步提供一种移动设备虚拟点对点网络数据通信方法，包含上述所述的发送方法、上述所述的接收方法、上述所述的应答方法。
进一步提供一种移动设备虚拟点对点网络数据通信***，包含：
发送模块，用于实现上述所述的发送方法；
接收模块，用于实现上述所述的接收方法；
应答模块，用于实现上述所述的应答方法。
因此，本发明提供以下的效果和/或优点：
本发明提供了虚拟点对点网络数据发送方法，通过监听目的端口、构建网络接口步骤、链路生成步骤、发送步骤实现，其中，通过所述本地网络穿透服务构建LWIP底层的网络接口实现构建网络接口，基于lwip协议栈的模拟虚拟网卡的方式，可以有效的规避***安全权限的限制，从而可以自由的进行网络通讯。
本发明进一步提供了虚拟点对点网络数据接收、应发方法，与虚拟点对点网络数据发送方法互相配合，实现了虚拟点对点网络数据通讯。
本发明采用的点对点虚拟网络技术只作用于当前应用而不影响***的其他应用使用。
本发明采用的LWIP协议栈生成的链路层数据帧可以实现高度自定义通讯协议，从而增加***的灵活性。
应当明白，本发明的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本发明的进一步的解释。
附图说明
图1为实施例一的流程示意图。
图2为实施例一的逻辑框图。
图3为实施例二的流程示意图。
图4为实施例二的逻辑框图。
图5为实施例三的流程示意图。
图6为实施例五的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
由于操作***封闭和权限限制无法创建虚拟网卡，现有技术只能通过***支持协议如IPSec、IKEv1、OpenVPN等进行虚拟网络通讯。下面将详细介绍本发明提供的虚拟点对点网络数据发送、接收、应答方法，在不需要特殊权限的情况下创建虚拟网卡并完成通讯功能。
实施例一
参考图1-2，一种移动设备虚拟点对点网络数据发送方法，本实施例提供的发送方法，用于创建虚拟点对点网络并将发送客户端的数据发送至接收客户端，发送客户端和接收客户端可以是移动设备、个人电脑、智能终端等，在此不做限制。发送方法包含以下步骤：
S1，初始化步骤：初始化并监听目的端口；具体为，初始化本地网络代理服务A，监听本地网络代理服务A的目的端口。主要通过以下代码实现：
Figure BDA0003260120980000051
Figure BDA0003260120980000061
本实施例中，就本文使用的而言，术语“本地网络服务器”可被认为和/或被称为：本地网络代理服务A的功能是代理网络用户去取得网络信息，它是网络信息的中转站，是个人网络和Internet服务商之间的中间代理机构，负责转发网络信息，对转发进行控制和登记；术语“端口”可被认为和/或被称为：每个端口都会对应一个应用或者服务，具有专门的协议，大多数协议为TCPIP协议，还有部分是UDP协议，具体协议的选择也是根据应用的特点来定的，端口号和IP的组合就相当于所需目的地的坐标。其中，HTTP协议代理服务器常用端口号：80/8080/3128/8081/9080。
监听目的端口是指对客户端所操作的一种信息记录。端口可以是用户指定的，也可以是预先设置的。例如本实施例中，监听的本地网络代理服务A的目的端口号为8080。
S2，构建网络接口步骤：启动本地网络穿透服务B与远程服务器C建立连接，并通过所述本地网络穿透服务B构建LWIP底层的网络接口。主要通过以下代码实现：
netif_set_default(netif_add(&netif,&ipaddr,&netmask,&gateway,NULL,vlncif_init,tcpip_input))；
netif_set_up(&netif)；
sys_sem_signal(sem)；
本实施例中，就本文使用的而言，术语“本地网络穿透服务”可被认为和/或被称为：本地网络穿透服务在公网中转服务器建立一个专用的连接通道，目的是将数据原封不动的传输到远端。启动本地网络穿透服务B与远程服务器C建立连接，同时完成加密模块同步。启动本地网络穿透服务B与远程服务器C建立连接为现有技术的直接采用，在此不具体赘述其原理。
本实施例中，就本文使用的而言，术语“LWIP”可被认为和/或被称为：LwIP是LightWeight(轻型)IP协议，有无操作***的支持都可以运行。构建LWIP底层的网络接口可以调用以下函数实现：
netif_add()和netif_set_up()。
构建所述LWIP底层的网络接口后，本实施例进一步进行：
初始化网络接口的收发回调函数tcpip_input和linkoutput。
LWIP分为四个层次：链路层、网络层、传输层和应用层。其中，tcpip_input是输入回调函数，这个函数将接收到的数据包提交给IP层；linkoutput是输出回调函数，这个函数用于将IP层数据包发送到目的地址处，当IP层发送数据包时，它会遍历链表，找出最合适的网络接口，并调用其注册的output函数发送数据包。运行LWIP的设备可以有多个网络接口：以太网接口、串行链路接口、环回接口等。为了实现对所有网络接口的有效管理，需要完成网络接口的初始化工作。
S3，链路生成步骤：将第一应用数据发送至所述目的端口，调用LWIP相应API将第一应用数据发往所述网络接口并触发回调函数，生成网络接口数据；
进一步地，链路生成步骤具体为，通过上层应用标准TCP/IP协议栈将第一应用数据发送至所述目的端口，所述目的端口接收到完整的所述第一应用数据后，调用LWIP相应API将第一应用数据发往所述网络接口并触发回调函数，生成网络接口数据。
本实施例中，就本文使用的而言，术语“链路”可被认为和/或被称为：链路就是从一个结点到相邻结点的一段路径，中间没有任何其他的交换结点，在进行数据通信时，两个计算机之间的通路往往是由许多的链路串接而成的。
本实施例将第一应用数据发送至本地网络代理服务A的目的端口：8080，此时，本方法在发送第一应用数据的过程中还会自动判断数据是否已经完整发送，若还未完整发送，则继续等待数据，而不执行后续步骤。本地网络代理服务A收到完整的第一应用数据后，调用LWIP协议栈接口netconn_write生成链路层数据帧并触发回调函数linkoutput。通过链路生成步骤，本地网络代理服务A和远程服务器C之间的链路建立完毕。LWIP协议栈功能是一个完整内部的协议***，LWIP内部进程一直循环运行，主要负责两方面功能：1.接收应用层数据转换后发往网络接口interface并触发回调linkoutput；2.接收底层驱动数据，并调用tcpip_input接口并做相应的TCP/IP协议栈解析。
S4，发送步骤：通过所述网络穿透服务将所述网络接口数据发送至所述远程服务器C，所述远程服务器C解析所述网络接口数据并将所述网络接口数据转发至对应的接收终端。主要通过以下代码实现：
Figure BDA0003260120980000091
进一步地，所述网络穿透服务将所述网络接口数据发送至所述远程服务器C具体为，所述远程服务器C解析所述网络接口数据的第一链路层数据帧，得到目的帧ID，所述远程服务器C根据所述目的帧ID将所述网络接口数据转发至对应的接收终端。
本实施例中，所述远程服务器C解析所述网络接口数据的第一链路层数据帧之前，先调用回调函数linkoutput通过网络穿透服务将网络接口数据加密后发往远程服务器C。
链路层数据帧是数据链路层的协议数据单元，它包括三部分：帧头、数据部分、帧尾。其中，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等；数据部分则包含网络层传下来的数据，比如IP数据包，等等。在发送端，数据链路层把网络层传下来得数据封装成帧，然后发送到链路上。其中，帧ID是集成了地址信息、数据类型、数据用途等重要信息，所述远程服务器C根据所述目的帧ID将所述网络接口数据转发至对应的接收终端，完成对网络接口数据的转发，并送达对应的接收终端。
通过上述步骤S1-4，基于LWIP协议栈的模拟虚拟网卡的方式，可以有效的规避***安全权限的限制，从而可以自由的进行网络数据发送至相应的接收终端。
在其他实施例中，在使用LWIP协议栈功能时可以改用UDP方式进行穿透通讯。根据标准TCPIP协议内容，也可以自行设计接口来编码和解码链路层数据。
实施例二
参考图3-4，一种移动设备虚拟点对点网络数据接收方法，本实施例提供的接收方法，用于控制接收终端和实施例一提供的发送方法相配合。
接收方法包含以下步骤：
S5，接收步骤：接收远程服务器C转发的网络接口数据，并将所述网络接口数据写入本地虚拟网卡。
本实施例中，就本文使用的而言，术语“虚拟网卡”可被认为和/或被称为：虚拟网卡可以模拟集线器功能，实现VPN的功能，使得***把此软件识别成一块网卡，有了这东西，只要可以访问外网，都可以连接到虚拟集线器(HUB)上与其它电脑组成局域网。其中，接收远程服务器C转发的网络接口数据使用的是物理网卡。所述网络接口数据写入本地虚拟网卡，才能让网络接口数据作为字节流被虚拟网卡接收。本实施例在接收第一应用数据的过程中还会自动判断数据是否已经完整发送，若还未完整接收，则继续等待数据，而不执行后续步骤。
S6，解析步骤：解析所述网络接口数据获得第一应用数据，将所述第一应用数据转送给相应的进程。
本实施例中，解析步骤是虚拟网卡将网络接口数据导入相应的进程。具体为：接收客户端所在的操作***根据TCP/IP协议栈解析获取第一应用数据并交付给相应进程。该方法为现有技术的直接采用，与虚拟网卡构建vpn的原理相同，属于本领域技术人员的公知手段，在此不具体展开。
实施例三
参考图5，一种移动设备虚拟点对点网络数据应答方法，本实施例提供的应答方法，用于控制接收终端和发送终端互相配合，从而通过接收终端想发送终端返回数据信号，告知发送终端相应的接收情况等。
应答包含以下步骤：
S7，发送应答步骤：接收终端处理所述第一应用数据，生成响应数据，并通过接收终端的本地虚拟网卡将所述响应数据沿原网络路径逆向发送至发送终端的本地穿透服务，调用发送终端的网络接口的回调函数，生成第二应用数据并发送至所述发送终端的目的端口。
进一步地，所述调用发送终端的网络接口的回调函数具体为，调用LWIP相应API将响应数据发往所述发送终端的所述网络接口，并触发回调函数。
在实施例一中，本实施例中，生成了一条网络链路。本步骤中，接收终端的本地虚拟网卡将所述响应数据沿实施例一生成的网络链路逆向发送至发送终端的本地穿透服务，本地穿透服务调用LWIP网络接口的回调函数tcpip_input将链路层数据帧交由LWIP协议栈解析获取生成第二应用数据，并转发给发送终端的本地网络代理服务A的目的端口：8080。
S8，转发应答步骤：上层应用接收所述第二应用数据，完成应答。
实施例四
一种移动设备虚拟点对点网络数据通信方法，包含如实施例一所述的发送方法；如实施例二所述的接收方法；如实施例三所述的应答方法。
实现发送客户端通过发送方法向接收客户端发送数据，接收客户端通过接收方法接收并解析得到相应的数据，同时，接收客户端向发送客户端通过应答方法应答。
本实施例的具体实现方式为实施例一、二、三的结合，在此不再赘述。
实施例五
一种移动设备虚拟点对点网络数据通信***，包含：
发送模块，用于实现如实施例一所述的发送方法；
接收模块，用于实现如实施例二所述的接收方法；
应答模块，用于实现如实施例三所述的应答方法。
参考图6，本实施例，发送模块为移动设备，其中，发送客户端设置和/或集成有本地网络代理服务A、本地网络穿透服务B，本地网络代理服务A和本地网络穿透服务B通过构建LWIP底层的网络接口和链路进行通信，再通过互联网-远程服务器-互联网的方式与接收模块(设备终端)进行通信。
利用实施例一到四其中的任意方法和/或实施例五提供的通信***进行实验，其中，发送客户端为移动设备，运行的***软件为DIACom，接收客户端为工业路由器设备，运行的***软件为vlnclient，通过DIACom软件建立LWIP底层的网络接口和链路进行通信。其中需要的权限为使用网络权限，发送客户端和接收客户端成功进行虚拟点对点网络通讯。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种移动设备虚拟点对点网络数据发送方法，其特征在于：包含以下步骤：
初始化步骤：初始化并监听目的端口；
构建网络接口步骤：启动本地网络穿透服务与远程服务器建立连接，并通过所述本地网络穿透服务构建LWIP底层的网络接口；
链路生成步骤：将第一应用数据发送至所述目的端口，调用LWIP相应API将第一应用数据发往所述网络接口并触发回调函数，生成网络接口数据；
发送步骤：通过所述网络穿透服务将所述网络接口数据发送至所述远程服务器，所述远程服务器解析所述网络接口数据并将所述网络接口数据转发至对应的接收终端。
2.根据权利要求1所述的一种移动设备虚拟点对点网络数据发送方法，其特征在于：所述初始化步骤具体为，初始化本地网络代理服务，监听本地网络代理服务的目的端口。
3.根据权利要求2所述的一种移动设备虚拟点对点网络数据发送方法，其特征在于：所述链路生成步骤具体为，通过上层应用将第一应用数据发送至所述目的端口，所述目的端口接收到完整的所述第一应用数据后，调用LWIP相应API将第一应用数据发往所述网络接口并触发回调函数，生成网络接口数据。
4.根据权利要求3所述的一种移动设备虚拟点对点网络数据发送方法，其特征在于：上层应用通过标准TCP/IP协议栈将第一应用数据发送至所述目的端口。
5.根据权利要求1所述的一种移动设备虚拟点对点网络数据发送方法，其特征在于：所述网络穿透服务将所述网络接口数据发送至所述远程服务器具体为，所述远程服务器解析所述网络接口数据的第一链路层数据帧，得到目的帧ID，所述远程服务器根据所述目的帧ID将所述网络接口数据转发至对应的接收终端。
6.一种移动设备虚拟点对点网络数据接收方法，其特征在于：包含以下步骤：
接收步骤：接收远程服务器转发的网络接口数据，并将所述网络接口数据写入本地虚拟网卡；
解析步骤：解析所述网络接口数据获得第一应用数据，将所述第一应用数据转送给相应的进程。
7.一种移动设备虚拟点对点网络数据应答方法，其特征在于：包含以下步骤：
发送应答步骤：接收终端处理所述第一应用数据，生成响应数据，并通过接收终端的本地虚拟网卡将所述响应数据沿原网络路径逆向发送至发送终端的本地穿透服务，调用发送终端的网络接口的回调函数，生成第二应用数据并发送至所述发送终端的目的端口；
转发应答步骤：上层应用接收所述第二应用数据，完成应答。
8.根据权利要求7所述的一种移动设备虚拟点对点网络数据应答方法，其特征在于：所述调用发送终端的网络接口的回调函数具体为，
调用LWIP相应API将响应数据发往所述发送终端的所述网络接口，并触发回调函数。
9.一种移动设备虚拟点对点网络数据通信方法，其特征在于：包含权利要求1-5任意一条所述的发送方法、权利要求6所述的接收方法、权利要求7-8任意一条所述的应答方法。
10.一种移动设备虚拟点对点网络数据通信***，其特征在于：包含：
发送模块，用于实现如权利要求1-5任意一条所述的发送方法；
接收模块，用于实现权利要求6所述的接收方法；
应答模块，用于实现权利要求7-8任意一条所述的应答方法。
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