唤醒网络唤醒

收稿日期:2003-05-10;修返日期:2003-09-11基于IP广播的计算机远程唤醒机制及其实现刘波1,2,齐德昱1,段丽艳2,张艳青1(1.
华南理工大学计算机学院,广东广州510641;2.
华南师范大学计算机科学系,广东广州510631)摘要:通过远程唤醒使远程主机自动加电启动,进而利用远程控制软件可对远程主机进行有效控制.
基于IP广播的计算机远程唤醒机制,采用WinSock实现了计算机的远程唤醒、远程关机和重新启动,从而为远程控制计算机提供有力支持.
关键词:远程唤醒;远程控制;远程唤醒数据帧;IP广播;WinSock中图法分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1001-3695(2004)07-0237-02MechanismandImplementationofRemoteWakeningofComputersBasedonIPBroadcastLIUBo1,2,QIDe-yu1,DUANLi-yan2,ZHANGYan-qing1(1.
CollegeofComputerScience,SouthChinaUniversityofTechnology,GuangzhouGuangdong510641,China;2.
Dept.
ofComputerScience,SouthChinaNormalUniversity,GuangzhouGuangdong510631,China)Abstract:Remotewakeningenablesremotehoststopoweronautomatically,andthenremotehostscouldbecontrolledeffec-tivelybyusingremotecontrolsoftware.
BasedonIPbroadcastremotewakeningmechanism,theimplementationofremotewake-ning,remoteshutdownandremoterebootofcomputerswithWinSock,whichcansupporteffectivelyremotecontrolofcomput-ers.
Keywords:RemoteWakening;RemoteControl;RemoteWakeningDataFrame;IPBroadcast;WinSock利用远程控制软件可对远程主机进行有效控制,但是如果远程主机没有启动,远程控制软件就不能发挥作用,需要先唤醒远程主机.
广播是指向网络中的所有主机发送报文,网络中的每台主机不管是否需要,都将接收到该报文.
在不知道或者不需要知道接收者的情况下,广播通信是非常有效的通信方式[1],如网络管理员向所有网络用户发送信息,DHCP(动态主机配置协议)客户在启动时通过发送广播信息来查询DHCP服务器等.
但是广播会浪费较多的主机资源,频繁地广播会导致"广播风暴",造成网络资源的巨大浪费.
基于IP广播的计算机远程唤醒是指通过IP广播发送远程唤醒数据帧给目标网络中的所有站点,使该网络中的对应主机在相关硬件的支持下自动加电启动.
远程主机在没有启动的情况下,本地机不能与之建立连接,因而不能通过单播方式来远程唤醒它;另外没有启动的远程主机没有加入组播组,也不能通过组播方式来远程唤醒它.
唤醒远程主机可以通过IP广播来实现.
1基于IP广播的计算机远程唤醒机制1.
1UDP协议UDP(用户数据报协议)是建立在IP协议之上的传输层协议,提供无连接数据报传输.
发送数据时,UDP软件构造一个数据报,把它交给IP层,但不保证该数据报可靠地到达目标节点.
UDP不可靠,之所以TCP/IP要采纳它,是因为UDP的高效率,由于不需要建立连接,就节约了建立连接与撤销连接的开销,即使在传送过程中由于报文出错或丢失需要重传该报文,其开销也比面向连接的传输小[1,2].
UDP的无连接特点适合进行IP广播.
在计算机远程唤醒中,对于没有启动的远程主机,不能与之建立连接,可采用IP广播向它发送远程唤醒数据帧来唤醒它.
1.
2IP广播地址IP地址由网络号与主机号两部分组成.
TCP/IP规定,主机号各位都为1的IP地址用于广播,称之为广播地址,如一个网络号为202.
116.
32的C类网络对应的广播地址为202.
116.
32.
255.
IP广播地址只能作为IP报文的目的地址,表示报文的一组接收者,网络中的每台主机和路由器等都要接收和处理目的地址为广播地址的数据报文.
IP广播地址分为下列几类[2]:(1)有限广播地址.
TCP/IP规定,32位都为1的IP地址255.
255.
255.
255用于本网广播,该地址被称为有限广播地址.
主机在启动过程中,往往不知道其所在网络的网络号,这时要向本网广播就只能采用有限广播地址.
为了防止发生"广播风暴",利用有限广播地址进行本网广播的数据报不能通过路由器转发给其他网络,只能在本网内部传播.
(2)直接广播地址.
如果广播地址包含一个有效的网络号和主机号,主机号的各位都为1或者都为0,这样的广播地址用于对任何一个指定的网络进行直接广播,称之为直接广播地址.
A类网的直接广播地址为NetID.
255.
255.
255,B类网的直接广播地址为NetID.
255.
255,C类网的直接广播地址为·732·第7期刘波等:基于IP广播的计算机远程唤醒机制及其实现NetID.
255,其中NetID为网络号.
如202.
116.
32.
255是一个网络号NetID为202.
116.
32的C类网络所对应的直接广播地址.
(3)子网广播地址.
利用子网掩码SubnetMask可以把IP地址划分为子网地址和子网主机号两部分.
如果子网主机号的各位都为1,这样的广播地址用于对一个指定的子网进行广播,我们称之为子网广播地址.
如一个C类网络202.
116.
32.
0的标准掩码是255.
255.
255.
0,为它设置子网掩码255.
255.
255.
192,则将该网络划分为四个子网:202.
116.
32.
0,202.
116.
32.
64,202.
116.
32.
128和202.
116.
32.
192;利用子网广播地址202.
116.
32.
127可对子网202.
116.
32.
64中的各台主机进行广播.
要唤醒远程主机,可根据远程主机所处的位置(本网、其他网络或子网)来决定采用对应的IP广播地址.
1.
3远程唤醒数据帧目前普遍采用美国AMD公司制定的MagicPacket1.
0来生成远程唤醒数据帧.
MagicPacket1.
0虽然只是AMD公司开发推广的一项技术,并非业界公认的标准,但受到很多厂商支持.
美国AMD公司的MagicPacket1.
0定义远程唤醒数据帧是由6倍的"FF"(即FFFFFFFFFFFF)开头,后跟16倍的目标网卡的MAC地址.
如假设要唤醒的远程主机所带网卡的MAC地址为00-10-B5-68-8D-75,其对应的远程唤醒数据帧为FFFFFFFFFFFF0010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D750010B5688D75.
1.
4远程唤醒数据帧的IP广播为了唤醒远程主机,先要获取该主机网卡的MAC地址,然后按照美国AMD公司的MagicPacket标准生成对应的远程唤醒数据帧,再利用UDP协议进行IP广播,向网络发送该数据帧;远程主机的网卡对接收到的广播数据进行分析,发现该数据帧中包含了该网卡的MAC地址,于是通过网卡与主机板的三芯连线向该主机发出启动信号,从而实现远程唤醒.
要唤醒的远程主机所处的位置不同,远程唤醒数据帧的IP广播过程也有所不同,如图1和图2所示.
图1本地机与远程主机在同一网络时远程唤醒数据的IP广播过程图2本地机与远程主机不在同一网络时远程唤醒数据帧的IP广播过程(1)远程主机在本网中.
利用有限广播地址255.
255.
255.
255发送远程唤醒数据帧,则该数据帧只在本网内广播,本网中的所有主机都将接收到该数据帧,但只有网卡的MAC地址与广播数据帧所包含的MAC地址相匹配的主机被唤醒.
(2)远程主机在其他网络(或子网)中.
利用直接广播地址(或子网广播地址)发送远程唤醒数据帧;当该数据帧到达路由器时,根据广播地址所对应的目标网络号决定是否转发;如果目标网络不与该路由器相连,则选择适当的路由转发分组到下一个路由器;最后分组被转发到与广播地址具有相同网络号的目标网络中[3],并在该网络内广播.
目标网络中的所有主机都将接收到该数据帧,但只有网卡的MAC地址与广播数据帧所包含的MAC地址相匹配的主机被唤醒.
1.
5支持远程唤醒的硬件要求要实现远程唤醒,首先远程主机所使用的网卡、主板和电源必须满足一定的条件:(1)网卡.
要实现远程唤醒,远程主机所使用的网卡要支持WOL(WakeUpOnLAN,网络唤醒).
这样的网卡通常有一个三针的WOL接口,并同时附带一条三芯电缆用于与主板相连,以便在关机状态下也能给网卡供电;但有些支持WOL的网卡不带三芯电缆,这时对应的主板要支持PCI2.
2标准,可直接通过PCI插槽给网卡供电.
(2)主板.
要实现远程唤醒,远程主机所使用的主板要支持网络唤醒功能,并且该功能被设置为"Enable".
通过查看CMOS的"PowerManagement"菜单中是否含有"PowerUpOnLAN"或者"PowerUpOnPCICard"可知道主板是否支持网络唤醒功能.
主板如果支持PowerUpOnLAN,则一般提供三芯插座,以便用一条三芯电缆与网卡相连;否则,主板如果支持PCI2.
2标准,则支持PowerUpOnPCICard,这样的主板不提供三芯插座,可直接通过PCI插槽给PCI网卡供电.
需要强调的是,要实现远程唤醒,远程主机CMOS菜单中的"PowerUpOnLAN"或者"PowerUpOnPCICard"必须被设置为"Ena-ble".
(3)电源.
要实现远程唤醒,远程主机所使用的电源必须是符合ATX2.
01标准的ATX电源,+5VStandby电流至少为600mA,从电源的外部标签中可以获悉相关数据.
通常我们所使用的计算机的各部件都支持远程唤醒,我们所要做的工作只是将远程主机CMOS菜单中的"PowerUpOnLAN"或者"PowerUpOnPCICard"设置为"Enable",并连接好相应的电缆(如果有的话).
另外,要实现远程唤醒,从本地机到远程主机之间的各个路由器必须能够转发远程唤醒数据帧所对应的分组.
2基于IP广播的远程唤醒实现在Windows98环境中,采用Delphi5.
0和WinSock[4],在局域网上实现了基于IP广播的计算机远程唤醒,并对所唤醒的远程主机采用C/S模式实现远程关机和重新启动.
2.
1远程唤醒模块远程唤醒模块的主要功能是构造远程唤醒数据帧,并通过IP广播将该数据帧发送到远程主机,以唤醒它.
(下转第247页)·832·计算机应用研究2004年局域网远程唤醒数据帧远程唤醒数据帧远程唤醒数据帧远程唤醒数据帧本地机远程主机目标网络远程唤醒数据帧远程唤醒数据帧远程唤醒数据帧远程唤醒数据帧本地机远程主机路由器路由器图4标志河流的地形景观图5结论本文主要对地理信息各种要素(点状、线状、面状)在地形景观上的标志问题进行了研究,采用叠加算法并结合VRML实现了北汝河的河流标志,非常方便地实现了各类地理要素在地形景观模型上的叠加标志.
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作者简介:祝玉华(1965-),女,副教授,博士研究生,主要研究方向为地理信息系统和科学计算可视化;甄彤(1964-),男,副教授,主要研究方向为计算机图形学;陈永华(1962-),男,副教授,博士,主要研究方向为地理信息系统和计算机图形学;王家耀(1936-),男,中国工程院院士,教授,博士生导师,主要研究方向为地理信息系统.
(上接第238页)其处理过程如下:(1)利用远程主机的MAC地址构造远程唤醒数据帧wakeframe,该数据帧共102个字节.
可利用命令winipcfg或ipconfig获取远程主机的MAC地址,即在远程主机中执行:winipcfg或ipconfig/all.
(2)设置IP广播地址ClientUDP.
RemoteHost为有限广播地址255.
255.
255.
255,因为实验中远程主机与本地机处于同一个局域网中.
如果远程主机与本地机不在同一网络中,则IP广播可采用直接广播地址或子网广播地址.
(3)设置远程端口ClientUDP.
RemotePort与本地端口ClientUDP.
LocalPort为合法的端口号,如设置ClientUDP.
Re-motePort为1234,ClientUDP.
LocalPort为2345.
(4)调用ClientUDP.
SendBuffer(wakeframe,102)发送远程唤醒数据帧wakeframe.
2.
2远程关机和重新启动模块我们采用WinSock编程和面向连接的方式实现了远程关机和重新启动,远程主机对应服务器端,本地机对应客户端.
远程主机被唤醒时自动运行服务器端软件,等待客户发出关机或重新启动请求,并在客户请求到达时,调用WindowsAPI函数ExitWindowsEx()完成关机或重新启动[5],同时向客户端发送应答信息.
其处理过程如图3所示.
图3远程关机/重启的处理过程基于IP广播的计算机远程唤醒没有提供可靠服务,其可靠性取决于具体网络的可靠性.
我们实验用的局域网采用星型拓扑结构,配置有五台主机,它们各配置10Mpbs/100Mbps网卡和Windows98.
经多次实验表明,当选择不同的主机进行远程唤醒时,对应的远程主机都可接收到发送给它的远程唤醒数据帧而被唤醒,有较高的可靠性.
3结束语本文阐述了基于IP广播的计算机远程唤醒机制,并采用WinSock实现了计算机的远程唤醒、远程关机和重新启动.
但由于远程唤醒采用UDP协议,没有提供可靠服务,所以在互联网中不能保证远程唤醒的可靠性.
下一步主要要做两方面的工作:①通过实现可靠的IP广播来保证远程唤醒的可靠性;②要提高远程唤醒的安全性.
随着家庭办公的兴起和移动计算的不断发展,远程唤醒技术与远程控制技术有机结合起来,必将得到广泛的应用.
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作者简介:刘波(1968-),男,湖北钟祥人,副教授,博士研究生,主要研究方向为网络计算、操作系统;齐德昱(1959-),男,教授,博士生导师,主要研究方向为网络计算、计算机体系结构;段丽艳(1968-),女,吉林梅河口人,高级实验师,主要研究方向为网络应用、CAI;张艳青,男,博士研究生,主要研究方向为图形图像处理.
·742·第7期祝玉华等:地理信息要素与地形景观叠加算法的研究Socket()Connect()Send()Recv()Close()Socket()Bind()Listen()Accept()Recv()调用ExitWindowsEx()进行关机/重启,并调用Send()应答Close()关机/重启请求连接请求应答信息客户端服务器端