吳義三咸寧職業(yè)技術學院?。ㄏ虒?37100）

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基于NDIS的無線Mesh網(wǎng)絡協(xié)議的研究和實現(xiàn)

吳義三
咸寧職業(yè)技術學院（咸寧437100）

摘要隨機網(wǎng)絡通信快速發(fā)展，對于無線電的研究越來越深入，建立起無線電通信平臺也迫在眉睫。NDIS基礎上提出NMP網(wǎng)絡協(xié)議，對于Mesh無線電網(wǎng)絡推廣具有積極意義。本文針對NDIS架構進行分析，針對Mesh無線電網(wǎng)絡特點進行分析，對NMP協(xié)議進行了實際應用研究，并搭建起NMP網(wǎng)絡實現(xiàn)性能測試，進而表明Mshe協(xié)議的優(yōu)越性。

關鍵詞無線Mesh網(wǎng)絡協(xié)議；實現(xiàn)；NDIS中圖分類號：TN915.03

文獻標識碼：A

文章編號：1003-3319（2016）01-00030-02

無線電Mesh網(wǎng)絡作為當前比較先進有效的通信技術，其具有優(yōu)秀的結構特征可以直接作為無線網(wǎng)絡接口。無線Mesh隨著時代的發(fā)展其被廣泛應用于各個方面甚至一些網(wǎng)絡公司正在積極研制無線網(wǎng)絡通信平臺，逐漸適應當前流行的Windows網(wǎng)絡平臺應用。以往很多都不是在Windows網(wǎng)絡平臺上應用，但是實現(xiàn)Windows平臺無線網(wǎng)絡的需求也越來越大。本文基于NDIS的無線Mesh網(wǎng)絡協(xié)議進行研究，從基礎概念性問題進行分析再到無線網(wǎng)絡實現(xiàn)，為相關研究同仁提供借鑒。

1　基本概念簡介

1.1NDIS介紹

NDIS即網(wǎng)絡驅動接口規(guī)范，其主要目的時為NIC制定出標準的AP接口。介質訪問的時候通過NIC來實現(xiàn)編程接口互訪，由于NIC驅動封裝了所有硬件，而NDIS可以提供函數(shù)庫供應高層協(xié)議驅動調(diào)用和MAC驅動調(diào)用。采用NDIS規(guī)范接口可以為驅動提供更加便利的調(diào)用流程和安全。NDIS目前可以支持主流的三種驅動網(wǎng)絡程序：（1）網(wǎng)卡驅動程序；（2）中間驅動程序；（3）協(xié)議驅動程序。NDIS可以實現(xiàn)網(wǎng)絡驅動程序運行開發(fā)環(huán)境創(chuàng)建，然偶通過調(diào)用NDIS中的函數(shù)來實現(xiàn)接口數(shù)據(jù)交換，進而使得網(wǎng)絡驅動與操作系統(tǒng)分平，進而實現(xiàn)無線通信。這種工作模式有利于提升程序編寫人員的效率，還可以通過封裝開發(fā)來減少軟件設計開發(fā)的工作量，為實現(xiàn)輕松開發(fā)提供可靠性保障［1］。

1.2Mesh協(xié)議介紹

Mesh網(wǎng)絡即無線網(wǎng)格網(wǎng)絡，屬于一種多跳網(wǎng)絡同時也是解決無線互聯(lián)問題的關鍵性技術。Mesh網(wǎng)絡對于下一代網(wǎng)絡的發(fā)展和演進具有非常重要的作用，同時也是Mesh和其他網(wǎng)絡建立起通信的重要紐帶。Mesh網(wǎng)絡在現(xiàn)代化的礦井中應用相當廣泛，并且在國內(nèi)各個公司之間實現(xiàn)無線通信。如煤礦井下的無線通信應用，由于井下環(huán)境非常復雜，常規(guī)的通信技術已經(jīng)無法滿足要求，且不利于安全施工若遇到斷電或者塌方問題則很容易出現(xiàn)通訊中斷，井上將無法聯(lián)系到井下人員，對于井下狀況不甚了解也不利于救援工作開展［2］。

2　NDIS架構層次

NDIS架構與外界和上下層的接口為TDI，TDI作為API核心組成，其根據(jù)網(wǎng)絡傳輸接口來規(guī)范Windows程序接口請求包，并將其發(fā)給協(xié)議驅動層。針對TDI進行傳輸層接口進行劃分，其可以將網(wǎng)絡API的實現(xiàn)與協(xié)議分開，以此來實現(xiàn)API不同協(xié)議功能。NDIS作為協(xié)議驅動最高協(xié)議，可實現(xiàn)與微端驅動數(shù)據(jù)交互，協(xié)議驅動程序主要用于關注NDIS包收發(fā)請求。每個NDIS包都會對應相應數(shù)據(jù)包，協(xié)議驅動程序主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)包處理、接收、發(fā)送以及緩沖等功能。中間程序可實現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)過濾處理，因此很多程序開發(fā)商還將其用于防火墻開發(fā)。值得一提的是NDIS下端微端口需要遵循NDIS框架的網(wǎng)卡驅動，并且由網(wǎng)卡廠商提供主要功能，進而實現(xiàn)網(wǎng)卡接收和發(fā)送處理［3］。

2.1NDIS接收函數(shù)和以太網(wǎng)幀對應性

NDIS函數(shù)讓自己的開發(fā)協(xié)議程序，開發(fā)過程中必須構建自己的協(xié)議字，并通過函數(shù)端口注冊協(xié)議字。協(xié)議字中包含很多可自動觸發(fā)回調(diào)的函數(shù)，這些函數(shù)則需要自己實現(xiàn)。最為基本的回調(diào)函數(shù)主要分為ReceiveHandler和ReceivePackageHandler以及其他類型的函數(shù)，這些函數(shù)之間通過網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)包。ReceiveHandler作為必要函數(shù)，同底層的網(wǎng)卡驅動調(diào)用的函數(shù)相對應，每次收到的數(shù)據(jù)包必須立即處理。如圖1所示DIX為常見的以太網(wǎng)幀的接收情況，通過NDIS作為工作數(shù)據(jù)需要以太網(wǎng)幀的幀校驗序列和前導碼。將以太網(wǎng)幀頭函數(shù)放入到HeaderBuffer中，然后通過LooKAheadBuffer接收和存放這些數(shù)據(jù)。

3　基于NDIS的無線Mesh協(xié)議設計

NMP協(xié)議作為本次基于NDIS無線Mesh協(xié)議，其屬于一個完整的協(xié)議包含了數(shù)據(jù)管理、認證、鏈路維護、路由、握手以及流控等多個方面，其實現(xiàn)了查詢統(tǒng)計、動態(tài)配置以及ping等API接口。NMP作為無線Mesh網(wǎng)絡協(xié)議，NMP支持著多個無線多跳的網(wǎng)狀組網(wǎng)方式。NMP可以通過以太網(wǎng)代理來實現(xiàn)組網(wǎng)，使得用戶在不做任何修改的前提之下通過NMP網(wǎng)絡實現(xiàn)任何網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。

無線Mesh協(xié)議通過在線鏈路層實現(xiàn)通信路由功能，同時也將路由網(wǎng)絡分為了兩種模式，其一為兩層模式；其二為三層模式，而NMP則被設置為二層協(xié)議模式。為了進一步實現(xiàn)二層協(xié)議和NMP協(xié)議之間最大兼容可能，將NMP協(xié)議封裝入以太網(wǎng)幀之中，然后選取二層協(xié)議未曾使用的類型值作為識別NMP幀。無線Mesh協(xié)議中控制報文的時候，必須要根據(jù)實際載體信息，然后攜帶各種信息在CU中進行分類。報文通過上層外部數(shù)據(jù)進行封裝，然后通過NMP網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，但是這類型的數(shù)據(jù)包必須要具備標識能力，否則將難以在網(wǎng)絡中流經(jīng)暢通。

4　編碼實現(xiàn)以及測試

基于NDIS的無線Mesh協(xié)議實現(xiàn)的時候，主要以Windows系統(tǒng)作為開發(fā)和性能測試環(huán)境。性能測試的時候將INF文件配置好，然后將SYS文件在可控面板中進行選項卡安裝和改進。NMP協(xié)議可支持各種NDIS規(guī)范網(wǎng)卡，因此在選擇網(wǎng)卡的時候既可以選擇TP-Link，也可以選擇D-Link作為試驗網(wǎng)卡。NMP協(xié)議的性能測試將采用NMP協(xié)議的黑名單機制，首先使用命令將未被測試的網(wǎng)絡節(jié)點放入黑名單之中；其次黑名單中的節(jié)點不能夠作為相鄰節(jié)點，且節(jié)點運行過程中不能夠單跳互訪。

針對NMP協(xié)議進行性能測試的時候，選用6臺PC作為測試儀器；測試的主要內(nèi)容為：測試網(wǎng)絡的吞吐量、測試環(huán)境部署、測試網(wǎng)絡通信情況，最后以此來排除功率的衰減影響。選取的6臺電腦部署均要部署得相當近，多跳的拓撲結構則是利用黑名單機制模式所建立，無線網(wǎng)卡均被設置為Adhoc模式，并且一同連入無線網(wǎng)絡之中。

5　結語

NDIS將網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)和下層網(wǎng)絡分開，因此網(wǎng)絡協(xié)議開發(fā)過程中將會得到極大限制。本次試驗采用NDIS無線Mesh網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)作為研究重點，分析了網(wǎng)絡運行過程中的狀況以及網(wǎng)絡環(huán)境架設情況。為了架設完整的網(wǎng)絡協(xié)議，必須要具有網(wǎng)絡協(xié)議的基本功能之外，還應該支持網(wǎng)絡動態(tài)配置和查詢。經(jīng)過研究NMP協(xié)議可以在Windows平臺下做無線Mesh網(wǎng)絡應用功能支持，必須在今后的工作中不斷改善和優(yōu)化網(wǎng)絡協(xié)議。本文通過NDIS的無線Mesh協(xié)議的基本概念和實現(xiàn)研究，以期與參與無線網(wǎng)絡研究同仁共同交流。

參考文獻

［1］謝宗思.淺議基于WLAN的無線Mesh網(wǎng)絡協(xié)議研究與實現(xiàn)［J］.信息通信，2015，06：211-212.

［2］張翔，汪文勇，黃鸝聲，黃外流.動態(tài)源路由協(xié)議DSR在NDIS架構中的設計與實現(xiàn)［J］.計算機應用研究，2009，06：2220-2223.

［3］楊孟珂，楊亞濤，白中英.基于HWMP協(xié)議的無線Mesh網(wǎng)絡多網(wǎng)關路由協(xié)議研究［J］.微電子學與計算機，2009，12：4-8

（責任編輯：文婷）