网络通信中解决IP地址冲突的方法

摘要

本发明涉及一种网络通信中解决IP地址冲突的方法。该方法是在网络中的任一台网络设备或主机中建立网络中运行的主机和网络设备的IP地址和MAC地址的对应关系，然后网络中各主机和网络设备根据建立的对应关系进行数据的交互的方法，从而使得保存有各主机和网络设备的IP地址和MAC地址对应关系的主机或网络设备可以专门响应各主机和网络设备发出的ARP请求报文，并负责完成IP地址到MAC地址的转换，从而保证了具有相同IP地址的其他主机设备不会将自己的MAC地址发送出去，有效地避免了ARP请求者接收到错误的MAC地址造成通信的中断。而且，本发明的实现不影响同一局域网内的未配置本发明所述的方法的主机或网络设备的正常工作。

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种网络通信中解决IP地址冲突的方法。

背景技术

在使用静态IP(互联网协议)地址分配的以太网中，IP地址冲突是很容易发生的一件事情。为解决IP地址冲突问题，通常采用的方法是登记每台主机名、主机的IP地址和MAC(媒体接入控制)地址，以便于当IP地址冲突发生时，可以很快查到发生IP地址冲突的主机，并进行相应的调整。然而，在实际应用中，上述防止IP地址发生冲突的方法并不完全适用。

例如，如图1所示，A和C为一局域网中的两台主机，B为运行于A上的一个User Mode Linux(用户模式操作系统)虚拟主机，主机A、B和C都连接在同一个以太网中。虚拟主机B的IP地址和MAC地址可以由运行虚拟主机的用户任意设定，这样，用户为虚拟主机B设定的IP地址很可能与以太网中其他主机的IP地址发生冲突，参见图1中给出的各主机的IP地址和MAC地址，其中主机B和C的IP地址已经发生冲突，这样，主机C与该局域网上其他的主机通信可能会因IP地址冲突而中断。而且，在这种情况下，由于虚拟主机B并没有登记其主机名、IP地址和MAC地址，因此网管很难查出与主机C的IP地址发生冲突的主机。图1所示的IP地址冲突的出现将使得网络的管理维护难度加大，且通信的可靠性也无法得到保证。

再举一例，如图2所示，其中的以太网中的IP地址段192.168.0.0/16为某公司的局域网，其中运行着一些重要的应用，如IP会议电话等；其中主机B为服务器，路由器C为一台实验性的设备，它的一个以太口接在内部局域网上，另一个以太口被工作人员误设为192.168.4.0网段上的一个地址。这样，此台路由器就有一个到192.168.4.0路由表项。当主机A试图与服务器B通信时，根据主机的设定，服务器的IP地址为192.168.4.4，主机A会广播一条ARP请求查询192.168.4.4的MAC地址。这条ARP请求被路由器C和服务器B同时收到，而此时由于路由器有一条到192.168.4.0的路由，因此，路由器C会马上返回ARP响应报文。同样，服务器B也会返回ARP响应报文，但路由器的反应速度通常要比服务器快，所以主机A收到路由器C的ARP响应报文后，便把数据包发给了路由器C，而应该收该数据包的服务器B却无法收到来自主机A的数据包。因此，主机A将无法和服务器B通信，导致服务器B的服务失效，也就是说，任何使用服务器B的主机都无法正常使用其提供的服务。而且基于现有技术所提供的方法无法从根本上防止此类问题的出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种网络通信中解决IP地址冲突的方法，从而有效地避免因网络中的主机或网络设备的IP地址的冲突而导致网络故障。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供了一种网络通信中解决IP地址冲突的方法，包括：

A、建立网络中运行的主机和网络设备的IP(互联网协议)地址与MAC(媒体接入控制)地址的对应关系；

B、根据建立的对应关系控制各主机及网络设备的通信。

所述的步骤A包括：

在任一台网络设备或任意一台主机中建立网络中运行的需要防止IP地址发生冲突的各个主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系。

本发明中，步骤A所述的IP地址与MAC地址的对应关系以表的形式保存。

所述的步骤A还包括：

当网络中增加或减少运行的需要防止IP地址发生冲突的主机或网络设备时，则需要人工或自动对已经建立的主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系进行相应的增加或减少处理，且新增加的对应关系涉及的IP地址和MAC地址与已经存在的对应关系涉及的IP地址和MAC地址不相同。

本发明中，步骤A所述的对已经建立的主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系进行相应的增加处理包括：

A1、遍历已经建立的各个主机和网络设备的IP地址和MAC地址；

A2、判断是否存在与新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址相同的IP地址或MAC地址，如果存在，执行步骤A3，否则，执行步骤A4；

A3、不进行相应的增加处理；

A4、将新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址的对应关系增加到已经建立的对应关系中。

所述的步骤A3进一步包括：

A31、进一步判断存在的与新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址相同的IP地址或MAC地址对应的表项记载的IP地址和MAC地址是否完全与新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址相同，如果是，则执行步骤A32，否则执行步骤A33；

A32、判断所述的表项记载的IP地址与MAC地址的对应关系是否为不可用，如果是，则将其设置为可用，否则，执行步骤A33；

A33、不进行相应的增加处理，即不将新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址的对应关系增加到已经建立的对应关系中。

所述的对已经建立的各个主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系进行相应的减少处理为：将已经建立的相应的主机或网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系删除或设置为不可用。

所述的步骤B包括：

B1、当主机或网络设备需要发送报文时，向建立有各个主机和网络设备的IP地址和MAC地址对应关系的网络设备或主机发送ARP(地址解析协议)请求报文；

B2、建立有各个主机和网络设备的IP地址和MAC地址对应关系的网络设备或主机获取ARP请求报文中承载的目的IP地址信息，并根据建立的IP地址与MAC地址的对应关系确定该目的IP地址对应的MAC地址信息，并返回给所述的发送ARP请求报文的主机或网络设备；

B3、发送ARP请求报文的主机或网络设备根据返回的目的MAC地址信息与目的主机或网络设备间进行通信。

所述的步骤B1包括：

B11、在需要防止IP地址发生冲突的各个主机和网络设备中保存建立有相应主机和网络设备的IP地址和MAC地址的对应关系的网络设备或主机的MAC地址信息；

B12、当需要防止IP地址发生冲突的主机或网络设备需要发送报文时，根据步骤B11保存的相应网络设备或主机的MAC地址信息向其发送ARP请求报文。

所述的网络可以为以太网或局域网。

由上述方案可以得知，本发明中，由于采用了在网络中的任一台网络设备或主机中建立网络中运行的主机和网络设备的IP地址和MAC地址的对应关系，然后网络中的主机或网络设备根据建立的对应关系进行数据的交互的方法，从而使得保存有各主机和网络设备IP地址和MAC地址对应关系的主机或网络设备可以专门响应各主机发出的ARP请求报文，并负责完成IP地址到MAC地址的转换，从而保证了具有相同IP地址的其他主机设备不会将自己的MAC地址发送出去，有效地避免了ARP请求者接收到错误的MAC地址造成通信的中断。

而且，本发明所述的方法可以根据实际应用的需要仅在网络中需要防止IP地址发生冲突的各个主机和网络设备上实现，而对于在同一个局域网内的其他未配置本发明所述的解决IP地址冲突的方法的主机或网络设备，相应的正常的通信将不会受到任何影响。

附图说明

图1为组网结构示意图1；

图2为组网结构示意图2；

图3为本发明所述的方法的流程图；

图4为本发明中增加对应关系表项的处理流程。

具体实施方式

本发明的核心思想是在以太网或局域网等网络内的任一设备上集中管理网络中的主机和网络设备的IP地址和MAC地址的对应关系，并统一响应主机或网络设备发出的查询MAC地址的ARP请求报文，从而使相应的主机或网络设备仅可以获得唯一的目的MAC地址，并将待发送的数据唯一地发送给该目的MAC地址；而且，本发明中，要求查询目的IP地址对应的MAC地址的主机或网络设备发出的ARP请求报文的目的MAC地址应为集中管理着所述的对应关系的设备的MAC地址。

本发明所述的网络通信中解决IP地址冲突的方法的具体的实施方式如图3所示，包括以下处理步骤：

步骤31：建立网络中运行的主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系，以便于根据相应的目的IP地址确定相应的MAC地址信息；

通常为在网络设备或任意一台主机中建立网络中运行的需要防止IP地址发生冲突的各个主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系，即所述的对应关系中既可能包括主机的IP地址与MAC地址的对应关系，也可能包括网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系；

所建立的IP地址与MAC地址的对应关系可以以表的形式保存，每一个表项记录着一个主机或网络设备的IP地址与相应的MAC地址的对应关系。

步骤32：当主机或网络设备需要发送报文时，首先向建立有各个主机和网络设备的IP地址和MAC地址对应关系的网络设备或主机发送ARP请求报文，以请求获得需要发送的报文的目的IP地址对应的MAC地址信息；

步骤32的具体实现方式为：在需要防止IP地址发生冲突的各个主机中保存建立有相应主机和网络设备的IP地址和MAC地址的对应关系的网络设备或主机的MAC地址信息；当需要防止IP地址发生冲突的主机或网络设备需要发送报文时，根据所保存的相应网络设备或主机的MAC地址信息向其发送ARP请求报文，这样便可以保证网络中仅有一台保存着主机和网络设备的IP地址和MAC地址对应关系的网络设备或主机可以收到所述的ARP请求报文，从而避免了网络中存在的与目的IP地址发生冲突的主机或网络设备收到该ARP请求报文；

步骤33：建立有各个主机和网络设备的IP地址和MAC地址对应关系的网络设备或主机获取ARP报文中承载的目的IP地址信息，并根据建立的IP地址与MAC地址的对应关系确定该目的IP地址对应的MAC地信息，并通过ARP响应报文将所述的目的MAC地址信息返回给所述的发送ARP请求报文的主机或网络设备；

步骤34：发送ARP请求报文的主机根据返回的目的MAC地址信息与目的主机或网络设备间进行通信，由于返回的MAC地址是唯一的，因此不会因网络中存在与所述的目的IP地址发生冲突的IP地址而导致部分网络设备或主机无法正常工作，提高了整个网络通信的可靠性。

本发明所述的网络可以为以太网或局域网，以及其他与以太网或局域网类似组网结构的网络。

上述步骤31至步骤34在网络中提供了一种有效地避免IP地址发生冲突导致网络故障的方法，在上述方法中还包括：当网络中增加或减少运行的主机或网络设备时，则还需要人工或自动对已经建立的各个主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系进行相应的增加或减少处理；其中对已经建立的各个主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系进行相应的减少处理为：将已经建立的各个主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系删除或设置为不可用，而对于新增加的对应关系涉及的IP地址和MAC地址与已经存在的对应关系涉及的IP地址和MAC地址需要保证不相同，即建立的对应关系中不能出现重复的IP地址或MAC地址。

为此，对已经建立的各个主机和网络设备的IP地址与MAC地址的对应关系进行相应的增加处理需要采用如图4所示的处理过程，具体包括：

步骤41：遍历已经建立的各个主机和网络设备的IP地址和MAC地址；

步骤42：判断是否存在与新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址相同的IP地址或MAC地址，如果存在，执行步骤43，否则，执行步骤47，将新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址的对应关系增加至对应关系表中；

步骤43：进一步判断存在的与新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址相同的IP地址或MAC地址对应的表项记载的IP地址和MAC地址是否完全与新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址相同，如果是，则执行步骤44，否则执行步骤46；

步骤44：判断所述的表项记载的IP地址与MAC地址的对应关系是否为不可用，即判断需要添加的表项是否已经存在，而只是相应的状态设置为不可用，如果是，则执行步骤45仅将其设置为可用状态即可，而无需添加新的表项，否则，执行步骤46；

步骤46：不进行相应的增加处理，即不将新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址的对应关系增加到已经建立的对应关系中，此时，因为新增加的主机或网络设备的IP地址和MAC地址与已经存在的对应关系中的地址发生冲突，所以为保证网络的正常运行，必需禁止这种存在冲突的对应关系添加到对应关系表中。

现仍以背景技术中所述的网络组网实例为例结合本发明所述的方法作进一步说明：参见图1，主机C和虚拟主机B的IP地址被设置为相同，即发生地址冲突；假设已经在局域网中的一台网络设备或主机上配置相应网络设备和主机的IP地址和MAC地址的对应关系，并设置了根据所述的对应关系响应相应的主机或网络设备的ARP请求报文的功能，称为ARP Server(地址解析协议服务器)，ARP Server可以设置于任何一主机或网络设备中；另外，主机A和虚拟主机B中还配置了ARP Server的MAC地址，所述的ARP Server的MAC地址即为ARP Server所在的主机或网络设备的MAC地址；这样，当主机A和虚拟主机B通信时，主机A先发一个ARP请求报文给ARP Server，查询主机B的IP地址192.168.1.2的MAC地址；由于目的MAC地址是ARP Server的MAC地址，所以只有ARP Server收到该ARP请求报文，ARP Server随后在对应关系表中查找到虚拟主机B的IP地址对应的MAC地址，并返回给主机A；至此，主机A便可以和虚拟主机B进行正常通信，而不再会出现通信中断等网络故障。

另参见图2，假设在服务器B上设置了ARP Server，当主机A与服务器B通信时，主机A先发出一个ARP请求报文，目的MAC地址使用预先配置好的ARP Server地址，即服务器B的MAC地址，这样，只有服务器B可以收到该ARP请求报文，随后，服务器B向主机A返回主机B的MAC地址，至此，主机A便可以和服务器B进行通信，整个MAC地址获取过程中，路由器C没有产生任何不良影响；同样，当主机A和与服务器B的IP地址相同的主机D通信时，主机A先发出一个ARP请求报文，目的MAC地址使用ARP Server地址，仍然是只有服务器B可以收到该ARP请求报文，之后，服务器B向主机A返回主机D的MAC地址，从而使得主机A便可以和主机D通信。

由上述结合图1和图2所作的说明可以看出，本发明可以使局域网内的网络设备或主机在IP地址冲突时或者路由器配置错误时仍可以继续正常工作，从而保证整个网络的通信和服务不会受到IP地址冲突的影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。