網路喚醒原理淺析(Wake On LAN)

之前我的一篇文章《網路喚醒全攻略(Wake On Lan)》介紹過如何設置遠程喚醒電腦，著重於使用，這篇主要從原理方面解析一下當中的奧妙；

原理

將喚醒魔術包發送的被喚醒機器的網卡上，魔術包指AMD公司開發的喚醒數據包，具有遠程喚醒的網卡都支持這個標準，用16進位表示如下：

6對「FF」前綴+16次重複MAC地址,舉個例子假如我的網卡MAC地址是：AA:BB:CC:DD:EE:FF:11

那麼魔術包就是:

0xFFFFFFFFFFAABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11AABBCCDDEEFF11

但是傳送的時候必須封包成二進位格式才可以傳送，簡單來說，我們抽2個區段分析：

AABBCCDDEEFF11 轉成：?10101010 10111011 11001100 11011101 11101110 11111111 00010001?

那麼封包後就是把每個位元組連接在一起：

11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 10101010 10111011 11001100 11011101 11101110 11111111 00010001?……..10101010 10111011 11001100 11011101 11101110 11111111 00010001?（第16次）

開發實現

關鍵代碼（Java）:

private String Wake(String name, String host, String mac, int port) { try { byte[] macBytes = getMacBytes(mac);//轉成位元組類型 byte[] bytes = new byte[6 + 16 * macBytes.length]; for (int i = 0; i < 6; i++) { bytes[i] = (byte) 0xff; } for (int i = 6; i < bytes.length; i += macBytes.length) { System.arraycopy(macBytes, 0, bytes, i, macBytes.length); //放入16個MAC地址 } InetAddress address = InetAddress.getByName(host); DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port); DatagramSocket socket = new DatagramSocket(); socket.send(packet); socket.close(); return "wol_package_sent_success"; } catch (Exception e) { return "wol_package_sent_fail"; } }

private static byte[] getMacBytes(String mac) throws IllegalArgumentException { byte[] bytes = new byte[6]; String[] hex = mac.split("(\:|\-)"); if (hex.length != 6) { throw new IllegalArgumentException("Invalid MAC address."); } try { for (int i = 0; i < 6; i++) { bytes[i] = (byte) Integer.parseInt(hex[i], 16); } } catch (NumberFormatException e) { throw new IllegalArgumentException("Invalid hex digit in MAC address."); } return bytes; }

數據包流向示意圖

區域網

1. 魔術包通過手機或者電腦發送；
2. 數據包經過路由器廣播到每台機器；
3. 被喚醒的電腦收到魔術包並且匹配成功，執行喚醒；
4. 經過試驗發現，如果電腦是待機狀態，可以通過主機名或者具體IP如：192.168.1.200喚醒，如果是關機了則沒有辦法，我想應該是待機時候路由器分配給這個電腦的IP地址沒有消失；

公網

1. 魔術包通過路由器的域名：http://mypc.router.net 發送到路由器；
2. 路由器收到數據，通過埠轉發到相應的IP地址，192.168.1.100和埠9，告訴這台機器可以喚醒，ARP綁定必須存在，這個是因為很多無法遠程喚醒的關鍵所在；看過另一種處理就是轉發地址改成192.168.1.255 子網廣播地址，埠不變也是9，好像就不用ARP綁定，這種方法理論上行得通，我這邊暫時就不試驗，試過的同學可以告訴我;
3. 被喚醒的電腦收到魔術包並且匹配成功，執行喚醒；

思考

可以看到區域網和公網喚醒存在差別：

1. 區域網被喚醒的IP地址是廣播地址：192.168.1.255，路由器收到後通過廣播，數據包一定可以發送192.168.1.100這台機器；
2. 公網喚醒我們無辦法填寫具體的內網地址，只能配置路由器的公網IP，然後通過數據轉發到具體的電腦IP地址，由於不是廣播地址，也由於路由器ARP映射表在電腦關機後一定時間會丟失，所以路由器沒有辦法知道192.168.1.100是MAC所對應那台機器，所以魔術包被丟棄，所以要麼增加ARP綁定，要麼添加埠轉發規則到廣播地址，困擾多年無法遠程喚醒的問題解決。

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