网络唤醒(WOL)全解指南:原理篇

什么是网络唤醒

网络唤醒(Wake-on-LAN,WOL)是一种计算机局域网唤醒技术,使局域网内处于关机或休眠状态的计算机,将状态转换成引导(Boot Loader)或运行状态。无线唤醒(Wake-on-Wireless-LAN,WoWLAN)作为 WOL 的补充技术,使用无线网卡去唤醒计算机。网络唤醒在一般的局域网环境里使用 有限广播地址(255.255.255.255)即可,由于路由器都不转发目的地址为有限广播地址的数据报,因此在复杂网络情况下通常使用 子网定向广播地址。在局域网外唤醒局域网内特定计算机,可以使用路由器的 DDNS 与端口转发。

在1996年10月,英特尔和 IBM 成立了 Advanced Manageability Alliance。1997年4月,联盟提出了 WOL 技术。这是 WOL 技术的起源,随后各大厂商纷纷推出了自己的 WOL 技术标准。本文所讨论的 WOL 技术是由 AMD 公司提出的 Magic Packet(幻数据包,魔术包)唤醒方式,这里给出 AMD 关于此技术的白皮书。

幻数据包(Magic Packet)

WOL 技术被提出了将近20年,绝大多数的现代网卡都支持在超低功耗下监听特定的报文,如 ARP。如果设备网卡接收到一个与自己 MAC 地址相同的幻数据包,则网卡会向计算机的电源或主板发出信号以唤醒计算机。大部分的幻数据包在数据链路层(OSI模型第2层)上发送,当发送时,使用广播地址广播到给定的网络上,不使用IP地址(OSI模型第3层)。当然这是绝大部分情况,幻数据包也可以使用特定的 IP 地址进行发送。

幻数据包最简单的构成是6字节的255(FF FF FF FF FF FF FF),紧接着为目标计算机的48位MAC地址,重复16次,数据包共计102字节。有时数据包内还会紧接着4-6字节的密码信息。这个帧片段可以包含在任何协议中,最常见的是包含在 UDP 中。

FF FF FF FF FF FF FF

MAC 地址 × 16

4-6字节的密码(可空)

例如 MAC 地址为 11 22 33 44 55 66 的目标计算机,幻数据包的格式为:

FFFFFFFFFFFF 112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566112233445566[ABABABABABAB(这里为 6个字节的密码)]

幻数据包还有一些基本限制条件:

需要知道目标计算机 MAC 地址

不提供送达确认

可能无法在局域网之外工作

需要硬件进行支持

创建幻数据包

项目地址:https://github.com/ZhangGaoxing/wake-on-lan

该项目为 Xamarin 跨平台项目,包含 Xamarin.Android 与 UWP 。支持自动扫描添加局域网设备。

关于 MAC 地址的扫描获取,这里只说一下思路,详细请查阅代码。第一种方式,也是我最开始想到的方式,使用 Ping 来 Ping 整个网段。开了四个线程,1-255大概需要30多秒,稍微有点慢,而且 .NET 的 Ping 类在 Android 上无法限制秒数。第二种方式,百度到的,直接向整个网段发送 UDP 消息,2秒解决战斗。扫描完成后获取 ARP 表就行。

下面给出的是发送幻数据包的方法:

publicstaticasyncvoidWake( stringbroadcast, intport, byte[] mac )

{

using(UdpClient udp = newUdpClient)

{

udp.EnableBroadcast = true;

byte[] packet = newbyte[ 6+ 16* 6];

for( inti = 0; i < 6; i++)

{

packet[i] = 0xFF;

}

for( inti = 0; i < 16; i++)

{

for( intj = 0; j < 6; j++)

{

packet[ 6+ i * 6+ j] = mac[j];

}

}

awaitudp.SendAsync(packet, packet.Length, broadcast, port);

}

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