一種通過無線區域網遠程啟動透明計算系統客戶端的方法
2023-04-30 17:59:01
專利名稱：：一種通過無線區域網遠程啟動透明計算系統客戶端的方法
技術領域：
：本發明屬於計算機系統
技術領域：
，特別涉及一種在基於透明計算模式的計算機系統中，具有本地計算能力的客戶端，通過無線區域網遠程啟動的方法。
背景技術：
：在迄今為止的計算模式中，任何計算機必須從一開始就要為其研製和安裝相應的作業系統，否則該機器就不能進行相應的應用計算或運轉相應的軟體。這種硬體系統和軟體系統的一一對應關係以及硬體的不斷升級使得軟體系統越來越複雜，用戶的使用和維護成本越來越高。同時，不斷淘汰的計算設備又造成了新的垃圾和環境汙染。透明計算(參見參考文獻張堯學，「透明計算概念、結構和示例」，電子學報，V0L32,N012A,12,2004)就是為解決上述問題而提出的一種新的計算模式。在透明計算中，用戶能根據自己的需求，利用所使用的各種設備(包括固定、移動以及家庭的各類設備)通過網絡從伺服器按需獲取作業系統、應用程式等軟體服務。透明計算模式由客戶端、伺服器以及之間的通信網絡構成。客戶端可以是多種不同的終端設備(PC、移動終端、家電等)。伺服器可以是一般的PC或者伺服器。客戶端和伺服器之間互連的網絡稱為透明網絡，可以是乙太網、無線區域網(Wi-Fi)、3G等各種通信網絡。客戶端本身不預置任何作業系統和應用程式，而是通過透明網絡從存儲有各種作業系統和應用程式的伺服器中下載得到。只要客戶端的硬體接口是支持這些作業系統的，用戶就可根據需要動態下載、安裝和運行這些作業系統和應用程式，從而為用戶按需提供包括作業系統在內的軟體服務。在透明計算模式中，同一客戶端可以通過透明網絡下載和運行不同的作業系統，從而解除了傳統計算模式中硬體系統和軟體系統的一一對應關係，降低了用戶使用和維護成本，減少了環境汙染。基於透明計算模式的透明計算系統目前已經在有線區域網下研製成功(參見本申請人的相關中國發明專利「基於透明計算的計算設備和方法」，專利號ZL200510063064.7)。在該系統中，客戶端具有與普通PC等同的性能，負責計算和輸入輸出，按需通過網絡將存儲在伺服器上的作業系統和應用程式下載到本地運行；伺服器則負責作業系統、應用程式和數據的存儲。客戶端沒有本地硬碟，而是將硬碟讀寫請求發往伺服器，由伺服器進行處理後返回給客戶端。該系統具有文件系統的防病毒和自我恢復機制，同時用戶可以在合適的客戶端上選擇運行Windows、Linux等作業系統，具有安全性好、管理維護方便、成本低等諸多優點。該系統主要用於有線區域網環境，在電子政務、銀行信息化、多媒體教室等領域應用廣泛。但是，現有透明計算系統主要適用於有線區域網，限制了透明計算模式的進一步應用和推廣。近年來，隨著移動計算設備的發展，筆記本電腦、掌上電腦(PDA)、手機等都對Wi-Fi提供了較好的支持，Wi-Fi開始廣泛應用於企業、大學、家庭等環境。這使得將透明計算系統的網絡環境擴展到Wi-Fi網絡成為了可能。若能將透明計算系統的網絡環境擴展到Wi-Fi網絡，使用戶可以通過Wi-Fi網絡獲取透明計算的軟體服務，則用戶可以使用筆記本電腦、PDA、手機等行動裝置，在移動環境中獲取透明計算的軟體服務，這將大大擴展當前透明計算系統對客戶端設備和地點的限制，使用戶的使用更為便捷。將透明計算系統的網絡環境擴展到Wi-Fi的主要技術障礙來源於透明計算系統運行的特殊性客戶端沒有本地硬碟，作業系統、應用程式等都需要通過網絡從伺服器獲取，因此，客戶端需要一個能支持透明計算模式的遠程啟動引導晶片。但是透明計算系統現有的遠程啟動引導晶片及方法只適用於有線區域網，而不支持Wi-Fi環境。透明計算系統現有的遠程啟動方法(參見本申請人的相關中國發明專利「一種網絡環境下的計算機遠程啟動方法」，專利號ZL01142033.2)主要應用於有線區域網，包括如下步驟1客戶端加電，引導晶片的啟動代碼從伺服器獲得該客戶端的標識。2客戶端從伺服器下載一個腳本解釋程序並加載運行。3在上述腳本解釋程序運行的環境下，通過對語言腳本的解釋執行，讓用戶選擇需要加載的作業系統。4客戶端從伺服器下載作業系統內核鏡像並加載運行，從而實現了作業系統的遠程啟動。但是在Wi-Fi等無線網絡中，上述遠程啟動方法因存在以下問題而難以適用一、為了從透明網絡遠程啟動，客戶端首先需要連接到透明網絡。在有線區域網下，由於可以人為地將客戶端物理連接到透明網絡區域網，只要給客戶端插上透明網絡的網線，客戶端就連接到了透明網絡。但是在無線環境下，同一個區域可能被多個無線網絡覆蓋，其中可能包括透明網絡和非透明網絡。目前的遠程啟動方法無法區分這兩種網絡，也就不能直接連接到透明網絡。二、在無線網絡環境下，同一個區域可能被多個無線網絡覆蓋。普通無線網絡可能偽裝為透明網絡，為用戶提供服務，遠程啟動方法必須提供相關安全機制以防止用戶使用不安全的網絡獲取偽造的透明計算服務，但是目前有線區域網下的啟動方法尚不具備此功能。三、無線網絡一般為加密網絡，用戶需要完成網絡身份驗證才能使用該無線網絡。目前的遠程啟動方法不具備網絡身份驗證功能，因而不能使用無線網絡作為透明網絡。四、無線網絡雖然已經廣泛應用，但是其帶寬和延時的不穩定性仍然未能得到較好的解決。由於在透明計算系統中，客戶端需要利用透明網絡從伺服器即時下載和運行作業系統和應用程式，因而對透明網絡的帶寬和延時有較高的要求。目前的遠程啟動方法未能考慮網絡的不穩定性，因而在無線下難以適用。因此，透明計算系統現有的遠程啟動方法局限於有線區域網環境，難以應用於無線環境下，不能滿足筆記本電腦、PDA、手機等行動裝置日益發展的需求。
發明內容為了克服已有技術的不足之處，本發明提出了一種通過Wi-Fi網絡遠程啟動客戶端的方法；可解決透明計算系統現有的遠程啟動方法在無線網絡下不能區分透明網絡和非透明網絡、網絡訪問存在安全隱患、無法進行網絡身份驗證、未能檢測網絡穩定性等問題，同時本方法還適用於ZigBee、Bluetooth等類似的無線網絡。本發明方法基於由客戶端、伺服器及無線網絡組成的透明計算系統，客戶端可以是筆記本電腦、PDA、手機等支持無線通信的計算設備，伺服器可以是普通PC或者伺服器，客戶端和伺服器之間通過無線網絡連接。無線網絡的接入點(AccessPoint,AP)可以是無線路由器或者伺服器上的無線網卡。伺服器存儲著客戶端對應的作業系統，客戶端本身不預置任何作業系統，而是利用無線網絡從伺服器獲取相應作業系統來實現遠程啟動。本發明在客戶端設置了一個支持無線環境下客戶端遠程啟動的引導晶片，該晶片可為只讀存儲器(ROM)或者可擦可編程只讀存儲器(EPROM)。本發明提出的通過無線區域網遠程啟動透明計算系統客戶端的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟步驟⑴客戶端加電，執行引導晶片中的引導代碼，根據預先設置的搜索周期搜索當前區域內的透明網絡，若在預定時間內搜索到透明網絡，獲得透明網絡的信號強度、透明網絡支持的作業系統的個數、透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬轉步驟(2)，否則終止搜索，遠程啟動失敗；步驟(2)客戶端將搜索到的透明網絡依據透明網絡的信號強度、透明網絡支持的作業系統的個數、透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬進行排序，將排序後得到的透明網絡列表顯示給用戶；步驟(3)用戶選擇遠程啟動使用的透明網絡，客戶端對用戶選擇的透明網絡進行網絡身份驗證，若驗證成功，則轉步驟(4)；否則轉步驟(3)；步驟(4)客戶端對用戶選擇的並驗證成功的透明網絡進行測試，以檢測該透明網絡的帶寬和延時是否滿足客戶端遠程啟動的需求；若該透明網絡滿足客戶端遠程啟動的需求，則轉步驟(5)，否則轉回步驟(3)；步驟(5)引導晶片的啟動代碼從伺服器獲得該客戶端的標識；步驟(6)客戶端從伺服器下載一個腳本解釋程序並加載運行；步驟(7)在上述腳本解釋程序運行的環境下，通過對語言腳本的解釋執行，讓用戶選擇需要加載的作業系統；步驟(8)客戶端從伺服器下載作業系統內核鏡像並加載運行，伺服器記錄客戶端的每一個讀寫請求，存入啟動過程讀寫日誌，以備以後有客戶端進行同一作業系統測試時使用。(上述步驟⑴步驟(4)為本發明的區別特徵的處理步驟，步驟(5)步驟(7)為透明計算系統現有的遠程啟動方法的處理步驟，步驟(8)為本發明基於透明計算系統現有遠程啟動方法修改的步驟。)本發明適用於支持Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth等無線通信的終端設備(筆記本電腦、PDA、手機等)，使用戶能在移動環境下獲取透明計算提供的各種軟體服務，擴展了現有透明計算系統的應用場景，在移動網際網路飛速發展的今天具有較好的應用前景。圖1是本實施例客戶端通過無線網絡遠程啟動的流程圖。圖2是本實施例客戶端遠程啟動過程中網絡測試階段的流程圖。具體實施方式本發明提出的一種通過無線區域網遠程啟動透明計算系統客戶端的方法，結合附圖及實施例詳細說明如下本發明方法基於由客戶端、伺服器及無線網絡組成的透明計算系統，客戶端可以是筆記本電腦、PDA、手機等支持無線通信的計算設備，伺服器可以是普通PC或者伺服器，客戶端和伺服器之間通過無線網絡連接。無線網絡的接入點(AccessPoint,AP)可以是無線路由器或者伺服器上的無線網卡。伺服器存儲著客戶端對應的作業系統，客戶端本身不預置任何作業系統，而是利用客戶端上設置的引導晶片(ROM或者EPR0M)，通過無線網絡從伺服器獲取相應作業系統來實現遠程啟動。本發明提出的通過無線區域網遠程啟動透明計算系統客戶端的方法是客戶端利用引導晶片通過無線網絡進行遠程啟動。該方法流程如圖1所示，包括以下步驟步驟⑴客戶端加電，執行引導晶片中的引導代碼，根據預先設置的搜索周期搜索當前區域內的透明網絡，若在預定時間內搜索到透明網絡，獲得透明網絡的信號強度、透明網絡支持的作業系統的個數、透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬，轉步驟(2)，否則終止搜索，遠程啟動失敗；本步驟的具體實施方式包括以下步驟步驟(1.1)客戶端執行引導晶片ROM或者EPROM中的引導代碼，檢查代碼自身的合法性和完整性，驅動無線網卡，準備搜索無線網絡；步驟(1.2)客戶端開始計時；步驟(1.3)客戶端在網絡搜索請求消息的廠商自定義信息域中填入透明計算系統標識後，廣播該網絡搜索請求消息；步驟(1.4)透明網絡AP收到網絡搜索請求消息後，檢查廠商自定義信息域，如果不是透明計算系統客戶端的請求，則將其丟棄；如果是透明計算系統客戶端的請求，則在網絡搜索應答消息的廠商自定義域中填入該AP所在的透明網絡的透明網絡信息，向客戶端返回網絡搜索應答消息；所說的透明網絡信息的內容舉例如表1所示，該表中包括的內容如下(括號中為該項內容的長度)1)透明計算系統標識(4位元組)；2)透明網絡的ID(32位元組)；3)該透明網絡支持的作業系統的個數(2位元組)；4)該透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬(8位元組)；5)支持的每一個作業系統的ID(2位元組)；6)支持的每一個作業系統後續數據的長度(1位元組)；7)支持的每一個作業系統的名稱(150位元組)；8)支持的每一個作業系統最近一次遠程啟動的帶寬(8位元組)；表1透明網絡信息的內容tableseeoriginaldocumentpage9步驟(1.5)客戶端收到網絡搜索應答消息後，通過廠商自定義信息域驗證該消息是否為透明網絡AP返回的消息；如果該消息不是透明網絡AP返回的消息，則將其丟棄；如果該消息是透明網絡AP返回的消息，則記錄該透明網絡的ID、該透明網絡支持的作業系統的個數、該透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬以及該透明網絡的信號強度(透明網絡的信號強度是客戶端無線網卡根據收到的無線信號電磁波的振幅的大小得到的)；步驟(1.6)每次到達搜索周期(搜索周期一般範圍為Is5s)，則客戶端判斷當前搜索到的網絡是否同時滿足以下條件1)至少搜索到一個透明網絡；2)連續兩次搜索周期搜索到的透明網絡的結果相同；如果滿足，則搜索過程結束，轉到步驟(2)；否則客戶端計時清零，重新計時，轉到步驟(1.3)；步驟(1.7)若計時到達預定時間(一般範圍為IOs30s)時沒有搜索到任何透明網絡，則終止搜索；客戶端提示用戶當前區域搜索不到任何透明網絡，不能提供透明計算服務，客戶端遠程啟動失敗；步驟(2)客戶端將搜索到的透明網絡依據透明網絡的信號強度、透明網絡支持的作業系統的個數、透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬進行排序，將排序後得到的透明網絡列表顯示給用戶；該步驟具體實施方式包括以下步驟(假設步驟(1)搜索到的透明網絡的個數為N，N為正整數，N個透明網絡分別表示為W1,W2,...，Wn)步驟(2.1)依據信號強度由強到弱對N個透明網絡進行排序，排序後WnW2,...，Wn的排名依次表示為R1,Rlj2,...,R1jn；步驟(2.2)依據支持的作業系統的個數由多到少對N個透明網絡進行排序，排序後W1,W2,...，Wn的排名依次表示為R2il，R2j2,...,R2,N；步驟(2.3)依據支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬由高到低對N個透明網絡進行排序，排序後W1,W2,...，Wn的排名依次表示為R3il，R3j2,...,R3,N；步驟(2.4)定義三項排名對應的加權係數分別為α、β、γ(α>0，β>0，γ>0，α+β+γ=。，計算巧，^，……各自的總排名係數!^，!^，...，^』Rtji=α*R11+3*R2i+Y*R3i(i=1,2，···，N)；步驟(2.5)依據Rt,i由小到大對N個透明網絡進行排序，將排序後得到的透明網絡列表顯示給用戶；步驟(3)用戶選擇遠程啟動使用的透明網絡，客戶端對用戶選擇的透明網絡進行網絡身份驗證，若驗證成功，則轉步驟(4)；否則轉步驟(3)；該步驟具體實施方式包括以下步驟步驟(3.1)用戶選擇透明網絡；步驟(3.2)客戶端在網絡驗證請求消息的廠商自定義信息域中填入透明計算系統標識，向用戶選擇的透明網絡的AP發送網絡驗證請求消息；步驟(3.3)透明網絡AP收到網絡驗證請求消息後，檢查消息中的廠商自定義信息域以判斷該消息是否為透明計算系統客戶端的請求消息；如果不是透明計算系統客戶端的請求消息，則直接將該網絡驗證請求消息丟棄；如果是透明計算系統客戶端的請求消息，則提取消息中的驗證信息，在網絡驗證應答消息的廠商自定義信息域中填入透明計算系統標識，向客戶端返回網絡驗證應答消息；步驟(3.4)客戶端收到網絡驗證應答消息後，通過廠商自定義信息域驗證該消息是否為透明網絡AP返回的消息；如果該消息不是透明網絡AP返回的消息，則將其丟棄；如果該消息是透明網絡AP返回的消息，則從消息中提取驗證結果，將驗證結果顯示給用戶；若驗證成功，則轉入步驟(4)；若驗證失敗，則轉入步驟(3.1)，提示用戶重新選擇透明網絡；上述的步驟(3.2)和步驟(3.3)構成了網絡驗證請求消息和網絡驗證應答消息的一次交互過程；根據使用的驗證協議的不同，網絡驗證請求消息和網絡驗證應答消息交互的次數有所不同；對於某些協議，可能存在著多次交互過程；步驟(4)客戶端對用戶選擇的並驗證成功的透明網絡進行測試，若透明網絡滿足客戶端遠程啟動的需求，則轉步驟(5)，否則轉回步驟(3)；本步驟防止用戶選擇的透明網絡由於網絡帶寬過低、網絡延時過大而不能有效支持客戶端遠程啟動的需求，本步驟具體實施方式步驟如圖2所示，包括步驟(4.1)客戶端提示用戶選擇測試使用的參數類型，包括自定義參數和系統默認參數兩種；如果用戶選擇自定義參數，則轉入步驟(4.2)；如果用戶選擇系統默認參數，則轉入步驟(4.3)；步驟(4.2)客戶端提示用戶依次輸入以下四個測試參數要測試的作業系統的ID、測試持續的時間、測試允許的最低平均帶寬和允許的最大平均延時；用戶輸入完畢後，將四個測試參數設置為用戶輸入值，轉入步驟(4.4)；步驟(4.3)將測試參數設置為系統默認參數，包括要測試的作業系統的ID、測試持續的時間(一般範圍為IOs30s)、測試允許的最低平均帶寬(一般範圍為IOOKbpsIMbps)和允許的最大平均延時(一般範圍為IOms100ms)；步驟(4.4)客戶端向伺服器發送測試開始請求消息；消息中包含有步驟(4.2)或步驟(4.3)中設置的測試參數測試的作業系統ID、測試持續的時間、允許的最低平均帶寬和允許的最大平均延時；步驟(4.5)伺服器收到測試開始請求消息後，返回測試開始應答消息；測試開始應答消息中包含有客戶端將要發出的第一個讀寫請求信息；讀寫請求信息包括如下內容1)操作類型讀請求/寫請求；2)起始位置讀寫請求操作的磁碟的起始位置；3)操作長度讀或寫的數據長度；步驟(4.6)客戶端收到測試開始應答消息後，提取出其中的讀寫請求信息，據此將第一個讀寫請求消息發送給伺服器；同時開始計時；步驟(4.7)伺服器收到讀寫請求消息後，返回讀寫應答消息；讀寫應答消息中包含了客戶端下一次的讀寫請求信息；步驟(4.8)客戶端收到讀寫應答消息後，提取出其中的讀寫請求信息，向伺服器發送下一次讀寫請求消息；在上述的步驟(4.5)和步驟(4.7)中，伺服器每次按如下方式確定客戶端下一次的讀寫請求信息1)在客戶端遠程啟動某作業系統過程中，伺服器記錄下客戶端的每一個讀寫請求，依次存入啟動過程讀寫日誌；2)在1)之後，當有客戶端請求測試與1)中相同的作業系統時，從相應的啟動過程讀寫日誌的第一條記錄開始依次讀取下一條記錄，作為客戶端的下一次讀寫請求；步驟(4.9)判斷測試是否結束當計時到達指定的測試持續的時間時，客戶端停止發送讀寫請求消息，並向伺服器發送測試結束請求消息；否則轉步驟(4.8)；步驟(4.10)伺服器收到測試結束請求消息後，返回測試結束應答消息；步驟(4.11)客戶端收到測試結束應答消息後，向伺服器發送測試結果請求消息；測試結果請求消息包括本次測試的作業系統ID、平均帶寬、平均延時三項信息；步驟(4.12)伺服器收到測試結果請求消息後，記錄測試結果，返回測試結果應答消息；步驟(4.13)客戶端收到測試結果應答消息後，判斷測試結果是否滿足遠程啟動要求，即是否同時滿足以下條件1)測試結果中的平均帶寬不低於允許的最低平均帶寬；2)測試結果中的平均延時不高於允許的最大平均延時；如果滿足，則轉到步驟(5)；否則轉到步驟(3.1)，用戶重新選擇透明網絡；步驟(5)引導晶片的啟動代碼從伺服器獲得該客戶端的標識；步驟(6)客戶端從伺服器下載一個腳本解釋程序並加載運行；步驟(7)在上述腳本解釋程序運行的環境下，通過對語言腳本的解釋執行，讓用戶選擇需要加載的作業系統；步驟(8)客戶端從伺服器下載作業系統內核鏡像並加載運行，伺服器記錄客戶端的每一個讀寫請求，存入啟動過程讀寫日誌，以備以後有客戶端進行同一作業系統測試時使用(在上述的步驟(4.5)和步驟(4.7)中，正是讀取了啟動過程讀寫日誌中的信息)。(上述步驟(1)步驟(4)為本發明的區別特徵的處理步驟，步驟(5)步驟(7)為透明計算系統現有的遠程啟動方法的處理步驟，步驟(8)為本發明基於透明計算系統現有遠程啟動方法修改的步驟。)本發明適用於支持Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth等無線通信的各類透明計算客戶端設備，如筆記本電腦、PDA、手機等。無線網絡的AP可以是無線路由器或者伺服器的無線網卡。下面以PC為客戶端、Wi-Fi為無線網絡、伺服器的無線網卡為AP作為優選實施例來進行詳細說明。本方法的實施例涉及到的設備包括遠程啟動客戶端、遠程啟動伺服器和AP。遠程啟動客戶端硬體結構和一般PC相同，但是沒有本地硬碟，並在主板上設置了一塊用於通過Wi-Fi網絡遠程啟動作業系統的引導晶片(採用ROM或者EPR0M)。伺服器採用一般的PC或者伺服器即可，其上安裝有遠程啟動服務。AP使用遠程啟動伺服器上的無線網卡，只服務於透明網絡。本實施例採用的設備配置如下客戶端IntelCeleronM353634MHzCPU、Inteli915GMS晶片組、DDR2667MHz512MB內存、AtherosAR5007EG54Mbps無線網卡。伺服器IntelCore2DuoT72002.OGHzCPU、Intel945ΡΜ晶片組、DDR2667MHz2.OGB內存、HITACHI120GB5400RPM硬碟、Intel(R)PRO/Wireless3945ABG54Mbps無線網卡。本實施例中客戶端遠程啟動的流程如圖1所示，具體包括以下步驟步驟(1)客戶端加電，執行引導晶片中的引導代碼，根據預先設置的搜索周期搜索當前區域內的透明網絡，若在預定時間內搜索到透明網絡，獲得透明網絡的信號強度、透明網絡支持的作業系統的個數、透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬轉步驟(2)，否則終止搜索，遠程啟動失敗。根據IEEE802.11標準，Wi-Fi網絡的搜索包括主動搜索和被動搜索兩種(a)主動搜索搜索請求節點向網絡廣播ProbeRequest消息，AP收到ProbeRequest消息後會回應ProbeResponse消息。搜索請求節點利用收到的ProbeResponse消息獲知網絡信息。(b)被動搜索AP會周期性地廣播Beacon消息來傳播網絡信息，搜索請求節點通過監聽Beacon消息來獲知網絡信息。上述的ProbeRequest消息用來探測當前區域的Wi-Fi網絡，ProbeResponse則是AP返回給搜索請求方的消息。ProbeRequest消息的格式如表2所示，包括要探測的SSID、該網絡支持的傳輸速率、廠商自定義信息等信息單元。ProbeResponse消息的格式如表2所示，包括消息發送時刻發送端的時間、加入到本網絡的設備需要滿足的功能要求等信息。Beacon消息的格式與ProbeResponse類似，這裡不做說明。表2ProbeRequest消息格式tableseeoriginaldocumentpage13為了只讓透明計算客戶端搜索到透明網絡，而一般設備無法搜索到透明網絡，本實施例的AP只支持主動搜索。即本實施例的AP監聽ProbeRequest消息，並返回ProbeResponse消息；但不主動廣播Beacon消息。透明網絡搜索的具體過程如下步驟(1.1)客戶端執行ROM或者EPROM中的引導代碼，檢查代碼自身的合法性和完整性，驅動Wi-Fi網卡，準備搜索Wi-Fi網絡。步驟(1.2)客戶端開始計時。步驟(1.3)客戶端組裝ProbeRequest消息，在ProbeRequest消息的VendorSpecific信息單元中填入透明計算信息。VendorSpecific信息單元的格式如表4所示。其中，Vendor-specificContent中填入透明網絡信息，透明網絡信息的格式如表1所示，包含的欄位有1)透明計算系統標識(4位元組)；2)透明網絡的ID(32位元組)；3)該透明網絡支持的作業系統的個數(2位元組)；4)該透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬(8位元組)；5)支持的每一個作業系統的ID(2位元組)；6)支持的每一個作業系統後續數據的長度(1位元組)；7)支持的每一個作業系統的名稱(150位元組)；8)支持的每一個作業系統最近一次遠程啟動的帶寬(8位元組)。在ProbeRequest消息中，「透明計算系統標識」欄位填入「54:72616e」，其它欄位置零。表4VendorSpecific信息單元格式tableseeoriginaldocumentpage14步驟(1.4)透明網絡AP收到ProbeRequest消息後，檢查消息中的VendorSpecific信息單元是否包含「透明計算系統標識」(54:72616e)，以判斷該請求是否來自透明計算客戶端。如果不是透明計算客戶端的請求，則將其丟棄；如果是透明計算客戶端的請求，則組裝ProbeResponse消息，在ProbeResponse消息中VendorSpecific域的Vendor-specificContent填入該網絡的透明網絡信息。其中，「透明計算系統標識」欄位填入「54:72:61:6e」，「透明網絡的ID」欄位填入該透明網絡的SSID，接下來的欄位則按表1所示格式分別填入該網絡支持的作業系統信息，包括該透明網絡支持的作業系統的個數、該透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬、各作業系統的ID、名稱、最近一次遠程啟動的帶寬。透明網絡信息填寫完畢後，將ProbeResponse消息返回給客戶端。步驟(1.5)客戶端收到ProbeResponse消息後，檢查消息中是否包含「透明計算系統標識」(54:72:61:6e)以判斷該網絡是否為透明網絡。對於非透明網絡的消息，直接丟棄；對於透明網絡的消息，客戶端記錄相應的網絡信息，包括該透明網絡的ID、該透明網絡支持的作業系統的個數、該透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬、該透明網絡的信號強度。透明網絡的ID、支持的作業系統的個數以及支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬是從ProbeResponse消息的VendorSpecific單元的Vendor-specificContent得到的。透明網絡的信號強度得到的方式為Wi_Fi網卡收到消息時，會在消息前面加上一個擴展頭，該擴展頭包含有網絡信號強度信息(無線網卡根據收到的無線信號電磁波的振幅的大小得到網絡信號強度)；通過提取擴展頭包含的網絡信號強度信息，客戶端可獲知該網絡的信號強度。步驟(1.6)每次到達搜索周期(默認值為2s)，則客戶端判斷當前搜索到的網絡是否同時滿足以下條件1)至少搜索到一個透明網絡；2)連續兩次搜索周期搜索到的透明網絡的結果相同。如果滿足，則搜索過程結束，轉到步驟(2)；否則客戶端計時清零，重新計時，轉到步驟(1.3)。步驟(1.7)若計時到達預定時間(默認值為15s)時沒有搜索到任何透明網絡，則終止搜索。客戶端提示用戶當前區域搜索不到任何透明網絡，不能提供透明計算服務，客戶端遠程啟動失敗。步驟(2)客戶端將搜索到的透明網絡依據透明網絡的信號強度、透明網絡支持的作業系統的個數、透明網絡支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬進行排序，將排序後得到的透明網絡列表顯示給用戶。本步驟的具體過程如下(假設步驟(1)搜索到的透明網絡的個數為N，N為正整數，N個透明網絡分別表示為W1,W2,...，Wn)步驟(2.1)依據信號強度由強到弱對N個透明網絡進行排序，排序後WnW2,...，Wn的排名依次表示為R1,Rlj2,...,Ru。步驟(2.2)依據支持的作業系統的個數由多到少對N個透明網絡進行排序，排序後W1,W2,...，Wn的排名依次表示為R2il，R2j2,...，R2,N。步驟(2.3)依據支持的所有作業系統最近一次遠程啟動的平均帶寬由高到低對N個透明網絡進行排序，排序後W1,W2,...，Wn的排名依次表示為R3il，R3j2,...,R3,No步驟(2.4)定義三項排名對應的加權係數分別為α、β、γ(α>0，β>0，γ>0，α+β+γ=。，計算巧，^，……各自的總排名係數!^，!^，...，^』formulaseeoriginaldocumentpage15本實施例中α、β、γ的取值分別為0.3,0.4,0.3ο步驟(2.5)依據Rt,i由小到大對N個透明網絡進行排序，將排序後得到的透明網絡列表顯示給用戶。步驟(3)用戶選擇遠程啟動使用的透明網絡，客戶端對用戶選擇的透明網絡進行網絡身份驗證，若驗證成功，則轉步驟(4)；否則轉步驟(3)。步驟(2)將透明網絡列表顯示給用戶後，用戶從透明網絡列表中選擇遠程啟動要使用的透明網絡，輸入密鑰，之後客戶端依據IEEE802.11標準完成網絡身份驗證。根據IEEE802.11標準，網絡身份驗證使用Authentication消息。Authentication消息的格式如表5所示。實施例的客戶端在Authentication消息的VendorSpecific信息單元中填入了透明計算信息。透明網絡AP只對包含透明計算信息的請求提供驗證服務，而忽略其它驗證請求消息。具體驗證過程如下步驟(3.1)用戶選擇遠程啟動使用的透明網絡。步驟(3.2)客戶端依照Authentication消息的格式組裝網絡驗證請求消息，在消息中的VendorSpecific信息單元中填入透明網絡信息。透明網絡信息的格式如表1所示。與ProbeRequest消息一樣，該透明網絡信息中「透明計算系統標識」欄位填入「54:72:61:6e」，其它欄位置零。步驟(3.3)透明網絡AP收到網絡驗證請求消息後，驗證消息中的VendorSpecific信息單元是否包含「透明計算系統標識」(54:72:61:6e)，以判斷該請求是否來自透明計算系統客戶端。如果不是透明計算系統客戶端的消息，則直接將該網絡驗證請求消息丟棄；如果是透明計算系統客戶端的請求消息，則提取消息中的驗證信息，處理後依照Authentication消息的格式組裝網絡驗證應答消息，在網絡驗證應答消息中的VendorSpecific信息單元中填入透明網絡信息；透明網絡信息中「透明計算系統標識」欄位填入「54:72:61:6e」，其它欄位置零；透明網絡信息填寫完畢後將該網絡驗證應答消息返回給客戶端。步驟(3.4)客戶端收到網絡驗證應答消息後，檢查消息中的VendorSpecific信息單元是否包含「透明計算系統標識」(54:72:61:6e)，以判斷該網絡是否為透明網絡。對於非透明網絡的消息，直接丟棄；對於透明網絡的消息，從消息中提取驗證結果，將驗證結果顯示給用戶。若驗證成功，則轉入步驟(4)；若驗證失敗，則轉入步驟(3.1)，提示用戶重新選擇透明網絡。上述的步驟(3.2)和步驟(3.3)構成了網絡驗證請求消息和網絡驗證應答消息的一次交互過程。根據使用的驗證協議的不同，網絡驗證請求消息和網絡驗證應答消息交互的次數有所不同。對於某些協議，可能存在著多次交互過程。表5Authentication消息格式tableseeoriginaldocumentpage16tableseeoriginaldocumentpage17步驟(4)客戶端對用戶選擇的並驗證成功的透明網絡進行測試，若透明網絡滿足客戶端遠程啟動的需求，則轉步驟(5)，否則轉回步驟(3)。本步驟防止用戶選擇的透明網絡由於網絡帶寬過低、網絡延時過大而不能有效支持客戶端遠程啟動的需求，具體步驟如圖2所示，包括步驟(4.1)客戶端提示用戶選擇測試使用的參數類型，包括自定義參數和系統默認參數兩種；如果用戶選擇自定義參數，則轉入步驟(4.2)；如果用戶選擇系統默認參數，則轉入步驟(4.3)。步驟(4.2)客戶端提示用戶依次輸入以下四個測試參數要測試的作業系統的ID、測試持續的時間、測試允許的最低平均帶寬和允許的最大平均延時；用戶輸入完畢後，將四個測試參數設置為用戶輸入值，轉入步驟(4.4)。步驟(4.3)將測試參數設置為系統默認參數，包括要測試的作業系統的ID(該網絡支持的第一個作業系統的ID)、測試持續的時間(15s)、測試允許的最低平均帶寬(300Kbps)和允許的最大平均延時(IOms)。步驟(4.4)客戶端向伺服器發送測試開始請求消息，該消息格式如表6所示，消息中包含有步驟(4.2)或步驟(4.3)設置的測試參數測試的作業系統ID、測試持續的時間、允許的最低平均帶寬和允許的最大平均延時。表6測試開始請求消息tableseeoriginaldocumentpage17步驟(4.5)伺服器收到測試開始請求消息後，記錄客戶端的請求信息，返回測試開始應答消息，格式如表7所示。測試開始應答消息中包含有客戶端將要發出的第一個讀寫請求信息，讀寫請求信息包括1)操作類型讀請求/寫請求；2)起始位置讀寫請求操作的磁碟的起始位置；3)操作長度讀或寫的數據長度。測試開始應答消息中的第一次操作類型(NextOptType)、起始位置(NextOffset)和操作長度(NextSize)是從伺服器的啟動過程讀寫日誌得到的，後文將對此進行描述。表7測試開始應答消息tableseeoriginaldocumentpage18步驟(4.6)客戶端收到測試開始應答消息後，向伺服器發送讀寫請求消息，開始計時。讀寫請求消息的格式如表8所示。第一次讀寫請求消息的操作類型、起始位置、操作長度由伺服器返回的測試開始應答消息得到。對於寫請求，按照Size的取值將Data域對應長度置零。表8讀寫請求消息格式___tableseeoriginaldocumentpage18formulaseeoriginaldocumentpage19步驟(4.7)伺服器收到客戶端的讀寫請求消息後，向客戶端返回讀寫應答消息。讀寫應答消息的格式如表9所示。與測試開始應答消息一樣，讀寫應答消息中的下一次操作類型(NextOptType)、下一次起始位置(NextOffset)和下一次操作長度(NextSize)是從伺服器的啟動過程讀寫日誌得到的，後文將對此進行描述。對於讀請求，按照Size的取值將Data域對應長度置零。表9讀寫應答消息tableseeoriginaldocumentpage19步驟(4.8)客戶端收到伺服器的讀寫應答消息後，提取消息中的讀寫信息(OptType、Offset、Size)，如果該讀寫信息與客戶端最近一次發出的讀寫請求消息不同，則忽略該讀寫應答消息，否則提取讀寫應答消息中的NextOptType、NextOffset,NextSize作為下一次的讀寫信息，填入讀寫請求消息，發往伺服器。對於寫請求，按照Size的取值將Data域對應長度置零。為了統計測試結果，實施例定義了三個變量來記錄測試數據使用變量TotalSize記錄當前成功讀寫的總數據量，使用TotalDelay記錄當前讀寫請求的總延時，使用TotalRequests記錄讀寫請求的總個數，上述三個變量的初始值均為O。客戶端在接收每個讀寫應答消息時，獲取讀寫應答消息中的Size值，按如下方式更新三個變量TotalSize=TotalSize+Size；TotalDelay=TotalDelay+(當前時間—TimeStamp)；TotalRequests=TotalRequests+1；上式中的TimeStamp是客戶端發送對應於該讀寫應答消息的讀寫請求消息時客戶端的時間(見表8中的TimeStamp項)。在上述的步驟(4.5)和步驟(4.7)中，伺服器每次按如下方式確定客戶端下一次的讀寫請求信息1)在客戶端遠程啟動某作業系統過程中，伺服器記錄下客戶端的每一個讀寫請求，依次存入啟動過程讀寫日誌，表10是一段啟動過程讀寫日誌的示例。2)在1)之後，當有客戶端請求測試與1)中相同的作業系統時，從相應的啟動過程讀寫日誌的第一條記錄開始依次讀取下一條記錄，作為客戶端的下一次讀寫請求。步驟(4.5)中第一次操作類型(NextOptType)、起始位置(NextOffset)和操作長度(NextSize)對應啟動過程讀寫日誌的第一行記錄。步驟(4.7)中的每次確定下一次操作類型(NextOptType)、下一次起始位置(NextOffset)和下一次操作長度(NextSize)則是從啟動過程讀寫日誌的第二行記錄開始依次讀取的。3)如果客戶端請求測試的作業系統之前沒有被遠程啟動過，則伺服器隨機產生客戶端下一次讀寫請求消息。隨機產生的分布原則如下(a)操作類型讀請求、寫請求各佔50%；(b)起始位置讀寫的起始位置在磁碟範圍內平均分布；(c)操作長度讀寫數據的長度均為1KB。表10啟動過程讀寫日誌~~操作類型起始位置(字節)I操作長度(字節)~8510485762572~~2^24698523521242「「3^1323741824748步驟(4.9)判斷測試是否結束當計時到達指定的測試持續的時間時，客戶端停止發送讀寫請求消息，同時，客戶端向伺服器發送測試結束請求消息；否則轉步驟(4.8)。表11測試結束請求消息飛長度(字節)|描述"Iv^i消息類型(值為5)OSID2測試的作業系統的ID步驟(4.10)伺服器收到客戶端的測試結束請求消息後，向客戶端發送測試結束應答消息。測試結束應答消息的格式如表12所示。表12測試結束應答消息tableseeoriginaldocumentpage21步驟(4.11)客戶端收到伺服器測試結束應答消息後，統計測試數據，向伺服器發送測試結果請求消息。測試結果請求消息的格式如表13所示。表13測試結果請求消息tableseeoriginaldocumentpage21測試結果消息中的AvgThroughput指的是測試過程中客戶端的平均網絡帶寬、AvgDelay指的是客戶端每個讀寫請求消息的平均延時，結合步驟(4.8)中的三個變量TotalSize、TotalDelay、TotalRequests，通過如下方式計算獲得AvgThroughput=TotalSize/Duration；AvgDelay=TotalDelay/TotalRequests；(上式中的Duration是測試持續的時間，見表6。)步驟(4.12)伺服器收到客戶端的測試結果請求消息後，向客戶端發送測試結果應答消息。測試結果應答消息的格式如表14所示。表14測試結果應答消息tableseeoriginaldocumentpage21AvgThroughput8本次測試的平均帶寬AvgDelay2本次測試的平均延時步驟(4.13)客戶端收到測試結果應答消息後，判斷測試結果是否滿足遠程啟動要求，即是否同時滿足以下條件1)測試結果中的平均帶寬不低於允許的最低平均帶寬(AvgThroughput>=MinThroughput)；2)測試結果中的平均延時不高於允許的最大平均延時(AvgDelay0，3>0，Y>0，a+^+y=。，計算巧，^，……各自的總排名係數!^，!^，...，^』Rt>i=a*Rlji+^*R2ji+y*R3ji(i=1，2，...，N)；步驟(2.5)依據Rt,i由小到大對N個透明網絡進行排序，將排序後得到的透明網絡列表顯示給用戶。4.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述步驟(3)具體包括以下步驟步驟(3.1)用戶選擇透明網絡；步驟(3.2)客戶端在網絡驗證請求消息的廠商自定義信息域中填入透明計算系統標識，向用戶選擇的透明網絡的AP發送網絡驗證請求消息；步驟(3.3)透明網絡AP收到網絡驗證請求消息後，檢查消息中的廠商自定義信息域，以判斷該消息是否為透明計算系統客戶端的請求消息；如果不是透明計算系統客戶端的請求消息，則直接將該網絡驗證請求消息丟棄；如果是透明計算系統客戶端的請求消息，則提取消息中的驗證信息，在網絡驗證應答消息的廠商自定義信息域中填入透明計算系統標識，向客戶端返回網絡驗證應答消息；步驟(3.4)客戶端收到網絡驗證應答消息後，通過廠商自定義信息域驗證該消息是否為透明網絡AP返回的消息；如果該消息不是透明網絡AP返回的消息，則將其丟棄；如果該消息是透明網絡AP返回的消息，則從消息中提取驗證結果，將驗證結果顯示給用戶；若驗證成功，則轉入步驟(4)；若驗證失敗，則轉入步驟(3.1)，提示用戶重新選擇透明網絡。5.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述步驟(4)具體包括以下步驟步驟(4.1)客戶端提示用戶選擇測試使用的參數類型，包括自定義參數和系統默認參數兩種；如果用戶選擇自定義參數，則轉入步驟(4.2)；如果用戶選擇系統默認參數，則轉入步驟(4.3)；步驟(4.2)客戶端提示用戶依次輸入以下四個測試參數要測試的作業系統的ID、測試持續的時間、測試允許的最低平均帶寬和允許的最大平均延時；用戶輸入完畢後，將四個測試參數設置為用戶輸入值，轉入步驟(4.4)；步驟(4.3)將測試參數設置為系統默認參數，包括要測試的作業系統的ID、測試持續的時間、測試允許的最低平均帶寬和允許的最大平均延時；步驟(4.4)客戶端向伺服器發送測試開始請求消息；消息中包含有步驟(4.2)或步驟(4.3)中設置的測試參數測試的作業系統ID、測試持續的時間、允許的最低平均帶寬和允許的最大平均延時；步驟(4.5)伺服器收到測試開始請求消息後，返回測試開始應答消息；測試開始應答消息中包含有客戶端將要發出的第一個讀寫請求信息；步驟(4.6)客戶端收到測試開始應答消息後，提取出其中的讀寫請求信息，據此將第一個讀寫請求消息發送給伺服器；同時開始計時；步驟(4.7)伺服器收到讀寫請求消息後，返回讀寫應答消息；讀寫應答消息中包含了客戶端下一次的讀寫請求信息；步驟(4.8)客戶端收到讀寫應答消息後，提取出其中的讀寫請求信息，向伺服器發送下一次讀寫請求消息；步驟(4.9)判斷測試是否結束當計時到達指定的測試持續的時間時，客戶端停止發送讀寫請求消息，並向伺服器發送測試結束請求消息；否則，轉步驟(4.8)；步驟(4.10)伺服器收到測試結束請求消息後，返回測試結束應答消息；步驟(4.11)客戶端收到測試結束應答消息後，向伺服器發送測試結果請求消息；測試結果請求消息包括本次測試的作業系統ID、平均帶寬、平均延時三項信息；步驟(4.12)伺服器收到測試結果請求消息後，記錄測試結果，返回測試結果應答消息；步驟(4.13)客戶端收到測試結果應答消息後，判斷測試結果是否滿足遠程啟動要求，即是否同時滿足以下條件1)測試結果中的平均帶寬不低於允許的最低平均帶寬；2)測試結果中的平均延時不高於允許的最大平均延時；如果滿足，則轉到步驟(5)；否則用戶重新選擇透明網絡。全文摘要本發明涉及一種通過無線區域網遠程啟動透明計算系統客戶端的方法，屬於計算機系統
技術領域：
，該方法包括客戶端執行引導晶片中的引導代碼，根據預先設置的搜索周期搜索當前區域內的透明網絡；客戶端將搜索到的透明網絡進行排序，將排序後得到的透明網絡列表顯示給用戶；用戶選擇遠程啟動使用的透明網絡，客戶端對用戶選擇的透明網絡進行網絡身份驗證，對用戶選擇的並驗證成功的透明網絡進行測試；引導晶片的啟動代碼從伺服器獲得該客戶端的標識；讓用戶選擇需要加載的作業系統。本發明可解決透明計算系統現有遠程啟動方法在無線網絡下不能區分透明網絡和非透明網絡、網絡訪問存在安全隱患、無法進行網絡身份驗證、未能檢測網絡穩定性等問題。文檔編號H04L29/08GK101834888SQ20101013974公開日2010年9月15日申請日期2010年4月2日優先權日2010年4月2日發明者劉浩,周悅芝,張堯學申請人:清華大學