已刊登在《無線電》2月刊

一實例背景

最近一個做智能家居的朋友面臨這樣的一個煩惱，他想讓用戶通過智能手機在家裡方便地控製家居設備，又想讓用戶免除下載安裝App 的麻煩，通過瀏覽器直接打開設備內嵌的網頁便可實現控制。但是設備的IP 地址都是通過家裡的路由器自動獲得的，設備上又沒有屏幕來顯示其IP 地址。問我有沒有辦法不輸入IP 地址來實現瀏覽器訪問該設備網頁的辦法，就是類似DNS 之類，但是無需連外網，只在家庭網絡內能訪問即可。

這使我想起一個古老的協議，NetBIOS(Network Basic Input/Output System) 。這個在上世紀80 年代由IBM 開發的協議，主要用於數十台左右計算機組成的小型局域網，該協議的主要用途之一就是把計算機名稱解析為相應IP 地址。如果每個設備有一個固定名字，在實現了NetBIOS 的前提下，用戶在瀏覽器裡輸入該設備的名字，然後通過NetBIOS 解析，便可實現訪問該設備網頁的這個功能了。而且NetBIOS 佔用系統資源少，在單片機上運行不成問題。於是推薦這個朋友在他的設備上實現了NetBIOS 協議，解決了他的煩惱。

除了 ​​智能家居，在當下物聯網時代，想必還有其他應用也會遇到類似問題，就拿手頭的WIZnet-W5500 評估板實現了一下NetBIOS ，希望能對做網絡設備開發的朋友有所幫助。在用W5500 實現之前，我們還是先在PC 上看一下NetBIOS 到底是一個什麼東西。

二NetBIOS 協議

我們知道在DOS 命令下可以通過PING 主機名獲得另外一台電腦的IP 地址，實際上就是通過NETBIOS 進行的。在Windows 操作系統中，默認情況下在安裝TCP/IP 協議後會自動安裝NetBIOS 。查看方法如下：本地連接屬性的中“高級TCP/IP 設置”窗口中選擇“WINS ”選項卡，在“ NetBIOS 設置”區域中就可以設置相應的NetBIOS ，如圖1 ：

文章開始之前讓我們設想下面的幾個情形：我們在辦公室內就能訪問到生產車間的網絡攝像機，而無需到監控室查看生產情況；在下班之前，或在回去的路上，就可以先打開家裡的空調器和廚房設備，等進入家門，立刻就是一個溫度宜人的環境――廚房裡的飯也做好了；我們想在電視機上回味一下幾天前在景區拍的照片，把相機或者DV 聯網就可以了，無需再去拷貝。工作生活都如此方便，將是一個很愜意的事情。

實現這些場景的網絡設備都要基於一種叫端口映射的網絡技術。端口映射就是路由器將外網某一個端口與內網中某個設備的IP 地址和端口號建立起一一對應關係。內網主動訪問外網時，路由器主動建立了映射關係，內外網間就可以通信。但是外網要主動訪問內網是不可行的，因為不知道內網的設備IP 和端口，只能和路由器外網通信。路由器可以進行手動配置端口映射，但是便攜式設備經常移動，內網的IP 地址也是不是固定的，每次使用都要手動配置路由器顯然是個麻煩的事情。本文就為你講解如何使用UPnP 協議實現網絡設備自動配置路由器進行端口映射。

一、UPnP 協議簡介

UPnP （Universal Plug and Play ，即插即用）是各種各樣的智能設備、無線設備和個人電腦等實現遍布全球的對等網絡連接（P2P ）的結構。使用UPnP達到的效果是任何設備一旦連接上網絡，所有在網絡上的設備馬上就能知道有新設備加入，這些設備彼此之間能互相通信，更能直接使用或者控制它，一切都不需要人工設置。

1.1 UPnP 結構

服務、設備和控制點是UPnP 網絡的基本組件，如圖1 ：

一 實驗背景

最近一個做焊接設備的朋友想在焊機上添加監控的新功能，實時獲取焊機的溫度、功耗等參數，還可簡單控制，實現對集群焊接設備的網絡化管理。而這個朋友不想在開發管理系統上花太多精力，想找一個開源的管理軟件來實現他的需求。這讓我想到了簡單郵件管理協議SNMP，它生來就是為搞網絡管理服務的。能廣泛兼容各網絡設備，一經推出就得到了廣泛的應用和支持，幾乎所有的網絡設備生產廠家都實現了對SNMP的支持，大多數網絡管理系統和平台也都是基於SNMP的。事實上，目前SNMP已成為網絡管理領域中的工業標準，我國國家廣電總局就要求通信領域的標準網絡設備都必須支持SNMP協議。SNMP代理端實際佔用系統資源少，在單片機上運行是沒有問題的。於是我想到用手頭的WIZnet-W5500評估板實現了SNMP代理端，給他提供一個參考。

二 SNMP基礎普及

在實現SNMP代理端之前，我們先了解一下SNMP的基本知識。管理系統中就要有管理者和被管​​理者，網管協議定義它為管理站和代理端，它們通過管理信息庫MIB進行接口統一，實現數據的通信。

MIB可以認為是一個被管理對象的集合，每個對象規定了能夠被管理進程查詢和設置的信息，同時都有自己的名字我們稱之為對象標識符，簡稱OID，它的命名方法跟DNS樹形結構命名類似，通過OID就能知道這個設備所屬的領域和廠家，如MIB中有一個節點{1.3.6.1.4.1}，即enterprises，代表企業，它以下的節點都為企業型的。如IBM為{1.3.6.1.4.1.2}，Cisco為{1.3.6.1.4.1.9}等。任何一個公司、學校只要用電子郵件發往iana-mib@isi.edu進行申請即可獲得一個結點名。這樣就可以定義自己的產品的OID，使它能用SNMP進行管理。

為了操作管理數據庫MIB，如圖1所示：SNMP規定了5種協議SNMP報文，用來在管理進程和代理之間的交換。1 get-request；2 get-next-request；3 set-request；4 get-response；5trap。前面的3種操作是由管理進程向代理進程發出的get/set操作，雙方都使用UDP161端口。第4個是對前三種操作的回應，用UDP161端口，第5個代理進程主動發出的報文，通知管理進程有某些事情發生，使用UDP162端口。

圖1 SNMP的5種報文操作

圖2是封裝成UDP數據報的5種操作的SNMP報文格式。可見一個SNMP報文共有三個部分組成，即公共SNMP首部、get/set首部或trap首部、變量綁定。