摘要：文章描述了編寫的基于 OpenWrt 的開放式路由動態(tài)帳號密碼管理的應(yīng)用設(shè)計，詳細(xì)講述了設(shè)計的用途、應(yīng)用結(jié)構(gòu)及功能。

1、硬件結(jié)構(gòu)

整個硬件系統(tǒng)主要分成兩部分，普通路由器硬件和基于單片機的人際交換系統(tǒng)。為了降低開發(fā)的難度，路由器硬件部分我們直接用現(xiàn)有的路由器進行改造，主要有兩方面的改造：提升硬件性能，加大內(nèi)存和，存儲芯片容量，使路由器能夠運行我們要是使用的OpenWRT系統(tǒng)；引出通信接口，與人機交換系統(tǒng)通信，通信接口采用TTL電平的串行異步通信接口。人機交換系統(tǒng)采用宏晶公司的51單片機作為主控，負(fù)責(zé)驅(qū)動LCD顯示屏、輸入按鈕和微型打印機，并使用與路由器通信。

適當(dāng)選用路由器硬件可以有效地簡化整個系統(tǒng)的設(shè)計難度，為了降低應(yīng)用開發(fā)的難度，可以直接使用以能夠運行OpenWRT系統(tǒng)為賣點的路由器的硬件，這樣可以避免系統(tǒng)移植帶來的麻煩，直接進入應(yīng)用開發(fā)。如果需要使用自己做的硬件時，系統(tǒng)移植無法避免，但是軟件和硬件可以同步開發(fā)，減少開發(fā)周期。

2、應(yīng)用結(jié)構(gòu)

2.1概述

整個應(yīng)用系統(tǒng)運行在一個嵌入式Linux系統(tǒng)OpenWRT上，實現(xiàn)的功能是wifi無密碼可直接連接，但是要上網(wǎng)必須先經(jīng)過網(wǎng)頁認(rèn)證，否則不過瀏覽什么網(wǎng)站都被定向到認(rèn)證頁面，和CMCC的熱點類似，但整個系統(tǒng)在一個普通路由器上實現(xiàn)。認(rèn)證系統(tǒng)主要分成三部分，分別為web服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)控制和賬戶管理。整個應(yīng)用結(jié)構(gòu)上以賬戶管理為中心，提供接口與web服務(wù)器交換用戶數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶信息操作網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，并與人機交換系統(tǒng)連接，提供后臺用戶管理操作。

2.2web服務(wù)器搭建

由于整個系統(tǒng)集成在一個路由器上，硬件資源相對緊缺，搭建普通web服務(wù)器占用資源較多，綜合考慮，我們在OpenWRT默認(rèn)的web配置界面系統(tǒng)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建用于認(rèn)證的網(wǎng)頁和相關(guān)的數(shù)據(jù)交換接口。OpenWRT默認(rèn)的界面是采用LuCi，整個web服務(wù)器由uhttpd和LcCi組成。uhttpd是簡化版的web服務(wù)器端軟件，專用于嵌入式系統(tǒng)；LuCi由lua語言編寫，集成OpenWRT系統(tǒng)配置工具，與shell和C語言程序交換非常容易，可調(diào)用C語言寫的庫，執(zhí)行效率很高，非常適用于嵌入式系統(tǒng)。

要在這個系統(tǒng)上建立用于認(rèn)證的web服務(wù)，利用uhttpd建立多個網(wǎng)站，一個是路由器配置用的，已經(jīng)可用的，還要使用不同的端口再建立一個。我們可以通過配置uhttpd增加監(jiān)聽端口，端口選擇不能與ssh等服務(wù)專用的端口沖突，我們用了8086端口，這個端口對應(yīng)的網(wǎng)站用于處理被網(wǎng)絡(luò)控制部分重定向這里的訪問請求，同時承擔(dān)與用戶終端交換認(rèn)證數(shù)據(jù)。我們新建的網(wǎng)站也是使用LuCi，與用于配置的網(wǎng)站共用大部分代碼以節(jié)省資源。

2.3網(wǎng)絡(luò)控制

網(wǎng)路控制部分使用IPtable來控制網(wǎng)絡(luò)，通過IPtable實現(xiàn)對數(shù)據(jù)包進行攔截、丟棄和重定向這幾個重要網(wǎng)絡(luò)控制功能。網(wǎng)絡(luò)控制部分的所有網(wǎng)絡(luò)操作都是基于上述幾個基本功能進行的。

網(wǎng)絡(luò)控制部分初始化時，攔截所有要訪問網(wǎng)外的內(nèi)網(wǎng)IP數(shù)據(jù)包，即源地址是內(nèi)網(wǎng)IP，目的地址是外網(wǎng)IP的數(shù)據(jù)包，并把攔截到的數(shù)據(jù)包重定向到web服務(wù)器監(jiān)聽的8086端口。瀏覽器或者其他應(yīng)用訪問網(wǎng)站一般是通過域名來訪問的，訪問的過程是通過DNS服務(wù)器解析域名，解析成功后獲得網(wǎng)站真正的地址才能訪問到網(wǎng)站，當(dāng)解析域名失敗時，部分瀏覽器會認(rèn)為IP網(wǎng)絡(luò)有故障，停止訪問。為了讓瀏覽器能夠解析域名，需要放行DNS數(shù)據(jù)包。DNS是使用UDP協(xié)議的，端口為53，所以初始化時需要放行53端口的UDP協(xié)議數(shù)據(jù)包。初始化完后還要提供兩個操作接口，允許指定IP訪問外網(wǎng)和攔截指定IP。

2.4賬戶管理

賬戶管理是整個應(yīng)用的中心，負(fù)責(zé)用戶的數(shù)據(jù)管理，通過web服務(wù)器與用戶終端交換數(shù)據(jù)，通過人機交換系統(tǒng)與后臺管理交換用戶信息，根據(jù)用戶狀態(tài)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)控制部分提供的接口，實現(xiàn)對用戶上網(wǎng)的控制。

增加賬戶通過人機交換系統(tǒng)實現(xiàn)，人機交換只有一個按鍵和一個LCD顯示屏，按一下按鍵實現(xiàn)新建用戶，并把用戶名和密碼嵌入到登錄頁面的URL的參數(shù)中，再把URL轉(zhuǎn)換為二維碼輸出到LCD顯示屏，用戶連接wifi后掃描二維碼即可實現(xiàn)認(rèn)證上網(wǎng)。

賬戶刪除由系統(tǒng)自動完成，每新建一個賬戶，系統(tǒng)都會給賬戶在線時間和一個有效時間，一天內(nèi)不使用，賬戶自動清除，賬戶在線時間到了，關(guān)閉當(dāng)前用戶的上網(wǎng)權(quán)限并清除賬戶。