網絡喚醒（WOL）全解指南：原理篇

什麼是網絡喚醒

網絡喚醒（Wake-on-LAN，WOL）是一種計算機局域網喚醒技術，使局域網內處於關機或休眠狀態的計算機，將狀態轉換成引導（Boot Loader）或運行狀態。無線喚醒（Wake-on-Wireless-LAN，WoWLAN）作爲 WOL 的補充技術，使用無線網卡去喚醒計算機。網絡喚醒在一般的局域網環境裏使用有限廣播地址（255.255.255.255）即可，由於路由器都不轉發目的地址爲有限廣播地址的數據報，因此在複雜網絡情況下通常使用子網定向廣播地址。在局域網外喚醒局域網內特定計算機，可以使用路由器的 DDNS 與端口轉發。

在1996年10月，英特爾和 IBM 成立了 Advanced Manageability Alliance。1997年4月，聯盟提出了 WOL 技術。這是 WOL 技術的起源，隨後各大廠商紛紛推出了自己的 WOL 技術標準。本文所討論的 WOL 技術是由 AMD 公司提出的 Magic Packet（幻數據包，魔術包）喚醒方式，這裏給出 AMD 關於此技術的白皮書。

幻數據包（Magic Packet）

幻數據包是一個廣播幀，包含目標計算機的MAC地址。由於 MAC 地址的唯一性，使數據包可以在網絡中被唯一的識別。幻數據包發送通常使用無連接的傳輸協議，如 UDP ，發送端口爲 7 或 9 ，這只是通常做法，沒有限制。

WOL 技術被提出了將近20年，絕大多數的現代網卡都支持在超低功耗下監聽特定的報文，如 ARP。如果設備網卡接收到一個與自己 MAC 地址相同的幻數據包，則網卡會向計算機的電源或主板發出信號以喚醒計算機。大部分的幻數據包在數據鏈路層（OSI模型第2層）上發送，當發送時，使用廣播地址廣播到給定的網絡上，不使用IP地址（OSI模型第3層）。當然這是絕大部分情況，幻數據包也可以使用特定的 IP 地址進行發送。

幻數據包最簡單的構成是6字節的255（FF FF FF FF FF FF FF），緊接着爲目標計算機的48位MAC地址，重複16次，數據包共計102字節。有時數據包內還會緊接着4-6字節的密碼信息。這個幀片段可以包含在任何協議中，最常見的是包含在 UDP 中。

例如 MAC 地址爲 11 22 33 44 55 66 的目標計算機，幻數據包的格式爲：

FFFFFFFFFFFF 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 112233445566 [ABABABABABAB（這裏爲6個字節的密碼）]

幻數據包還有一些基本限制條件：

1. 需要知道目標計算機 MAC 地址
2. 不提供送達確認
3. 可能無法在局域網之外工作
4. 需要硬件進行支持

創建幻數據包

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

該項目爲 Xamarin 跨平臺項目，包含 Xamarin.Android 與 UWP 。支持自動掃描添加局域網設備。

關於 MAC 地址的掃描獲取，這裏只說一下思路，詳細請查閱代碼。第一種方式，也是我最開始想到的方式，使用 Ping 來 Ping 整個網段。開了四個線程，1-255大概需要30多秒，稍微有點慢，而且 .NET 的 Ping 類在 Android 上無法限制秒數。第二種方式，百度到的，直接向整個網段發送 UDP 消息，2秒解決戰鬥。掃描完成後獲取 ARP 表就行。

下面給出的是發送幻數據包的方法：

public static async void Wake(string broadcast, int port, byte[] mac)
{
    using (UdpClient udp = new UdpClient())
    {
        udp.EnableBroadcast = true;

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

        for (int i = 0; i < 6; i++)
        {
            packet[i] = 0xFF;
        }

        for (int i = 0; i < 16; i++)
        {
            for (int j = 0; j < 6; j++)
            {
                packet[6 + i * 6 + j] = mac[j];
            }
        }

        await udp.SendAsync(packet, packet.Length, broadcast, port);
    }
}