[发明专利]一种适用于IOS VPN的网络感知及无缝切换方法

说明书

本发明提供一种适用于IOS VPN的网络感知及无缝切换方法，方法根据网络通信接口的状态和VPN套接字的状态，实现了网络事件感知、网络状态判断和VPN套接字事件决策，保证了复杂网络环境下IOS VPN的无缝切换，保障了IOS VPN的稳定性和移动性，提升了IOS VPN的用户体验。发明适用于IOS VPN的网络感知及无缝切换方法能够实现IOS VPN的网络状态监测、网络事件判断、VPN套接字状态监测和VPN套接字事件决策，支持对工作上下文环境的网络感知，支持对安全通信隧道的无缝切换，适用于复杂网络环境下IOS VPN的安全、可靠、稳定通信。

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种适用于IOS VPN的网络感知及无缝切换方法。

背景技术

移动VPN工作的网络环境较传统VPN相比更为复杂多变，时刻面临网络中断、网络恢复、网络切换的网络事件，网络中断事件包括从Wi-Fi网络或移动蜂窝网络到无网络，网络恢复事件包括从无网络到Wi-Fi网络到蜂窝移动网络，网络切换事件包括从Wi-Fi网络到移动蜂窝网络。随机频繁网络事件容易导致网络套接字异常甚至错误，导致了移动VPN通信失效甚至移动终端通信异常。由于考虑传输效率和通信开销的缘故，大部分VPN承载于无连接的UDP协议之上，只能依赖于心跳包定时检测套接字通信状态。心跳包定时检测方法周期间隔较长，无法实时应对移动终端可能频繁发生的网络事件，因此无法实现移动VPN的无缝切换和自动恢复，导致不友好用户使用体验。

针对移动VPN面临的网络事件问题，相关研究工作成果主要表现在发明专利和学术论文两方面。在发明专利方面，专利CN201510958933.6提出了一种移动终端的VPN网络自动恢复系统，在VPN客户端增加重连事件和动作模块，在VPN服务端增加重连协议以处理客户端的重连事件，未交待移动终端的网络状态和时间的检测方法。专利CN201710048163.0提出了一种移动网络环境下的VPN通信保障方法与装置，采用有限状态自动机对VPN工作和事件以及网络状态和事件建模，并根据网络事件采取相应的VPN事件以“礼貌暂停，智能恢复”VPN网络连接。在学术论文方面，《MobiVPN:A mobile VPN providing persistency toapplications》提出了一种缓存和冻结TCP技术，作者基于该方法在Android平台改进了OpenVPN，以提高VPN的移动性和稳定性。《A Communication Supportable Generic Modelfor Mobile VPN on Android OS》提出了一种Android平台移动VPN的通信保障通用模型，通过监测系统网络事件和监测VPN工作状态实现VPN自动重连。

目前，上述所有研究工作、方法与成果均在Android平台展开和验证，并未在IOS平台得以验证，主要原因有以下三点：

第一，IOS VPN接口Network Extension(NE)相对不够成熟。NE在2014年9月IOS8.0+后才向开发者提供，且NE接口开放初期自身问题颇多，相关研究工作与开发经验非常缺乏。

第二，IOS系统对后台常驻服务的限制。NE在IOS系统的工作机制是一个单独的进程，与VPN应用主进程相对独立。因此，需要实现后台常驻服务实现网络监测、VPN中断和恢复，但是IOS系统权限仅允许对音视频、位置、语音电话开启后台常驻服务。

第三，IOS系统网络监测方法的缺陷。在VPN开启条件下，IOS终端实际网络状态与系统获取网络状态存在冲突，原因在于IOS平台下，开启VPN后，系统会将VPN启动和关闭事件视为一次Wi-Fi的开启和关闭。经多次测试，IOS VPN工作中发生网络事件时，系统获取网络状态权限如表1所示。

表1 IOS终端实际网络状态与系统获取网络状态的冲突情况表

发明内容