摘要：文章描述了編寫的基于 OpenWrt 的開放式路由動態帳號密碼管理的應用設計，詳細講述了設計的用途、應用結構及功能。

1、硬件結構

整個硬件系統主要分成兩部分，普通路由器硬件和基于單片機的人際交換系統。為了降低開發的難度，路由器硬件部分我們直接用現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；引出通信接口，與人機交換系統通信，通信接口采用TTL電平的串行異步通信接口。人機交換系統采用宏晶公司的51單片機作為主控，負責驅動LCD顯示屏、輸入按鈕和微型打印機，并使用與路由器通信。

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

2、應用結構

2.1概述

整個應用系統運行在一個嵌入式Linux系統OpenWRT上，實現的功能是wifi無密碼可直接連接，但是要上網必須先經過網頁認證，否則不過瀏覽什么網站都被定向到認證頁面，和CMCC的熱點類似，但整個系統在一個普通路由器上實現。認證系統主要分成三部分，分別為web服務、網絡控制和賬戶管理。整個應用結構上以賬戶管理為中心，提供接口與web服務器交換用戶數據，根據用戶信息操作網絡控制系統，并與人機交換系統連接，提供后臺用戶管理操作。

2.2web服務器搭建

由于整個系統集成在一個路由器上，硬件資源相對緊缺，搭建普通web服務器占用資源較多，綜合考慮，我們在OpenWRT默認的web配置界面系統的基礎上創建用于認證的網頁和相關的數據交換接口。OpenWRT默認的界面是采用LuCi，整個web服務器由uhttpd和LcCi組成。uhttpd是簡化版的web服務器端軟件，專用于嵌入式系統；LuCi由lua語言編寫，集成OpenWRT系統配置工具，與shell和C語言程序交換非常容易，可調用C語言寫的庫，執行效率很高，非常適用于嵌入式系統。

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

2.3網絡控制

網路控制部分使用IPtable來控制網絡，通過IPtable實現對數據包進行攔截、丟棄和重定向這幾個重要網絡控制功能。網絡控制部分的所有網絡操作都是基于上述幾個基本功能進行的。

網絡控制部分初始化時，攔截所有要訪問網外的內網IP數據包，即源地址是內網IP，目的地址是外網IP的數據包，并把攔截到的數據包重定向到web服務器監聽的8086端口。瀏覽器或者其他應用訪問網站一般是通過域名來訪問的，訪問的過程是通過DNS服務器解析域名，解析成功后獲得網站真正的地址才能訪問到網站，當解析域名失敗時，部分瀏覽器會認為IP網絡有故障，停止訪問。為了讓瀏覽器能夠解析域名，需要放行DNS數據包。DNS是使用UDP協議的，端口為53，所以初始化時需要放行53端口的UDP協議數據包。初始化完后還要提供兩個操作接口，允許指定IP訪問外網和攔截指定IP。

2.4賬戶管理

賬戶管理是整個應用的中心，負責用戶的數據管理，通過web服務器與用戶終端交換數據，通過人機交換系統與后臺管理交換用戶信息，根據用戶狀態調用網絡控制部分提供的接口，實現對用戶上網的控制。

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

賬戶刪除由系統自動完成，每新建一個賬戶，系統都會給賬戶在線時間和一個有效時間，一天內不使用，賬戶自動清除，賬戶在線時間到了，關閉當前用戶的上網權限并清除賬戶。