CN100372297C - 设备链路的维护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设备链路的维护方法及系统，所述方法包括：建立用户链路维护信息表；发送下行链路维护请求报文到客户端并接收客户端发送的上行链路维护信息；所述设备根据接收的上行链路维护信息更新用户链路维护信息表；设备内部的CPU根据用户链路维护信息表对设备链路进行维护。利用本发明，可以提高设备对链路维护信息的处理能力及效率，保障正常用户的在线运行。

Description

设备链路的维护方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种设备链路的维护方法及系统。

背景技术

随着INTERNET的高速发展，宽带上网用户急剧增加。在运营商大规模建设宽带网络的过程中，组网模式经历了从ATM DSLAM(ATM内核的数字用户线路访问多路复用器)向IP DSLAM(IP内核的数字用户线路访问多路复用器)，小容量BAS(宽带接入服务器)到大容量BAS的转变；上网人数的不断增多，网上黑客攻击大有越演越烈之势，同时网络病毒的流行，使得网络中产生大量的异常流量，对大容量BAS的性能和设备安全性造成隐患。目前，宽带接入方式主要有：PPPOE(PPP overEthernet)协议采用Radius(远程认证拨入用户服务)认证，Ethernet(以太网)接入采用Portal(门户)认证方式，这两种接入方式的用户链路信息的维护是通过定时发送和接收特定的链路信息报文，交互链路信息来达到对用户链路检测和维护的，其中，PPP(点对点协议)接入采用PPPLCP(PPP链路控制协议)中PPP Echo请求和PPP Echo响应，Ethernet接入方式采用ARP(地址解析协议)中的ARP请求和ARP响应报文的定时交互来达到链路状态检测和维护。随着大容量BAS要求接入的用户数量越来越多，系统设备CPU需要处理链路维护信息越来越多，对CPU性能的要求也越来越高。同时，由于网络流量异常，大量的异常报文很容易透过设备的防范，上交给设备CPU，这样不仅给CPU性能造成了极大浪费，而且会将需要上交设备CPU处理的正常用户链路维护报文淹没，导致设备正常用户下线。如何降低大容量BAS对CPU性能的不断需求，降低设备对CPU需求的复杂性，保证BAS设备正常在线用户不受网络异常攻击的影响，是BAS设备制造商和网络运营商迫切需要解决的问题。

现行BAS设备对链路维护信息报文处理方案通常如图1所示。图1描述了PPP链路信息的维护和处理过程，其他ARP等链路维护信息的处理类似。

PPP链路的维护和检测是通过PPP Echo请求和响应信息的交互来进行的，PPP客户端/PPP服务器端的PPP链路维护模块通过定期向PPP对端发送PPP Echo请求报文，判断定期内是否接收到对应的PPP Echo响应报文，如果多次发送PPP Echo请求报文都没有接收到对端回应的PPP Echo响应报文，则认为此PPP链路发生故障，系统拆除该链路。目前一般设备对PPP链路信息的维护和处理都是由CPU软件来解析和处理的。PPP客户端链路信息维护报文从系统设备I/O接口接收后，经硬件转发平面简单识别，然后上交给系统上层CPU软件平面处理，由上层软件PPP链路维护模块来完成链路维护信息报文的解析和链路信息的处理。同样，系统设备软件PPP链路维护模块也定期向对端发送相应的链路维护信息报文，根据链路信息的响应报文来主动对链路进行更新维护处理。

通常，硬件转发平面与CPU上层软件之间的报文通道中不仅有大量的设备链路维护信息报文，还有大量的系统维护信息报文，比如：系统设备接收到的路由更新报文，系统维护信息报文(telnent)等。在网络异常或黑客进行攻击的情况下，可能还有大量的由硬件转发平面上交给CPU的异常报文，造成此通道发生拥塞，导致系统正常链路维护信息报文的丢弃，系统设备因接收不到用户链路维护信息报文而错误地强制用户下线。

目前BAS设备厂商尤其是大容量BAS设备厂商，为提高系统接入用户容量和处理性能，大都采用高性能CPU或多CPU处理负荷分担的方法，来提高设备对链路维护报文的及时处理和提高设备抗击网络异常能力。但是这样，不仅增加了设备成本和实现处理的复杂性；而且即使采用高性能CPU和多CPU处理负荷分担的方法，在有大量异常报文的情况下，也很难从根本上解决硬件转发平面与CPU软件报文通道拥塞而导致的正常用户下线问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备链路的维护方法及系统，以提高设备对链路维护信息的处理能力及效率，保障正常用户的在线运行。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种设备链路的维护方法，其特征在于，所述方法包括：

A、建立用户链路维护信息表；

B、设备内部底层硬件发送下行链路维护请求报文到客户端并接收客户端发送的上行链路维护信息；

C、所述设备内部底层硬件根据所述接收的上行链路维护信息更新所述用户链路维护信息表；

D、所述设备内部的CPU根据所述用户链路维护信息表对设备链路进行维护。

所述用户链路维护信息表包括：链路刷新标志、链路维护Magic(魔术字)、Magic重复次数、允许链路刷新标志未被刷新的次数。

所述客户端发送的上行链路维护信息包括：上行链路维护请求报文、下行链路维护响应报文。

所述步骤C包括：

C1、判断所述上行链路维护信息的类型；

C2、如果所述上行链路维护信息为上行链路维护请求报文，则直接回送对应于所述上行链路维护请求报文的上行链路维护响应报文，并根据该报文更新所述用户链路维护信息表中的信息；

C3、如果所述上行链路维护信息为下行链路维护响应报文，则根据该报文更新所述用户链路维护信息表中的信息。

所述步骤C3包括：

C31、从所述上行链路维护信息报文中获取会话标识符；

C32、根据所述获取的会话标识符查找所述用户链路维护信息表中对应的表项；

C33、刷新所述对应表项中的链路刷新标志；

C34、获取所述下行链路维护响应报文中的Magic序号；

C35、根据所述Magic序号更新所述对应表项中Magic重复次数。

所述步骤C35包括：

判断所述Magic序号与所述对应表项中的维护Magic是否相同；

如果相同，则将所述对应表项中的Magic重复次数加1；

如果不相同，则不作处理。

所述步骤D包括：

D1、所述CPU查询所述用户链路维护信息表；

D2、判断所述用户链路维护信息表项中的Magic重复次数是否达到预定的最大值；

D3、如果达到最大值，则表明所述表项对应的用户链路发生环路故障，拆除所述对应的用户链路；

D4、如果未达到最大值，则根据所述表项中的允许链路刷新标志未被刷新的最大次数对所述表项对应的用户链路进行维护。

所述设备内部底层硬件为：网络处理器、或现场可编程逻辑器件。

一种设备链路的维护系统，其特征在于，所述系统包括：

网络接入设备、PC客户端；

所述网络接入设备包括：

用户链路信息存储装置，用于存储用户链路信息；

中央处理单元，用于根据所述用户链路信息维护设备链路；

硬件处理装置，用于转发所述中央处理单元发送的下行用户链路维护请求报文、接收并处理所述PC客户端发送的上行链路维护信息、直接回送上行链路维护请求的回应报文，所述硬件处理装置包括：

输入/输出接口，用于所述网络接入设备与所述PC客户端的通信；

用户链路信息维护装置，用于根据接收的上行链路维护信息更新所述用户链路信息存储装置中存储的用户链路信息。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过将大量正常链路维护信息直接交由设备底层硬件识别、处理和终结，减轻了设备CPU处理大量链路维护信息的负荷，提高了CPU的处理效率，降低了大容量BAS设备对CPU高性能或多CPU负荷分担需求带来的高成本及系统实现的复杂性；同时解决了设备CPU在受到网络攻击时，由于大量硬件转发平面报文送交CPU，在CPU与硬件转发平面报文通道之间形成拥塞，使得链路维护报文丢弃而导致的用户下线问题，降低了网络异常对正常在线用户的影响，保障了正常在线用户的稳定性。

附图说明

图1是现有技术中宽带接入设备对链路维护信息报文的处理过程示意图；

图2是本发明方案的原理示意图；

图3是本发明设备链路的维护系统结构示意图；

图4是本发明方法中设备内部的底层硬件的工作流程；

图5是本发明方法中设备内部的CPU的工作流程。

具体实施方式

本发明的核心在于将设备链路维护工作中大量正常链路维护信息直接交由设备底层硬件识别、处理和终结，并将链路维护信息设置到与CPU协定的共享内存表中，由设备底层硬件对该表进行维护，CPU通过查询共享内存表，实现对设备链路的维护，保障正常在线用户的稳定。其原理如图2所示。

本技术领域人员知道，PPP链路维护信息报文格式固定、简单、易于识别和处理。链环控制协议包格式的摘要如下：

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|代码|标识符|长度|

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|数据...

+-+-+-+-+

其中，代码域是一个八位字节，确定LCP(链路控制协议)包的种类。标识符域是一个八位字节，对匹配请求和回复中有帮助。当带有无效标识符域的包被接收时候，该包将不影响自动机制，被丢弃。长度域是二个八位字节，指出LCP包的长度，包括代码，标识符，长度和数据域。长度域以外的字节被当作填料而忽略处理。当收到带有无效标识符该包将不影响自动机制，被丢弃。数据域是零或多个八位字节，由长度域声明。数据域的格式由代码域决定。

LCP包含Echo-Request和Echo-Reply代码来供给一个数据链路层回送机制来演习链路双方的使用。一个在LCP的Opened(打开)状态接收Echo-Request时，必须传送一个Echo-Reply。

Echo-Request和Echo-Reply包格式如下：

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|代码|标识符|长度|

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|Magic-Number|

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|数据...

+-+-+-+-+

其中，代码9为Echo-Request，10为Echo-Reply。

接收中，Echo-Request的标识符域被拷贝到Echo-Reply包的标识符域。

Magic-Number域是四个八位字节，对检测处于looped-back条件下的链路有帮助。

根据PPP链路维护信息报文(PPP ECHO请求和相应报文)格式固定、简单(报文格式见RFC 1661)、硬件转发平面易于识别和处理等特点，由硬件转发平面直接对用户PPP Echo请求和响应报文进行识别和终结(根据报文格式固定，硬件平面可以识别出PPP LCP ECHO报文，其Code值为9对应为PPP Echo请求，Code值为10对应PPP Echo响应)。

硬件转发平面的处理包括：

1.发送和接收链路维护信息。

发送的消息包括：转发的服务器端的PPP Echo请求(Ethernet接入的ARP请求)；直接发送的服务器端对客户端对本端请求的响应PPP Echo响应报文(Ethernet接入的ARP响应)。

接收的消息包括：客户端发送的PPP Echo请求(Ethernet接入的ARP请求)；客户端对本端服务器对客户端请求的响应PPP Echo响应报文(Ethernet接入的ARP响应)。

2.对接收消息的处理。

接收从I/O接口接收的链路维护报文进行识别，如果是客户端发送的响应报文，则根据报文信息更新对应的用户链路维护信息表；如果是客户端发送的请求报文，则直接回送响应报文，并同时根据该请求报文更新用户链路维护表，处理完后，链路维护信息报文不再上交CPU处理，直接丢弃。

CPU的处理包括：

定时查询用户链路维护信息表，根据该表的信息是否更新判断用户链路是否正常，并调整链路维护参数，向用户端发送链路维护请求报文。如果多次发送链路请求报文，用户链路对应的链路信息表没有更新，则判断链路故障，拆除该链路。

根据上述原理，本发明设备链路的维护系统如图3所示。

该系统包括：网络接入设备30和PC客户端31。通过网络接入设备30和PC客户端31交互链路信息实现对用户链路的检测和维护。

网络接入设备30包括：

用户链路信息存储装置301，用于存储用户链路信息；

中央处理单元302，用于根据用户链路信息存储装置301中存储的用户链路信息维护设备链路；

硬件处理装置303，用于转发中央处理单元302发送的下行用户链路维护请求报文、接收并处理PC客户端31发送的上行链路维护信息、直接回送上行链路维护请求报文的回应报文。其中，PC客户端31发送的上行链路维护信息包括：上行链路维护请求报文、下行链路维护响应报文。硬件处理装置可以由NP(网络处理器)或FPGA(现场可编程逻辑器件)来实现。

硬件处理装置303包括：输入/输出接口304和用户链路信息维护装置305。其中，输入/输出接口304用于网络接入设备与PC客户端的通信；用户链路信息维护装置305用于根据接收的上行链路维护信息更新用户链路信息存储装置301中存储的用户链路信息。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，下面结合图3所示的本发明装置对本发明方法作详细说明。

首先，在PPPOE用户在LCP阶段协商成功时由CPU(中央控制单元)建立一个用户链路维护信息表，设定CPU与设备内部的底层硬件共享该表。所述用户链路维护信息表包括：用户标识符、链路刷新标志、链路维护Magic、Magic重复次数、允许链路刷新标志未被刷新的次数，其中，在首次建立起用户链路后，对应该用户链路的表项中的允许链路刷新标志未被刷新的次数预置为预定的最大值；然后由设备内部的底层硬件(图3中的硬件转发装置303)根据接收的客户端发送的上行链路维护信息更新用户链路维护信息表，同时，CPU下发的下行链路维护请求报文也由该底层硬件转发给客户端；CPU根据用户链路维护信息表对设备链路进行维护。

参照图4，图4是本发明方法中设备内部的底层硬件的工作流程，包括以下步骤：

步骤401：接收客户端发送的上行链路维护信息。客户端发送的上行链路维护信息包括：上行链路维护请求报文、下行链路维护响应报文。

步骤402：判断上行链路维护信息的类型。

如果上行链路维护信息为上行链路维护请求报文，则进到步骤403：直接回送对应于上行链路维护请求报文的上行链路维护响应报文。然后，进到步骤404：从所述上行链路维护信息报文中获取会话标识符。

如果上行链路维护信息为下行链路维护响应报文，则进到步骤404：从所述上行链路维护信息报文中获取会话标识符。

步骤405：根据获取的会话标识符查找用户链路维护信息表中对应的表项。

步骤406：刷新对应表项中的链路刷新标志。

步骤407：获取下行链路维护响应报文中的Magic序号。

步骤408：比较获取的Magic序号与对应表项中的链路维护Magic是否相同。

如果相同，则进到步骤409：将对应表项中的Magic重复计数加1，然后，进到步骤410：将所述下行链路维护响应报文直接丢弃，不再送交上层CPU处理；

如果不相同，进到步骤410：将所述下行链路维护响应报文直接丢弃，不再送交上层CPU处理。

参照图5，图5是本发明方法中设备内部的CPU的工作流程，包括以下步骤：

步骤501：CPU查询用户链路维护信息表。

步骤502：判断用户链路维护信息表项中的链路维护Magic是否达到预定的链路维护Magic最大值。

如果达到最大值，则表明所述表项对应的用户链路发生环路故障，进到步骤503：拆除对应的用户链路。

如果未达到最大值，则进到步骤504：检测表项中的允许链路刷新标志未被刷新的次数是否为0。

如果为0，则表明所述表项对应的用户链路发生故障，进到步骤503：拆除对应的用户链路。

如果不为0，则进到步骤505：检测表项中的链路刷新标志是否被刷新。

如果链路刷新标志已被刷新，则进到步骤506：将允许链路刷新标志未被刷新的次数调整为预定的最大值。

步骤507：发送下行链路维护请求报文到表项对应的客户端。

步骤508：清除表项中的链路刷新标志。

如果链路刷新标志未被刷新，则进到步骤509：将允许链路刷新标志未被刷新的次数减1。

然后，进到步骤507：发送下行链路维护请求报文到表项对应的客户端。

以上的实施例介绍了在网络接入设备中使用本发明对设备链路的维护过程。本领域的技术人员可以理解，本发明的思想和方法还可以应用于不同的场合和环境，只要涉及到需要将控制报文信息送交CPU来获取链路信息的处理，都可以使用本发明提供的方法，通过硬件对控制报文直接识别和处理，并通过链路维护信息保存在与CPU协定的共享信息表中，将控制信息通知给CPU，达到对控制报文的维护和处理的目的，提高CPU的处理效率。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (9)

1.一种设备链路的维护方法，其特征在于，所述方法包括：

A、建立用户链路维护信息表；

B、设备内部底层硬件发送下行链路维护请求报文到客户端并接收客户端发送的上行链路维护信息；

C、所述设备内部底层硬件根据所述接收的上行链路维护信息更新所述用户链路维护信息表；

D、所述设备内部的CPU根据所述用户链路维护信息表对设备链路进行维护。

2.如权利要求1所述的设备链路的维护方法，其特征在于，所述用户链路维护信息表包括：链路刷新标志、链路维护Magic(魔术字)、Magic重复次数、允许链路刷新标志未被刷新的次数。

3.如权利要求1或2所述的设备链路的维护方法，其特征在于，所述客户端发送的上行链路维护信息包括：上行链路维护请求报文、下行链路维护响应报文。

4.如权利要求3所述的设备链路的维护方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1、判断所述上行链路维护信息的类型；

C2、如果所述上行链路维护信息为上行链路维护请求报文，则直接回送对应于所述上行链路维护请求报文的上行链路维护响应报文，并根据该报文更新所述用户链路维护信息表中的信息；

C3、如果所述上行链路维护信息为下行链路维护响应报文，则根据该报文更新所述用户链路维护信息表中的信息。

5.如权利要求4所述的设备链路的维护方法，其特征在于，所述步骤C3包括：

C31、从所述上行链路维护信息报文中获取会话标识符；

C32、根据所述获取的会话标识符查找所述用户链路维护信息表中对应的表项；

C33、刷新所述对应表项中的链路刷新标志；

C34、获取所述下行链路维护响应报文中的Magic序号；

C35、根据所述Magic序号更新所述对应表项中Magic重复次数。

6.如权利要求5所述的设备链路的维护方法，其特征在于，所述步骤C35包括：

判断所述Magic序号与所述对应表项中的维护Magic是否相同；

如果相同，则将所述对应表项中的Magic重复次数加1；

如果不相同，则不作处理。

7.如权利要求1或2所述的设备链路的维护方法，其特征在于，所述步骤D包括：

D1、所述CPU查询所述用户链路维护信息表；

D2、判断所述用户链路维护信息表项中的Magic重复次数是否达到预定的最大值；

D3、如果达到最大值，则表明所述表项对应的用户链路发生环路故障，拆除所述对应的用户链路；

D4、如果未达到最大值，则根据所述表项中的允许链路刷新标志未被刷新的最大次数对所述表项对应的用户链路进行维护。

8.如权利要求1所述的设备链路的维护方法，其特征在于，所述设备内部底层硬件为：网络处理器或现场可编程逻辑器件。

9.一种设备链路的维护系统，其特征在于，所述系统包括：网络接入设备、PC客户端；所述网络接入设备包括：

用户链路信息存储装置，用于存储用户链路信息；

中央处理单元，用于根据所述用户链路信息维护设备链路；

硬件处理装置，用于转发所述中央处理单元发送的下行用户链路维护请求报文、接收并处理所述PC客户端发送的上行链路维护信息、直接回送上行链路维护请求的回应报文，所述硬件处理装置包括：

输入/输出接口，用于所述网络接入设备与所述PC客户端的通信；

用户链路信息维护装置，用于根据接收的上行链路维护信息更新所述用户链路信息存储装置中存储的用户链路信息。

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