CN100405765C - Ip地址分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种IP地址分配方法及装置。该IP地址分配方法包括以下步骤：利用手动分配地址策略，为主机配置设定绑定时段的IP地址绑定信息；主机请求IP地址；服务器判定请求时刻落入绑定信息设置的绑定时段；以及服务器将设定绑定时段的绑定IP地址在租约时间内分配给主机使用。本发明结合“动态分配”和“手动分配”二者各自的优势，在DHCP服务器端IP地址稀缺的情况下，尽量避免服务器端存在未分配的IP地址，但是其它主机却永远无法获取到这些IP地址的情况。并且，使用本发明，可以方便网络管理员控制网路中的各个主机的行为。

Description

IP地址分配方法及装置

技术领域

本发明涉及一种IP地址分配方法及装置。

背景技术

所谓DHCP协议，即动态主机地址配置协议(Dynamic Host ConfigurationProtocol)，其是TCP/IP协议簇的一种，其适用于IP资源使用密度不高的情况。举例说明如下。假如某单位具有400台电脑，但是在任一时刻，同时上网的电脑不会超过255台，如果使用固定IP的话，则需要为该单位申请400个IP才够用，但若采用动态IP分配机制的话，则只要申请255个IP就够用了，这样就节省了145个IP资源的费用。

DHCP是一种客户端——服务器模式。在这种模式下，专门指定的主机分配网络地址，传送网络配置参数给需要的网络主机。人们将被指定的提供DHCP服务的主机称为服务器，将接收信息的主机称为客户或主机。DHCP主要包括两部分内容：一部分是通过DHCP服务器把主机配置信息分发给各个主机，另一部分是通过DHCP服务器给网络中的主机动态分配一个IP地址。

DHCP消息的格式是基于BOOTP消息格式之上，BOOTP的消息中继特性(转发代理特性)允许客户端和服务器远程通信。DHCP也同时继承了这一特性，避免了在每个物理网段都设一个DHCP服务器的情况，使得服务器在给客户端提供服务的时候不再依附于具体的物理环境。

通常情况下，一台主机的角色不会是一台DHCP服务器，这需要网络管理员手动配置才能使它变成一台DHCP服务器。由于网络中硬件和软件(网络协议工具)的多样性，使得将动态主机(网络中任意一台主机)设置为DHCP服务器来随便响应DHCP请求的问题得到了解决，但由于配置TCP/IP协议的参数非常之多，因此DHCP服务器无法给用户提供正确的配置参数，从而很难利用DHCP协议进行通讯。例如，IP协议本身就需要很多参数选项，IP协议虽然可以用在不同种类的网络硬件上，但是其结果往往是难以猜测和捉摸的。

鉴于以上情况，使用分布式地址分配策略来防止地址重用，但由于分布式地址分配策略也是建立在分配/回收IP地址(IP主机本身不能保障自己的IP地址唯一拥有)机制之上，并且由于管理那些已经被使用的IP地址也同样需要上述协议的支持，因此仍无法从根本上杜绝网络地址冲突的问题，从而不能保障网络中的设备不出现地址重复。

DHCP协议支持三种IP地址分配机制，在“自动分配”策略中，DHCP会永久地给主机分配一个固定IP地址；在“动态分配”策略中，DHCP会给主机分配一定时间的IP地址(或者直到主机自身释放此IP地址)；在“手动分配”IP地址策略中，IP地址被网络管理员绑定在固定的主机上，DHCP只是简单地通知主机可用这个IP地址。在实际的网络环境中，以上的一种或者多种策略会被同时使用，这就依赖于网络管理员的配置方式。

动态分配是三种策略中唯一一种可以重复使用被释放掉的IP地址的策略。因此，动态分配策略很适用于在IP地址池比较有限且主机对IP地址利用率不高的情况。动态分配也适合于使用固定IP地址上网的主机，当旧的主机停止使用时，新的主机可以继续使用这个IP地址来上网。手动分配策略则更适合于减少简单的网络IP地址错误，而复杂一些的网络错误则脱离了DHCP协议能力范围之内。

目前DHCP协议中的“手动分配”IP地址策略有一定局限性，它完全依靠网络管理员的手工配置。即，网络管理员在操作DHCP服务器的时候，手工把一个主机的MAC地址(或者客户标志)与一个IP地址绑定，当主机进行IP地址请求的时候，服务器会自动地把网络管理员之前手工绑定的IP地址信息分配给请求的主机，从而完成整个主机IP地址请求过程。但是在通常的情况下，存在以下问题：

1.IP地址绑定主机需要网络管理员手工控制，即绑定和去绑定都依赖于网络管理员的手工配置。

2.对于已经被管理员绑定IP地址的主机，它的请求IP地址会唯一确定下来，无法改变。除非管理员手工去掉服务器端的绑定信息。

3.在DHCP服务器端IP地址稀缺的情况下，会发生服务器端存在未分配的IP地址(被绑定了的IP地址)，但是其它主机却永远无法获取到这些IP地址。如果需要给这些主机分配地址，需要网络管理员手动修改绑定信息。

虽然由于“动态分配”策略不需要管理员手工绑定和去绑定主机IP地址，可以不固定主机的IP地址分配，而且会尽量把服务器存在的可用的IP地址分配出去，而可解决以上三个难题。但是，它不具有“手动分配”策略的优势，即不具有方便网络管理员可以控制网路中的各个主机的行为，例如，主机的IP地址，主机是否可以方便上网，主机是否可用某项网络服务。

尤其是一些网络用户区别服务方面，“动态分配”会比“手动分配”显的可控性更弱。例如，无法给一台主机提供比其他主机具有更高速的网络传输速度和更可靠的网络服务质量，关键原因在于“动态分配”无法给主机提供一个固定的长久不变的指定的IP地址。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种IP地址分配方法，解决以上“动态分配”和“手动分配”IP地址策略之间的局限性，同时结合二者各自的优势。以下在本说明书中引用的IP地址绑定信息指的是由网络管理员手工配置的记录在DHCP服务器端的描述主机信息和IP地址对应关系的信息。服务器可以根据IP地址绑定信息给请求IP地址的主机分配IP地址。

本发明的IP地址分配方法包括以下步骤：

步骤S1，利用手动分配地址策略，在服务器上为主机配置设定绑定时段的IP地址绑定信息；

步骤S2，主机请求IP地址；

步骤S3，服务器判定请求时刻落入绑定信息设置的绑定时段；以及

步骤S4，服务器将IP地址绑定信息中的IP地址在租约时间内分配给主机使用。

优选的，所述步骤S3还包括步骤：当服务器判定主机请求IP地址的时刻未落入绑定信息的绑定时段内时，则服务器为主机动态分配IP地址，且租约使用结束时间不超过绑定时段的绑定开始时间。

优选的，所述步骤S2还包括其它主机请求IP地址的步骤；所述步骤S3还包括下述步骤：

当服务器判定所述其它主机请求IP地址的时刻未落入绑定信息的绑定时段内时，则服务器为所述其它主机动态分配IP地址，动态分配的IP地址是IP地址绑定信息中的IP地址或者其他IP地址，如果动态分配的IP地址是IP地址绑定信息中的IP地址，且租约使用结束时间不超过绑定时段的绑定开始时间。

优选的，所述步骤S4中服务器分配给主机的IP地址的租约使用结束时间小于等于IP地址绑定的绑定结束时间。

优选的，同一个IP地址按照不同的绑定时段分别绑定给不同的主机。

优选的，同一个IP地址按照不同的绑定时段绑定一台主机。

优选的，周期性地绑定一个IP地址给一台主机。

优选的，在绑定的IP地址时间段全部失效之后，DHCP服务器端将绑定信息自动删除。

优选的，绑定信息的时间计算以DHCP服务器端的时间钟为准。

而且，本发明的另一发明目的是提供一种IP地址分配装置，设于服务器内，该IP地址分配装置包括：绑定信息设置模块，用于设置与该主机对应的具有绑定时段的IP地址绑定信息并存储在服务器内；判断模块，根据服务器内所存储的IP地址绑定信息，判断主机请求IP地址的请求时刻是否落入绑定信息的绑定时段；其中，当判断模块判定主机请求IP地址的时刻落入绑定信息的绑定时段内时，将设定绑定时段的绑定IP地址在租约时间内分配给主机使用。

使用本发明，在DHCP服务器端IP地址稀缺的情况下，尽量避免服务器端存在未分配的IP地址(被绑定了的IP地址)，但是其它主机却永远无法获取到这些IP地址。并且，使用本发明，可以方便网络管理员控制网路中的各个主机的行为，例如，主机的IP地址，主机是否可以方便上网，主机是否可用某项网络服务，尤其是一些网络用户区别服务。

附图说明

图1为本发明的IP地址分配方法的流程图；

图2为本发明的IP地址分配系统的示意图；

图3为本发明的IP地址请求时间图。

具体实施方式

结合“动态分配”和“手动分配”IP地址策略的优势，在“手动分配”策略的基础上，对于网络管理员每次配置绑定信息的时候，额外增加绑定的起始时间点和终止时间点。即修改以前的IP地址租约绑定无限长度为IP地址租约绑定有限长度，并且对于该有限长度的租约，其绑定的开始时间点和结束时间点也是绑定时设置好的值。

例如，以前的IP地址租约绑定无限长度会把一个指定的IP地址和一台主机，例如图2所示的主机1的相关信息(主机信息：主机的MAC信息或者是其他唯一标志)绑定起来，绑定时间会是一个无限长的时间段，举例如下，

绑定对象信息	IP地址	时间长度(单位秒)
			主机1信息	10.1.1.10	0xFFFFFFFF

本技术方案提出的新的策略为：

绑定对象信息	IP地址	绑定开始时间	绑定结束时间	绑定时间长度
					主机1信息	10.1.1.10	2006-04-01	2006-04-02	0x15180

根据新的绑定策略，DHCP服务器应该采取的IP地址分配策略如下，当主机1请求IP地址的时间在服务器记录的绑定的信息的时间段之内，DHCP服务器分配管理员指定的IP地址给请求的主机1。当主机1请求的时间在这个绑定时间段之前或者之后，绑定信息不起作用，DHCP服务器会采用其他的IP地址分配策略(此时推荐采用“动态分配”策略)。如图3所示，其描述了一条IP地址绑定信息的记录。

图3标记描述的内容举例为：

名称	举例数据
		IP地址记录时间的线(有竖杠的虚线)	IP地址10.1.1.10的绑定信息
IP绑定开始时间	2006-04-01 00:00:00
		IP绑定结束时间	2006-04-02 00:00:00
请求时间T1	小于2006-04-01的一个时间点
		请求时间T2	在2006-04-01与2006-04-02的一个时间点
请求时间T3	大于2006-04-02的一个时间点

首先，描述主机1请求的IP地址为绑定的IP地址(也称指定IP地址)的情况。

当主机1在请求时间T1请求指定IP地址10.1.1.10的时候，此时DHCP服务器记录的主机1与IP地址绑定的信息为空。如果此时服务器端有记录IP地址被其他主机使用的信息，那么建议服务器动态分配给主机1一个其它的IP地址，例如可以回复请求的主机1一个建议的IP地址，或者不回复任何信息。如果此时服务器端没有记录该指定的IP地址被其他主机使用的信息，服务器会分配主机1请求的该IP地址给请求的主机1，租约截至时间点为IP地址绑定开始时间点2006-04-01 00:00:00或者小于2006-04-01 00:00:00的某个时间点。

当其他主机例如主机N在T1时间发送的请求中没有指定IP地址的时候，此时DHCP服务器可以采用动态分配策略给主机N分配一个IP地址，例如回复主机N一个建议的IP地址，或者不回复任何信息。这个建议的IP地址可以是一条IP地址绑定信息中的IP地址信息(举例，10.1.1.10)，还可以是服务器未分配出去其它的IP地址(举例，10.1.1.55)。如果是一条IP地址绑定信息中的IP地址信息(例如，10.1.1.10)，那么分配的租约的结束时间必须是小于IP地址绑定开始时间点2006-04-01 00:00:00的某个时间点，这样当真正的IP地址绑定信息中的主机1在绑定时段请求IP地址的时候，DHCP服务器可以给它分配指定的IP地址(例如，10.1.1.10)。需要说明的是建议DHCP服务器不要分配出去一个其他主机正在使用的IP地址，以避免造成网络中两台主机有同样的IP地址的结果，使得网络环境混乱。

当主机1在请求时间T2向DHCP服务器请求指定的IP地址10.1.1.10的时候，服务器端应该根据绑定信息分配给主机1与主机1信息(MAC或者客户端标志等信息)对应的绑定IP地址10.1.1.10，且租约到期的时间点不能超过IP地址绑定结束时间2006-04-02 00:00:00。

需要说明的是，在T2时间DHCP服务器分配给主机1的IP地址的租约到期时间应该为小于等于IP绑定结束时间，因为租约时间在IP绑定结束时间之后的情况下，服务器端的绑定信息应该是不合法的绑定信息，主机1不应该继续使用之前的IP地址了。此时网络管理员可能已经更新了绑定信息，将之前绑定的IP地址绑定给了另外一个主机了。

当主机1在请求时间T3向DHCP服务器请求指定的IP地址10.1.1.10的时候，服务器应该检查当前是否还有指定IP地址10.1.1.10被使用的情况，根据IP地址使用情况采取相应的分配策略：动态分配10.1.1.10 IP地址给请求的主机1或者不回复任何信息给请求的主机1，或者分配其他的IP地址给请求的主机1。分配出去的IP地址可以是之前IP地址绑定信息的IP地址，也可以不是，因为此时绑定信息已经无效，所以服务器可以不再考虑绑定信息的内容，建议DHCP服务器应当主动删除该绑定信息。将前文所述主机1定义为绑定主机。需要说明的是：在IP地址绑定开始时间和绑定结束时间之间的时间段内，如果其他主机例如主机N请求和绑定主机信息在这段时间之内绑定的IP地址相同的IP地址是不应该成功的；在IP地址绑定时间段之外的时间，如果其他主机例如主机N向服务器请求IP地址信息(可以是一个指定的IP地址，也可以不指定)，服务器可以选择分配IP地址绑定信息的IP地址来回复请求，或者任选一个其它IP地址回复请求，或者不回复任何信息。IP地址绑定信息是利用绑定主机1的标识和绑定IP地址信息进行记录的，该绑定主机1的标识可以是主机1的MAC地址或者其他标识该主机1特性的属性值。

下面描述主机1请求的IP地址为非指定IP地址的请求情况。DHCP服务器应该采用先察看绑定信息，根据绑定信息分配IP地址的策略。如果DHCP服务器端没有相关的IP地址绑定信息，建议DHCP服务器采用“动态分配”的策略进行主机IP地址的分配。

下面将结合图1，详细说明本发明的IP地址分配方法。

步骤101，利用手动分配地址策略，为主机例如主机1配置设定绑定时段的IP地址绑定信息；

步骤102，主机1请求IP地址；

步骤103，服务器判断请求时刻是否落入绑定信息设置的绑定时段；以及

步骤104，当请求时刻在绑定时段内时，服务器将设定绑定时段的绑定IP地址分配给主机1使用。

步骤105：当服务器判定主机1请求指定IP地址的时刻未落入绑定信息的绑定时段内时，则服务器为主机1动态分配IP地址，且租约时间不超过绑定时段的绑定开始时间。

需要补充的是，整个IP地址信息的时间记录和计算都采用的是DHCP服务器端的时间钟，这样能够保持信息的一致性和可靠性。

当然也可以周期性地绑定IP地址给一台主机。例如，把指定的IP地址10.1.1.10每天上午08:00-10:00分配给指定的主机1。唯一要做的是增加DHCP服务器端的绑定信息的属性项的内容。

通过上述描述，可知本发明的扩展“动态分配”和“手动分配”IP地址分配方法具有以下要点：

1.绑定的IP地址只在一定的时间段内生效，且绑定信息的时间计算以DHCP服务器端的时间钟为准。

2.在绑定的IP地址时间段开始时间之前或结束时间之后，任何主机都应该可以动态请求到IP地址绑定信息中的IP地址，如果当前没有其他主机在使用这个IP地址的话。

3.同一个IP地址可以按照不同的时间段分别绑定给不同的主机或同一主机，且时间段不能有交叉重叠的地方。

4.绑定时间段全部失效之后，可以由DHCP服务器端自动进行删除，从而免除了网络管理员的手动删除操作。

5.可以绑定一个周期性的IP地址给一台主机。例如，每周或每月的一个固定时间段给一台主机。

此外，可替代的，网络管理员可以手工控制所有的绑定信息的建立和删除。

下面，将结合图2描述本发明的IP地址分配系统。

该IP地址分配系统包括服务器和与服务器连接的从主机1到主机N等N台主机。该服务器内设有IP地址分配装置，其包括：绑定信息设置模块，用于设置与该主机对应的具有绑定时段的IP地址绑定信息并存储在服务器内；判断模块，根据服务器内所存储的IP地址绑定信息，判断主机请求IP地址的请求时刻是否落入绑定信息的绑定时段。当判断模块判定主机1请求IP地址的时刻落入绑定信息的绑定时段内时，将设定绑定时段的绑定IP地址在租约时间内分配给主机1使用。

当然，服务器中还可以设置与其它主机对应的设定绑定时段的IP地址绑定信息。其IP地址分配与主机1同理，在此不再赘述。本发明的方法对网络设备的要求是：1.支持DHCP协议；2.支持网络管理员手工配置IP地址绑定信息；3.网络设备有相应的计时系统。

本发明可以带来以下有益效果：1.细化了DHCP网络协议管理，有效地利用了IP地址资源；2.减轻了网络管理员的工作负担，提高了管理员的工作效率；3.与以前的DHCP租约协议管理兼容；4.可以给电信运营商提供针对不同客户区别服务的功能。

Claims (10)

1.一种IP地址分配方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

步骤S1，利用手动分配地址策略，在服务器上为主机配置设定绑定时段的IP地址绑定信息；

步骤S2，主机请求IP地址；

步骤S3，服务器判定请求时刻落入绑定信息设置的绑定时段；以及

步骤S4，服务器将IP地址绑定信息中的IP地址在租约时间内分配给主机使用。

2.如权利要求1所述的IP地址分配方法，其特征在于，所述步骤S3还包括下述步骤：

当服务器判定主机请求IP地址的时刻未落入绑定信息的绑定时段内时，则服务器为主机动态分配IP地址且租约使用结束时间不超过绑定时段的绑定开始时间。

3.如权利要求1所述的IP地址分配方法，其特征在于，所述步骤S2还包括其它主机请求IP地址的步骤；

所述步骤S3还包括下述步骤：

当服务器判定所述其它主机请求IP地址的时刻未落入绑定信息的绑定时段内时，则服务器为所述其它主机动态分配IP地址，动态分配的IP地址是IP地址绑定信息中的IP地址或者其他IP地址，如果动态分配的IP地址是IP地址绑定信息中的IP地址，且租约使用结束时间不超过绑定时段的绑定开始时间。

4.如权利要求1所述的IP地址分配方法，其特征在于，所述步骤S4中服务器分配给主机的IP地址的租约使用结束时间小于等于IP地址绑定的绑定结束时间。

5.如权利要求1所述的IP地址分配方法，其特征在于，同一个IP地址按照不同的绑定时段分别绑定给不同的主机。

6.如权利要求1所述的IP地址分配方法，其特征在于，同一个IP地址按照不同的绑定时段绑定给一台主机。

7.如权利要求1所述的IP地址分配方法，其特征在于，同一个IP地址周期性地绑定给一台主机。

8.如权利要求1所述的IP地址分配方法，其特征在于，在绑定时段全部失效之后，服务器将绑定信息自动删除。

9.如权利要求1-8任一项所述的IP地址分配方法，其特征在于，绑定信息的时间计算以服务器端的时间钟为准。

10.一种IP地址分配装置，设于服务器内，其特征在于包括：

绑定信息设置模块，用于设置与该主机对应的具有绑定时段的IP地址绑定信息并存储在服务器内；

判断模块，根据服务器内所存储的IP地址绑定信息，判断主机请求IP地址的请求时刻是否落入绑定信息的绑定时段；

其中，当判断模块判定主机请求IP地址的时刻落入绑定信息的绑定时段内时，将设定绑定时段的绑定IP地址在租约时间内分配给主机使用。

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