CN100420220C - 二层隧道协议网络服务器及其隧道建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种网络服务器，包括多个隧道板和接口板，所述接口板还包括隧道分配模块，用于将多个隧道板分成多个组，并对应于各隧道板组分配一个IP地址，同时能够根据各隧道板当前承载的隧道或会话负荷量标记其权重值，用于根据该权重值在隧道板上建立隧道或会话。本发明根据权重将隧道/报文均匀分布到多块隧道板，多块隧道板对外统一，对内实现网络服务器的用户负载均衡，从而节约地址，简化组网，充分利用系统资源。

Description

二层隧道协议网络服务器及其隧道建立方法

技术领域

本发明涉及一种用于私人专用网络的网络服务器以及在其上建立隧道的方法。

背景技术

利用公共网络来构建的私人专用网络称为VPN(虚拟私有网络)，构建在这些公共网络上的VPN像当前企业私有的网络一样提供安全性、可靠性和可管理性。传统的组网方式是通过远程拨号连接来实现的，因此也称为VPDN(虚拟专用拨号网络)，VPDN业务的开展可以使企业以明显更低的成本连接它们的远地办事机构、出差工作人员以及业务合作伙伴。随着当前移动办公的日益增多，VPDN业务的市场需求日趋迫切。

L2TP(二层隧道协议)所构建的典型VDPN业务的结构如图1所示。其中，LAC(L2TP访问集中器)是附属在交换网络上的具有PPP(点到点协议)端系统和L2TP协议处理能力的设备，它用于为用户通过以太网提供网络接入服务。LNS(L2TP网络服务器)是PPP端系统上用于处理L2TP协议服务器端部分的系统。

在一个LNS和LAC对之间存在着两种类型的连接，一种是tunnel(隧道)连接，它定义了一个LNS和LAC对；另一种是session(会话)连接，它复用在隧道连接之上，用于表示承载在隧道连接中的每个PPP会话过程。L2TP连接的维护以及PPP数据的传送都是通过L2TP消息的交换来完成的。L2TP消息可以分为两种类型，一种是控制消息，另一种是数据消息。控制消息用于隧道连接和会话连接的建立与维护，数据消息用于承载用户的PPP会话数据包。

在LNS运行时需要配置专门的LNS隧道板进行L2TP远端接入处理，LNS隧道板是LNS设备上一块专门用来处理隧道报文的单板，所有隧道报文的接口板收到后一律发往该板处理。而对于同一个地址的LNS，通常由一块隧道板处理。

当LAC向LNS设备中的隧道板发起SCCRQ(隧道会话建立请求)时，其中的IP报文目的地址指向该地址所对应的LNS隧道板，接口板通过用户配置好的IP和LNS隧道板对应关系表将该IP报文交换到该LNS隧道板上，然后该LNS隧道板识别该IP报文类型如果收到的是控制协议报文，则分配一个隧道ID，并生成应答消息发给LAC。会话建立成功后，如果LAC对用户的身份认证可信，则为用户分配IP地址，如果不可信，则向用户发起重新LCP协商，认证后为用户分配地址，进行NCP协商，并分配地址、授权，用户正常上线。

在用户通过接入认证后，其数据报文要通过LAC来续传，LAC和LNS之间将通过L2TP隧道来传输用户的PPP数据报文。LAC和LNS之间需要对已经建立的隧道和会话进行维护。如果隧道或会话断开后，需要将接入的用户下线。

由于现有技术中一个LNS地址仅仅能对应一块LNS隧道板。一次的隧道建立过程使用的只有一块有效的板。如果一个LNS地址所对应的LNS隧道板上建的隧道或会话特别多，就会出现一块板处理不过来的情况，简单的说就是超过这块板的规格，从而在整体组网规划时不得不再分配一个LNS地址和隧道板。这样既浪费了地址又使组网复杂化。而且即便是两个LNS地址，由于其分别对应了两块不同的隧道板。很可能出现一块板的隧道或会话很多，而另一块板却很空闲。在很大程度上造成了系统资源的浪费。

发明内容

在现有技术的基础上，根据Tunnel Session的权重将LNS端的L2TPtunnel/sseion均匀分布到多块隧道板，多块隧道板对外统一，只有一个IP地址；对内实现LNS用户负载均衡，从而节约地址，简化组网，充分利用系统资源。

基于上述目的，本发明提供了一种网络服务器，包括多个隧道板和接口板，其特征在于：所述接口板还包括隧道分配模块，用于将多个隧道板分成多个组，并对应于各隧道板组分配一个IP地址，同时能够根据各隧道板当前承载的隧道或会话负荷量标记所述各隧道板的权重值，用于根据该权重值在隧道板上建立隧道或会话。

本发明进一步提供了一种在网络服务器上进行负荷分担的方法，该网络服务器包括隧道板和接口板，该方法包括：1)所述接口板将多个隧道板分成多个组，并对应于各隧道板组分配一个IP地址，同时能够根据各隧道板当前承载的隧道负荷量标记所述各隧道板的权重值；

2)当所述网络服务器收到包含指定目的IP地址的隧道建立请求报文时，所述接口板根据所述目的IP地址查找到所述目的IP地址所对应的隧道板组；

3)所述接口板在该隧道板组中依次查询该隧道板组中各隧道板的权重值，然后根据该权重值确定能够建立隧道的隧道板，并为所述请求报文在隧道板上建立隧道；4)所述接口板修改所述建立隧道后的隧道板上的权重值。

本发明还提供了一种在网络服务器上进行负荷分担的方法，该网络服务器包括隧道板和接口板，该方法包括：1)所述接口板将多个隧道板分成多个组，并对应于各隧道板组分配一个IP地址，同时能够根据隧道板当前承载的会话负荷量标记所述各隧道板的权重值；

2)当所述网络服务器收到包含指定目的IP地址的隧道建立请求时，所述接口板根据所述目的IP地址查找到所述目的IP地址所对应的隧道板组，并在隧道板组的所有隧道板上建立相同标识的隧道；

3)当所述网络服务器收到包含该隧道标识的会话建立请求时，所述接口板根据该标识查找到所述隧道标识所对应的隧道板组，不在该隧道板组中依次查询该隧道板组中各隧道板的会话权重值，然后根据该权重值确定能够建立会话的隧道板，并在该隧道板上建立会话；4)所述接口板修改所述已经建立会话的隧道板上的权重值。

附图说明

图1为所示为L2TP特性组网图；

图2所示为现有技术的L2TP LNS隧道板示意图；

图3所示为本发明的L2TP LNS多隧道板负载分担图。

具体实施方式

所谓的负载均衡包含了隧道负荷分担和会话负荷分担两种方式，根据不同的TunnelID或SessionID将L2TP的控制报文、数据报文送往不同的隧道板处理。同一个TunnelID或SessionID下的控制报文、数据报文都送往同一块隧道板处理。

下面描述一下隧道控制报文的处理过程。

隧道控制报文(SCCRQ)报文中是没有TunnelID的(报文中的TunnelID＝0)，接口板中的隧道分配模块要根据各板当前权重等策略，实现将该报文负载均衡到不同的LNS隧道板；

作为隧道分配模块实现负载均衡的算法依据，LNS设备在设置IP地址、绑定隧道板时，需要给所有隧道分配模块创建如下形式的配置表格(Tunnel_balance表)：

其中，将绑定的隧道板作为一个隧道板组，利用同一个LNS IP对应同一个隧道板组，即IPl对应了隧道板组1中的隧道板1、2、3...，IP2对应隧道板组2中的隧道板1、2、3...，以此类推，各组隧道板的个数可以根据实际情况进行配置。

表1Tunnel Balance表

“板号”是每个隧道板的槽号，“是否隧道板”用于判别该板是LNS隧道板还是接口板。

“板号”与“是否隧道板”标识组合，提示隧道分配模块该LNS服务器是否绑定该隧道板，隧道分配模块根据目的IP地址轮询该LNS组下的隧道板，并根据每个隧道板的权重将SCCRQ报文送往不同的隧道板；

“权重”是标志不同隧道板的权重，表示隧道板上的隧道、会话是否已满，会话流量是不是过高等。按照一块板上的隧道、会话和流量大小确定该值，隧道分配模块将根据该表转发报文。

会话控制报文的处理与隧道控制报文的处理大致相同，描述如下。

Session的负荷分担与Tunnel基本一样，所不同的是在建立会话之前，需要将该会话对应的TunnelID创建到所有LNS地址对应的隧道板并记录下SeesionID与隧道板对应的关系如表2。接口板隧道分配模块根据不同的权重将会话建立在不同的隧道板上。从而实现Session的负荷分担。

LNS设备创建的TunnelID或SessionID，为了实现唯一对应，各LNS隧道板的TunnelID或SessionID不能冲突，必须在LNS整个设备上统一分配TunnelID或SessionID(例如表2所示)，并将TunnelID和SessionID与隧道板板号的对应关系下发到所有隧道板的隧道分配模块。

表2 Tunnel/Session Slot表

TunnelID或SessionID	对应的隧道板号
		1	2
2	3
		3	2
4	1
		5	3
6	1
		...	...
n	2

下面描述数据报文的负荷分担。

数据报文中已经有了TunnelID或SessionID，隧道分配模块可以直接根据TunnelID或SessionID查询其与板号的对应关系表2，将报文发送到不同的隧道板。

下面以隧道负载均衡为例，详细说明隧道建立过程。其中，Tunnel_balance表已经配置完成，如表1。然后如图3所示。

一开始，LNS上没有任何隧道，当LAC对IP1发起隧道建立请求时，LNS接口板隧道分配模块收到该目的地址为IP1的请求报文SCCRQ(报文中的TunnelID＝0)；

接口板隧道分配模块查表1，扫描IP1里面的单板，不是隧道板的直接跳过，发现IP1里各隧道板当前权重全为0，于是把报文送到表1里配置的第一个有效隧道板处理，例如1号隧道板；

然后，隧道板会分配相应的Tunnel ID，后续协议报文都会带有这个ID；接口板隧道分配模块根据该Tunnel ID将后续协商报文送到1号隧道板(隧道分配模块会记录其对应关系)，直到隧道建立完成。

即SCCRQ报文往哪个板送，就决定了在哪个板建立隧道。同时LNS设备会更新表1中相应槽号的权重标记位为1，设备会根据该隧道板的隧道和会话数、数据流量大小等策略动态更新其板的权重。同时生成隧道和板号的对应关系，如表2。

数据报文中由于已经有了TunnelID或SessionID，隧道分配模块可以直接根据TunnelID或SessionID查询其与板号的对应关系表2，将报文发送到不同的隧道板。

然后，当LNS收到LAC另一个隧道请求报文(目的地址IP1或IP3)时，同样查表1，发现该IP所绑定的所有隧道板中，板1权重已经是1，其他是0。则隧道分配模块会找第一个权重最小的有效隧道板3上送报文。同样建立隧道，设备下发权重，比如是2。

如果目的IP是IP2，由于IP2里没有绑定隧道板1，其余绑定的隧道板权重都还是0，所以会按照第一次的流程找隧道板。

后续隧道的建立基本一样，根据不同IP组里的隧道板权重而决定在哪块隧道板建立隧道。从而达到负载均衡的目的。

下面再以会话负载均衡为例(是隧道负载还是会话负载由用户配置决定)，详细说明会话负载均衡的过程。其中，Tunnel_balance表已经配置完成，如表1。然后如图3所示。

一开始，LNS上没有任何隧道和会话，当LAC对IP1的隧道板发起隧道建立请求时，LNS接口板的隧道分配模块收到该目的地址为IP1的请求报文SCCRQ(报文中的TunnelID＝0)；

接口板隧道分配模块查表1，扫描IP1里面的单板，不是隧道板的直接跳过，发现是隧道板的就复制一份SCCRQ到该隧道板，直到该IP1对应的所有隧道板都遍历完，设备在回复隧道控制报文时判断是否是所有隧道板重复的隧道，如果是，则只发送一份隧道控制报文，做到对外看来就只建了一个隧道。后续隧道的控制报文同样送到该IP1的所有隧道板，最终在所有隧道板建立隧道ID相同的隧道；

然后，隧道建立第一个session时，和隧道负载类似，各隧道板会话权重都为0，隧道分配模块会选择第一个隧道板1上送session控制报文ICCQ，隧道板1分配session id，转发后续协议报文都会带有这个ID；接口板隧道分配模块根据该ID将后续协商报文送到1号隧道板(隧道分配模块会记录其对应关系如表2 Session Slot表)，直到会话建立完成。

即ICCQ报文往哪个板送，就决定了在哪个板建立会话。同时LNS设备会更新表1中相应槽号的权重标记位为1，设备会根据该隧道板的隧道和会话数、数据流量大小等策略动态更新其板的权重。同时生成会话和板号的对应关系，如表2。

数据报文中由于已经有了TunnelID或SessionID，隧道分配模块可以直接根据TunnelID或SessionID查询其与板号的对应关系表2，将报文发送到不同的隧道板。

然后，当LNS收到隧道里另一个会话请求报文时，同样查表1，发现该会话所在隧道对应的所有隧道板中，板1权重已经是1，其他是0。则隧道分配模块会找第一个权重最小的有效隧道板3上送ICCQ报文。同样建立会话，设备下发权重，比如是2。

后续隧道的会话建立基本一样，根据隧道对应的隧道板权重而决定在哪块隧道板建立会话。从而达到会话负载均衡的目的。

通过多块隧道板对外统一，只有一个IP地址，对内实现LNS用户负载均衡，可以节约地址，简化组网，负载带宽，充分利用隧道板系统资源，避免资源浪费。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1. 一种网络服务器，包括多个隧道板和接口板，其特征在于：

所述接口板还包括隧道分配模块，用于将多个隧道板分成多个组，并对应于各隧道板组分配一个IP地址，同时能够根据各隧道板当前承载的隧道或会话负荷量标记所述各隧道板的权重值，用于根据该权重值在隧道板上建立隧道或会话。

2. 根据权利要求1所述的网络服务器，其特征在于：

当所述网络服务器收到包含指定目的IP地址的隧道建立请求报文时，所述接口板能够根据该IP地址查找所述目的IP地址所对应的隧道板组，并根据该隧道板组中各隧道板的权重值为所述请求报文在隧道板上建立隧道。

3. 根据权利要求2所述的网络服务器，其特征在于：

所述接口板为所述请求报文在隧道板上建立隧道后，还能够建立隧道和隧道板的对应关系，用于将在隧道上发送的数据报文发送到该隧道所对应的隧道板。

4. 根据权利要求2所述的网络服务器，其特征在于：

所述接口板在建立隧道后修改该隧道板上的权重值。

5. 根据权利要求1所述的网络服务器，其特征在于：

接口板根据网络服务器接收到的包含指定目的IP地址的隧道建立报文，在所述目的IP地址所对应的隧道板组中所有的隧道板上建立相同标识的隧道；当网络服务器接收到在该建立好的具有所述相同标识的隧道上建立会话时，接口板能够根据该具有所述相同标识的隧道所对应的隧道板组中各隧道板的权重值为该隧道建立会话。

6. 根据权利要求5所述的网络服务器，其特征在于：

所述接口板为该具有所述相同标识的隧道建立会话后，还能够建立会话和隧道板的对应关系，用于将在隧道上发送的数据报文发送到该报文的会话所对应的隧道板。

7. 根据权利要求6所述的网络服务器，其特征在于：

所述接口板在建立会话后修改所述会话所在的隧道板上的权重值。

8. 一种在网络服务器上进行负荷分担的方法，该网络服务器包括隧道板和接口板，该方法包括：

1)所述接口板将多个隧道板分成多个组，并对应于各隧道板组分配一个IP地址，同时能够根据各隧道板当前承载的隧道负荷量标记所述各隧道板的权重值；

2)当所述网络服务器收到包含指定目的IP地址的隧道建立请求报文时，所述接口板根据所述目的IP地址查找到所述目的IP地址所对应的隧道板组；

3)所述接口板在该隧道板组中依次查询该隧道板组中各隧道板的权重值，然后根据该权重值确定能够建立隧道的隧道板，并为所述请求报文在隧道板上建立隧道；

4)所述接口板修改所述建立隧道后的隧道板上的权重值。

9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

在成功建立隧道后，所述接口板记录该隧道与隧道板的对应关系，用于将所述数据报文发送到相应的隧道板。

10. 一种在网络服务器上进行负荷分担的方法，该网络服务器包括隧道板和接口板，该方法包括：

1)所述接口板将多个隧道板分成多个组，并对应于各隧道板组分配一个IP地址，同时能够根据各隧道板当前承载的会话负荷量标记所述各隧道板的权重值；

2)当所述网络服务器收到包含指定目的IP地址的隧道建立请求时，所述接口板根据所述目的IP地址查找到所述目的IP地址所对应的隧道板组，并在隧道板组的所有隧道板上建立相同标识的隧道；

3)当所述网络服务器收到包含该隧道标识的会话建立请求时，所述接口板根据该标识查找到所述隧道标识所对应的隧道板组，并在该隧道板组中依次查询该隧道板组中各隧道板的会话权重值，然后根据该权重值确定能够建立会话的隧道板，并在该隧道板上建立会话；

4)所述接口板修改所述已经建立会话的隧道板上的权重值。

11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于：

所述接口板在会话建立后记录会话和隧道板号的对应关系，用于将数据报文发送到相应的隧道板。

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