CN100562024C - 动态主机配置协议中继的分布式自适应处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于宽带接入网络设备的DHCP中继的分布式自适应处理方法，其中DHCP中继支持DHCP的82号选项，并且可以通过向所述外部DHCP服务器发送携带82号选项的能力检测数据包探测其82号选项支持能力，进而根据探测结果自动选择最佳工作模式；同时公开了一种用于动态主机配置协议中继的分布式网络接入设备。通过使用本方法可以提高DHCP中继的易用性并减轻设备管理的负担。

Description

动态主机配置协议中继的分布式自适应处理方法

技术领域

本发明涉及宽带通信网络接入方法，尤其涉及在以太网环境中使用DHCP中继(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议，参见RFC1533、RFC1534、RFC2131和RFC2132)为DHCP用户进行IP地址动态分配的分布式处理方法。

背景技术

随着宽带网络技术的发展，无线接入控制器(AC，Access Controller，接入控制器)、宽带接入服务器(AS)、宽带接入路由器等宽带接入网络设备大量涌现，这些宽带网络接入设备大多提供了通过DHCP中继由外部DHCP服务器为内部DHCP用户分配动态IP地址的功能。

目前，在高性能的分布式宽待接入网络设备中，为了支持DHCP用户的大用户量，要求DHCP中继实现基于虚接口的分布式处理，即对外视作一个三层IP接口的逻辑虚接口，而所对应的多个物理实接口位于不同的分布式线卡上，以提高系统能力和数据处理吞吐量。但对分布式DHCP中继来说，涉及到如下问题，即如何将DHCP服务器返回的响应数据包正确地分发到位于不同分布式线卡的网络接口的DHCP用户。

根据现有技术，为了实现此目的，DHCP中继有两种实现方法。方法一为标准工作模式，其采用标准DHCP协议的82号选项(参见RFC3046)来实现，但前提是外部DHCP服务器必须能识别82号选项，并在DHCP的响应数据包中将其返回。方法二为安全工作模式，其针对不支持DHCP协议82号选项的外部DHCP服务器，DHCP中继需要使用基于虚接口的分布式处理方法将DHCP服务器返回的响应数据包正确分发到位于不同分布式线卡的网络接口的DHCP用户。

其中，上文提到的DHCP中继基于虚接口的分布式处理方法，用于支持动态主机配置协议的用户、中继和外部服务器之间，使所述用户与不支持82号选项的所述外部服务器之间的所有动态主机配置协议的交互数据包都通过位于应用层的所述中继，所述中继通过在所述交互数据包中嵌入所述用户的接入电路号，从而使所述外部服务器返回的不带82选项的响应数据包正确返回给发起动态主机配置协议请求的用户。

此方法进一步包括如下步骤：

步骤一，通过修改所述交互数据包中的服务器相关协议数据域和代理相关协议数据域，达到对所述用户和所述服务器的透明欺骗，使得所述用户与所述外部服务器之间的所有交互数据包都通过位于应用层的所述中继；

步骤二，所述中继接收到所述用户发起的动态主机配置协议的请求数据包后，保存所述请求数据包中均存在的选项域中的选项参数的原始值；

步骤三，所述中继变更所述请求数据包的所述选项域从而嵌入所述用户的接入电路号，并将变更后的请求数据包转发到所述服务器；以及

步骤四，当所述中继接收到所述服务器返回的响应数据包后，根据所述选项参数的原始值来还原所述响应包中的选项域，并根据从所述响应数据包中提取的用户接入电路号，将还原后的响应数据包转发给对应的用户。

在上述步骤二中，保存选项参数的原始值包括：所述中继创建用户数据区，将所述选项参数的原始值保存到所述数据区中，并根据所述请求数据包中的用户标识建立所述数据区的快速索引。

在上述步骤二中，还包括判断交互数据包是否为请求数据包的步骤，是则按照请求数据包进行处理，否则根据所述交互数据包中的用户标识和所述快速索引来定位所述数据区，从而使得同一用户的所有后续的交互数据包的交互协议参数保持一致。

在上述步骤三还包括：所述中继变更所述请求数据包的所述选项域后，根据所述变更后的请求数据包中的用户标识建立所述数据区的新构快速索引。

在上述步骤四中，所述中继根据所述响应数据包中的用户标识和所述新构快速索引来定位所述数据区，从而找到对应的所述选项参数的原始值。

上述方法还包括：如果所述中继根据所述响应数据包中的用户标识和所述新构快速索引不能定位到所述数据区，则丢弃所述响应数据包。

标准工作模式由于在续租会话时DHCP用户和DHCP服务器间的DHCP交互数据包不必经过DHCP中继处理，因此相对来说使用性能较好，此外，由于其满足标准，因而兼容性更好；但是，安全工作模式的安全性更高。

如前所述，根据外部DHCP服务器对82号选项的支持能力，存在不同的DHCP中继工作模式。因此，在配置DHCP中继的标准工作模式前，必须首先知道外部DHCP服务器对82号选项的支持能力。否则，可能由于外部DHCP服务器不支持DHCP的82号选项，而使得处于标准工作模式的DHCP中继不能将DHCP服务器返回的响应数据包正确分发到位于不同分布式线卡的网络接口的DHCP用户。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种DHCP中继的分布式处理方法，以提高DHCP中继的易用性并减轻设备管理的负担。

为了实现上述目的，提出了一种动态主机配置协议中继的分布式自适应处理方法，适用于宽带接入网络设备，其中，动态主机配置协议中继支持82号选项，并且能够探测外部动态主机配置协议服务器的82号选项支持能力，进而根据探测的结果和动态主机配置协议中继的工作策略自动选择标准工作模式和安全工作模式之一；

所述探测外部动态主机配置协议服务器的82号选项支持能力具体包括：

步骤1、所述动态主机配置协议中继通过主动或被动方式，向所述外部动态主机配置协议服务器发送嵌入用户接入电路号的能力检测数据包；

步骤2、所述动态主机配置协议中继接收从所述外部动态主机配置协议服务器返回的检测响应数据包，并根据其中是否携带82号选项判断该服务器的82号选项支持能力。

其中，

所述标准工作模式通过动态主机配置协议的82号选项实现，并要求对应的外部动态主机配置协议服务器支持所述82号选项；

所述安全工作模式通过动态主机配置协议中继基于虚接口的分布式处理而实现，不要求对应的外部动态主机配置协议服务器支持所述82号选项。

所述动态主机配置协议中继支持基于虚接口的分布式处理方法。

在所述步骤1中，所述动态主机配置协议中继还可定时主动地检测所述外部动态主机配置协议服务器的82选项支持能力。

所述动态主机配置协议中继在接收到所述动态主机配置协议用户发出的动态主机配置协议请求时，进入所述被动方式。

在所述主动方式，或者未知所述外部动态主机配置协议服务器的82号选项支持能力的被动方式中，所述动态主机配置协议中继需要创建虚拟动态主机配置协议用户，并标识其状态为检测状态。

所述方法中，通过以下步骤构建所述能力检测数据包，包括：

步骤a，所述动态主机配置协议中继基于虚接口的分布式处理，变更由所述动态主机配置协议用户向所述外部动态主机配置协议服务器发送的动态主机配置协议数据包中均存在选项域，嵌入该用户的物理电路号；以及

步骤b，在步骤a构造的请求数据包的基础上，添加与所述动态主机配置协议中继相关的82选项。

所述动态主机配置协议中继位于应用层，并且所述动态主机配置协议用户与所述外部动态主机配置协议服务器之间的所有动态主机配置协议交互数据包都通过所述动态主机配置协议中继。

所述动态主机配置协议中继能够接收根据从所述外部动态主机配置协议服务器返回的所述动态主机配置协议响应数据包中提取的用户接入电路信息，将此所述动态主机配置协议响应数据包转发给位于不同分布式线卡的网络接口的所述动态主机配置协议用户。

当所述动态主机配置协议中继接收到所述外部动态主机配置协议服务器返回的响应数据包后，根据其基于虚接口的分布式处理方法定位用户数据区，并且如果所述用户数据区中记录的状态为检测状态，则根据所述动态主机配置协议响应数据包的内容，记录外部动态主机配置协议服务器的82选项能力。

根据本发明，DHCP中继能够探测外部DHCP服务器对82号选项的支持能力，从而使设备管理员不必强制配置DHCP中继的工作模式，而采用配置优先工作模式的方式，由DHCP中继自动选择其工作模式，因而可以提高DHCP中继的易用性并减轻设备管理负担。

下面结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明。

附图说明

图1所示为本发明的应用网络图；

图2所示为本发明中DHCP中继自适应处理的时序图；以及

图3所示为本发明中DHCP中继自适应处理的流程图。

具体实施方式

本发明的方法针对实施标准DHCP协议功能和DHCP中继基于虚接口的分布式处理，并且同时支持标准工作模式和安全工作模式的DHCP中继，在外部DHCP服务器的82号选项支持能力未知的情况下，通过主动或被动方式(收到DHCP用户的DHCP请求时)向外部DHCP服务器发送携带82号选项的能力检测数据包，并在接收到外部DHCP服务器返回的检测响应数据包后，判断该外部DHCP服务器的82号选项支持能力，并由此将DHCP中继置于最佳工作模式。

网络中放置有DHCP服务器，用于根据需要进行IP地址分配服务。为了实现通过外部DHCP服务器对位于用户侧的用户动态分配IP地址，并且根据需要对DHCP用户和DHCP服务器之间的交互进行控制管理，在开发DHCP中继模块时，使用了本发明的方法。具体如下：

(1)要求DHCP中继能够实施完整的标准DHCP协议功能，特别是需要能够支持82号选项，以便在基于标准协议的基础上能嵌入用户接入电路号，使DHCP中继支持标准工作模式；

(2)实施DHCP中继基于虚接口的分布式处理，通过变更DHCP数据包中均存在选项域来嵌入用户接入电路号，使DHCP中继可以支持不能支持82号选项的DHCP服务器为DHCP用户分配IP地址，从而使DHCP中继能够支持这样的安全工作模式；

(3)通过主动或被动方式(收到DHCP用户的DHCP请求时)方式，向外部DHCP服务器发送同时通过82号选项携带的接入电路号和变更DHCP数据包，以嵌入用户接入电路的能力检测数据包，以检测外部动态主机配置协议服务器的82号选项支持能力；

(4)接收由外部DHCP服务器返回的检测响应数据包，并分析外部DHCP服务器的82选项支持能力；

(5)根据设备管理员配置的管理策略，以及所获取的所述DHCP服务器的82选项支持能力，选择最佳的工作模式；

(6)可选的，DHCP中继也可定时主动地或被动地(接收收到DHCP用户的DHCP请求时)向外部DHCP服务器发送82号选项能力检测数据包，以检测外部DHCP服务器的82号选项支持能力。

下面结合附图，并通过一个应用实例对本发明的方法做进一步描述，其它的应用是类似的。在此应用实例中，选用了ZXR10系列的路由器。

图1为本发明的应用网络图。如图所示，在网络中使用两台PC作为DHCP服务器，用于为网络用户集中分配IP地址，其中，PC 10为WINDOWS 2000SEVER平台，使用自带的DHCP服务器，不支持82号选项；PC 20为LINUX平台，也使用自带的DHCP服务器，但支持82号选项。同时，使用两台路由器，其中，路由器30为INTERNET接入路由器，同时也作为外部DHCP服务器；路由器40为DHCP中继(GRA/GRE/T128)，用于分别为多个子网50的多个DHCP用户60向外部DHCP服务器103申请IP地址，以完成对DHCP用户的接入。其中，作为DHCP服务器的PC 10、PC 20和路由器30分别连接到作为DHCP中继的路由器40上，同时路由器40连接有多个子网50，并且每个子网中均包括多个DHCP用户。

为了便于描述，下面以图1中子网50中的一个DHCP用户60、路由器40(GRA/GRE/T128，DHCP中继)以及路由器30(GRA/GRE/T128，DHCP服务器)之间的交互处理流程为例，具体说明根据本发明的DHCP中继的分布式自适应处理方法的处理步骤。其它DHCP用户和与其相连的路由器设备以及外部DHCP服务器之间的交互控制过程与此类似。

图2所示为DHCP中继自适应处理的时序图，图3所示为本发明中DHCP中继自适应处理的流程图。根据本发明，以图1中路由器40作为DHCP中继为例，进行分布式自适应处理方法的步骤包括：

步骤S1，实现完整的标准DHCP协议功能，并支持DHCP 82号选项，使路由器40(DHCP中继)支持标准工作模式；这样当路由器30(外部DHCP服务器)也支持82号选项时，该DHCP中继能够从该DHCP服务器返回的响应数据包中提取用户接入物理电路号，并将DHCP响应数据包正确分发到位于不同分布式线卡的网络接口中的DHCP用户。

步骤S2，实施DHCP中继基于虚接口的分布式处理，包括：(a)实施中国专利《宽带接入设备对动态主机配置协议中继用户的控制管理方法》(专利号为200310116094.0)，使DHCP用户与外部DHCP服务器之间的所有DHCP协议交互数据包，都通过位于应用层的DHCP中继；(b)当DHCP中继接收到DHCP用户发出的DHCP请求时(步骤101、或步骤105)，将DHCP用户的接入电路信息记录到DHCP请求中，并转发到外部DHCP服务器(步骤102、或步骤106)；以及(c)DHCP中继接收从DHCP服务器返回的DHCP响应数据包(步骤103、或步骤107)，之后，根据从DHCP响应数据包中提取出的用户接入电路信息，将DHCP响应数据包转发给位于不同接入电路的DHCP用户(步骤104、或步骤108)。这样对于不支持82号选项的外部DHCP服务器，DHCP中继也能将外部DHCP服务器返回的响应数据包正确分发到位于不同分布式线卡的网络接口的DHCP用户。

步骤S3，可选地，DHCP中继可在配置有外部DHCP服务器的情况下，通过主动发送能力检测数据包的方式，检测外部DHCP服务器对82号选项的支持能力。此时，DHCP中继需要创建虚拟DHCP用户，并标识该用户状态为检测状态。

步骤S4，可选地，DHCP中继可定时主动或被动(收到DHCP用户的DHCP请求时)向外部DHCP服务器发送支持能力检测数据包，检测外部DHCP服务器对82号选项的支持能力。

步骤S5，当DHCP中继接收到DHCP用户的DHCP请求数据包时，在确认没有获得外部DHCP服务器的82号选项支持能力的情况下，被动发送能力检测数据包到该外部DHCP服务器，以检测其对82选项支持能力，同时，DHCP中继需要将DHCP用户状态标识为检测状态；否则，进行步骤S8。

步骤S6，采用如下两个步骤构造由DHCP中继发送的检测外部DHCP服务器的82选项支持能力的能力检测数据包，包括：(i)根据DHCP中继基于虚接口的分布式处理，DHCP中继重构由DHCP用户向外部DHCP服务器发送的DHCP请求，以保证不支持82选项能力的响应数据包也能正确返回位于不同分布式线卡的DHCP中继；(ii)在按上述步骤构造的请求数据包的基础上，添加与DHCP中继相关的82选项，从而DHCP中继根据从外部DHCP服务器返回的响应数据包中是否携带82选项，即可判断其对82选项的支持能力。

步骤S7，当DHCP中继接收到外部DHCP服务器的响应数据包后，根据DHCP中继基于虚接口的分布式处理方法定位用户数据区，并根据用户数据区中记录的状态进行处理。如果是检测状态，则根据DHCP响应数据包的内容，记录外部DHCP服务器的82选项能力。

步骤S8，如果已获得外部DHCP服务器的82号选项支持能力，则根据该支持能力的与否和DHCP中继的工作策略决定DHCP中继的工作模式，并对转发数据包进行相应的处理和转发。

其中，步骤101、步骤102、步骤103、步骤104对应于DHCP用户发送DHCP DISCOVER的情况；而步骤105、步骤106、步骤107、步骤108对应于DHCP用户发送DHCP REQUEST的情况。在进行步骤102或步骤106时，如果DHCP中继未得到DHCP服务器的82号选项支持能力，则填充DHCP中继相关的选项域，以嵌入用户的物理电路号，从而附加填充代理(AGENT)82号选项。在进行步骤104或步骤108时，如果DHCP中继未得到DHCP服务器的82号选项支持能力，则检查此DHCP服务器的82号选项支持能力，并由此根据策略调整其工作模式。

应当指出的是，本发明还可有其它多种实施方式。例如，DHCP中继还可以通过外部DHCP服务器主动发送的方式探测其82号选项的支持能力。在不背离本发明精神和范围的情况下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求所保护的范围。

Claims (10)

1、一种动态主机配置协议中继的分布式自适应处理方法，适用于宽带接入网络设备，其特征在于，所述动态主机配置协议中继支持动态主机配置协议的82号选项，并且能够探测外部动态主机配置协议服务器的82号选项支持能力，进而根据探测的结果和动态主机配置协议中继的工作策略自动选择标准工作模式和安全工作模式之一；

所述探测外部动态主机配置协议服务器的82号选项支持能力具体包括：

步骤1、所述动态主机配置协议中继通过主动或被动方式，向所述外部动态主机配置协议服务器发送嵌入用户接入电路号的能力检测数据包；

步骤2、所述动态主机配置协议中继接收从所述外部动态主机配置协议服务器返回的检测响应数据包，并根据其中是否携带82号选项判断该服务器的82号选项支持能力。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中：

所述标准工作模式通过动态主机配置协议的82号选项而实现，并要求对应的外部动态主机配置协议服务器支持所述82号选项；

所述安全工作模式通过动态主机配置协议中继基于虚接口的分布式处理而实现，不要求对应的外部动态主机配置协议服务器支持所述82号选项。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述动态主机配置协议中继支持基于虚接口的分布式处理方法。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述动态主机配置协议中继还可定时地主动检测所述外部动态主机配置协议服务器的82号选项支持能力。

5、根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述动态主机配置协议中继在接收到所述动态主机配置协议用户发出的动态主机配置协议请求时，进入所述被动方式。

6、根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，在所述主动方式，或者未知所述外部动态主机配置协议服务器的82号选项支持能力的被动方式中，所述动态主机配置协议中继需要创建虚拟动态主机配置协议用户，并标识其状态为检测状态。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤构建所述能力检测数据包，包括：

步骤a，所述动态主机配置协议中继根据其基于虚接口的分布式处理，变更由所述动态主机配置协议用户向所述外部动态主机配置协议服务器发送的动态主机配置协议数据包中均存在选项域，嵌入该用户的物理电路号；以及

步骤b，在步骤a构造的请求数据包的基础上，添加与所述动态主机配置协议中继相关的82号选项。

8、根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述动态主机配置协议中继位于应用层，并且所述动态主机配置协议用户与所述外部动态主机配置协议服务器之间的所有动态主机配置协议交互数据包都通过所述动态主机配置协议中继。

9、根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述动态主机配置协议中继能够接收根据从所述外部动态主机配置协议服务器返回的所述动态主机配置协议响应数据包中提取的用户接入电路信息，将此所述动态主机配置协议响应数据包转发给位于不同分布式线卡的网络接口的所述动态主机配置协议用户。

10、根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，当所述动态主机配置协议中继接收到所述外部动态主机配置协议服务器返回的响应数据包后，根据其基于虚接口的分布式处理方法定位用户数据区，并且如果所述用户数据区中记录的状态为检测状态，则根据所述动态主机配置协议响应数据包的内容，记录外部动态主机配置协议服务器的82号选项能力。

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