CN101075944A - 一种ip地址分配方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IP地址的分配方法和系统，用于在IPv6协议环境下服务器为客户端分配IPv4协议地址，其方法主要包括以下步骤：a)IPv6客户端向IPv6服务器发送携带有获取IPv4协议地址请求信息的申请消息；b)IPv6服务器接收IPv6客户端所发送的消息，向IPv6客户端发送携带有IPv4协议地址信息的回复消息。通过该发明，客户端从同一套服务器系统既可以申请IPv6地址也可以申请IPv4地址，降低了成本，提高了工作效率，大大提高了双栈客户端应用的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信领域，具体地讲涉及到一种IP地址分配方法及系统。
背景技术
在一个使用传输控制协议/互联网协议(Transmit Control Protocol/InternetProtocol，TCP/IP)的网络中，每一台主机与网络中其他主机进行连接通信前，都至少需要配置一个IP地址。对于一个大型网络，人工给每台主机配置静态IP地址是一项烦琐的工作；另外，在流动性较大的企业办公环境，计算机经常在办公室和楼层之间移动，采用静态IP地址管理的工作量很大，操作维护也很不方便。为了解决上述问题，方便网络通信环境的建立，动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)协议应运而生，该协议提供一种动态指定IP地址和其他配置参数的机制，当主机加入网络时，它可以动态地从网络中的DHCP服务器动态获取IP地址等参数，自动建立起与其他主机的通信渠道。
在TCP/IP协议体系中，用来给主机动态分配IP地址的DHCP协议主要有两个协议版本：DHCP第四版本(DHCP version 4，DHCPv4)和DHCP第六版本(DHCP version 6，DHCPv6)。前者负责互联网协议第四版本(Internet Protocolversion 4，IPv4)网络中主机参数的动态配置，后者负责互联网协议第六版本(Internet Protocol version 6，IPv6)网络中主机参数的配置。
图1是DHCPv4协议的报文格式。
下面对其主要的字段作一下介绍：
“客户端IP地址(Ciaddr)”字段：表示客户端自己的IP地址。
“你的IP地址(Yiaddr)”字段：表示服务器分配给客户端的IP地址。当DHCP服务器响应客户端的DHCP请求时，将把分配给客户端的IP地址填入此字段。
“服务器IP地址(Siaddr)”字段：表示客户端获取启动配置信息的服务器IP地址。
“客户端硬件地址(Chaddr)”字段：记录客户端的实际硬件地址信息。
“属性(Option)”字段：此字段中包含了可选的终端初始配置信息和网络配置信息，如决定终端的IP特性配置信息，域名信息，标识终端的特殊信息，终端的默认网关IP地址，域名系统(DomainName System，DNS)服务器的IP地址，视窗网际名字服务(Windows Internet Name Service，WINS)服务器的IP地址，用户使用IP地址的有效租期等等信息。正是因为有了此字段，DHCPv4协议才能够给客户端提供大量的配置信息。
虽然同时为主机动态分配IP地址，但DHCPv6报文采用了全新的格式。图2是DHCPv6的报文格式。其中：
“消息类型(MSG_TYPE)”字段：表示该DHCP消息的类型，这些消息类型主要包括：
“申请消息(SOLICIT)”字段：MSG_TYPE值为1，客户端向本地服务器发送的请求消息。
“通告消息(ADVERTISE)”字段：MSG_TYPE值为2，当服务器接收到客户端发送的SOLICIT消息时，服务器向客户端发送通告消息，表示它可以向用户提供DHCP服务。
“请求消息(REQUEST)”字段：MSG_TYPE值为3，客户端向一个特定的服务器发送的请求配置参数消息。
“响应消息(REPLY)”字段：MSG_TYPE值为7，服务器根据客户端发送的请求信息发送的响应消息。如果客户端发送的是SOLICIT或REQUEST消息，服务器会向客户端回复包括所分配的IP地址已经其他配置信息的响应消息。
“交易标志(Transaction-id)”字段：表示该消息进行交换的交易标志号码。
“属性(Option)”字段：表示该DHCP消息所携带的属性信息。图3是该属性消息的报文结构，其中：
“属性代码(Option-code)”字段：标志该消息所携带属性的类型。
“属性长度(Option-len)”字段：该属性中Option-data域的长度，以字节为单位。
“属性值(Option-data)”字段：该属性的内容，该属性的数据类型根据属性的内容决定。
从上述对DHCPv4和DHCPv6技术的描述可以看出，DHCPv6采用了与DHCPv4不同的全新的报文格式，也采用与DHCPv4不同的实现方法。DHCPv4和DHCPv6相互独立，分别负责IPv4和IPv6环境中主机IP地址的分配。DHCPv6和DHCPv4不互相兼容，DHCPv6不能给工作在IPv4环境下的主机分配IPv4的地址。
但是，在实际应用中，存在着一种双栈主机，它同时与IPv4和IPv6网络相连，同时支持IPv4和IPv6协议，能够分别工作在IPv4和IPv6协议环境下。由于它分别在IPv4和IPv6网络环境下独立工作，它需要同时具有IPv4和IPv6网络环境的IP地址。
现有技术中，给双栈主机分配IP地址的方法是分别在IPv4和IPv6网络环境下分别由DHCPv4和DHCPv6负责主机IP地址的分配。也即IPv4网络中的DHCPv4服务器为双栈主机分配一个IPv4地址，而IPv6网络中的DHCPv6服务器为双栈主机分配一个IPv6地址，并且它们互相独立工作。
由于现有技术分别独立地为双栈主机分配IP地址，带来了以下问题：
1.不能同时地给双栈主机分配IP地址，工作效率较低；
2.需要两套DHCP服务器系统分别给双栈主机分配IP地址，提高了成本，降低了双栈主机应用的灵活性。
发明内容
本发明解决的技术问题是提出一种IP地址的分配方法和系统，以在IPv6协议环境下服务器可为客户端分配IPv4地址，从而实现双栈主机同时能够获取IPv6和IPv4地址。
为解决上述问题，本发明提出了一种在IPv6协议环境下为客户端分配IPv4地址的IP地址分配方法，包括以下步骤：
a)IPv6客户端向IPv6服务器发送携带有获取IPv4协议地址请求信息的申请消息；
b)IPv6服务器接收IPv6客户端所发送的消息，向IPv6客户端发送携带有IPv4协议地址信息的回复消息。
其中，步骤a)之后还包括步骤：
a1)至少一个服务器接收到IPv6客户端发送的所述的申请消息，向IPv6客户端发送服务器宣告消息；
a2)IPv6客户端接收到至少一个IPv6服务器发送的所述的宣告消息，选择一个IPv6服务器并向其发送携带有获取IPv4协议地址请求信息的请求消息。
其中，所述的获取IPv4协议地址请求信息为通过IPv6协议报文传送的用来指示该报文是请求获取IPv4协议地址的信息。
其中，所述的IPv4协议地址信息包括：IPv4协议地址、子网掩码、缺省网关地址以及域名服务器地址。
同时，本发明还本发明提出了一种在IPv6协议环境下为客户端分配IPv4地址的IP地址分配系统，包括IPv6客户端和IPv6服务器，其中：
所述IPv6客户端包括有IPv4协议地址服务申请单元，用于向IPv6服务器发送携带有获取IPv4协议地址请求信息的申请消息；
所述IPv6服务器包括有IPv4协议地址响应单元，用于接收IPv6客户端所发送的消息，并向IPv6客户端发送携带有IPv4协议地址信息的回复消息。
另外，所述IPv6服务器还包括有IPv4协议地址服务响应单元，用于对客户端所发送的申请消息回复服务器宣告消息；
所述IPv6客户端还包括有IPv4协议地址请求单元，用于从向该客户端回复了服务器宣告消息的至少一个服务器中选择一个服务器并向其发送携带有获取IPv4协议地址请求信息的请求消息。
其中，客户端还进一步包括第四版本动态主机配置协议处理单元和IPv4地址接口配置单元：
第四版本动态主机配置协议处理单元，用于在第六版本动态主机配置协议的申请消息或请求消息中设置获取IPv4协议地址请求信息；
IPv4地址接口配置单元，用于根据从IPv6服务器获取IPv4协议地址配置对应的接口；
服务器还进一步包括报文分析单元、第四版本动态主机配置协议处理单元以及IPv4地址池：
报文分析单元，用于分析所接收的消息，判断消息是否包含有获取IPv4协议地址请求信息，如果是，进行第四版本动态主机配置协议处理，否则，按照正常第六版本动态主机配置协议流程处理；
第四版本动态主机配置协议处理单元，用于在第六版本动态主机配置协议的宣告消息中设置该IPv4协议地址信息，或从IPv4地址池中获取客户端所申请的IPv4协议地址信息，并在第六版本动态主机配置协议的回复消息中设置该IPv4协议地址信息；
IPv4地址池，用于存储IPv4协议地址信息。
其中，所述的IPv4协议地址信息包括：IPv4协议地址、子网掩码、缺省网关地址以及域名服务器地址。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.客户端在从服务器申请IPv6地址的同时也可以申请IPv4地址，提高了工作效率；
2.只需要一套DHCP系统给既需要IPv6地址又需要IPv4地址的双栈主机客户端分配IP地址，降低了成本，并大大提高了双栈主机应用的灵活性。
附图说明
图1是DHCPv4报文格式图；
图2是DHCPv6报文格式图；
图3是DHCPv6报文中属性域的报文格式图；
图4是本发明IP地址分配系统结构图；
图5是本发明定义的IPv4地址属性报文格式图；
图6是本发明客户端和服务器报文交互示意图；
图7是本发明客户端和服务器进行快速报文交互示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的优选实施例作出详细的说明。
图4是本发明IP地址分配系统的结构示意图，该系统包括客户端和服务器两个部分，客户端和服务器都工作在IPv6协议环境下。
客户端包括DHCPv4协议处理单元和IPv4地址接口配置单元，其中：
DHCPv4协议处理单元，用于在DHCPv6协议的申请消息或请求消息中设置获取IPv4地址请求信息；
IPv4地址接口配置单元，用于根据从服务器获取IPv4地址配置对应的接口。
服务器包括报文分析单元、DHCPv4协议处理单元以及IPv4地址池，其中：
报文分析单元，用于分析所接收的消息，判断消息是否包含有获取IPv4地址请求信息，如果是，进行DHCPv4协议流程处理，否则，按照正常DHCPv6协议流程处理；
DHCPv4协议处理单元，用于在DHCPv6协议的宣告消息中设置该IPv4地址信息，或从IPv4地址池中获取客户端所申请的IPv4地址信息，并在DHCPv6协议的回复消息中设置该IPv4地址信息；
IPv4地址池，用于存储IPv4地址信息。
在上述系统的基础上，本实施例首先在DHCPv6基本报文格式的基础上定义了一个用于传送IPv4地址的属性，然后，在此新定义的DHCPv6报文格式的基础上规定了DHCPv6客户端和服务器端之间的报文格式交互过程。
为了使DHCPv6客户端能够在向DHCPv6服务器申请IPv6地址的同时申请IPv4地址，如图5所示，本实施例在DHCPv6报文格式的DHCP属性中新定义了一个IPv4地址属性：OPTION_IPV4ADDR。该属性与DHCPv6其他属性采用统一格式，都包括Option-code、Option-len和Option-data三大部分。
其中，各字段的含义如下：
“属性代码(Option-code)”字段：为新定义的IPv4地址属性OPTION_IPV4ADDR的代码，该代码的值可以通过向相关标准组织申请获得，假设为40。
“属性长度(Option-len)”字段：该属性中Option-data域的长度，以字节为单位；在这里，它等于24个字节的固定属性长度与“IPv4地址其他属性”长度的总和。
“IPv4地址(IPv4 address)”：分配给客户端的IPv4地址。
“子网掩码(Subnet mask)”：分配给客户端IPv4地址的子网掩码信息。
“缺省网关(Default gateway)”：客户端IPv4地址的缺省网关。
“DNS地址(DNS address)”：分配给客户端的域名服务器地址。
“优先生命周期(Preferred-lifetime)”：以秒计算的IPv4地址优先生命周期。
“有限生命周期(Valid-lifetime)”：以秒计算的IPv4地址有效生命周期。
“IPv4地址其他属性(IPv4addr-options)”：与该IPv4地址相关的其他属性。
DHCPv6在报文交互过程中对该新定义属性的处理过程与处理其他属性一样，不同之处在于客户端和服务器对属性内容的处理。
下面是本实施例中DHCPv6客户端从服务器获取IPv4地址的具体交互过程。
如图6所示，IPv4地址分配过程主要包括以下步骤：
10)客户端向服务器发送Solicit申请消息。
客户端按照DHCPv6的正常流程创建一个Solicit请求消息，DHCPv4协议处理单元在消息的报文的属性Options域中增加新定义的OPTION_IPV4ADDR属性，同时，在属性请求属性Option Request Option中增加OPTION_IPV4ADDR属性，以表明自己希望从服务器获取IPv4地址；然后，客户端按照DHCPv6d的正常流程发送Solicit申请消息。
20)服务器接收到客户端所发送的Solicit申请消息，向其回复Advertise通告消息。
服务器按照DHCPv6正常流程接收客户端所发送的Solicit申请消息，报文分析单元对该申请消息进行分析，如果所发送的Solicit申请消息中包含属性Options，并且属性Options中包含OPTION_IPV4ADDR属性，则服务器的DHCPv4协议处理单元必须在给客户端回复的Advertise通告消息中包含OPTION_IPV4ADDR属性，然后将该Advertise通告消息发送给客户端。
30)客户端接收到服务器所发送的Advertise消息，向其发送Request请求消息。
客户端按照DHCPv6正常流程根据所接收的Advertise通告消息选择一个服务器，然后向被选择的服务器发送Request请求信息。在所发送的Request请求信息中，DHCPv4协议处理单元在属性Options中增加OPTION_IPV4ADDR属性，同时，在Option Request option中增加OPTION_IPV4ADDR。
40)服务器接收到客户端发送的Request请求消息，向其发送Reply回复消息。
服务器按照DHCPv6正常流程接收到客户端所发送的Request请求消息后，报文分析单元对其进行分析，如果所接收到客户端的Request消息中包含OPTION_IPV4ADDR属性，则从预先配置的IPv4地址池中选择一个IPv4地址，然后DHCPv4协议处理单元将该IPv4地址以及与该IPv4地址相关的子网掩码、缺省网关等信息一起填入到Reply回复消息的OPTION_IPV4ADDR属性中，并将其发送到提出请求的客户端。
50)客户端接收到Reply回复消息。
客户端接收到服务器所发送的Reply回复消息后，从Reply消息的OPTION_IPV4ADDR属性中获取IPv4地址以及相关的子网掩码、缺省网关、域名服务器地址等信息，然后IPv4地址接口配置单元用这些信息配置该客户端响应的IPv4接口。
另外，如图7所示，作为本实施例的一种特殊情况，当客户端向服务器提出快速配置请求时，此时，IP地址的分配过程主要包括以下步骤：
11)客户端向服务器发送Solicit申请消息。
客户端按照DHCPv6的正常流程创建一个Solicit请求消息，在消息的属性域增加快速配置请求Rapid Commit Option属性，同时，DHCPv4协议处理单元在消息的属性Options中增加新定义的OPTION_IPV4ADDR属性，并且在属性请求属性Option Request Option中增加OPTION_IPV4ADDR属性，以表明自己希望从服务器获取IPv4地址；然后，客户端按照DHCPv6d的正常流程发送Solicit申请消息。
21)服务器接收到客户端发送的Solicit申请消息，向其发送Reply回复消息。
服务器按照DHCPv6正常流程接收到客户端所发送的Solicit申请消息后，对其进行分析，由于消息中包括Rapid Commit Option属性，服务器需要向客户端直接发送Reply回复消息。同时报文分析单元分析所接收消息的其他内容，如果消息中还包含OPTION_IPV4ADDR属性，则从预先配置的IPv4地址池中选择一个IPv4地址，然后DHCPv4协议处理单元将该IPv4地址以及与该IPv4地址相关的子网掩码、缺省网关等信息一起填入到Reply回复消息的OPTION_IPV4ADDR属性中，将其发送到提出请求的客户端。
31)客户端接收到Reply回复消息。
客户端接收到服务器所发送的Reply回复消息后，从Reply消息的OPTION_IPV4ADDR属性中获取IPv4地址以及相关的子网掩码、缺省网关、域名服务器地址等信息，然后IPv4地址接口配置单元用这些信息配置该客户端响应的IPv4接口。
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 (8)
1.一种IP地址分配方法，其特征在于，包括：
a)IPv6客户端向IPv6服务器发送携带有获取IPv4协议地址请求信息的申请消息；
b)IPv6服务器接收IPv6客户端所发送的消息，向IPv6客户端发送携带有IPv4协议地址信息的回复消息。
2.如权利要求1所述的IP地址分配方法，其特征在于，步骤a)之后还包括步骤：
a1)至少一个服务器接收到IPv6客户端发送的所述的申请消息，向IPv6客户端发送服务器宣告消息；
a2)IPv6客户端接收到至少一个IPv6服务器发送的所述的宣告消息，选择一个IPv6服务器并向其发送携带有获取IPv4协议地址请求信息的请求消息。
3.如权利要求1或2所述的IP地址分配方法，其特征在于，所述的获取IPv4协议地址请求信息为通过IPv6协议报文传送的用来指示该报文是请求获取IPv4协议地址的信息。
4.如权利要求3所述的IP地址分配方法，其特征在于，所述的IPv4协议地址信息包括：IPv4协议地址、子网掩码、缺省网关地址以及域名服务器地址。
5.一种IP地址分配系统，包括IPv6客户端和IPv6服务器，其特征在于，所述IPv6客户端包括有IPv4协议地址服务申请单元，用于向IPv6服务器发送携带有获取IPv4协议地址请求信息的申请消息；
所述IPv6服务器包括有IPv4协议地址响应单元，用于接收IPv6客户端所发送的消息，并向IPv6客户端发送携带有IPv4协议地址信息的回复消息。
6.如权利要求5所述的IP地址分配系统，其特征在于，所述IPv6服务器还包括有IPv4协议地址服务响应单元，用于对客户端所发送的申请消息回复服务器宣告消息；
所述IPv6客户端还包括有IPv4协议地址请求单元，用于从向该客户端回复了服务器宣告消息的至少一个服务器中选择一个服务器并向其发送携带有获取IPv4协议地址请求信息的请求消息。
7.如权利要求6所述的IP地址分配系统，其特征在于，所述的IPv6客户端包括第四版本动态主机配置协议处理单元和IPv4地址接口配置单元，其中：
第四版本动态主机配置协议处理单元，用于在第六版本动态主机配置协议的申请消息或请求消息中设置获取IPv4协议地址请求信息；
IPv4地址接口配置单元，用于根据从IPv6服务器获取IPv4协议地址配置对应的接口；
所述的IPv6服务器包括报文分析单元、第四版本动态主机配置协议处理单元以及IPv4地址池，其中：
报文分析单元，用于分析所接收的消息，判断消息是否包含有获取IPv4协议地址请求信息，如果是，进行第四版本动态主机配置协议处理，否则，按照正常第六版本动态主机配置协议流程处理；
第四版本动态主机配置协议处理单元，用于在第六版本动态主机配置协议的宣告消息中设置该IPv4协议地址信息，或从IPv4地址池中获取客户端所申请的IPv4协议地址信息，并在第六版本动态主机配置协议的回复消息中设置该IPv4协议地址信息；
IPv4地址池，用于存储IPv4协议地址信息。
8.如权利要求5或7任一项所述的IP地址分配系统，其特征在于，所述的IPv4协议地址信息包括：IPv4协议地址、子网掩码、缺省网关地址以及域名服务器地址。
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