CN101120580A - 用于在至少一个通信网络中建立通信链路的方法 - Google Patents
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Abstract
为了建立通信链路,由通信设备(KE1...n)将发起建立通信链路的至少一个消息(DHCP-DISCO VER)发送到至少一个通信网络(ACCE SS、OKN)中,并且至少一个对应的确认(DHCP-OFFER)借助广播传输方法朝发起的通信设备(KE1...n)的方向被传送。根据本发明,代表所述发起的通信设备(KE1...n)的信息(vcxIndex、MAC)被存储在至少一个通信网络中。借助所述广播传输方法所传送的至少一个确认被检测,并且将其中所包含的目标信息(chaddr)与所存储的信息(vcxIndex、MAC)进行比较。在确定所述相互比较的信息至少部分相一致的情况下,所述至少一个确认被继续交换给由该一致的信息所代表的、发起的通信设备。
Description
在当前的通信网络中,尤其是在用户接入网络(也称为接入网络(Access-Network))中,多个用户或分配给这些用户的通信设备通过多路复用器设备(也称作DSLAM或数字用户线路接入多路复用器(Digital Subscriber Line Access Multiplexer))连接到上级通信网络(也称为骨干网)。所述多路复用器设备的任务是,将所有用户的信息转发给该骨干网络,并将来自该骨干网络的信息直接提供给单个用户使用。为了避免使相应数据传输路径的容量不必要地过载,并因此为了避免通信设备的阻塞,构造该多路复用器设备,以致在上行方向上,也就是从单个通信设备朝上级通信网络的方向,所有要传送的信息都被转发,可是在下行方向上,也就是从该上级网络朝单个通信设备的方向,仅仅转发直接寄送给所述单个用户的信息。这意味着,在该上级通信网络中所发出的广播信息不是从相应的多路复用器设备传送给分别连接的用户。
如果例如一个这种接入网络由4096个用户组成,这些用户例如在同一时刻以数据速率x比特/秒向该上级通信网络发送一资源请求,那么在上行方向上形成4096*x比特/秒的传输负载。如果从该上级通信网络方面利用相应的对应的广播消息来给每个用户以相等的速率x比特/秒传送应答,那么例如在下行方向上形成了4096*4096*x比特/秒的传输负载。这在最短的时间内导致该多路复用器过载。
在当前的用户接入网络中,DHCP协议(RFC 2131)是一种典型的应用,以便此外给用户分配按照网际协议来构造的地址(在下文中也称作IP地址),借助该地址授权相应的用户在因特网中在通信链路的范围内交换信息。在该DHCP协议的范围内,IP地址被储备在地址池DHCP服务器(Pool-DHCP-Server)中,并仅仅在需要时才分配给建立通信链路的用户。因为所有用户同时激活是相对不可能的(特别是在在线业务的范围内),所以在所述地址池中所保持的IP地址的储备量小于所有可能的用户的总数。因为分配给相应用户的通信设备(也称作主机)在接通时(也就是在开始建立通信链路时)还没有分配IP地址,所以由该通信设备通过DHCP-Discovery(发现)指令通过广播方法(Broadcast)来向激活的DHCP服务器发出相应的请求或消息。为了识别进行请求的通信设备,相应的MAC地址被嵌入到所发出的请求消息中。作为应答,通过还在地址池中具有可自由分配的IP地址的所有激活的DHCP服务器借助广播朝进行请求的通信设备的方向发出相应的应答或确认(DHCP-OFFER(提供))。进行请求的通信设备或主机选出一提供(DHCPREQUEST),并通过广播再次将这通知给所有的DHCP服务器。所选出的DHCP服务器通过发送针对该通信设备所分配的IP地址(DHCPACK)来进行确认,于是所有其他DHCP服务器撤回其提供。
除了所分配的IP地址之外,进行请求的通信设备或主机还可以传送其他与网络接入有关的数据,例如传送子网掩码、域名服务器(Domain Name Server)的地址和标准网关。
在DHCP协议的范围内,该DHCP协议应当给用户或给分配给这些用户的通信设备分配IP地址,存在两种可能性,如将给予IP地址的DHCP服务器的应答或确认发送给进行请求的通信设备(DHCP客户端)。一方面,所述应答被直接寄送给相应的用户或通信设备,或者另一方面,所述应答作为广播被寄回。在第一种情况下,转发直接寻址的确认是没有问题的。直接寄送给用户的应答(单播)通过所述多路复用器设备(DSLAM)被直接转发到分别寻址的、所连接的用户,以致该用户利用所分配的IP地址而针对该网络被接入授权,也就是能通过该通信网络建立通信链路。
在第二种情况下出现了以下技术问题,即该多路复用器设备不能将在广播传输方法(Broadcast)的范围内所发出的消息转发给被连接到一个多路复用器设备的全部通信设备,因为否则就存在过载的危险。在这种情况下,到达一个多路复用器的广播消息被拒绝,也即不给相应的用户分配IP地址。如果在该多路复用器设备之后的一个通信网络中(也就是在直接在其后的上级通信网络中)布置附加的网络元件,那么就尤其是出现了其中存在在广播的范围内所发出的确认(DHCP应答)这种情况,所述附加的网络元件没有关于建立该多路复用器网络或用户接入网络的信息或概况,并因而原则上将DHCP应答作为广播来转发,以便确保所有被布置在该用户接入网络中的用户或通信设备接收到所述应答或确认。
在当前的通信网络中,上述的对在广播的范围内所传送的DHCP应答进行拒绝的问题至今还没有出现,因为要在通信设备与上级通信网络之间建立的通信链路已经在接入协议PPPoE(以太网上的PPP(PPPover Ethernet))的范围内被建立。在PPPoE中,DHCP应答仅仅在点到点连接的范围内被传送,而不在广播传输方法的范围内被传送。
所述广播DHCP应答的传送可替换地也能通过在单个多路复用器设备中根据RFC 3046实现DHCP中继而被避免。这种DHCP中继直接与单个DHCP服务器通信,并具有一数据库,该数据库具有分别必要的用户信息。可是,DHCP中继的配置需要高的技术以及经济耗费,这是许多网络运营商所不希望的。
因此,本发明所基于的任务是,进一步改善在用户接入网络中通信链路的建立,尤其是在避免迄今所采用的PPPoE协议的情况下进一步改善在DHCP协议的范围内IP地址的分配。该任务从权利要求1的前序部分的特征出发通过其特征部分而得到解决。
在根据本发明的用于在至少一个通信网络中建立通信链路的方法中,由通信设备将至少一个发起建立通信链路的消息发送到该通信网络中,并且至少一个对应的确认借助广播传输方法通过该通信网络朝发起的所述通信设备的方向被传送。本发明方法的重要方面在于,代表发起该通信链路的通信设备的信息被存储在该通信网络中,并且借助所述广播传输方法所传送的确认被检测,以及将被包含在所检测到的确认中的目标信息与所存储的信息进行比较。在确定相互进行比较的信息至少部分相一致的情况下,该确认被继续交换(weitervermitteln)转发给由相一致的信息所代表的、发起的通信设备。
本发明方法的重要优点在于,为了建立通信链路,也即为了分配IP地址,可以放弃不灵活的PPPoE接入协议,并且可以采用更灵活的DHCP协议。在DHCP协议的范围内,有利地通过以下方式避免了多路复用器设备(DSLAM)的可能出现的过载,即广播信息有目的地并智能地被转换为单播数据通信。因此能以适当的方式并且对于网络运营商没有配置费地利用诸如DHCP和ARP(地址解析协议(AddressResolution Protocol))的网际协议。
本发明方法的其他有利的改进方案以及一种通信布局(Kommunikationsanordnung)和一种针对用于建立通信链路的通信布局的通信设备由其他权利要求得出。
下面借助多个附图来详细解释本发明方法。在此:
图1示出了用于执行本发明方法的、被布置在用户连接网络中的连接情形的方框电路图,
图2至5示出了在本发明方法的范围内所传送的DHCP消息的按时间顺序的变化过程。
图1以方框电路图示出了多个被布置在用户接入网络(Access-Network)ACCESS中的用户或分配给这些用户的通信设备KE1..n,所述用户或通信设备KE1..n通过相应的连接线路被连接到多路复用器设备MUX(也被称为DSLAM(Digital Subscriber Line AccessMultiplexer,数字用户线路接入多路复用器))的相应连接单元AE1..n。该多路复用器设备MUX通过另一连接设备AA或上行链路与根据网际协议构造的上级通信网络OKN相连接。在该上级通信网络OKN中布置一DHCP服务器(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议)。在该多路复用器设备MUX中布置对本发明方法的执行进行控制的控制设备CONT,给该控制设备CONT分配了存储装置MEM。
对于以下的实施形式假定,在该第一通信设备KE1与该上级通信网络OKN之间应该建立一通信链路或一根据网际协议而构造的网络链路,其中该第一通信设备为了建立网络连接而应当由该DHCP服务器来分配相应的IP地址。
按照图2,由该第一通信设备(也被称为客户端)在DHCP协议(RFC2131)的范围内借助广播传输方法(Broadcast)将“DHC-DISCOVER消息”传送到该上级通信网络OKN中,由此应该能找到准备应答的DHCP服务器。按照图2,由该第一通信设备KE1所发出的DHCP-DISCOVER消息首先被传送给该多路复用器设备MUX,应该由该多路复用器设备MUX将该消息借助广播转发给该上级通信网络OKN。根据本发明,在该多路复用器设备MUX中所布置的控制设备CONT被构造,以致发出该DHCP-DISCOVER消息的通信设备KE1的MAC地址(在此mac=x1)连同代表该通信设备KE1的相应连接的信息(也称作连接索引“vcxIndex”)一起(在此vcxIndex=vi1)被存储在分配给该控制设备CONT的存储器MEM的数据字段tab1...n中。
作为应答,由在该上级通信网络OKN中所布置的DHCP服务器借助广播通过该上级通信网络OKN朝进行请求的通信设备KE1的方向传送相应的确认(在此为DHCP-OFFER),参见图3。在该多路复用器设备MUX上所接收到的DHCP-OFFER消息由该控制设备CONT来进行检验。对于该DHCP-OFFER消息已经由该DHCP服务器以单播的形式发出的情况,被包含在该DHCP-OFFER消息中的目标地址或MAC地址在通用的交换方法的范围内与数据库录入项相比较,并在必要时直接被转发给相应的通信设备KE1..n。
如果该DHCP-OFFER消息由该DHCP服务器在对准所有用户KE1..n的广播的范围内发出,那么根据本发明通过该控制设备CONT将被包含在该DHCP-OFFER消息中的用户发送地址(在此为在DHCP协议的范围内所传送的目标地址,chaddr)与在该存储器MEM中所存储的用户地址MAC进行比较,其中在确定相一致的情况下,该DHCP-OFFER消息被转发给同样存储于该存储器MEM中的、所属的连接索引(在此vcxIndex=vi1)。根据本发明,该DHCP-OFFER消息由该多路复用器设备MUX作为单播仅仅被转发给在该存储器MEM中所存储的用户(在此为KE1),以致阻止该多路复用器设备MUX随着广播消息而溢出或过载。
在接收到该DHCP-OFFER消息之后,可以由该通信设备KE1来检验,是否应该由该DHCP服务器请求IP地址。在需要时,接着向该DHCP服务器发送一DHCP-REQUEST消息,参见图4。该DHCP-REQUEST消息由在该多路复用器设备MUX中所布置的控制设备CONT来检测,并且在本发明方法的范围内将相应的信息(在此是该DHCP数据字段中的广播标记)置于该消息中。由此实现了,该DHCP服务器的所有应答同样以广播的形式被发送回。以这种方式,实现了该DHCP服务器的应答不是直接传送到进行请求的相应用户KE1..n,而是在广播的范围内再次通过该多路复用器设备MUX沿该路返回传送。因此保证了,由该DHCP服务器所发出的DHCP-ACK消息通过该控制设备CONT来检测、分析,并且在该DHCP-ACK消息以所分配的IP地址(在此IP=y1)被转发给相应的通信设备KE1之前,在该DHCP-ACK消息中所包含或所分配的IP地址IP被存储在该存储器MEM中,参见图5。该DHCP-ACK消息以相同的方式和方法如同之前所接收到的DHCP-OFFER消息一样而被分析:检测在该消息中所包含的用户发送地址(chaddr),并与在该存储器MEM中所存储的用户地址MAC进行比较,以及在确定相一致的情况下将该DHCP-ACK消息转发给相应所属的连接索引(vcxIndex)。
在缔结DHCP协议之后,也就是在将IP地址IP分配给相应的通信设备KE1之后,该通信设备KE1原则上能由在所述至少一个通信网络OKN中所布置的所有通信设备来识别或寻址,也就是能建立往返于该通信设备KE1..n的通信链路。如果应该从在该上级通信网络OKN中所布置的通信设备(未示出)例如向该第一通信设备KE1传送信息,那么为了进行信息传送不仅需要所述要进行寻址的通信设备(在此为KE1)的IP地址(在此IP=y1),而且需要其硬件(或MAC地址,在此MAC=x1)。这可以通过利用专用IP地址作为广播将ARP询问(地址解析协议)发送给所有可到达的用户来查询,参见图6。通常,该询问由通过该IP地址来寻址的通信设备来应答,并且该MAC地址被嵌入到该应答中。如已经所述的那样,在广播的范围内所发出的询问或消息通过该多路复用器设备MUX为了避免过载而被拒绝,也就是该多路复用器设备MUX不转发ARP询问,并且因此相应地不应答ARP询问。根据本发明方法的有利的扩展方案,到达多路复用器设备MUX的ARP询问或ARP-REQUEST通过该控制设备CONT来检测,并且在该ARP询问中所包含的或所规定的IP地址与之前在本发明方法的范围内从该DHCP-ACK消息中所读出的并被存储在该存储器MEM中的、单个用户或通信设备KE1..n的IP地址IP进行比较。在确定在ARP-REQUEST消息中所规定的IP地址与在该存储器MEM中所存储的IP地址相一致的情况下,该ARP询问被转发给相应通信设备(在此为vcIndex=vi1的KE1)的相应连接索引(vcxIndex)。通过被连接到该连接上的通信设备KE1,接着,网络计算机的ARP-REQUEST消息被应答,也即,相应的ARP-RESPONSE消息以该第一通信设备KE1的被嵌入其中的MAC地址而被发送。
Claims (14)
1.用于在至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中建立通信链路的方法,
其中,由通信设备(KE1...n)将至少一个发起建立通信链路的消息(DHCP-DI SCOVER,DHCP-REQUEST)发送到所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中,并且至少一个对应的确认(DHCP-OFFER,DHCP-ACK)借助广播传输方法通过所述至少一个通信网络(ACCESS,0KN)朝发起的通信设备(KE1...n)的方向传送,
其特征在于,
代表发起通信链路的通信设备(KE1...n)的信息(vcxIndex,MAC)被存储在所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中,
所述借助广播传输方法所传送的至少一个确认(DHCP-OFFER,DHCP-ACK)被检测,并将在所述被检测到的确认(DHCP-OFFER,DHCP-ACK)中所包含的目标信息(chaddr)与所存储的信息(vcxIndex,MAC)进行比较,
在确定所述相互比较的信息(chaddr,vcxIndex,MAC)至少部分相一致的情况下,所述至少一个确认(DHCPOFFER,DHCP-ACK)被继续交换给由一致的信息所代表的、发起的通信设备(KE1...n)。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)被构造为面向分组的通信网络或面向小区的通信网络。
3.根据权利要求2所述的方法,
其特征在于,
所述通信网络(ACCESS,OKN)根据网际协议来构造,其中,通过由所述通信设备(KE1...n)所发出的消息(DHCP-REQUEST)来请求IP地址,并在所述对应的确认(DHCP-ACK)中嵌入至少一个所请求的IP地址(IP)。
4.根据权利要求2或3所述的方法,
其特征在于,
在所述DHCP协议的范围内实现所述通信链路的建立。
5.根据前述权利要求之一所述的方法,
其特征在于,
所述MAC地址(MAC)和/或代表所述发起的通信设备(KE1...n)的连接(vcxIndex)的信息被存储。
6.根据权利要求4或5所述的方法,
其特征在于,
在DHCP协议的范围内被分配给发起的通信设备(KE1...n)的IP地址(IP)被存储在所述通信网络(ACCESS,OKN)中。
7.根据权利要求6所述的方法,
其特征在于,
在地址解析协议的范围内借助广播方法所发出的ARP消息(ARP-REQUEST)被检测,并且,将在该ARP消息(ARP-REQUEST)中所包含的IP地址与在所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中所存储的IP地址(IP)进行比较,
在所述相互比较的信息至少部分相一致的情况下,所述ARP消息(ARP-REQUEST)被继续交换给由所述一致的IP地址所代表的通信设备(KE1...n)。
8.用于在至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中建立通信链路的通信布局,
具有分配给至少一个通信网络的至少一个通信设备(KE1...n),
具有在所述至少一个通信设备(KE1...n)中所设置的装置,该装置用于将发起建立通信链路的至少一个消息(DHCP-DISCOVER)发送给所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN),以及
具有在所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中所布置的装置(DHCP),该装置(DHCP)用于借助广播传输方法通过所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)朝所述发起的通信设备(KE1...n)的方向传送至少一个对应的确认(DHCP-OFFER),
其特征在于,
在所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中,
-设置有存储装置(MEM),在该存储装置(MEM)中存储有代表发起通信链路的通信设备(KE1...n)的信息(vcxIndex,MAC),
-设置有比较装置(CONT),通过该比较装置(CONT)来检测借助所述广播传输方法而被传送的至少一个确认(DHCP-OFFER),并将在所述被检测到的确认(DHCP-OFFER)中所包含的目标信息与(chaddr)所存储的信息(vcxIndex,MAC)进行比较,
所述比较装置(CONT)被构造,以致在所述相互比较的信息(chaddr,vcxIndex,MAC)至少部分相一致的情况下,所述至少一个确认(DHCP-OFFER)被继续交换给由相一致的信息所代表的、发起的通信设备(KE1...n)。
9.根据权利要求8所述的通信布局,
其特征在于,
所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)被构造为面向分组的通信网络或者面向小区的通信网络。
10.根据权利要求9所述的通信布局,
其特征在于,
所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)根据网际协议来构造,其中,通过由所述通信设备(KE1...n)所发送的消息(DHCP-REQUEST)来请求IP地址,并在所述对应的确认(DHCP-ACK)中嵌入至少一个所请求的IP地址(IP)。
11.根据权利要求9或10所述的通信布局,
其特征在于,
所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)和所述存储装置以及比较装置被构造,以致在所述DHCP协议的范围内实现所述通信链路的建立。
12.根据权利要求11所述的通信布局,
其特征在于,
所述存储装置(MEM)被构造,以致在DHCP协议的范围内被分配给所述发起的通信设备(KE1...n)的IP地址(IP)被存储。
13.根据权利要求12所述的通信布局,
其特征在于,
所述存储装置和比较装置(MEM,CONT)被构造,以致在所述地址解析协议的范围内借助广播方法所发送的ARP消息(ARP-REQUEST)被检测,并且将在所述ARP消息(ARP-REQUEST)中所包含的IP地址与在所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中所存储的IP地址(IP)进行比较,
在所述相互比较的信息至少部分相一致的情况下,所述ARP消息(ARP-REQUEST)被继续交换给由所述相一致的IP地址所代表的通信设备(KE1...n)。
14.一种针对通信布局的通信设备(MUX),该通信布局用于在至少一个能与该通信设备(MUX)相连接的通信网络(ACCESS,OKN)中建立通信链路,
具有能与所述通信设备(MUX)相连接的并被分配给至少一个通信网络(ACCESS,OKN)的至少一个通信设备(KE1...n),
具有在所述至少一个通信设备(KE1...n)中所设置的装置,该装置用于将发起建立通信链路的至少一个消息(DHCP-DISCOVER)发送到所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中,以及
具有在所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)中所布置的装置(DHCP),该装置(DHCP)用于借助广播传输方法通过所述至少一个通信网络(ACCESS,OKN)朝所述发起的通信设备(KE1...n)的方向传送至少一个对应的确认(DHCP-OFFER),
其特征在于,
在所述通信设备(MUX)中,
-设置有存储装置(MEM),在该存储装置中存储有代表发起通信链路的通信设备(KE1...n)的信息(vcxIndex,MAC),以及
-设置有分配给所述存储装置(MEM)的比较装置(CONT),通过该比较装置(CONT)来检测借助所述广播传输方法而被传送的至少一个确认(DHCP-OFFER),并将在所述被检测到的确认(DHCP_OFFER)中所包含的目标信息(chaddr)与所存储的信息(vcxIndex,MAC)进行比较,
所述比较装置(CONT)被构造,以致在所述相互比较的信息(chaddr,vcxIndex,MAC)至少部分相一致的情况下,所述至少一个确认(DHCP-OFFER)被继续交换给被连接到所述通信设备(MUX)的、由所述相一致的信息所代表的、发起的通信设备(KE1...n)。
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