CN101951417B

CN101951417B - 多服务器地址分配方法、系统及中继设备

Info

Publication number: CN101951417B
Application number: CN 201010290505
Authority: CN
Inventors: 杨红飞; 姚辉; 陈锋
Original assignee: Beijing Star Net Ruijie Networks Co Ltd
Current assignee: Beijing Star Net Ruijie Networks Co Ltd
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: CN101951417A

Abstract

本发明公开了一种多服务器地址分配方法、系统及中继设备，该方法包括：中继设备将接收到客户端发送的发现报文转发给服务器；所述中继设备接收到所述服务器返回的发现响应报文时，从所述发现响应报文的地址选择字段中解析出携带的网络地址，判断解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突；若是，向服务器返回冲突报文请求服务器重新分配网络地址；若否，则将所述发现响应报文转发给所述客户端，由所述客户端向所述服务器请求分配所述发现响应报文中携带的网络地址。该方法有效的避免了多服务器网络地址分配冲突，减少了地址分配过程中的时延，提高了系统性能。

Description

多服务器地址分配方法、系统及中继设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤指一种多服务器地址分配方法、系统及中继设备。

背景技术

动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)采用客户端和服务器的运行机制，是一种简化主机IP地址配置管理的TCP/IP标准。该标准允许DHCP服务器向客户端提供IP地址和其他相关配置信息。在网络中，通过启用DHCP服务可以让DHCP客户端在每次启动后自动获取IP地址和相关配置参数，减少了IP地址的配置管理操作。在客户端(例如个人计算机PC)数量众多且划分多个子网的网络中，DHCP服务器的优势更加明显。

在大型的网络应用环境中，可以设置多台集中的DHCP服务器，包括主服务器、备份服务器等等，同时为网络中的用户分配IP地址。例如：包含多服务器的网络拓扑模型可以如图1所示。

图1中DHCP服务器1、DHCP服务器2、DHCP服务器3等可以通过DHCP中继为PC1、PC2、PC3等分配IP地址。其中，DHCP服务器可以同时进行工作，为网络中的PC分配地址。DHCP中继器可根据DHCP服务器的处理能力，将PC的请求报文发送给不同的DHCP服务器进行处理，如PC1的请求报文可能发送给DHCP服务器2进行处理，PC2的请求报文可能发送给DHCP服务器1进行处理，等等。

这种多服务器同时为网络中的客户端分配IP地址的实现方式，很有可能会将同一IP地址分配给不同的客户端，尤其是在多服务器同时为同一网段的PC客户端分配IP地址时，更容易出现这种IP地址分配冲突的问题。例如：如图1所示的网络中，PC1与PC2同时申请IP地址，DHCP中继可能将PC1的请求报文发送给DHCP服务器2，将PC2的请求报文发送给DHCP服务器1，而此时，DHCP服务器1和2分别为不同的客户端分配IP地址，服务器之间并不确定所分配的IP是否已被其他服务器分配出去，很可能会同时将一个相同的IP地址分配给PC1和PC2，造成PC1和PC2的IP地址冲突。

为了避免多台DHCP服务器地址分配过程中可能造成的IP地址冲突，目前主要有以下几种解决方式：

方式一：通过DHCP协议保障IP地址分配不产生冲突。

DHCP服务器在分配IP地址之前通过控制报文协议(Internet Control Message Protocol，ICMP)检测报文来检测该IP地址是否已被使用，这种方式对于开启了防火墙的客户端并不能奏效；此外，在DHCP服务器将IP地址分配给客户端后，客户端通过本地的地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)检测该IP地址是否已经被使用，如已经被使用则会向服务器发送冲突(Decline)报文来避免冲突。该方法利用DHCP协议自身的检测机制避免地址冲突，但该检测需要在IP地址分配完成后进行，如存在冲突还要重新分配，延长了DHCP地址分配的时间，降低了系统性能，且不利于DHCP服务器对IP地址分配的管理控制。

方式二：设置不同服务器负责为用户分配不同网段的IP地址。

该方式通过划分地址网段的方式，避免了多服务器并行工作中可能存在的地址分配冲突问题，但该方式可能造成地址分配过程中的负载不均衡，某一个服务器所负责的网段的请求过多，而另一个服务器空闲，从而造成请求多的服务器的地址分配时间延长，导致分配延时，导致系统性能降低。此外，当某个服务器故障时，其他服务器不能在不进行重新配置的情况下实现故障服务器所负责的网段IP地址分配，难以实现IP地址的动态分配和网络的负载均衡，且也不利于DHCP服务器对IP地址分配的管理控制。

可见，现有技术的解决方案都不能很好的解决多服务器网络架构的IP地址分配的冲突问题，在解决该问题的过程中均存在地址分配过程时延长、IP地址分配控制困难，从而导致网络系统性能降低等问题。

发明内容

本发明实施例提供一种多服务器地址分配方法、系统及中继设备，用以解决现有技术中多服务器地址分配避免地址冲突时存在的分配时延长、导致网络系统性能降低的问题。

一种多服务器地址分配方法，包括：

中继设备判断接收到客户端发送的发现报文中的地址选择字段是否携带有预先选择的网络地址；

若是，根据所述预先选择的网络地址是否与已分配的网络地址相冲突，确定是否需要对所述地址选择字段中的网络地址所述中继设备接收到所述服务器返回的发现响应报文时，从所述发现响应报文的地址选择字段中解析出携带的网络地址，判断解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突；

若否，则为所述发现报文中的地址选择字段添加一个与存储的已分配的网络地址不相冲突的一个网络地址，并将处理后的发现报文发送给服务器；

所述中继设备接收到所述服务器返回的发现响应报文时，从所述发现响应报文的地址选择字段中解析出携带的网络地址，判断解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突；

若是，向服务器返回冲突报文请求服务器重新分配网络地址；若否，则将所述发现响应报文转发给所述客户端，由所述客户端向所述服务器请求分配所述发现响应报文中携带的网络地址。

一种中继设备，包括：接收模块、解析模块、第一判断模块、发送模块和第二判断模块；

所述接收模块，用于接收客户端发送的发现报文，以及接收服务器返回的发现响应报文；

所述解析模块，用于所述接收模块接收到发现响应报文时，从所述发现响应报文的地址选择字段中解析出携带的网络地址；

所述第一判断模块，用于判断所述解析模块解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突；若是，指示所述发送模块向服务器返回冲突报文请求服务器重新分配网络地址；若否，指示所述发送模块将所述发现响应报文转发给所述客户端，由所述客户端向所述服务器请求分配所述发现响应报文中携带的网络地址。

所述发送模块，用于将所述接收模块接收到的发现报文转发给服务器，以及根据所述第一判断模块的指示向服务器返回冲突报文或将所述发现响应报文转发给所述客户端；

所述第二判断模块，用于在所述接收模块接收所述客户端发送的发现报文，及接收所述服务器返回的发现响应报文之间，判断接收到的所述发现报文中的地址选择字段是否携带有预先选择的网络地址；若是，根据所述预先选择的网络地址是否与已分配的网络地址相冲突，确定是否需要对所述地址选择字段中的网络地址进行修改，并指示所述发送模块将处理后的发现报文发送给服务器；若否，为所述发现报文中的地址选择字段添加一个与存储的已分配的网络地址不相冲突的一个网络地址，并指示所述发送模块将处理后的发现报文发送给服务器。

一种多服务器地址分配系统，包括：客户端、服务器和如权利要求6-9任一所述的中继设备。

所述客户端，用于发送的发现报文给所述中继设备；

所述中继设备，用于判断接收到客户端发送的发现报文中的地址选择字段是否携带有预先选择的网络地址；若是，根据所述预先选择的网络地址是否与已分配的网络地址相冲突，确定是否需要对所述地址选择字段中的网络地址进行修改，并将处理后的发现报文发送给服务器；若否，则为所述发现报文中的地址选择字段添加一个与存储的已分配的网络地址不相冲突的一个网络地址，并将处理后的发现报文发送给服务器；以及接收到所述服务器返回的发现响应报文时，从所述发现响应报文的地址选择字段中解析出携带的网络地址，判断解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突；若是，向服务器返回冲突报文请求服务器重新分配网络地址；若否，则将所述发现响应报文转发给所述客户端，由所述客户端向所述服务器请求分配所述发现响应报文中携带的网络地址；

所述服务器，用于接收到中继设备转发的发现报文后，向中继设备返回所述发现响应报文；以及接收中继设备发送的冲突报文并重新为客户端分配网络地址。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的多服务器地址分配方法、系统及中继设备，中继设备将接收到客户端发送的发现报文转发给服务器；所述中继设备接收到所述服务器返回的发现响应报文时，从所述发现响应报文的地址选择字段中解析出携带的网络地址，判断解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突；若是，向服务器返回冲突报文请求服务器重新分配网络地址；若否，则将所述发现响应报文转发给所述客户端，由所述客户端向所述服务器请求分配所述发现响应报文中携带的网络地址。该方法通过在中继设备中记录各服务器已分配的网络地址，在服务器向客户端返回发现响应报文时，对预分配的网络地址进行过滤，若与已分配的网络地址冲突则可尽快要求服务器重新分配，从而有效的避免了多台服务器网络地址分配的冲突问题，减少了地址分配过程中的时延，提高了系统性能。只需对中继设备进行简单的改进即可实现，实现简单，避免额外的网络资源开销和成本投入。

附图说明

图1为现有技术中多DHCP服务器网络架构的拓扑结构图；

图2为本发明实施例中多服务器地址分配的基本原理示意图；

图3为本发明实施例一中多服务器地址分配方法的流程图；

图4为本发明实施例二中多服务器地址分配方法的流程图；

图5为本发明实施例中多服务器地址分配系统的结构示意图；

图6为本发明实施例中中继设备的结构示意图。

具体实施方式

为了避免多个服务器同时为网络中的客户端分配网络地址时，可能存在的地址冲突问题，本申请实施例提供一种多服务器地址分配的实现方案。该方案基于服务器为客户端分配网络地址的两个具体实现阶段阶段：地址发现阶段和分配确认阶段，在地址发现阶段通过检测机制尽可能的避免多个服务器为客户端分配网络地址时存在的冲突问题。

服务器（该服务器可以是DHCP服务器）为客户端分配网络地址的基本流程如图2所示，具体包括：

步骤S1：客户端通过中继设备向服务器发送发现报文。

客户端发送的发现（Discover）报文中可能携带有预先选择的期望分配到的网络地址，也可能不携带网络地址。所说的网络地址通常是指IP地址。

步骤S2：服务器接收到发现报文时，通过中继设备返回发现响应报文。

服务器会在返回的发现响应（Offer）报文中携带分配给用户的网络地址。

步骤S3：客户端接收到发现响应报文时，通过中继设备向服务器请求分配发现响应报文中携带的网络地址。

客户端在根据发现响应报文发现一个可用的网络地址时，向服务器发送请求（Request）报文，确认获取并使用该网络地址。

步骤S4：服务器通过中继设备向客户端返回请求确认报文。

客户端接收到请求确认（ACK）报文时，完成网络地址的分配获取流程。

其中步骤S1和步骤S2为地址发现阶段，步骤S3和步骤S4为分配确认阶段。本发明为了避免多个服务器在分配过程导致的地址冲突问题，主要是在地址发现阶段进行冲突检测和地址过滤。

下面通过具体的实施例进行详细说明。实施例一：

实施例一：

本发明实施例一提供的多服务器地址匹配方法，其流程如图3所示，执行步骤如下：

步骤S11：客户端发送发现报文给中继设备。

客户端可以通过广播的方式向中继设备发送发现报文。

以DHCP客户端为例，DHCP客户端广播DHCP Discover广播数据包来寻找DHCP服务器。

其中客户端发送的发现报文可以包含客户端期望获取的网络地址，例如上一次使用的IP地址；也可以不包含网络地址，而由服务器随机分配。

以采用DHCP协议的数据报文为例，其DHCP报文（包括发现报文、发现响应报文、请求报文、请求响应报文等）的格式如下表1所示。其中<>中的数字表示所占用的字节数。

表1

其中，表1中的报文类型表示报文是发现报文、请求报文、发现响应报文还是请求响应报文等。

上述需要携带客户端期望获取的网络地址时，通过Option50字段携带。例如，用户可以期望获取到遇上一次使用的网络地址相同的网络地址，或其他自己选择的网络地址。

步骤S12：中继设备接收到客户端发送的发现报文，转发给服务器。

中继设备可以直接将接收到的发现报文转发给服务器，也可以根据自身设定的处理规则对发现报文进行处理后再转发给服务器。中继设备对发现报文进行处理的具体实现过程，在后续的实施例二中再进行详细描述。

步骤S13：服务器返回发现响应报文。

服务器接收到发现报文之后，为发送发现报文的客户端预分配网络地址，并返回发现响应报文。

优选的，服务器可以根据发现报文中是否携带有期望分配的网络地址，确定为客户端分配的网络地址来构建发现响应报文。具体包括：

服务器接收发现报文时，若接收到的发现报文中的地址选择字段携带有网络地址且与自身已分配的网络地址不相冲突，则返回的发现响应报文中携带该接收到的发现报文中携带的网络地址；若接收到的发现报文中的地址选择字段未携带网络地址或发现报文中的地址选择字段携带的网络地址与服务器自身已分配的网络地址相冲突，则返回的发现响应报文中包含自身为客户端分配的网络地址。

上述服务器返回给中继设备的发现响应报文中除了在地址选择字段携带根据发现报文分配或自己分配给客户端的网络地址之外，还携带客户端ID、MAC地址、域名信息以及地址租期等信息。

步骤S14：中继设备接收服务器返回的发现响应报文。

步骤S15：从接收到的发现响应报文的地址选择字段中解析出携带的网络地址。

较佳的，中继设备在解析出接收到的发现响应报文的地址选择字段中携带的网络地址时，还可以解析出接收到的发现响应报文中携带的与该网络地址对应的MAC地址、客户端ID、域名信息和地址租期等信息，并将这些信息记录下来，例如可以记录在数据库中。

步骤S16：判断解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突。

中继设备在每次获知服务器为客户端分配了一个网络地址时，将已分配的网络地址存储记录下来，一般可以记录在已分配网络地址数据库中。中继设备可以通过监控转发的请求确认报文等相关报文获取用户已占用的网络地址。

当接收到发现响应报文并解析出本次预分配给客户端的网络地址时，将解析出的网络地址与存储的已分配的网络地址进行比较，确认本次预分配的网络地址是否已分配给其他客户端使用的网络地址相冲突。

若是，执行步骤S17；若否，执行步骤S19。

步骤S17：向服务器返回冲突报文请求服务器重新分配网络地址。

步骤S18：服务器接收冲突报文。

服务器接收到冲突报文时，执行步骤S13，重新为客户端分配网络地址并返回发现响应报文。

步骤S19：中继设备将接收到的发现响应报文转发给客户端

步骤S20：客户端向服务器请求分配发现响应报文中携带的网络地址。

客户端在接收到发现响应报文后，开始发起请求报文，正式向返回发现响应报文的服务器请求获取并使用发现响应报文中携带的网络地址，服务器回复请求确认报文确认客户端使用该网络地址。例如DHCP客户端发送DHCPRequest广播数据包给服务器，服务器根据接收到的DHCP Request广播数据包，回复ACK数据包确认客户全的请求。

较佳的，客户端若不仅仅接收到一个服务器返回的发现响应报文时，根据自身选择机制，或优先选择向最先反馈发现响应报文的服务器分配网络地址，或根据设定的等待时间，在等待时间到期时，从返回的发现响应报文中选择自己期待获取的网络地址。例如若客户端发送发现报文时携带了期望获取的网络地址，则优先选择向反馈的发现响应报文携带该期望获取的网络地址的服务器发送请求报文获取并使用该网络地址。

实施例二：

本发明实施例二提供的多服务器地址匹配方法，其流程如图4所示，执行步骤如下：

步骤S31：客户端发送发现报文给中继设备。

具体同步骤S11，此处不再赘述。

以DHCP客户端为例，DHCP客户端广播发现报文。以便通过中继设备向DHCP服务器请求分配IP地址。

步骤S32：中继设备接收到发现报文时，判断接收到的发现报文中的地址选择字段是否携带有预先选择的网络地址。

若是，执行步骤S34，若否执行步骤S33。

由于客户端发送的发现报文中可能包含预先选择的，即用户期望获取到的网络地址。因此，可以在中继设备向服务器发送发现报文之前对该报文中的地址发现字段中携带的网络地址进行判断识别，并地址发现字段中添加、修改成一个为未被分配的网络地址，以进一步避免分配过程中的可能造成的分配冲突，以及因后续发现分配冲突时所导致的分配延迟。如果发现报文中携带网络地址，则在上述表1所示的报文格式的扩展字段option（即本发明中定义的地址选择字段）中携带。

沿用上边的例子，中继设备接收到DHCP客户端发送的发现报文时，判断其中是否携带有IP地址信息，携带的IP地址可能是用户选择的或该客户端上次使用的。通常DHCP客户端在重新启动或IP地址续租时都会在option字段中携带IP地址，希望能够再次获取到之前使用的IP地址。而在第一次进行IP地址申请时该字段通常为空。

步骤S33：中继设备为发现报文中的地址选择字段添加一个与存储的已分配的网络地址不相冲突的一个网络地址，得到处理后的发现报文。

也就是说，若客户端发送的发现报文中未携带网络地址，则可以由中继设备为发现报文添加一个网络地址，该添加的网络地址为与数据库存储的已分配的网络地址不冲突的一个网络地址，得到修改后的发现报文。

其中，中继设备通过监控转发的请求确认报文获取已分配的网络地址记录在数据库中，同时记录已分配的IP地址对应的MAC、客户端ID、地址租期（即租约到期时间）等信息。

沿用上边的例子，中继设备如果接收到客户端发送的未携带IP地址的发现报文，为客户端发出的发现报文中的option字段添加一个与已分配的IP地址不相冲突的IP地址，来引导DHCP服务器分配正确的IP地址，以提高地址分配的成功率，减小冲突的可能性。

步骤S34：判断上述预先选择的网络地址是否与已分配的网络地址数据库中存储的网络地址相冲突。

在中继设备转发发现报文之前先对其携带的网络地址进行检测过滤，确定是否需要对地址选择字段中的网络地址进行修改。如果发现报文中携带的网络地址与已分配的网络地址冲突时，预先对其进行修改，从而提高后续处理的速度和效率。

若是，执行步骤S35，否则，执行步骤S36。

沿用上边的例子，如果用户发送的发现报文已携带有IP地址，则检测该IP地址是否与数据库中记录的已分配的IP地址相冲突。

步骤S35：修改发现报文中的网络地址。

将发现报文中的地址选择字段中的网络地址修改为与数据库中存储的已分配的网络地址不相冲突的网络地址，得到修改后的发现报文。

沿用上边的例子，当客户端发送的发现报文携带的IP地址与数据库中记录的已分配的IP地址相冲突时，修改发现报文的option字段，将其修改为一个与已分配的IP地址不相冲突的IP地址，以提高后续地址分配的成功率，减少冲突造成的等待延时。

步骤S36：不修改接收到的发现报文。

如果发现报文中携带的网络地址不与已分配的网络地址相冲突，则说明该网络地址尚未被分配给其他客户端使用，因此，可以不修改发现报文，直接将接收到的发现报文作为处理后的报文进行发送即可。

也就是说，如果客户端发送的发现报文中携带了网络地址，则根据携带的的网络地址是否与已分配的网络地址相冲突，确定是否需要对地址选择字段中的网络地址进行修改，再将处理后的发现报文发送给服务器。

沿用上边的例子，当用户发送的发现报文携带的IP地址与数据库中记录的已分配的IP地址不相冲突时，则不需要修改发现报文的option字段。

步骤S37：将处理后的发现报文转发给服务器。

此时发送给服务器的发现报文一般都是携带有网络地址的了。

此外，中继设备转发给服务器的发现报文中携带有网络地址时，中继设备标记发现报文携带的网络地址为使用状态，并监控使用超时时间即临时的租约时间。

若在使用超时时间到期时中继设备未接收到服务器返回的请求确认报文，则删除对该网络地址的使用状态的标记；若在使用超时时间到期前中继设备接收到服务器返回的请求确认报文，则根据记录的该网络地址的地址租期更新该网络地址的使用超时时间即真正的租约时间。

中继设备将处理后的发现报文中携带的网络地址记录下来，并在数据库中记录该网络地址的状态为使用状态以及维护该网络地址的使用超时时间，此时一般设置一个比较短的时间，在网络地址分配确认后在根据地址租期更改使用超时间。若使用超时时间到期时，仍未确认分配改网络地址给客户端，即未收到请求确认报文，则释放该网络地址供后续使用。

沿用上边的例子，中继设备将处理后，可能是修改或添加了option字段的，也可能是未修改的发现报文发送给服务器。

步骤S38：服务器接收到发现报文时，判断其地址选择字段是否携带有网络地址。

当然在本实施例中，中继设备预先处理过发现报文后，发现报文一般都携带有网络地址，但如上述实施例一中继设备未处理而直接转发时，则发现报文可能没有携带网络地址。

若是，执行步骤S39；否则执行步骤S40。

沿用上边的例子，DHCP服务器接收到发现报文后，解析其中是否包含有请求的IP地址。

步骤S39：判断其地址选择字段携带有网络地址是否与自身已分配的网络地址相冲突。若是，执行步骤S40；否则执行步骤S41。

服务器接收发现报文，若发现报文中的地址选择字段携带有网络地址，则进一步确定是否与自身分配的网络地址相冲突，此时，服务器只能判断是否与自身分配的网络地址相冲突，而不能识别是否与其他服务器分配的网络地址相冲突。

沿用上边的例子，若DHCP服务器发现接收到的发现报文中包含有请求的IP地址，则DHCP服务器会尽量优先分配该IP地址给DHCP客户端；优选的，在分配之前检查是否与已分配的地址相冲突。

步骤S40：向中继设备返回携带自身为客户端分配的网络地址的发现响应消息。

也就是说，服务器若确定发现报文中的地址选择字段未携带网络地址或发现报文中的地址选择字段携带的网络地址与自身已分配的网络地址相冲突，则重新为客户端分配一个网络地址，返回的发现响应报文中包含自身为客户端分配的网络地址。

沿用上边的例子，DHCP服务器发现客户全未携带期望请求的IP地址或确定客户端请求的IP地址与自身已分配的IP地址相冲突时，即该IP地址已分配至其他客户端，则为客户端重新分配一个IP地址。

步骤S41：向中继设备返回携带发现报文携带的网络地址的发现响应消息。

也就是说，服务器若发现报文中的地址选择字段携带有网络地址且与自身已分配的网络地址不相冲突，则返回的发现响应报文中携带该接收到的发现报文中携带的网络地址。

沿用上边的例子，DHCP服务器确定客户端请求的IP地址与自身已分配的IP地址不相冲突时，将客户端请求的IP地址分配给客户端。

步骤S42：中继设备接收到服务器返回的发现响应消息时，从发现响应消息的地址选择字段中解析出携带的网络地址。

沿用上边的例子，中继设备接收到DHCP服务器返回的响应消息时，将分配给客户端的IP地址解析出来。

步骤S43：根据本地维护的存储已分配网络地址的数据库，判断解析出的网络地址是否与已分配的网络地址相冲突；

中继设备记录了所有服务器已分配的网络地址，因此可以判断是否与所有已分配的网络地址相冲突，而不仅仅是识别是否与某一个服务器分配的网络地址相冲突。

若是，执行步骤S44；否则执行步骤S46。

沿用上边的例子，中继设备对解析出来的IP地址进行冲突检测，判断IP地址是否与各DHCP服务器已分配的IP地址相冲突。

步骤S44：向服务器返回冲突报文请求服务器重新分配网络地址。

沿用上边的例子，中继设备确定DHCP服务器分配给客户端的IP地址与各DHCP服务器已分配的IP地址相冲突，要求DHCP服务器重新分配。

步骤S45：服务器接收冲突报文。

服务器接收冲突报文时，返回继续执行步骤S40，重新为客户端分配网络地址，并重新发送发现响应报文。

沿用上边的例子，DHCP服务器接收到冲突报文时，重新为客户端分配IP地址。

步骤S46：中继设备将接收到的发现响应报文转发给客户端。

沿用上边的例子，中继设备确定DHCP服务器分配给客户端的IP地址与各DHCP服务器已分配的IP地址不相冲突，向客户端返回发现响应报文。

步骤S47：客户端发送地址请求报文给中继设备。

客户端接收到发现响应报文后，开始正式请求获取并使用发现响应报文中的网络地址。客户端发送的请求报文中携带从发现响应报文中解析出的网络地址。

客户端接收到发现响应报文时，若其中携带的服务器分配给客户端的网络地址与客户端发送发现请求时携带的希望获取的网络地址相同，则客户端立即发送地址请求报文，请求获取并使用该网络地址；若与自身发送发现请求时携带的希望获取的网络地址不相同，则会等待一段时间，待设定的等待时间超时后再该服务器发送地址请求报文请求使用该网络地址。这是由于当一个服务器返回的发现响应报文与自身发送发现请求时携带的希望获取的网络地址不相同，后续其他服务器返回的发现响应报文可能会与自身发送发现请求时携带的希望获取的网络地址相同。

沿用上边的例子，DHCP客户端接收到发现响应报文后，向返回发现响应报文的DHCP服务器发送请求报文请求获取并使用该服务器分配的IP地址。该报文通常用于在地址续租时或者收到发现响应报文后向服务器确认使用IP地址时发出，该报文中一般都会在option字段携带IP地址。

步骤S48：中继设备解析出请求报文的地址选择字段中携带的网络地址。

沿用上边的例子，中继设备将接收到的请求报文中的IP地址解析出来。

步骤S49：中继设备判断地址请求报文中携带的网络地址是否可用。具体包括：

根据记录的与发现响应报文中携带的网络地址对应的MAC地址和客户端ID，判断记录的与请求报文携带的网络地址对应的MAC地址和客户端ID，是否与发送请求报文的客户端的MAC地址和客户端ID一致。

若是，则说明请求报文中携带的网络地址可用，执行步骤S50；若否，则说明请求报文中携带的网络地址不可用，执行步骤S53。

沿用上边的例子，中继设备判断客户端请求的IP地址是否可用，以便进行后续处理。具体根据接收到的请求报文中IP地址，查找本地数据库中记录的与该IP地址对应的MAC地址和客户端ID，确认查找到的MAC地址和客户端ID是否与发送请求报文的客户端的MAC地址和客户端ID相同，如相同，则可用，否则不可用。

步骤S50：将请求报文转发给服务器。

沿用上边的例子，在客户端请求的IP地址可用时，中继设备将接收到的请求报文转发给DHCP服务器。

步骤S51：服务器返回请求确认报文。

服务器返回请求确认报文以确认主机获取网络地址的请求。

沿用上边的例子，DHCP服务器通过中继设备向DHCP客户端返回DHCPACK单播包，确认客户端请求的IP地址。

步骤S52：中继设备将接收到的请求确认报文返回给客户端。

这就实现了将发现响应报文中携带的网络地址分配给客户端。此时，中继设备会根据请求确认报文中的地址租期，更新响应网络地址的超时时间为租约超时时间。

沿用上边的例子，中继设备接收到DHCP服务器返回的DHCP ACK单播包时，转发给DFCP客户端实现确认DHCP客户端请求的IP地址。

步骤S53：丢弃该请求报文并提示客户端。

客户端接收到中继设备提示后，确定网络地址获取失败，根据设置的获取机制，可以重新发起发现网络地址并获取的过程。

沿用上边的例子，中继设备丢弃接收到的请求报文，并提示DHCP客户端所请求的IP地址不可用。

根据本发明实施例提供的上述多服务器地址分配方法可以构建一个多服务器地址分配系统，该系统的结构如图5所示，包括：多个客户端10、中继设备20和多个服务器30。其中：

客户端10，用于发送的发现报文给中继设备20。

中继设备20，用于将接收到客户端10发送的发现报文转发给服务器30；以及接收到服务器30返回的发现响应报文时，从接收到的发现响应报文的地址选择字段中解析出携带的网络地址，判断解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突；若是，向服务器30返回冲突报文请求服务器30重新分配网络地址；若否，则将发现响应报文转发给客户端10，由客户端10向服务器请求分配发现响应报文中携带的网络地址。

服务器30，用于接收到中继设备20转发的发现报文后，向中继设备20返回携带网络地址的发现响应报文；以及接收中继设备20发送的冲突报文并重新为客户端10分配网络地址。

上述服务器30，具体用于：若接收到的发现报文中的地址选择字段携带有网络地址且与自身已分配的网络地址不相冲突，则返回的发现响应报文中携带该接收到的发现报文中携带的网络地址；若发现报文中的地址选择字段未携带网络地址或发现报文中的地址选择字段携带的网络地址与自身已分配的网络地址相冲突，则返回的发现响应报文中包含自身为客户端10分配的网络地址。

上述多服务器地址分配系统中的客户端10、中继设备20、服务器30的功能参见上述实施例一和实施例二的相关描述。

上述中继设备20的具体结构如图6所示，具体包括：接收模块201、解析模块202、第一判断模块203和发送模块204。

接收模块201，用于接收客户端10发送的发现报文，以及接收服务器30返回的发现响应报文。

解析模块202，用于接收模块201接收到发现响应报文时，从接收到的发现响应报文的地址选择字段中解析出携带的网络地址。

第一判断模块203，用于判断解析模块202解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突；若是，指示发送模块204向服务器30返回冲突报文请求服务器30重新分配网络地址；若否，指示发送模块204将接收模块201接收到的发现响应报文转发给客户端10，由客户端10向服务器30请求分配接收到的发现响应报文中携带的网络地址。

发送模块204，用于将接收模块201接收到的发现报文转发给服务器30，以及根据第一判断模块203的指示向服务器30返回冲突报文或将发现响应报文转发给客户端10。

优选的，上述中继设备还包括：

第二判断模块205，用于判断接收模块201接收到的发现报文中的地址选择字段是否携带有预先选择的网络地址；若是，根据预先选择的网络地址是否与已分配的网络地址相冲突，确定是否需要对地址选择字段中的网络地址进行修改，并指示发送模块204将处理后的发现报文发送给服务器；若否，为接收到的发现报文中的地址选择字段添加一个与存储的已分配的网络地址不相冲突的一个网络地址，并指示发送模块204将处理后的发现报文发送给服务器。

优选的，上述中继设备还包括：

记录模块206，用于在接收模块201接收到发现响应报文后，记录接收到的发现响应报文携带的网络地址、以及对应的MAC地址、客户端ID、域名信息和地址租期。

优选的，上述中继设备还包括：第三判断模块207。

上述接收模块201，还用于接收客户端10发送的携带从发现响应报文中解析出的网络地址的请求报文。

第三判断模块207，用于解析出接收模块201接收到的请求报文的地址选择字段中携带的网络地址，判断记录的与请求报文携带的网络地址对应的MAC地址和客户端ID，是否与发送请求报文的客户端MAC地址和客户端ID一致；若是，指示发送模块201将请求报文转发给服务器30；若否，丢弃该请求报文并指示发送模块201提示客户端10。

上述发送模块201，还用于根据第三判断模块207的指示将请求报文转发给服务器30，并将服务器30返回的请求确认报文返回给客户端10，以实现将发现响应报文中携带的网络地址分配给客户端10。

优选的，上述中继设备还包括：状态监控模块208和执行模块209。

状态监控模块208，用于当接收模块201接收到的发现报文中携带有网络地址，标记发现报文携带的网络地址为使用状态，并监控使用超时时间。

执行模块209，用于若在使用超时时间到期时中继设备未接收到服务器30返回的请求确认报文，则删除对该网络地址的使用状态的标记；若在使用超时时间到期前接收模块201接收到服务器30返回的请求确认报文，则根据记录的该网络地址的地址租期更新该网络地址的使用超时时间。

本发明实施例提供的上述多服务器地址分配方法及系统，尤其适用于使用DHCP协议的网络系统。通过DHCP中继设备对DHCP服务器分配给DHCP客户端的网络地址进行冲突检测和过滤，来避免多DHCP服务器网络中容易造成的地址冲突问题。当然也适用于采用多服务器为客户端分配网络地址的其他网络架构，只要是通过中继设备对多服务器分配给客户端的网络地址，进行冲突检测以引导服务器为客户端分配与已分配的网络地址不相冲突的网络地址的实现方案均属于本发明的保护范畴。

本申请实施例提供的多服务器地址分配方法、系统及中继设备，通过在中继设备中记录个服务器已分配网络地址，在服务器向客户端返回发现响应报文时，对预分配的网络地址进行过滤，若与已分配的网络地址冲突则可尽快要求服务器重新分配，从而有效的避免了多台服务器网络地址分配的冲突问题，减少了地址分配过程中的时延，提高了系统性能。只需对中继设备进行简单的改进即可实现，实现简单，避免额外的网络资源开销和成本投入。

优选的，可以在客户端向服务器发送发现报文时，对发现报文携带的网络地址进行检测，在携带的网络地址与已分配的网络地址冲突或未携带网络地址时，对其进行修改或添加，从而进一步减少网络地址分配冲突的可能性。

上述方法只需利用DHCP协议报文中的扩展option字段，在地址发现阶段携带网络地址，通过中继设备维护的已分配网络地址的数据库对携带的网络地址进行检测，通过对客户端发送发现报文携带的期望获取的网络地址和服务器返回的发现响应报文中携带的预分配的网络地址进行双重过滤检测，在检测到冲突时及时的进行处理，例如修改option字段或请求服务器重新分配等，尽最大可能的避免了网络地址的分配冲突。该方式增强中继设备对IP地址分配的可管理性，有利于对网络地址的分配管理和控制。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种多服务器地址分配方法，其特征在于，包括：

若是，根据所述预先选择的网络地址是否与已分配的网络地址相冲突，确定是否需要对所述地址选择字段中的网络地址进行修改，并将处理后的发现报文发送给服务器；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，中继设备将发现报文转发给服务器之后，接收到所述服务器返回的发现响应报文之前，还包括：

所述服务器接收发现报文，若所述发现报文中的地址选择字段携带有网络地址且与自身已分配的网络地址不相冲突，则返回的发现响应报文中携带该接收到的发现报文中携带的网络地址；若所述发现报文中的地址选择字段未携带网络地址或所述发现报文中的地址选择字段携带的网络地址与自身已分配的网络地址相冲突，则返回的发现响应报文中包含自身为客户端分配的网络地址。

3.如权利要求1-2任一所述的方法，其特征在于，还包括：所述中继设备接收到发现响应报文后，记录所述发现响应报文携带的网络地址、以及对应的MAC地址、客户端ID、域名信息和地址租期。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述客户端向所述服务器请求分配所述发现响应报文中携带的网络地址，具体包括：

所述客户端发送携带从所述发现响应报文中解析出的网络地址的请求报文；

所述中继设备解析出所述请求报文的地址选择字段中携带的网络地址，判断记录的与请求报文携带的网络地址对应的MAC地址和客户端ID，是否与发送所述请求报文的客户端的MAC地址和客户端ID一致；

若是，则将请求报文转发给服务器，并将服务器返回的请求确认报文返回给客户端，实现将所述发现响应报文中携带的网络地址分配给客户端；若否，则丢弃该请求报文并提示客户端。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中继设备转发给服务器的发现报文中携带有网络地址时，还包括：

所述中继设备标记所述发现报文携带的网络地址为使用状态，并监控使用超时时间；

若在所述使用超时时间到期时中继设备未接收到服务器返回的请求确认报文，则删除对该网络地址的使用状态的标记；

若在所述使用超时时间到期前中继设备接收到服务器返回的请求确认报文，则根据记录的该网络地址的地址租期更新该网络地址的使用超时时间。

6.一种中继设备，其特征在于，包括：接收模块、解析模块、第一判断模块、发送模块和第二判断模块；

所述第一判断模块，用于判断所述解析模块解析出的网络地址是否与存储的已分配的网络地址相冲突；若是，指示所述发送模块向服务器返回冲突报文请求服务器重新分配网络地址；若否，指示所述发送模块将所述发现响应报文转发给所述客户端，由所述客户端向所述服务器请求分配所述发现响应报文中携带的网络地址；

所述第二判断模块，用于在所述接收模块接收客户端发送的发现报文，及接收服务器返回的发现响应报文之间，判断接收到的所述发现报文中的地址选择字段是否携带有预先选择的网络地址；若是，根据所述预先选择的网络地址是否与已分配的网络地址相冲突，确定是否需要对所述地址选择字段中的网络地址进行修改，并指示所述发送模块将处理后的发现报文发送给服务器；若否，为所述发现报文中的地址选择字段添加一个与存储的已分配的网络地址不相冲突的一个网络地址，并指示所述发送模块将处理后的发现报文发送给服务器。

7.如权利要求6所述的中继设备，其特征在于，还包括：

记录模块，用于所述接收模块接收到发现响应报文后，记录所述发现响应报文携带的网络地址、以及对应的MAC地址、客户端ID、域名信息和地址租期。

8.如权利要求7所述的中继设备，其特征在于，还包括：第三判断模块；

所述接收模块，还用于接收客户端发送的携带从所述发现响应报文中解析出的网络地址的请求报文；

第三判断模块，用于解析出所述接收模块接收到的请求报文的地址选择字段中携带的网络地址，判断记录的与请求报文携带的网络地址对应的MAC地址和客户端ID，是否与发送所述请求报文的客户端MAC地址和客户端ID一致；若是，指示所述发送模块将请求报文转发给服务器；若否，丢弃该请求报文并指示所述发送模块提示客户端；

所述发送模块，还用于根据第三判断模块的指示将请求报文转发给服务器，并将服务器返回的请求确认报文返回给客户端，以实现将所述发现响应报文中携带的网络地址分配给客户端。

9.如权利要求8所述的中继设备，其特征在于，还包括：状态监控模块和执行模块；

所述状态监控模块，用于当接收模块接收到的发现报文中携带有网络地址，标记所述发现报文携带的网络地址为使用状态，并监控使用超时时间；

所述执行模块，用于若在所述使用超时时间到期时中继设备未接收到服务器返回的请求确认报文，则删除对该网络地址的使用状态的标记；若在所述使用超时时间到期前所述接收模块接收到服务器返回的请求确认报文，则根据记录的该网络地址的地址租期更新该网络地址的使用超时时间。

10.一种多服务器地址分配系统，其特征在于，包括：客户端、服务器和如权利要求6-9任一所述的中继设备；

所述客户端，用于发送的发现报文给所述中继设备；

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述服务器，具体用于：

若接收到的发现报文中的地址选择字段携带有网络地址且与自身已分配的网络地址不相冲突，则返回的发现响应报文中携带该接收到的发现报文中携带的网络地址；若所述发现报文中的地址选择字段未携带网络地址或所述发现报文中的地址选择字段携带的网络地址与自身已分配的网络地址相冲突，则返回的发现响应报文中包含自身为客户端分配的网络地址。