CN102546849A - Ip地址冲突检测方法及网络设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种IP地址冲突检测方法及网络设备，该IP地址冲突检测方法包括：收集广播网段内所有ARP表项；对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，介质访问控制MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突。该网络设备包括：收集模块，用于收集广播网段内所有ARP表项；检测模块，用于对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突。本发明可以利用一台或几台网络设备即可完成广播网段内的IP地址冲突检测功能，灵活地使用ARP协议，ARP协议的外在表现没有变化，广播网段内的其他设备也不需要对协议进行修改或提供特殊功能支持。

Description

IP地址冲突检测方法及网络设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及IP地址冲突检测方法及网络设备。
背景技术
在一个以太广播网段内，IP(Internet Protocol，网际协议)地址的配置冲突，会导致该网段内的通信异常，使得冲突方和被冲突方都无法正常通信。现有技术中通常以如下方式使用ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)技术实现一定的冲突检测：
IP地址持有者可以周期性地向广播网段内发送ARP请求报文，如果收到了ARP应答报文，则说明该广播网段内存在和自己IP地址相同的网络设备，则确定IP地址冲突。若IP地址持有者收到了ARP请求报文，该请求报文的Sender IP地址和自己的IP地址一致，Sender Mac(Media Access Control，介质访问控制)地址与自己的MAC地址不一致，则说明网段里存在和自己IP地址相同的网络设备，则产生告警。
然而，上述现有技术中，IP地址持有者需要主动发起ARP请求报文，目前大多数网络设备并不支持这种功能，此外，IP地址冲突检测也需要网络设备支持对接收到的ARP请求报文中IP地址和MAC地址的检测功能，而目前大部分网络设备对于这种报文或者丢弃，或者不做检查。
发明内容
本发明实施例提供一种IP地址冲突检测方法，用以在无需每个网络设备都具备主动发起ARP请求报文或对接收的ARP请求报文进行地址检测的能力的情况下，实现IP地址冲突检测，该方法包括：
收集广播网段内所有ARP表项；
对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突。
本发明实施例还提供一种网络设备，用以在无需每个网络设备都具备主动发起ARP请求报文或对接收的ARP请求报文进行地址检测的能力的情况下，实现IP地址冲突检测，该设备包括：
收集模块，用于收集广播网段内所有ARP表项；
检测模块，用于对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突。
本发明实施例中，通过收集广播网段内所有ARP表项，并对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突，仅一台或几台能够实现该功能的网络设备即可完成广播网段内的IP地址冲突检测功能，灵活地使用ARP协议，ARP协议的外在表现没有变化，广播网段内的其他设备也不需要对协议进行修改或提供特殊功能支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中IP地址冲突检测方法的处理流程图；
图2为本发明实施例中进行冲突确认的具体实例的处理流程图；
图3为本发明实施例中网络设备的结构示意图；
图4为本发明实施例中收集模块的一具体实例的结构示意图；
图5为本发明实施例中收集模块的另一具体实例的结构示意图；
图6为本发明实施例中网络设备的一具体实例的结构示意图；
图7为本发明实施例中网络设备的另一具体实例的结构示意图；
图8为本发明实施例中网络设备的又一具体实例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如前所述，在一个广播网段内，每个网络设备可以通过ARP实现自身和该广播网段内的其他设备的IP地址冲突检测，但是这依赖于每个网络设备都具备主动发起ARP请求报文或对接收的ARP请求报文进行地址检测的能力，在现网应用中很难如此要求。为此本发明实施例提供一种IP地址冲突检测方法，用以检测广播网段内的IP地址冲突，而无需广播网段内的每个网络设备提供上述特殊能力支持。具体处理流程如图1所示，可以包括：
步骤101、收集广播网段内所有ARP表项；
步骤102、对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突。具体的，若收集的ARP表项中存在IP地址相同且MAC地址不同的至少两个ARP表项，则确定该至少两个ARP表项存在IP地址冲突。
具体实施时，可以收集广播网段内的所有ARP表项，形成一个ARP表项全集，实时在这个集合里进行数据核查，检查是否存在IP地址冲突的ARP表项，即IP地址相同而MAC地址不同的表项。当发现存在冲突IP地址时，可以将冲突的ARP表项形成冲突集合。
图1所示流程可以由能够实现其功能的网络设备实施，例如，一个广播网段里的网络设备(三层设备或监控接口)，该网络设备专用于检测该广播网段内的IP地址冲突，而无需该广播网段内的其他设备提供特殊能力支持。该网络设备可以通过配置进行选定，可以是一个或多个，在多个的情况下还可引入主备用故障切换机制，例如广播网段内设有多个网络设备可执行图1所示收集ARP表项并检测IP地址冲突的流程，其中包括一主用设备和若干备用设备，在主用设备故障的情况下可切换至某个备用设备执行。当然，在前述网络设备为多个的情况下，也可由该多个网络设备配合执行图1所示流程，例如一个设备用于执行步骤101，另一设备用于执行步骤102等。
由于广播网段内的网络设备互相通信，需要利用ARP协议学习到对方的MAC地址，而如果没有通信需求时，就不一定拥有对方的ARP表项，也就是说，作为实施图1所示流程进行IP地址冲突检测的网络设备，并不一定能学习到本广播网段内的所有ARP表项，因为只有通信关系的网络设备间才能互相学习到ARP表项。为了达到学习到广播网段内所有ARP表项的目的，下面提供一种灵活扩展ARP协议进行ARP启发式学习，以收集广播网段内所有ARP表项的具体实例。
本例中，收集广播网段内所有ARP表项，可以包括：接收广播网段内的ARP请求报文；在接收的ARP请求报文中的目的IP地址与本地IP地址不同时：若未收集接收的ARP请求报文中的源IP地址对应的ARP表项，则学习接收的ARP请求报文中的源IP地址对应的ARP表项；若未收集接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项时，则学习接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项。即，进行IP地址冲突检测的网络设备在收到本广播网段内的ARP请求报文时，如果发现报文内的DIP(目的IP地址)不是自己，则查找本地已收集的ARP表项，如果发现没有报文内的SIP(源IP地址)对应的ARP表项，则主动学习报文内SIP对应的ARP表项，包括将报文内的SIP和SMAC(源MAC地址)形成ARP表项；如果发现没有收集DIP对应的ARP表项，则主动触发一次ARP学习。
ARP学习示例如下：可以将接收的ARP请求报文中的目的IP地址作为目的IP地址，将本地IP地址作为SIP地址，将本地MAC地址作为SMAC地址进行学习。即，发送ARP请求报文，发送的ARP请求报文中的目的IP地址为前述接收的ARP请求报文中的目的IP地址，发送的ARP请求报文中的源IP地址为本地IP地址，发送的ARP请求报文中的源介质访问控制MAC地址为本地MAC地址；接收ARP应答报文，根据接收的ARP应答报文获得前述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项。
通过本例中的ARP启发式学习，只要广播网段内有通信关系的网络设备，其ARP表项都可以被进行IP地址冲突检测的网络设备学习到，达到通过广播网段内所有ARP表项检测IP地址冲突的基础。同时，该实施例并不需要其他网络设备作特别的改动，对现网设备改动小。
具体实施时，收集广播网段内所有ARP表项还可以可多种实施方式，例如，可以通过主动扫描式学习本广播网段内所有ARP表项，包括：根据本地IP地址的网络号，确定广播网段内IP地址的范围；以该范围内的IP地址为目的IP地址，在广播网段内发送ARP请求报文；接收ARP应答报文；学习接收的ARP应答报文对应IP地址的对应ARP表项。
进行IP地址冲突检测的网络设备可以根据自己的IP地址的网络号，确定所在广播网段内IP地址的范围，例如某L3接口的IP地址为12.1.1.1/24，那么可以确定所在广播网段潜在的IP地址范围是12.1.1.2～12.1.1.255，总计254个，该L3接口以该范围内的IP地址为目的IP地址，在该广播网段内发送ARP请求报文。ARP请求报文可以周期性地发送，也可以按照IP地址一定的顺序，例如从12.1.1.2，12.1.1.3到12.1.1.255进行发送。如果该广播网段内存在某个IP地址的网络设备，就会应答该ARP请求报文，如果不存在，则L3接口就不会收到相应的ARP应答报文。
通过上述主动扫描式学习广播网段所有ARP表项的方法，可以保证进行IP地址冲突检测的网络设备学习到所在广播网段内所有ARP表项，该实施例并不需要其他网络设备作特别的改动，对现网设备改动小。
为了防止出现误检测或因ARP欺骗产生的假表项，可以进一步对图1所示流程的冲突检测结果的有效性进行确认。该确认方式可以包括：以冲突IP地址为目的IP地址，在广播网段内发送ARP请求报文；若接收到大于1个ARP应答报文，则对冲突IP地址进行冲突确认。具体的，在经数据核查确定存在IP地址冲突之后，在广播网段内发送目的IP为冲突IP地址的ARP请求报文，如果收到多于1个的ARP应答报文，则说明该广播网段内该IP地址的确存在冲突，冲突得到确认。
举一例如图2所示，接口A负责监控广播网段12.1.1.0/24是否存在IP地址冲突，接口A收集该广播网段内所有ARP表项，当发现设备B的ARP表项(12.1.1.2/24，MAC B)和设备D的ARP表项(12.1.1.2/24，MAC D)存在IP地址冲突，可产生冲突集合，然后接口A向该广播网段内广播发送Destination IP为12.1.1.2的ARP请求报文，设备B和设备D收到该ARP请求报文后，按照ARP协议的要求会返回ARP应答报文，则接口A收到了2条ARP应答报文，冲突判定有效。
具体实施时，在经数据核查确定存在IP地址冲突之后，还可以对冲突IP地址进行告警。例如，对上述得到确认的冲突IP地址进行告警。
在对冲突IP地址进行告警之后，还可以包括：以冲突IP地址为目的IP地址，在广播网段内发送ARP请求报文；若只接收到1个ARP应答报文或未接收到ARP应答报文，则对冲突IP地址进行冲突解除确认，并对冲突IP地址进行告警解除。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种网络设备，如下面的实施例所述。由于该网络设备对应于IP地址冲突检测方法，因此该网络设备的实施可以参见IP地址冲突检测方法的实施。
如图3所示，本发明实施例中的网络设备可以包括：
收集模块301，用于收集广播网段内所有ARP表项；
检测模块302，用于对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突。
如图4所示，一个实施例中，收集模块301可以包括：
接收单元401，用于接收广播网段内的ARP请求报文；
学习单元402，用于在接收的ARP请求报文中的目的IP地址与本地IP地址不同时：若未收集所述接收的ARP请求报文中的源IP地址对应的ARP表项，则学习所述接收的ARP请求报文中的源IP地址对应的ARP表项；若未收集所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项时，则学习所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项。
一个实施例中，学习单元402具体可以用于：
发送ARP请求报文，所述发送的ARP请求报文中的目的IP地址为所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址，所述发送的ARP请求报文中的源IP地址为本地IP地址，所述发送的ARP请求报文中的源介质访问控制MAC地址为本地MAC地址；
接收ARP应答报文，根据接收的ARP应答报文获得所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项。
如图5所示，一个实施例中，收集模块301可以包括：
确定单元501，用于根据本地IP地址的网络号，确定广播网段内IP地址的范围；
发送单元502，用于以该范围内的IP地址为目的IP地址，在广播网段内发送ARP请求报文；
接收单元503，用于接收ARP应答报文；
学习单元504，用于学习接收的ARP应答报文对应IP地址的对应ARP表项。
如图6所示，一个实施例中，图3所示的网络设备还可以包括：
第一发送模块601，用于在检测模块302确定存在IP地址冲突后，以冲突IP地址为目的IP地址，在广播网段内发送ARP请求报文；
冲突确认模块602，用于若接收到大于1个ARP应答报文，则对冲突IP地址进行冲突确认。
如图7所示，一个实施例中，图3所示的网络设备还可以包括：
告警模块701，用于在检测模块302确定存在IP地址冲突后，对冲突IP地址进行告警。
如图8所示，一个实施例中，图7所示的网络设备还可以包括：
第二发送模块801，用于在告警模块701对冲突IP地址进行告警后，以冲突IP地址为目的IP地址，在广播网段内发送ARP请求报文；
告警解除模块802，用于在只接收到1个ARP应答报文或未接收到ARP应答报文时，对冲突IP地址进行冲突解除确认，并对冲突IP地址进行告警解除。
综上所述，本发明实施例中，通过收集广播网段内所有ARP表项，并对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突，仅一台或几台能够实现该功能的网络设备即可完成广播网段内的IP地址冲突检测功能，灵活地使用ARP协议，ARP协议的外在表现没有变化，广播网段内的其他设备也不需要对协议进行修改或提供特殊功能支持。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种网际协议IP地址冲突检测方法，其特征在于，该方法包括：
收集广播网段内所有地址解析协议ARP表项；
对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，介质访问控制MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收集广播网段内所有ARP表项，包括：
接收所述广播网段内的ARP请求报文；
在接收的ARP请求报文中的目的IP地址与本地IP地址不同时：
若未收集所述接收的ARP请求报文中的源IP地址对应的ARP表项，则学习所述接收的ARP请求报文中的源IP地址对应的ARP表项；
若未收集所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项，则学习所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述学习所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项，包括：
发送ARP请求报文，所述发送的ARP请求报文中的目的IP地址为所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址，所述发送的ARP请求报文中的源IP地址为本地IP地址，所述发送的ARP请求报文中的源MAC地址为本地MAC地址；
接收ARP应答报文，根据接收的ARP应答报文获得所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收集广播网段内所有ARP表项，包括：
根据本地IP地址的网络号，确定所述广播网段内IP地址的范围；
以所述范围内的IP地址为目的IP地址，在所述广播网段内发送ARP请求报文；
接收ARP应答报文；
学习接收的ARP应答报文对应IP地址的对应ARP表项。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定存在IP地址冲突之后，还包括：
以冲突IP地址为目的IP地址，在所述广播网段内发送ARP请求报文；
若接收到大于1个ARP应答报文，则对所述冲突IP地址进行冲突确认。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定存在IP地址冲突之后，还包括：
对冲突IP地址进行告警。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对冲突IP地址进行告警之后，还包括：
以冲突IP地址为目的IP地址，在所述广播网段内发送ARP请求报文；
若只接收到1个ARP应答报文或未接收到ARP应答报文，则对所述冲突IP地址进行冲突解除确认，并对冲突IP地址进行告警解除。
8.一种网络设备，其特征在于，该设备包括：
收集模块，用于收集广播网段内所有ARP表项；
检测模块，用于对收集的ARP表项进行数据核查，当存在IP地址相同，MAC地址不同的ARP表项时，确定存在IP地址冲突。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述收集模块包括：
接收单元，用于接收所述广播网段内的ARP请求报文；
学习单元，用于在接收的ARP请求报文中的目的IP地址与本地IP地址不同时：若未收集所述接收的ARP请求报文中的源IP地址对应的ARP表项，则学习所述接收的ARP请求报文中的源IP地址对应的ARP表项；若未收集所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项时，则学习所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述学习单元具体用于：
发送ARP请求报文，所述发送的ARP请求报文中的目的IP地址为所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址，所述发送的ARP请求报文中的源IP地址为本地IP地址，所述发送的ARP请求报文中的源MAC地址为本地MAC地址；
接收ARP应答报文，根据接收的ARP应答报文获得所述接收的ARP请求报文中的目的IP地址对应的ARP表项。
11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述收集模块包括：
确定单元，用于根据本地IP地址的网络号，确定所述广播网段内IP地址的范围；
发送单元，用于以所述范围内的IP地址为目的IP地址，在所述广播网段内发送ARP请求报文；
接收单元，用于接收ARP应答报文；
学习单元，用于学习接收的ARP应答报文对应IP地址的对应ARP表项。
12.如权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括：
第一发送模块，用于在所述检测模块确定存在IP地址冲突后，以冲突IP地址为目的IP地址，在所述广播网段内发送ARP请求报文；
冲突确认模块，用于若接收到大于1个ARP应答报文，则对所述冲突IP地址进行冲突确认。
13.如权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括：
告警模块，用于在所述检测模块确定存在IP地址冲突后，对冲突IP地址进行告警。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，还包括：
第二发送模块，用于在所述告警模块对冲突IP地址进行告警后，以冲突IP地址为目的IP地址，在所述广播网段内发送ARP请求报文；
告警解除模块，用于在只接收到1个ARP应答报文或未接收到ARP应答报文时，对所述冲突IP地址进行冲突解除确认，并对冲突IP地址进行告警解除。
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