CN103095857A - 一种接入、退出网络、发送报文的方法及网络侧设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接入、退出网络、发送报文的方法及网络侧设备，包括：接入服务路由器在接收到用户设备发送的请求接入的报文后，为所述用户设备分配私网地址，将所述私网地址发送给所述用户设备，并建立接入会话，为所述接入会话分配会话标识；所述接入服务路由器查询用户设备的身份标识，建立所述身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。本发明建立用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，在发送用户设备的上行报文和下行报文时，通过用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息定位用户设备，从而能够为不同的用户设备分配相同的私网地址，解决了不同用户设备使用相同的私网地址产生地址冲突的问题。

Description

一种接入、退出网络、发送报文的方法及网络侧设备

技术领域

本发明涉及移动通讯领域和互联网领域，尤其涉及一种接入、退出网络、发送报文的方法及网络侧设备。

背景技术

在互联网协议版本4(IPV4)网络中，由于IPV4地址资源非常紧张，一般不能为每个用户分配一个唯一的IPV4公网地址使用，如图1所示，比较多地是分配给用户私网地址使用，接入路由器对用户地址和端口号做网络端口地址转换(NAPT)，或称为NAT A+P处理，多个用户共享一个公网地址上网使用。

对于固定用户，一般一个接入路由器下面携带的固定用户数量并不很大，IPV4私网地址的数量足够一个接入路由器下的用户使用，不同接入路由器下的用户可以使用相同的IPV4私网地址。如图2所示，在移动互联网模式下，用户会发生移动，从一个接入路由器移动到另一个接入路由器，为了保持用户业务的连续性，用户在移动过程中，IPV4私网地址需要保持不变。这样不同接入路由器下的用户的IPV4私网地址便不能相同，否则，用户移动到新的接入路由器后会产生地址冲突。另外，假如为网络中所有接入路由器下的用户分配皆不相同的IPV4私网地址，因为移动互联网下用户数量非常大，IPV4私网地址的数量将不够使用。

因而，在移动互联网中，需要寻找一种使IPV4用户既能够接入网络正常使用服务，又能在用户移动状态下保持地址不变，不与新接入的接入路由器中的用户产生地址冲突的方法，或者是需要解决为所有用户分配不同IPV4私网地址，而地址又不够用的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种接入、退出网络、发送报文的方法及网络侧设备，能够在移动互联网中使不同的用户设备使用相同的私网地址。

为解决上述技术问题，本发明的一种接入网络的方法，包括：

接入服务路由器在接收到用户设备发送的请求接入的报文后，为所述用户设备分配私网地址，将所述私网地址发送给所述用户设备，并建立接入会话，为所述接入会话分配会话标识；

所述接入服务路由器查询用户设备的身份标识，建立所述身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

进一步地，为所述用户设备分配私网地址，包括：

所述接入服务路由器为在该接入服务路由器接入的用户设备分配相同的私网地址。

进一步地，为所述用户设备分配私网地址，包括：

所述接入服务路由器为在该接入服务路由器接入的用户设备分配均不相同的私网地址。

进一步地，为所述用户设备分配私网地址，包括：

所述接入服务路由器为在该接入服务路由器接入的多个用户设备分配相同的私网地址。

进一步地，还包括：

所述接入服务路由器在接入切换来的用户设备时，保持切换来的用户设备的私网地址不变，为所述切换来的用户设备建立接入会话，查询切换来的用户设备的身份标识；建立所述切换来的用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

进一步地，所述接入服务路由器查询用户的身份标识包括：

获取所述用户设备的唯一标识，根据所述用户设备的唯一标识向所述身份标识和位置登记寄存器查询所述用户设备的身份标识。

进一步地，还包括：

所述身份标识和位置登记寄存器根据所述用户设备的唯一标识从预先配置的用户设备的身份标识与唯一标识的对应关系信息中查询所述用户设备的身份标识，并将查询到的身份标识返回给所述接入服务路由器。

进一步地，还包括：

所述接入服务路由器在为所述用户设备分配私网地址前，还对所述用户设备进行认证。

进一步地，一种发送报文的方法，包括：

接入服务路由器接收用户设备发送的用户报文，查询传输所述用户报文的接入会话，得到会话标识，根据所述会话标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到所述用户设备的身份标识，将所述用户报文中的私网地址替换为身份标识，发送到网络侧。

进一步地，一种发送报文的方法，包括：

接入服务路由器接收网络侧发送的用户报文，从所述用户报文中获取目的用户设备的身份标识，根据身份标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到目的用户设备对应的接入会话的会话标识，通过所述目的用户设备对应的接入会话将所述用户报文发送给所述目的用户设备。

进一步地，一种退出网络的方法，包括：

接入服务路由器删除用户设备的接入会话以及所述用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

进一步地，一种网络侧设备，包括：报文接收单元、地址分配单元、会话建立单元、身份标识查询单元和关系信息建立单元，其中：

所述报文接收单元，用于接收用户设备发送的请求接入的报文；

所述地址分配单元，用于在所述报文接收单元接收到所述请求接入的报文后，为所述用户设备分配私网地址，将所述私网地址发送给所述用户设备；

所述会话建立单元，用于建立接入会话，为所述接入会话分配会话标识；

所述身份标识查询单元，用于查询用户设备的身份标识；

所述关系信息建立单元，用于建立所述身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

进一步地，所述地址分配单元，具体用于为接入的用户设备分配相同的私网地址。

进一步地，所述地址分配单元，具体用于为接入的用户设备分配均不相同的私网地址。

进一步地，所述地址分配单元，具体用于为接入的多个用户设备分配相同的私网地址。

进一步地，所述地址分配单元，还用于在接入切换来的用户设备时，保持切换来的用户设备的私网地址不变。

进一步地，所述身份标识查询单元，具体用于获取所述用户设备的唯一标识，根据所述用户设备的唯一标识向所述身份标识和位置登记寄存器查询所述用户设备的身份标识。

进一步地，一种网络侧设备，包括：报文接收单元、接入会话查询单元、第一查询单元和上行报文发送单元，其中：

所述报文接收单元，用于接收用户设备发送的用户报文；

所述接入会话查询单元，用于查询传输所述用户报文的接入会话，得到会话标识；

所述第一查询单元，用于根据所述会话标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到所述用户设备的身份标识；

所述上行报文发送单元，用于将所述用户报文中的私网地址替换为身份标识，发送到网络侧。

进一步地，一种网络侧设备，包括：报文接收单元、第二查询单元、下行报文发送单元，其中：

所述报文接收单元，用于接收网络侧发送的用户报文，从所述用户报文中获取目的用户设备的身份标识；

所述第二查询单元，用于根据身份标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到目的用户设备对应的接入会话的会话标识；

所述下行报文发送单元，通过所述目的用户设备对应的接入会话将所述用户报文发送给所述目的用户设备。

进一步地，一种网络侧设备，包括：会话删除单元和信息删除单元，其中：

所述会话删除单元，用于删除用户设备的接入会话；

所述信息删除单元，用于删除所述用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

综上所述，本发明在接入用户设备时，建立用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，在发送用户设备的上行报文和下行报文时，通过用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息定位用户设备，从而能够为不同的用户设备分配相同的私网地址，解决了不同用户设备使用相同的私网地址产生地址冲突的问题。

附图说明

图1为现有技术中IPV4网络用户NAPT接入图；

图2为现有技术中IPV4移动互联网用户NAPT接入发生移动的示意图；

图3为现有技术中的身份与位置分离网络的架构图；

图4为现有技术中IPV4身份与位置分离网络用户NAPT接入的示意图；

图5为本发明实施方式IPV4身份与位置分离网络用户固定IP接入的示意图；

图6为本发明实施方式的用户上行数据的流程图；

图7为本发明实施方式的用户下行数据的流程图；

图8为本发明实施方式的用户上线处理的流程图；

图9为本发明实施方式的用户下线处理的流程图；

图10～13为本发明实施方式的网络侧设备的架构图。

具体实施方式

本实施方式可以应用在身份标识与位置标识分离网络在IPV4下的NATA+P方案中，为便于描述，下文对身份标识与位置分离网络做简要说明，并对其在IPV4下的NAT A+P方案进行说明。同时，将身份标识与位置分离网络简称为SILSN(SubscriberIdentifier&Locator Separation Network)。

如图3所示的身份标识与位置分离网络架构中，包括：接入服务路由器(Access Service Router，ASR)、用户终端(User Equipment，UE)和身份标识和位置登记寄存器(Identification&Location Register，ILR)等。其中，接入服务路由器ASR1和ASR2用来接入用户终端设备UE1和UE2，负责为用户终端实现接入，并承担位置路由转发功能，ILR承担用户的位置注册和身份识别功能，UE1和UE2分别存在唯一的身份标识符(Access Identification，AID)AID1和AID2，位置标识则由所接入的接入服务路由器ASR1和ASR2的路由标识(Router Identifier，RID)RID1和RID2决定。ILR负责保存和维护身份标识AID和位置标识RID的映射关系，包括位置标识登记、位置标识注销和位置标识查询等功能。

由于IPV4地址资源有限，在IPV4移动用户网络下实施身份标识与位置分离网络，需要采用NAT A+P方案。如图4所示，ASR为用户分配IPV4私网地址，用户AID由SILSN统一分配并保存在其所接入的ASR中。用户AID为全网通信唯一地址，由IPV4公网地址+端口号前5bit位构成。ASR部署NAT A+P单元，完成用户私网地址到AID的转化。整体上，用户采用私网地址接入网络，采用AID进行全网通信，整个网络采用NAT A+P方案。

基于以上背景，不难看出，当SILSN下的用户发生移动时，就可能会出现多个用户使用相同私网地址接入，造成地址冲突的问题。

本实施方式中，假设ASR1下接入两个用户UE1和UE2。UE1的AID为210.73.16.1+1(端口号前5bit为00001)，UE2的AID为210.73.16.1+2(端口号前5bit为00010)，UE1和UE2的私网地址皆为192.168.1.100。

下面以采用以太网上的点到点协议(PPPOE)接入ASR为例进行说明，如图5所示，在UE1和UE2上配置PPPOE Client，在ASR上配置PPPOEServer。特别地，ASR PPPOE Server支持为用户分配相同的IP地址，IP地址配置为192.168.1.100。

用户接入认证采用PPPOE协议中的PPP协商过程所支持的PAP/CHAP用户名和密码认证，用户名和密码发送到ASR PPPOE Server，可以在ASR本地认证也可以拉远到AAA服务器进行认证。

用户开机，打开PPPOE Client，输入用户名和密码后拨号，用户认证通过后与ASR建立PPPOE连接，生成PPPOE Session1和PPPOE Session2。ASR建立用户AID与PPPOE会话的关联关系信息，如下数据：

AID1(210.73.16.1+1)---PPPOE Session1；

AID2(210.73.16.1+2)---PPPOE Session2；

此处仅是以PPPOE为例进行说明，在采用其他协议接入ASR时，建立AID与相应协议的接入会话的会话标识的关联关系信息。

经过以上处理，用户UE1和UE2完成用户上线并建立接入会话的过程，UE1分配的地址为192.168.1.100，UE2分配的地址同样为192.168.1.100。

下面进一步描述用户的上下行数据流程和用户上下线详细流程。

如图6所示，为用户的上行数据流过程，用户首先发起数据报文；

S600：用户设备查找系统路由表获取PPPOE出接口；

S610：用户设备按照PPPOE封装报文，并在物理链路上发送报文到ASR；

S620：ASR接收到用户报文，剥除PPPOE首部，并查询发送用户报文的接入会话，得到会话标识；

S630：ASR根据会话标识查询AID与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到用户设备的AID，对报文进行NAPT处理，将用户报文的私网地址，替换为AID封装，并根据目的地址查找报文转发接口；

S640：ASR在转发接口物理链路上发送报文到网络。

如图7所示，为用户下行数据流过程，包括：

S700：网络发送用户报文到ASR；

S710：ASR剥除报文封装获取用户AID；

S720：ASR对报文进行NAPT处理，将报文的AID转化为私网地址；

S730：根据AID信息查询AID与接入会话的会话标识的关联关系信息，找到该用户所在的PPPOE会话；

S740：ASR通过该PPPOE会话发送报文到用户；

S750：用户接收报文并上送相应的应用程序。

如图8所示，为用户上线处理流程，包括：

S800：用户打开PPPOE客户端拨号软件，输入或设置默认输入用户名和密码，而后拨号；

S810：PPPOE客户端软件发送PPPOE协商报文，以及PPPOE过程中携带的用户名和密码认证报文给其所接入的ASR；

S820：ASR处理PPPOE协商报文，同时获取用户名和密码并按照一定的协议(例如radius认证协议)发送用户名和密码认证报文到远端的AAA服务器；

S830：AAA服务器对用户名和密码进行认证并返回ASR认证结果；

S840：ASR处理认证结果，假如认证通过，则通过PPPOE协商过程分配固定IP(如，192.168.1.100)；

也可以采用地址池的方式，在用户初始接入时，从地址池中为用户设备分配私网地址，可以为用户设备分配均不相同的私网地址，也可以为多个用户设备分配相同的私网地址；在用户切换ASR时，需要保证用户的私网地址保持不变。

S850：ASR发送PPPOE协商报文和包含用户IP(192.168.1.100)的地址分配报文给用户；

S860：用户和ASR PPPOE链路协商通过，建立PPPOE会话，UE根据ASR PPPOE分配的IP(192.168.1.100)配置其IP协议栈通信地址；

S870：ASR获取该用户的MAC地址，并携带用户MAC向ILR发送用户AID请求报文；

在ILR中需要保存用户唯一标识与AID的对应关系信息，用户唯一标识可以是MAC地址和IMSI等。

S880：ILR返回用户AID；

S890：ASR保存用户AID信息；

S895：ASR建立并保存该用户的AID与PPPOE Session的关联关系信息。

如图9所示，为用户下线流程，包括：

S900：用户注销或者断开PPPOE连接；

S910：UE与ASR之间进行PPPOE断链协商报文交互；

S920：PPPOE拆链完成，UE和ASR删除PPPOE会话；

S930：ASR删除用户AID与其PPPOE会话关联记录；

S940：ASR发送用户下线通知到ILR；

S950：ILR返回用户下线响应；

S960：ASR接收用户下线响应，删除该用户的AID等其他相关信息。

通过以上实施方式，可实现用户使用相同IP地址接入身份与位置分离网络，并可以正常收发报文使用网络。用户认证采用PPPOE协议支持的用户名和密码，在ASR本地或者通过radius等协议拉远到AAA服务器认证方式。本实施方式中用户设备仅需安装标准的PPPOE客户端软件即可，无需特殊修改用户设备。

如图10所示，本实施方式还提供了一种网络侧设备，包括：报文接收单元、地址分配单元、会话建立单元、身份标识查询单元和关系信息建立单元，其中：

报文接收单元，用于接收用户设备发送的请求接入的报文；

地址分配单元，用于在报文接收单元接收到请求接入的报文后，为用户设备分配私网地址，将私网地址发送给用户设备；

会话建立单元，用于建立接入会话，为接入会话分配会话标识；

身份标识查询单元，用于查询用户设备的身份标识；

关系信息建立单元，用于建立身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

地址分配单元，具体用于为接入的用户设备分配相同的私网地址；或为接入的用户设备分配均不相同的私网地址；或为接入的多个用户设备分配相同的私网地址。在接入切换来的用户设备时，保持切换来的用户设备的私网地址不变。

身份标识查询单元，具体用于获取用户设备的唯一标识，根据用户设备的唯一标识向身份标识和位置登记寄存器查询用户设备的身份标识。

如图11所示，本实施方式提供的另一种网络侧设备包括：报文接收单元、接入会话查询单元、第一查询单元和上行报文发送单元，其中：

报文接收单元，用于接收用户设备发送的用户报文；

接入会话查询单元，用于查询传输用户报文的接入会话，得到会话标识；

第一查询单元，用于根据会话标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到用户设备的身份标识；

上行报文发送单元，用于将用户报文中的私网地址替换为身份标识，发送到网络侧。

如图12所示，本实施方式的另一种网络侧设备包括：报文接收单元、第二查询单元、下行报文发送单元，其中：

报文接收单元，用于接收网络侧发送的用户报文，从用户报文中获取目的用户设备的身份标识；

第二查询单元，用于根据身份标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到目的用户设备对应的接入会话的会话标识；

下行报文发送单元，通过目的用户设备对应的接入会话将用户报文发送给目的用户设备。

如图13所示，本实施方式提供的另一种网络侧设备包括：会话删除单元和信息删除单元，其中：

会话删除单元，用于删除用户设备的接入会话；

信息删除单元，用于删除用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种接入网络的方法，其特征在于，包括：

接入服务路由器在接收到用户设备发送的请求接入的报文后，为所述用户设备分配私网地址，将所述私网地址发送给所述用户设备，并建立接入会话，为所述接入会话分配会话标识；

所述接入服务路由器查询用户设备的身份标识，建立所述身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述用户设备分配私网地址，包括：

所述接入服务路由器为在该接入服务路由器接入的用户设备分配相同的私网地址。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述用户设备分配私网地址，包括：

所述接入服务路由器为在该接入服务路由器接入的用户设备分配均不相同的私网地址。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述用户设备分配私网地址，包括：

所述接入服务路由器为在该接入服务路由器接入的多个用户设备分配相同的私网地址。

5.如权利要求1～4任意之一所述的方法，其特征在于，还包括：

所述接入服务路由器在接入切换来的用户设备时，保持切换来的用户设备的私网地址不变，为所述切换来的用户设备建立接入会话，查询切换来的用户设备的身份标识；建立所述切换来的用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接入服务路由器查询用户的身份标识包括：

获取所述用户设备的唯一标识，根据所述用户设备的唯一标识向所述身份标识和位置登记寄存器查询所述用户设备的身份标识。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

所述身份标识和位置登记寄存器根据所述用户设备的唯一标识从预先配置的用户设备的身份标识与唯一标识的对应关系信息中查询所述用户设备的身份标识，并将查询到的身份标识返回给所述接入服务路由器。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述接入服务路由器在为所述用户设备分配私网地址前，还对所述用户设备进行认证。

9.一种发送报文的方法，其特征在于，包括：

接入服务路由器接收用户设备发送的用户报文，查询传输所述用户报文的接入会话，得到会话标识，根据所述会话标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到所述用户设备的身份标识，将所述用户报文中的私网地址替换为身份标识，发送到网络侧。

10.一种发送报文的方法，其特征在于，包括：

接入服务路由器接收网络侧发送的用户报文，从所述用户报文中获取目的用户设备的身份标识，根据身份标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到目的用户设备对应的接入会话的会话标识，通过所述目的用户设备对应的接入会话将所述用户报文发送给所述目的用户设备。

11.一种退出网络的方法，其特征在于，包括：

接入服务路由器删除用户设备的接入会话以及所述用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

12.一种网络侧设备，其特征在于，包括：报文接收单元、地址分配单元、会话建立单元、身份标识查询单元和关系信息建立单元，其中：

所述报文接收单元，用于接收用户设备发送的请求接入的报文；

所述地址分配单元，用于在所述报文接收单元接收到所述请求接入的报文后，为所述用户设备分配私网地址，将所述私网地址发送给所述用户设备；

所述会话建立单元，用于建立接入会话，为所述接入会话分配会话标识；

所述身份标识查询单元，用于查询用户设备的身份标识；

所述关系信息建立单元，用于建立所述身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

13.如权利要求12所述的网络侧设备，其特征在于：

所述地址分配单元，具体用于为接入的用户设备分配相同的私网地址。

14.如权利要求12所述的网络侧设备，其特征在于：

所述地址分配单元，具体用于为接入的用户设备分配均不相同的私网地址。

15.如权利要求12所述的网络侧设备，其特征在于：

所述地址分配单元，具体用于为接入的多个用户设备分配相同的私网地址。

16.如权利要求12～15任意之一所述的网络侧设备，其特征在于：

所述地址分配单元，还用于在接入切换来的用户设备时，保持切换来的用户设备的私网地址不变。

17.如权利要求12所述的网络侧设备，其特征在于：

所述身份标识查询单元，具体用于获取所述用户设备的唯一标识，根据所述用户设备的唯一标识向所述身份标识和位置登记寄存器查询所述用户设备的身份标识。

18.一种网络侧设备，其特征在于，包括：报文接收单元、接入会话查询单元、第一查询单元和上行报文发送单元，其中：

所述报文接收单元，用于接收用户设备发送的用户报文；

所述接入会话查询单元，用于查询传输所述用户报文的接入会话，得到会话标识；

所述第一查询单元，用于根据所述会话标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到所述用户设备的身份标识；

所述上行报文发送单元，用于将所述用户报文中的私网地址替换为身份标识，发送到网络侧。

19.一种网络侧设备，其特征在于，包括：报文接收单元、第二查询单元、下行报文发送单元，其中：

所述报文接收单元，用于接收网络侧发送的用户报文，从所述用户报文中获取目的用户设备的身份标识；

所述第二查询单元，用于根据身份标识查询身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息，得到目的用户设备对应的接入会话的会话标识；

所述下行报文发送单元，通过所述目的用户设备对应的接入会话将所述用户报文发送给所述目的用户设备。

20.一种网络侧设备，其特征在于，包括：会话删除单元和信息删除单元，其中：

所述会话删除单元，用于删除用户设备的接入会话；

所述信息删除单元，用于删除所述用户设备的身份标识与接入会话的会话标识的关联关系信息。

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