CN103391226A - 一种ppp链路检测维护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PPP链路检测维护方法及系统，具体通过拨号端发送IP测试报文至与拨号端存在链路连接关系的访问集中器LAC，所述LAC接收拨号端发送的IP测试报文并进行封装后，转发至与其建立隧道连接的网络服务器LNS，LNS接收封装后的IP测试报文,解封装所述IP测试报文后得到所述拨号端的地址信息，在对IP测试报文进行再次封装后，根据所述拨号端的地址信息将再次封装后的IP测试报文发送至所述拨号端；拨号端接收到回复的IP测试报文，表示链路正常；否则表示链路出现异常，在链路异常达到限制要求时需要拆除重建。通过对IP测试报文结构的设计，克服了现有技术中测试报文易被访问集中器截获并予以代理的问题，实现了穿越访问集中器的链路检测和维护。
Description
技术领域
本发明属于数据通信技术领域，涉及一种链路的检测维护方法及系统，具体是一种能够穿越访问集中器LAC的PPP链路检测维护方法及系统。
背景技术
VPDN(Virtual Private Dial－up Networks)又称为虚拟专用拨号网，是基于拨号接入PSTN(Public Switched Telephone Network)公共交换电话网络、ISDN(Integrated ServicesDigital Network)综合业务数字网、3G等的虚拟专用拨号网业务，由于目前3G技术的大量应用，许多运营商都积极的推出了3G专线网络服务来满足众多企业、行政单位的应用需求，如移动银行、离行ATM、外派移动办公、执法现场实时在况、物联网等多种应用；3G专线服务承载在PPP（Point-to-Point Protocol）点对点链路协议和L2TP（Layer2TunnelingProtocol）第二层隧道协议的基础之上，L2TP技术将用户的PPP链路终点从运营商网络侧的L2TP访问集中器(L2TP Access Concentrator,LAC)延伸到用户网络侧的L2TP网络服务器(L2TP Network Server,LNS)，使用户通过拨号即可直接与需要访问的网络服务器进行直接连接。
但目前PPP链路的检测机制仍然是使用发送PPP Echo-request,接收PPP Echo-replay来实现链路检测，链路两端中的任何一端收到对端发送的PPP Echo-request报文后都必须回应一个PPP Echo-replay报文作为应答，如果一端连续多次收不到对端的PPP Echo-replay则表示链路出现问题，需要进行链路的拆除重建等维护操作，但是由于运营商LAC代理的原因，拨号端发送给LNS端的PPP Echo-request报文会被LAC终结并给拨号端回应PPPEcho-replay、LNS端发送给拨号端的PPP Echo-request也是会被LAC终结并回应给LNS端PPP Echo-replay，使该检测报文不能从用户拨号端直接发送到用户LNS端的，导致原有的PPP Echo链路检测机制只能在拨号用户端和LAC之间，LAC和LNS之间则分段单独检测，任何一段链路的断开其对应的另一段链路都不能感知，导致拨号端或LNS端会错误的认为整条链路是正常的，无法真实有效的反应出实际链路的情况。其结果导致的问题是，当3G拨号用户到LAC之间的线路还依然正常、但LAC到客户的LNS之间的线路已经异常时，3G拨号用户侧会误认为整条链路正常而继续发送业务数据、而不重建线路，这样既严重影响了业务进行又浪费大量的3G资源；当3G拨号用户断开，而上端LNS无法感知不能及时的拆除时，又会增加LNS侧本地资源的占用情况，不便于维护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有的PPP链路检测维护机制中存在的问题提供一种能够穿越访问集中器的PPP链路检测维护方法及系统。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种PPP链路检测维护方法，具体包括：
A、拨号端发送IP测试报文至与拨号端存在链路连接关系的访问集中器LAC，所述IP测试报文中包括拨号端的地址信息；
B、所述LAC接收拨号端发送的IP测试报文并进行封装后，转发至与其建立隧道连接的网络服务器LNS；
C、所述LNS接收封装后的IP测试报文,解封装所述IP测试报文后得到所述拨号端的地址信息，在对IP测试报文进行再次封装后，根据所述拨号端的地址信息将再次封装后的IP测试报文发送至所述拨号端；
D、所述拨号端接收到回复的IP测试报文，表示链路正常；否则表示链路出现异常，在链路异常达到限制要求时需要拆除重建。
进一步的，在步骤A之前还包括如下步骤：
拨号端通过拨号与LAC建立连接关系，触发LAC与LNS建立隧道连接；
LNS对拨号端进行验证，若验证通过，则拨号端与LNS建立链路连接关系，否则拨号端重新拨号进行验证。
进一步的，所述步骤B中，所述LAC接收到拨号端发送的IP测试报文，直接将该IP测试报文的整体作为封装的IP测试报文的数据部分，并增加L2TP报文头部，将封装完成后的报文发送至LNS。
进一步的，所说IP测试报文包括一个魔术（magic）字段、一个时间（tick）字段、一个序列号（ID）字段，一个类型（type）字段，其中所述magic字段和tick字段都是随机生成，ID字段在开始发送第一个IP测试报文时从0依次递增；所述magic字段和ID字段用来保证每个IP测试报文的唯一性，并且ID字段还用来验证IP测试报文的序列，tick字段用于计算链路的延时。
更进一步的，所述步骤A中，所述拨号端发送IP测试报文至与拨号端存在链路连接关系的访问集中器LAC之后，设置一个老化定时器，如果在所述老化定时器超时前一直没有收到回复的IP测试报文，则待该定时器超时后记录为一次检测失败，与此同时并记录对应序列号字段的值，然后发送下一个IP测试报文；
若所述拨号端在所述老化定时器超时前接收到回复的IP测试报文，则对回复的IP测试报文进行解析，查看类型字段的值，如果是该类链路维护报文的类型值，则进行魔术字段和序列号字段的值匹配计算，若计算失败，则待该定时器超时后记录为一次检测失败，与此同时并记录对应序列号字段的值，然后发送下一个IP测试报文；若计算成功，则表示此次检测成功，然后根据该报文的时间字段的值进行时间运算计算出链路的延时情况并通知上层应用，发送下一个IP测试报文；如果不是该链路维护报文的类型值则交给其他协议栈处理。
更进一步的，当每次检测失败时记录该次的ID字段的值，如果该ID值连续增加N次则表明检测出链路故障，通知上层应用并拆除链路。
进一步的，在链路的拆除过程中，LAC与LNS建立的隧道中有多条隧道tunnel，每条tunnel存在多条会话session链路，所述封装后的IP测试报文通过session链路发送至LNS，在链路出现故障时，首先拆除对应的session链路，若对应的tunnel中不存在任何session链路，再拆除对应的tunnel。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种链路检测维护系统，包括拨号端、访问集中器LAC以及网络服务器LNS，其中，
所述拨号端用于生成IP测试报文，并将IP测试报文发送至LAC以及接收LAC回复的IP测试报文；
所述LAC用于接收拨号端发送的IP测试报文并对IP测试报文进行封装后发送至LNS，并将LNS回复的IP测试报文转发至拨号端；
所述LNS用于接收LAC发送的封装后的IP测试报文并对IP测试报文进行解封装，并解析IP测试报文的地址信息，在解析之后再对IP测试报文进行再次封装并发送回LAC。
本发明的有益效果：本发明提供的PPP链路检测维护方法及系统通过对报文发送方式以及报文结构的改变，克服了现有技术中发送的检测报文易被访问集中器截获并予以代理的问题，，采用本发明PPP链路检测方法，能够准确有效得实现对链路的检测和维护，确保网络访问进程的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例的PPP链路检测维护方法的流程框图；
图2为本发明实施例的PPP链路检测维护方法中的IP测试报文的结构示意图；
图3为本发明实施例的PPP链路检测维护方法的检测过程框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。
如图1所示为本发明实施例的PPP链路检测维护方法的流程框图，其具体包括：
A、拨号端发送IP测试报文至与拨号端存在链路连接关系的访问集中器LAC，所述IP测试报文中包括拨号端的地址信息；
B、所述LAC接收拨号端发送的IP测试报文并进行封装后，转发至与其建立隧道连接的网络服务器LNS；
C、所述LNS接收封装后的IP测试报文,解封装所述IP测试报文后得到所述拨号端的地址信息，在对IP测试报文进行再次封装后，根据所述拨号端的地址信息将再次封装后的IP测试报文发送至所述拨号端；
D、所述拨号端接收到回复的IP测试报文，表示链路正常；否则表示链路出现异常，在链路异常达到限制要求时需要拆除重建。
本发明通过在拨号端、访问集中器LAC以及网络服务器LNS之间发送IP测试报文来实现链路的检测和维护，相比于现有技术通过发送Echo报文的检测方式，其稳定性更高，能够在有效的时间内检测出链路出现的故障，并且及时进行解决，保证3G专用网的正常使用，确保访问进程的稳定性。
其中，在步骤A之前还包括如下步骤：
拨号端通过拨号与LAC建立连接关系，触发LAC与LNS建立隧道连接；
LNS对拨号端进行验证，若验证通过，则拨号端与LNS建立链路连接关系，否则拨号端重新拨号进行验证。在所述拨号端与LNS建立链路连接关系后，拨号端即可通过LAC对LNS发送IP测试报文来进行链路的检测和维护。
所述步骤B中，所述LAC接收到拨号端发送的IP测试报文，直接将该IP测试报文的整体作为封装的IP测试报文的数据部分，并增加L2TP报文头部，将封装完成后的报文发送至LNS。由于LAC对IP测试报文不进行代理，则IP测试报文可以穿越LAC到LNS一端，避免了IP测试报文被LAC截获并予以代理的问题。所述IP测试报文包括一个魔术（magic）字段、一个时间（tick）字段、一个序列号（ID）字段，一个类型（type）字段，其中所述magic字段和tick字段都是随机生成，ID字段在开始发送第一个IP测试报文时从0依次递增；所述magic字段和ID字段用来保证每个IP测试报文的唯一性，并且ID字段还用来验证IP测试报文的序列，tick字段用于计算链路的延时。
另外，本发明针对上述方法还提供了一种PPP链路检测维护系统，包括拨号端、访问集中器LAC以及网络服务器LNS，其中，
所述拨号端用于生成IP测试报文，并将IP测试报文发送至LAC以及接收LAC回复的IP测试报文；
所述LAC用于接收拨号端发送的IP测试报文并对IP测试报文进行封装后发送至LNS，并将LNS回复的IP测试报文转发至拨号端；
所述LNS用于接收LAC发送的封装后的IP测试报文并对IP测试报文进行解封装，并解析IP测试报文的地址信息，在解析之后再对IP测试报文进行再次封装并发送回LAC。
下面，为了本领域技术人员能够理解并且实施本发明方案，将结合具体的工作过程对本发明一种PPP链路检测维护方法及系统进行详细说明：
其中所述拨号端使用PPP拨号时触发LAC和LNS之间建立L2TP隧道连接，在LNS对拨号端的拨号账号认证成功后为拨号端分配IP地址，此时，LNS生成虚拟接口Va，其借用IP地址为10.0.0.254，并为拨号端设备的接口分配IP地址10.0.0.1，其中所述LNS的IP地址与所述拨号端的IP地址只是为了说明方便而举出的例子，具体的IP地址在实际应用中可以为不同的IP地址，此时所述拨号端和LNS之间的PPP链路连接已正常建立，所述拨号端下的网络设备便可通过这条PPP链路和LNS之上的企业内部网络进行通信；
之后，所述拨号端开始通过LAC向LNS发送链路检测维护报文，该链路检测维护报文即为所述IP测试报文，所述IP测试报文到达LAC后，LAC会识别为IP数据报文而直接进行L2TP封装并将其转发到LNS，LNS收到该报文后再进行解封装，得到IP测试报文中的拨号端的IP地址后，再根据目的IP地址查找到原PPP线路重新进行L2TP封装，并沿原路转发回去，如果线路正常，下端拨号端则能够收到由LNS回复的IP测试报文；如果LAC侧到LNS之间的网络出现异常，则封装的IP测试报文不能被LAC转发到LNS、或LNS无法将回复的IP测试报文转发回来，导致下端拨号端在既定的时间内接收不到LNS回复的IP测试报文；在连续多次收不到回复的IP报文后，则认为拨号端到LNS之间的该PPP链路出现故障，需要及时挂断并重新进行连接。
如图2所示为本发明实施例的一种PPP链路检测维护方法中的IP测试报文的结构示意图，所述IP测试报文包括一个魔术（magic）字段、一个时间（tick）字段、一个序列号（ID）字段，一个类型（type）字段和一个长度（length）字段；其中所述magic字段和tick字段都是随机生成，ID字段在开始发送第一个IP测试报文时从0依次递增；所述magic字段和ID字段用来保证每个IP测试报文的唯一性，并且ID字段还用来验证IP测试报文的序列，tick字段用于计算链路的延时，其中所有字段按照如图2所示的格式组合为P1，再将P1作为P2中IP测试报文的数据部分进行封装，此处的IP测试报文的源目的地址均为拨号端的接口从LNS处所获取的地址，最终经过封装后从拨号端的接口发送出去；在所述IP测试报文发送出去后设置一个老化定时器，所述老化定时器的超时时间可以人为进行设定；
当所述IP测试报文到达LAC后，在LAC上被识别为特定协议的IP测试报文，而不是Echo报文，所以在LAC上不被代理而是将其封装到L2TP报文里面形成图2中的P3转发到LNS上的Va口，LNS将封装后IP测试报文的L2TP头部、PPP头部依次拆除后得到原IP测试报文，由于该报文的源目的地址是10.0.0.1属于LNS上Va接口的点对点的对端地址，应该被转发，所以又再次进行封装之后沿原路发送到LAC，LAC拆除L2TP报文头部后再次形成图2中的P2发送回拨号端。
由于P2发送出去后设置了一个老化定时器，其老化超时时间为“Time=T”，该T值可手工设定，如果在该老化定时器超时前一直没有收到该回复的IP测试报文，则待该老化定时器超时后记录为一次检测失败，与此同时记录对应ID字段的值，然后发送下一个IP测试报文；
如果拨号端接收到LNS回复的IP测试报文，由于报文中的目的地址10.0.0.1属于拨号端的地址，拨号端会拆除IP测试报文的头部，并对图2中P1部分进行解析，其解析过程如图3所示的流程框图，首先查看type字段的值，如果是该类链路维护报文的type值，则按照图3进行下一步处理：进行magic字段和id字段的值匹配计算，若计算失败，则待该老化定时器超时后记录为一次检测失败，与此同时并记录对应ID字段的值，然后发送下一个IP测试报文；若计算成功，则表示此次检测成功，然后根据该报文的tick字段的值进行tick运算计算出链路的延时情况并通知上层应用，发送下一个IP测试报文。当每次检测失败时记录该次报文的ID字段的值，如果该ID值连续增加N次，所述N值可以人为进行设定作为限制要求值，如果检测失败的次数大于N值，则表明检测的链路故障，通知上层应用并拆除链路进行重建。其中任何一次检测成功都会清除检测失败时记录的ID，以便于对ID的连续性检测。
同时，LNS设备上会承载多条L2TP隧道tunnel，每条L2TP tunnel里面又会有多条L2TP会话session链路，每个session链路都是一条独立的PPP链路，LNS会为每个L2TP session对应生成一个Va(virtual-access)接口，然后分别从这些Va口发送封装后的链路维护报文，但是当某条session链路出现故障时，LNS只会拆除该session链路所对应的链路，而不是拆除整个L2TP tunnel，除非该L2TP tunnel内没有任何session链路存在。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种PPP链路检测维护方法，其特征在于，具体包括：
A、拨号端发送IP测试报文至与拨号端存在链路连接关系的访问集中器LAC，所述IP测试报文中包括拨号端的地址信息；
B、所述LAC接收拨号端发送的IP测试报文并进行封装后，转发至与其建立隧道连接的网络服务器LNS；
C、所述LNS接收封装后的IP测试报文,解封装所述IP测试报文后得到所述拨号端的地址信息，在对IP测试报文进行再次封装后，根据所述拨号端的地址信息将再次封装后的IP测试报文发送至所述拨号端；
D、所述拨号端接收到回复的IP测试报文，表示链路正常；否则表示链路出现异常，在链路异常达到限制要求时需要拆除重建。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤A之前还包括如下步骤：
拨号端通过拨号与LAC建立连接关系，触发LAC与LNS建立隧道连接；
LNS对拨号端进行验证，若验证通过，则拨号端与LNS建立链路连接关系，否则拨号端重新拨号进行验证。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述LAC接收到拨号端发送的IP测试报文，直接将该IP测试报文的整体作为封装的IP测试报文的数据部分，并增加L2TP报文头部，将封装完成后的报文发送至LNS。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述IP测试报文包括一个魔术字段、一个时间字段、一个序列号字段，一个类型字段，其中，所述魔术字段和时间字段都是随机生成，序列号字段在开始发送第一个IP测试报文时从0依次递增；所述魔术字段和序列号字段用来保证每个IP测试报文的唯一性，并且序列号字段还用来验证IP测试报文的序列，时间字段用于计算链路的延时。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述拨号端发送IP测试报文至与拨号端存在链路连接关系的访问集中器LAC之后，设置一个老化定时器，如果在所述老化定时器超时前一直没有收到回复的IP测试报文，则待该定时器超时后记录为一次检测失败，与此同时并记录对应序列号字段的值，然后发送下一个IP测试报文；
若所述拨号端在所述老化定时器超时前接收到回复的IP测试报文，则对回复的IP测试报文进行解析，查看类型字段的值，如果是该类链路维护报文的类型值，则进行魔术字段和序列号字段的值匹配计算，若计算失败，则待该定时器超时后记录为一次检测失败，与此同时并记录对应序列号字段的值，然后发送下一个IP测试报文；若计算成功，则表示此次检测成功，然后根据该报文的时间字段的值进行时间运算计算出链路的延时情况并通知上层应用，发送下一个IP测试报文；如果不是该链路维护报文的类型值则交给其他协议栈处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当每次检测失败时记录该次的序列号字段的值，如果该序列号值连续增加N次则表明检测出链路故障，通知上层应用并拆除链路。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在链路的拆除过程中，LAC与LNS建立的隧道中有多条隧道tunnel，每条tunnel存在多条会话session链路，所述封装后的IP测试报文通过session链路发送至LNS，在链路出现故障时，首先拆除对应的session链路，若对应的tunnel中不存在任何session链路，再拆除对应的tunnel。
8.一种PPP链路检测维护系统，其特征在于，包括拨号端、访问集中器LAC以及网络服务器LNS，其中，
所述拨号端用于生成IP测试报文，并将IP测试报文发送至LAC以及接收LAC回复的IP测试报文；
所述LAC用于接收拨号端发送的IP测试报文并对IP测试报文进行封装后发送至LNS，并将LNS回复的IP测试报文转发至拨号端；
所述LNS用于接收LAC发送的封装后的IP测试报文并对IP测试报文进行解封装，并解析IP测试报文的地址信息，在解析之后再对IP测试报文进行再次封装并发送回LAC。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述IP测试报文包括一个魔术字段、一个时间字段、一个序列号字段，一个类型字段，其中所述魔术字段和时间字段都是随机生成，序列号字段在开始发送第一个IP测试报文时从0依次递增；所述魔术字段和ID字段用来保证每个IP测试报文的唯一性，并且序列号字段还用来验证IP测试报文的序列，时间字段用于计算链路的延时。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述LAC与LNS建立的隧道中有多条隧道tunnel，每条tunnel存在多条会话session链路，所述封装后的IP测试报文通过session链路发送至LNS，在链路出现故障时，首先拆除对应的session链路，若对应的tunnel中不存在任何session链路，再拆除对应的tunnel。
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