CN104270325B - CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统及方法，涉及CPE设备领域，该系统包括DHCP模块和公网用户接入数限制模块，DHCP模块每次检查LAN侧设备状态信息时，清除iptables转发表规则，清除以前检查的信息，使得每次检查以当前结果为准；公网用户接入数限制模块用于：如果公网用户接入数限制功能关闭，则清除记录的黑白名单，对公网用户接入数不作限制；如果公网用户接入数限制功能开启，则获取LAN侧设备的IP地址，通过DHCP Option60进行终端识别，区分设备类型。本发明能限制同时接入公网的最大数量，还能对每一种终端类型进行单独的接入公网数量限制，丰富了单独限制接入公网数量的功能。

Description

CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统及方法
技术领域
本发明涉及CPE(Customer Premise Equipment，客户驻地设备)设备领域，具体是涉及一种CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统及方法。
背景技术
出于安全管理和提高上网质量的考虑，要求CPE设备支持对同一时间接入公网终端数量进行限制，可以基于接入的IPv4(Internet Protocol Version 4，因特网协议版本4)私网地址、IPv6(Internet Protocol Version 6，因特网协议版本6)全局地址或MAC地址(物理地址)进行统计上网终端数量，仅能单一地限制接入公网的用户总数量，功能比较单一。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统及方法，融合两种限制终端接入公网数量的方式，不仅能够限制同时接入公网的最大数量，还能对每一种终端类型进行单独的接入公网数量限制，丰富了单独限制接入公网数量的功能。
本发明提供一种CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统，包括动态主机配置协议DHCP模块和公网用户接入数限制模块，其中：
所述DHCP模块用于：每次检查局域网LAN侧设备状态信息时，清除IP信息包过滤系 统iptables转发表规则，清除以前检查的信息，使得每次检查以当前结果为准；
所述公网用户接入数限制模块用于：如果公网用户接入数限制功能关闭，则清除记录的黑白名单，对公网用户接入数不作限制；如果公网用户接入数限制功能开启，则获取LAN侧设备的IP地址，通过DHCP选项Option60进行终端识别，区分设备类型。
在上述技术方案的基础上，所述公网用户接入数限制模块通过地址解析协议ARP 或邻居发现协议进行离线检测，判断LAN侧设备是否在线，每执行一次仅检查一个LAN侧设 备的IP地址，如果LAN侧设备在线，则对应设备类型的用户数加1，更新黑白名单；如果LAN侧 设备离线，且iptables转发表中存在该设备IP地址的限制规则，则清除该设备IP地址的限 制规则；如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中不存在该设备IP地址的限制规则，则从 黑名单中按时间倒序找到一个IP地址，清除该IP地址的限制规则，更新黑白名单。
在上述技术方案的基础上，所述公网用户接入数限制模块更新黑白名单后，判断 限制类型是设备总数限制或设备类型限制，如果限制类型是设备总数限制，不区分设备类 型，当前在线的用户数超过公网接入限制数时，添加iptables转发表的限制规则，对该设备 接入公网的请求进行限制；否则不添加iptables转发表的限制规则，不对该设备进行公网 接入限制，清除iptables转发表中限制的但不存在租用信息leases缓存表中和ARP表中的 IP，等待间隔时间后，获取LAN侧设备的IP地址，继续区分设备类型；如果限制类型是设备类 型限制，接入的设备类型超过限制数时，添加iptables转发表的限制规则；否则不添加 iptables转发表的限制规则，清除iptables转发表中限制的但不存在租用信息leases缓存 表中和ARP表中的IP，等待间隔时间后，获取LAN侧设备的IP地址，继续区分设备类型。
在上述技术方案的基础上，当接入终端数量超过允许接入公网的用户总数N时，N为自然数，CPE设备支持如下限制策略：如果检测出有终端离线，当前在线的终端小于N个，则允许新的终端接入公网；如果仍然有N个终端在线，则CPE设备拒绝新终端接入公网的请求，但允许该终端获取私网的IP地址，访问LAN侧其他终端和设备。
本发明还提供一种CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的方法，包括以下步骤：
S1、加载DHCP模块后，DHCP模块每次检查LAN侧设备状态信息时，清除iptables转 发表规则，清除以前检查的信息，使得每次检查以当前结果为准；
S2、加载公网用户接入数限制模块模块后，判断公网用户接入数限制功能是否开启，如果公网用户接入数限制功能关闭，则转到S3；如果公网用户接入数限制功能开启，则转到步骤S4；
S3、如果公网用户接入数限制功能关闭，则清除记录的黑白名单，对公网用户接入数不作限制，然后退出；
S4、如果公网用户接入数限制功能开启，则获取LAN侧设备的IP地址，通过DHCPOption60进行终端识别，区分设备类型，转到步骤S5；
S5、公网用户接入数限制模块通过ARP或邻居发现协议进行离线检测，判断LAN侧设备是否在线，每执行一次仅检查一个LAN侧设备的IP地址，如果LAN侧设备在线，则转到步骤S6；否则转到步骤S7；
S6、如果LAN侧设备在线，则对应设备类型的用户数加1，转到步骤S8；
S7、如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中存在该设备IP地址的限制规则，则 清除该设备IP地址的限制规则；如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中不存在该设备IP 地址的限制规则，则从黑名单中按时间倒序找到一个IP地址，清除该IP地址的限制规则，转 到步骤S8；
S8、更新黑白名单，转到步骤S9；
S9、判断限制类型是设备总数限制或设备类型限制，如果限制类型是设备总数限制，则转到步骤S10；如果限制类型是设备类型限制，则转到步骤S11；
S10、不区分设备类型，如果当前在线的用户数超过公网接入限制数，则添加 iptables转发表的限制规则，对该设备接入公网的请求进行限制；否则不添加iptables转 发表的限制规则，不对该设备进行公网接入限制，转到步骤S12；
S11、如果接入的设备类型超过限制数，则添加iptables转发表的限制规则，否则 不添加iptables转发表的限制规则，转到步骤S12；
S12、清除iptables转发表中限制的但不存在leases缓存表中和ARP表中的IP，等 待间隔时间后，返回步骤S4。
在上述技术方案的基础上，当接入终端数量超过允许接入公网的用户总数N时，N为自然数，CPE设备支持如下限制策略：如果检测出有终端离线，当前在线的终端小于N个，则允许新的终端接入公网；如果仍然有N个终端在线，则CPE设备拒绝新终端接入公网的请求，但允许该终端获取私网的IP地址，访问LAN侧其他终端和设备。
在上述技术方案的基础上，所述CPE设备通过判断目前LAN侧接入设备地址在线与否来统计目前用户，由CPE设备动态分配的IP或静态配置的IP，CPE设备均会计入用户总数，超过用户限制数的用户将被限制，CPE设备连接无线访问接入点AP时，CPE设备给无线AP动态分配IP，只要无线AP在线，均会统计在当前用户数中。
在上述技术方案的基础上，所述CPE设备识别的设备类型包括个人计算机PC、机顶盒、电话、照相机。
在上述技术方案的基础上，所述CPE设备对于不发送Option60的设备和不识别的设备类型均默认为PC。
在上述技术方案的基础上，所述间隔时间为30秒。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明融合两种限制终端接入公网数量的方式：一、仅限制同时接入公网的最大数量；二、仅对每一种终端类型进行单独的接入公网数量限制，对于不能识别的设备视为PC终端。与现有的仅能单一地限制接入公网的用户总数量的功能相比，本发明不仅能够限制同时接入公网的最大数量，还能对每一种终端类型进行单独的接入公网数量限制，丰富了单独限制接入公网数量的功能。
(2)当接入终端数量未超过支持的最大用户数时，CPE设备允许终端接入Internet，满足用户同时接入公网的要求；当接入终端数量超过支持的最大用户数时，CPE设备不再允许新终端接入Internet，并动态更新限制用户上网的黑名单和允许用户上网的白名单，在网络侧资源允许的情况下，为用户提供安全、优质的服务。
附图说明
图1是本发明实施例中CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明实施例提供一种CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统，包括DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)模块和公网用户接入数限制模块，其中：
DHCP模块用于：每次检查LAN(Local Area Network，局域网)侧设备状态信息时， 清除iptables(IP信息包过滤系统)转发表规则，清除以前检查的信息，使得每次检查以当 前结果为准；
公网用户接入数限制模块用于：如果公网用户接入数限制功能关闭，则清除记录的黑白名单，对公网用户接入数不作限制；如果公网用户接入数限制功能开启，则获取LAN侧设备的IP地址，通过DHCP Option60(选项60)进行终端识别，区分设备类型，CPE设备对于不发送Option 60的设备和不识别的设备类型均默认为PC(Personal Computer，个人计算机)；
公网用户接入数限制模块通过ARP(Address Resolusion Protocol，地址解析协 议)或邻居发现协议进行离线检测，判断LAN侧设备是否在线，每执行一次仅检查一个LAN侧 设备的IP地址，如果LAN侧设备在线，则对应设备类型的用户数加1，更新黑白名单；如果LAN 侧设备离线，且iptables转发表中存在该设备IP地址的限制规则，则清除该设备IP地址的 限制规则；如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中不存在该设备IP地址的限制规则，则 从黑名单中按时间倒序找到一个IP地址，清除该IP地址的限制规则，更新黑白名单；
公网用户接入数限制模块更新黑白名单后，判断限制类型是设备总数限制或设备 类型限制，如果限制类型是设备总数限制，不区分设备类型，当前在线的用户数超过公网接 入限制数N(N为自然数)时，添加iptables转发表的限制规则，对该设备接入公网的请求进 行限制，否则不添加iptables转发表的限制规则，不对该设备进行公网接入限制，清除 iptables转发表中限制的但不存在leases(租用信息)缓存表中和ARP表中的IP，等待间隔 时间(优选为30秒)后，获取LAN侧设备的IP地址，继续区分设备类型；如果限制类型是设备 类型限制，接入的设备类型超过限制数时，添加iptables转发表的限制规则，否则不添加 iptables转发表的限制规则，清除iptables转发表中限制的但不存在leases(租用信息)缓 存表中和ARP表中的IP，等待间隔时间(优选为30秒)后，获取LAN侧设备的IP地址，继续区分 设备类型。
当接入终端数量超过允许接入公网的用户总数N时，N为自然数，CPE设备支持如下限制策略：如果检测出有终端离线，当前在线的终端小于N个，则允许新的终端接入公网；如果仍然有N个终端在线，则CPE设备拒绝新终端接入公网的请求，但允许该终端获取私网的IP地址，访问LAN侧其他终端和设备。
参见图1所示，本发明实施例提供一种CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的方法，包括以下步骤：
S1、加载DHCP模块后，DHCP模块每次检查LAN侧设备状态信息时，清除iptables(IP 信息包过滤系统)转发表规则，清除以前检查的信息，使得每次检查以当前结果为准；
S2、加载公网用户接入数限制模块模块后，判断公网用户接入数限制功能是否开启，如果公网用户接入数限制功能关闭，则转到S3；如果公网用户接入数限制功能开启，则转到步骤S4；
S3、如果公网用户接入数限制功能关闭，则清除记录的黑白名单，对公网用户接入数不作限制，然后退出；
S4、如果公网用户接入数限制功能开启，则获取LAN侧设备的IP地址，通过DHCPOption60(选项60)进行终端识别，区分设备类型，CPE设备对于不发送Option 60的设备和不识别的设备类型均默认为PC(Personal Computer，个人计算机)，CPE设备可识别的设备类型包括PC、STB(Set Top Box，机顶盒)、Phone(电话)、Camera(照相机)，可对不同的设备类型进行公网接入限制；转到步骤S5；
S5、公网用户接入数限制模块通过ARP(Address Resolusion Protocol，地址解析协议)或邻居发现协议进行离线检测，判断LAN侧设备是否在线，每执行一次仅检查一个LAN侧设备的IP地址，如果LAN侧设备在线，则转到步骤S6；否则转到步骤S7；
S6、如果LAN侧设备在线，则对应设备类型的用户数加1，转到步骤S8；
S7、如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中存在该设备IP地址的限制规则，则 清除该设备IP地址的限制规则；如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中不存在该设备IP 地址的限制规则，则从黑名单中按时间倒序找到一个IP地址，清除该IP地址的限制规则，转 到步骤S8；
S8、更新黑白名单，转到步骤S9；
S9、判断限制类型是设备总数限制或设备类型限制，如果限制类型是设备总数限制，则转到步骤S10；如果限制类型是设备类型限制，则转到步骤S11；
S10、不区分设备类型，如果当前在线的用户数超过公网接入限制数N，N为自然数， 则添加iptables转发表的限制规则，对该设备接入公网的请求进行限制，否则不添加 iptables转发表的限制规则，不对该设备进行公网接入限制，转到步骤S12；
S11、如果接入的设备类型超过限制数，则添加iptables转发表的限制规则，否则 不添加iptables转发表的限制规则，转到步骤S12；
S12、清除iptables转发表中限制的但不存在leases(租用信息)缓存表中和ARP表 中的IP，等待间隔时间(优选为30秒)后，返回步骤S4。
本发明的原理详细阐述如下：
本发明实施例提供一种基于Linux的实现方法，通过DHCP Option60进行终端识 别，通过ARP或邻居发现协议进行离线检测，通过设置Linux内核的iptables规则实现上网 限制功能。
为了实现满足可运营可管理的网络要求，CPE设备可通过DHCP Option60来区分设备类型。配置方式有两种：一、配置同时接入公网的最大数量；二、对每一种终端类型进行单独的接入公网数量限制，对于不能识别的设备视为PC终端。本发明实施例融合了以上两种配置的方式，丰富了单独限制接入公网数量的功能。
CPE设备通过判断目前LAN侧接入设备地址在线与否来统计目前用户，由CPE设备动态分配的IP或静态配置的IP，CPE设备均会计入用户总数，超过用户限制数的用户将被限制，CPE设备连接无线AP(Access Point，访问接入点)时，CPE设备给无线AP动态分配IP，只要无线AP在线，均会统计在当前用户数中。
根据公网用户接入数限制方式不同，有如下处理流程：
如果判断当前设置是按照总数限制，就是不区分LAN侧用户的设备类型，无论用户 设备是PC或者是机顶盒或是摄像头等，均考虑在当前在线用户总数中，没有超过最大用户 总数限制数的不被限制，超过了的将添加iptables转发表限制规则，导致该IP的数据不被 转发，从而该IP的用户不能上网。
如果判断当前设置是按照类型限制，则按照各个类型的用户数限制进行公网接入限制，每种设备，超过了限制数的添加限制规则，从而限制该IP用户上网，没有超过的不添加。
以上步骤执行完之后，做好检查工作，检查iptables中限制的IP是否在DHCP leases(租用信息)表中，或者在当前的ARP表中，如果不在，则不需要此限制，将添加的 iptables转发表限制规则删除，从而该IP用户可以上网，以防止LAN设备分配到原有IP地址 时，被错误限制。
对LAN侧设备进行周期性检测，进程等待一定时间后，返回步骤S4“获取LAN侧设备的IP地址，并区分设备类型”，重复以上步骤；建议设置间隔周期为30秒，即30秒做一次循环。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统，其特征在于：包括动态主机配置协议DHCP模块和公网用户接入数限制模块，其中：
所述DHCP模块用于：每次检查局域网LAN侧设备状态信息时，清除IP信息包过滤系统iptables转发表规则，清除以前检查的信息，使得每次检查以当前结果为准；
所述公网用户接入数限制模块用于：如果公网用户接入数限制功能关闭，则清除记录的黑白名单，对公网用户接入数不作限制；如果公网用户接入数限制功能开启，则获取LAN侧设备的IP地址，通过DHCP选项Option60进行终端识别，区分设备类型；
所述公网用户接入数限制模块通过地址解析协议ARP或邻居发现协议进行离线检测，判断LAN侧设备是否在线，每执行一次仅检查一个LAN侧设备的IP地址，如果LAN侧设备在线，则对应设备类型的用户数加1，更新黑白名单；如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中存在该设备IP地址的限制规则，则清除该设备IP地址的限制规则；如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中不存在该设备IP地址的限制规则，则从黑名单中按时间倒序找到一个IP地址，清除该IP地址的限制规则，更新黑白名单。
2.如权利要求1所述的CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统，其特征在于：所述公网用户接入数限制模块更新黑白名单后，判断限制类型是设备总数限制或设备类型限制，如果限制类型是设备总数限制，不区分设备类型，当前在线的用户数超过公网接入限制数时，添加iptables转发表的限制规则，对该设备接入公网的请求进行限制；否则不添加iptables转发表的限制规则，不对该设备进行公网接入限制，清除iptables转发表中限制的但不存在租用信息leases缓存表中和ARP表中的IP，等待间隔时间后，获取LAN侧设备的IP地址，继续区分设备类型；如果限制类型是设备类型限制，接入的设备类型超过限制数时，添加iptables转发表的限制规则；否则不添加iptables转发表的限制规则，清除iptables转发表中限制的但不存在租用信息leases缓存表中和ARP表中的IP，等待间隔时间后，获取LAN侧设备的IP地址，继续区分设备类型。
3.如权利要求1或2所述的CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的系统，其特征在于：当接入终端数量超过允许接入公网的用户总数N时，N为自然数，CPE设备支持如下限制策略：如果检测出有终端离线，当前在线的终端小于N个，则允许新的终端接入公网；如果仍然有N个终端在线，则CPE设备拒绝新终端接入公网的请求，但允许该终端获取私网的IP地址，访问LAN侧其他终端和设备。
4.一种CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、加载DHCP模块后，DHCP模块每次检查LAN侧设备状态信息时，清除iptables转发表规则，清除以前检查的信息，使得每次检查以当前结果为准；
S2、加载公网用户接入数限制模块模块后，判断公网用户接入数限制功能是否开启，如果公网用户接入数限制功能关闭，则转到S3；如果公网用户接入数限制功能开启，则转到步骤S4；
S3、如果公网用户接入数限制功能关闭，则清除记录的黑白名单，对公网用户接入数不作限制，然后退出；
S4、如果公网用户接入数限制功能开启，则获取LAN侧设备的IP地址，通过DHCPOption60进行终端识别，区分设备类型，转到步骤S5；
S5、公网用户接入数限制模块通过ARP或邻居发现协议进行离线检测，判断LAN侧设备是否在线，每执行一次仅检查一个LAN侧设备的IP地址，如果LAN侧设备在线，则转到步骤S6；否则转到步骤S7；
S6、如果LAN侧设备在线，则对应设备类型的用户数加1，转到步骤S8；
S7、如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中存在该设备IP地址的限制规则，则清除该设备IP地址的限制规则；如果LAN侧设备离线，且iptables转发表中不存在该设备IP地址的限制规则，则从黑名单中按时间倒序找到一个IP地址，清除该IP地址的限制规则，转到步骤S8；
S8、更新黑白名单，转到步骤S9；
S9、判断限制类型是设备总数限制或设备类型限制，如果限制类型是设备总数限制，则转到步骤S10；如果限制类型是设备类型限制，则转到步骤S11；
S10、不区分设备类型，如果当前在线的用户数超过公网接入限制数，则添加iptables转发表的限制规则，对该设备接入公网的请求进行限制；否则不添加iptables转发表的限制规则，不对该设备进行公网接入限制，转到步骤S12；
S11、如果接入的设备类型超过限制数，则添加iptables转发表的限制规则，否则不添加iptables转发表的限制规则，转到步骤S12；
S12、清除iptables转发表中限制的但不存在leases缓存表中和ARP表中的IP，等待间隔时间后，返回步骤S4。
5.如权利要求4所述的CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的方法，其特征在于：当接入终端数量超过允许接入公网的用户总数N时，N为自然数，CPE设备支持如下限制策略：如果检测出有终端离线，当前在线的终端小于N个，则允许新的终端接入公网；如果仍然有N个终端在线，则CPE设备拒绝新终端接入公网的请求，但允许该终端获取私网的IP地址，访问LAN侧其他终端和设备。
6.如权利要求5所述的CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的方法，其特征在于：所述CPE设备通过判断目前LAN侧接入设备地址在线与否来统计目前用户，由CPE设备动态分配的IP或静态配置的IP，CPE设备均会计入用户总数，超过用户限制数的用户将被限制，CPE设备连接无线访问接入点AP时，CPE设备给无线AP动态分配IP，只要无线AP在线，均会统计在当前用户数中。
7.如权利要求6所述的CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的方法，其特征在于：所述CPE设备识别的设备类型包括个人计算机PC、机顶盒、电话、照相机。
8.如权利要求7所述的CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的方法，其特征在于：所述CPE设备对于不发送Option 60的设备和不识别的设备类型均默认为PC。
9.如权利要求4至8中任一项所述的CPE设备基于Linux实现公网接入用户数限制的方法，其特征在于：所述间隔时间为30秒。
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