CN105577546A - 一种基于QoS的主动请求连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于QoS的主动请求连接方法，其步骤如下：路由器利用网络状况监测统计模块实时监测本地的网络通信质量，统计自身的网络性能；终端将QoS需求填充在DHCP？Discover报文中请求IP地址；路由器从DHCP？Discover消息中提取QoS参数，并与自身的网络性能比较；路由器根据比较结果，判断本地是否满足终端接入的QoS需求，如果满足，则发送DHCP？Offer报文至终端；否则不响应终端。本发明通过扩展DHCP消息，在请求IP地址的消息中将本地的QoS需求一并发送至网络中，路由器接收消息后判断自身的负载能否满足其需求再进行响应，终端最终向能满足其QoS需求的路由器请求IP地址，可以保证终端接入路由器不再随机性和盲目性，只接入能够满足需求的路由器。

Description

一种基于QoS的主动请求连接方法

技术领域

本发明涉及终端和路由器连接的技术领域，具体涉及一种基于QoS的主动请求连接方法。

背景技术

目前，当终端请求接入路由器时，会发送DHCPDiscover广播消息给所有路由器，路由器收到消息后发送DHCPOffer消息给终端，终端依据收到的消息先后配置IP地址。该种场景下，所有的路由器都会做出响应，而往往有些路由器此时已经出现了超负荷的情况，也需要做出响应，这对用户的接入体验会有极大的影响。

申请号为201210076350.7的中国专利申请，公开了一种建立数据连接的方法、装置以及系统，主要涉及了一种不同类型的通信终端如何接入一个统一的网络环境中去，并未涉及到终端如何根据自己的QoS（服务质量）主动请求路由器。标准的终端接入路由器的过程如下：终端发送DHCPDiscovery消息至网络中请求IP地址，路由器收到后，会向终端发送DHCPOffer消息，终端只处理其中的一个DHCPOffer报文，通常是收到的第一个，再向此路由器请求IP地址。从上述过程可以看出，整个过程终端选择路由器并未通过任何的代价考量，终端接入路由器的随机性比较大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于QoS的主动请求连接方法，能够支持终端和路由器进行QoS协商来进行选择接入。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种基于QoS的主动请求连接方法，其步骤如下：

步骤1：路由器利用网络状况监测统计模块实时监测本地的网络通信质量，统计自身的网络性能；

步骤2：终端将QoS需求填充在DHCPDiscover报文中请求IP地址；

步骤3：路由器从DHCPDiscover消息中提取QoS参数，并与自身的网络性能比较；

步骤4：路由器根据比较结果，判断本地是否满足终端接入的QoS需求，如果满足，则发送DHCPOffer报文至终端；否则不响应终端。

所述网络状况监测统计模块用于监测统计路由器的网络负载情况；网络状况监测统计模块包括监测统计单元，监测统计单元用于实时监测本地的网络状况并进行统计维护。

所述消息交互模块用于将QoS需求填充至DHCPDiscover消息中；消息交互模块包括消息交互单元，消息交互单元用于将QoS需求填充至DHCPDiscover消息中。

所述网络状况监测统计模块以LKM的形式动态加载在路由器操作系统中，消息交互模块以LKM的形式动态加载在终端的操作系统中。

所述监测统计单元统计路由器的带宽、丢包率、吞吐量、时延、抖动和是否有加密安全；所述QoS参数包括带宽、丢包率、吞吐量、时延、抖动和是否有加密安全。

所述QoS参数添加到DHCPDiscovery消息的Option选项中。

本发明的有益效果：通过扩展DHCP消息，在请求IP地址的消息中将本地的QoS需求一并发送至网络中，路由器接收消息后判断自身的负载能否满足其需求再进行响应，终端最终向能满足其QoS需求的路由器请求IP地址，可以保证终端接入路由器不再随机性和盲目性，只接入能够满足需求的路由器；同时，整个过程对用户完全透明，且无需修改标准的DHCP协议规范，仅仅需要在标准的DHCP协议扩展选项中添加消息即可。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为基于QoS的主动请求连接方法的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种基于QoS的主动请求连接方式，包括以下步骤；

步骤1：路由器利用网络状况监测统计模块实时监测本地的网络通信质量，统计自身的网络性能。

网络状况监测统计模块用于监测统计路由器的网络负载情况。网络状况监测统计模块包括监测统计单元，监测统计单元用于实时监测本地的网络状况并进行统计维护。网络状况监测统计模块以LKM（LoadableKernelModule）的形式动态加载在路由器操作系统中，会伴随操作系统自启动，但是不需要改动原始的路由器操作系统。网络状况监测统计模块一旦被加载后，就处于一直工作的状态，实时的对经过路由器的数据包进行监测统计数据量。

监测统计单元主要统计路由器的带宽、丢包率、吞吐量、时延、抖动和是否有加密安全。其中，带宽和吞吐量可以直接通过路由器的API接口直接获取。丢包率通过统计被丢弃的数据包占整个吞吐量的比例值得到。时延通过对数据包的第一个比特进入路由器到最后一个比特从路由器输出的时间间隔做平均值得到。抖动通过统计时延的稳定情况得到，即时延的变化幅度。如果加密的话，对数据会有安全保障，通信质量会更高。因为网络状况监测统计模块是以LKM的形式工作在操作系统内核态下，当路由器对数据进行加密后，网络状况监测统计模块在内核态下可以基于Netfilter框架进行分析，对于加过密的数据通过分析其前几个字节就可以判断该数据是否经过加密，比如如果用RSA加密算法，其会在数据的前几个字节添加额外状态标量。路由器的带宽、丢包率、吞吐量、时延、抖动和是否有加密安全的参数可以综合反映出路由器的性能指标。

步骤2：终端将QoS需求填充在DHCPDiscover报文中请求IP地址。

消息交互模块用于将QoS需求填充至DHCPDiscover消息中。消息交互模块包括消息交互单元，消息交互单元用于将QoS需求填充至DHCPDiscover消息中。消息交互模块以LKM的形式动态加载在终端的操作系统中。QoS需求的QoS参数包括带宽、丢包率、吞吐量、时延、抖动和是否有加密安全，这些参数可以通过添加至DHCPDiscovery消息的Option选项中发送至网络中。Option选项是标准的DHCP协议为第三方程序预留的添加选项。路由器收到DHCPDiscovery消息后，仅仅需要判断Option选项是否为空，如果为空，则按照标准的DHCP消息处理，如果不为空，将Option选项的内容提取出来，即为QoS参数。当终端想要接入路由器时，采用的方式是向所有的DHCP服务器发送DHCPDiscover广播消息请求IP地址，接收到广播消息的所有路由器都会发送响应消息。终端发送DHCPDiscover广播消息请求接入路由器的IP地址，同时通过Option选项将自身的QoS参数发送给相应的路由器。

步骤3：路由器从DHCPDiscover消息中提取QoS参数，并与自身的网络性能比较。

路由器收到DHCPDiscovery消息后，判断Option选项是否为空，如果为空，则按照标准的DHCP消息处理，如果不为空，将Option选项的内容提取出来。路由器提取出来的消息为QoS参数，即终端需要接入路由器的最低标准。路由器将监测统计单元统计的自身的带宽、丢包率、吞吐量、时延、抖动和是否有加密安全与该QoS参数中的各个项进行比较。

步骤4：路由器根据比较结果，判断本地是否满足终端接入的QoS需求，如果满足，则发送DHCPOffer报文至终端；否则不响应终端。

路由器根据从DHCPDiscovery消息中提取的QoS参数跟自身的网络性能参数进行比较，比如带宽是否大于QoS参数的要求，丢包率是否小于QoS参数的要求，吞吐量是否大于QoS参数的要求，时延和抖动是否小于QoS参数的要求以及是否满足QoS参数的加密要求，如果上述都满足，则路由器遵循标准的DHCP协议规范发送DHCPOffer报文至终端。

本发明多模终端在发送DHCPDiscover报文请求时，在Option选项字段标明自己要求的QoS参数，QoS参数包括带宽、丢包率、吞吐量、时延、抖动和是否有加密安全，路由器收到报文DHCPDiscover后，判断自身当前情况是否可以满足该QoS需求如果可以满足，则向终端发送DHCPOffer报文，否则忽略该请求报文。具体判断方法是：路由器的带宽是否大于QoS参数要求，丢包率是否小于QoS参数的要求，吞吐量是否大于QoS参数的要求，时延和抖动是否小于QoS参数的要求以及是否满足QoS参数的加密要求。

实施实例：

如图2所示，终端Client发送DHCPDiscover广播消息请求路由器A和路由器B的IP地址，并附带要求的QoS参数，路由器A和路由器B收到后，分别判断本地的通信质量是否可以满足QoS需求，如果可以满足，回复DHCPOffer消息至终端，配置路由器的IP地址，实现终端Client与路由器B的连接，即可实现两者之间的数据通信；否则忽略该报文，终端Client与路由器A不实现连接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于QoS的主动请求连接方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤1：路由器利用网络状况监测统计模块实时监测本地的网络通信质量，统计自身的网络性能；

步骤2：终端将QoS需求填充在DHCPDiscover报文中请求IP地址；

步骤3：路由器从DHCPDiscover消息中提取QoS参数，并与自身的网络性能比较；

步骤4：路由器根据比较结果，判断本地是否满足终端接入的QoS需求，如果满足，则发送DHCPOffer报文至终端；否则不响应终端。

2.根据权利要求1所述的基于QoS的主动请求连接方法，其特征在于，所述网络状况监测统计模块用于监测统计路由器的网络负载情况；网络状况监测统计模块包括监测统计单元，监测统计单元用于实时监测本地的网络状况并进行统计维护。

3.根据权利要求1所述的基于QoS的主动请求连接方法，其特征在于，所述消息交互模块用于将QoS需求填充至DHCPDiscover消息中；消息交互模块包括消息交互单元，消息交互单元用于将QoS需求填充至DHCPDiscover消息中。

4.根据权利要求2或3所述的基于QoS的主动请求连接方法，其特征在于，所述网络状况监测统计模块以LKM的形式动态加载在路由器操作系统中，消息交互模块以LKM的形式动态加载在终端的操作系统中。

5.根据权利要求2所述的基于QoS的主动请求连接方法，其特征在于，所述监测统计单元统计路由器的带宽、丢包率、吞吐量、时延、抖动和是否有加密安全；所述QoS参数包括带宽、丢包率、吞吐量、时延、抖动和是否有加密安全。

6.根据权利要求5所述的基于QoS的主动请求连接方法，其特征在于，所述QoS参数添加到DHCPDiscovery消息的Option选项中。