CN105704256B - 一种ip地址管理方法、装置和系统 - Google Patents

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本发明公开了一种IP地址管理方法，BRAS检测到空闲的IP地址时，获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收，当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端；本发明同时还公开了一种IP地址管理装置和系统。

Description

一种IP地址管理方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及计算机网络技术，尤其涉及一种IP地址管理方法、装置和系统。
背景技术
在科技飞速发展的今天，网络技术也发生着日新月异的变化。如今，网络在用户生活中的地位愈加重要，越来越多的用户都在使用便捷的网络。然而，由于现有的设备性能的限制，如图1所示，小区用户和集团客户需要分别使用不同的宽带接入服务器(BRAS，Broadband Remote Access Server)，同时由于网络组网的限制，不同的BRAS需要使用不同的地址池，而由于小区用户和集团客户使用网络的时间分别为夜晚和白天，导致小区用户和集团客户之间IP地址利用的潮汐效应，这种情况下，如果各BRAS不能快速地将空闲地址段提供给动态主机配置协议(DHCP，Dynamic Host Configuration Protocol)服务器，使DHCP服务器回收空闲地址段不及时，将影响DHCP对申请地址段的BRAS的地址段分配，也将造成BRAS中空闲IP地址的浪费。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明主要提供一种IP地址管理方法、装置和系统。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种IP地址管理方法，该方法包括：
BRAS检测到空闲的IP地址时，获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收，当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端。
上述方案中，该方法还包括：当BRAS中不存在没有被标记为准备回收的地址段时，BRAS根据各地址段的空闲率，按照由低到高的顺序，依次选择地址段中的空闲IP地址分配给新客户端。
上述方案中，该方法还包括：当地址段的空闲率超过第二阈值时，向DHCP服务器发送携带选项(Option)字段的DHCP释放(Release)消息，所述Option字段中地址(Address)字段和掩码(Mask)字段指示DHCP服务器需要回收的所述地址段，并接收DHCP服务器返回的确认消息(ACK)。
上述方案中，该方法还包括：当BRAS收到新客户端上网申请时，检查到本地没有空闲的IP地址，BRAS向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP请求(Request)消息，所述DHCPRequest消息携带的Option字段中Address和Mask字段全部置0或置1，接收DHCP服务器返回的携带Option字段的DHCP提供(Offer)消息，所述DHCP Offer消息携带的Option字段中Address和Mask字段指示DHCP服务器向BRAS分配的地址段，根据DHCP服务器分配的地址段向新客户端分配IP地址。
本发明提供一种IP地址管理装置，该装置设置在BRAS中，包括：检测模块、标记模块、分配模块；其中，
检测模块，用于检测到空闲的IP地址时，通知标记模块；
标记模块，用于获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收；
分配模块，用于当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端。
上述方案中，所述分配模块，还用于当不存在没有被标记为准备回收的地址段时，根据各地址段的空闲率，按照由低到高的顺序，依次选择地址段中的空闲IP地址分配给新客户端。
上述方案中，该装置还包括：回收指示模块，用于当地址段的空闲率超过第二阈值时，向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP Release消息，所述Option字段中Address字段和Mask字段指示DHCP服务器需要回收的所述地址段，并接收DHCP服务器返回的ACK消息。
上述方案中，该装置还包括：地址申请模块，用于当收到新客户端上网申请时，检查到本地没有空闲的IP地址，向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP Request消息，所述DHCP Request消息携带的Option字段中Address和Mask字段全部置0或置1，接收DHCP服务器返回的携带Option字段的DHCP Offer消息，所述DHCP Offer消息携带的Option字段中Address和Mask字段指示DHCP服务器向BRAS分配的地址段，根据DHCP服务器分配的地址段向新客户端分配IP地址。
本发明提供一种IP地址管理系统，该系统包括：BRAS、DHCP服务器；其中，
BRAS，用于检测到空闲的IP地址时，获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收，当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端；确定所述空闲率超过第二阈值时，向DHCP服务器发送指示回收所述地址段的消息，并接收DHCP服务器返回的ACK消息；
DHCP服务器，用于接收指示回收所述地址段的消息，回收所述地址段，并返回ACK消息。
上述方案中，所述BRAS，还用于当不存在没有被标记为准备回收的地址段时，根据各地址段的空闲率，按照由低到高的顺序，依次选择地址段中的空闲IP地址分配给新客户端。
上述方案中，所述BRAS，还用于当收到新客户端上网申请时，检查到本地没有空闲的IP地址，向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP Request消息，所述DHCP Request消息携带的Option字段中Address和Mask字段全部置0或置1，接收DHCP服务器返回的携带Option字段的DHCP Offer消息，根据所述DHCP Offer消息中DHCP服务器分配的地址段向新客户端分配IP地址；
相应的，所述DHCP服务器，还用于接收所述DHCP Request消息，返回携带Option字段的DHCP Offer消息，所述DHCP Offer消息携带的Option字段中Address和Mask字段指示DHCP服务器向BRAS分配的地址段。
本发明提供了一种IP地址管理方法、装置和系统，BRAS检测到空闲的IP地址时，获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收，当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端；如此，能够保证空闲率高的地址段尽快成为空闲的地址段，从而使DHCP服务器可以尽快回收地址段，避免影响DHCP对申请地址段的BRAS的地址段分配，提高BRAS中空闲IP地址的利用率。
附图说明
图1为现有的网络架构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种IP地址管理方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的Option字段结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种IP地址管理装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种IP地址管理系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例中，BRAS检测到空闲的IP地址时，获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收，当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端。
这里，所述IP地址可以是IPv4地址或IPv6地址等。
下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明实施例实现一种IP地址管理方法，如图2所示，该方法包括以下几个步骤：
步骤201：BRAS检测空闲的IP地址；
具体的，BRAS检测DHCP服务器发送的携带已释放的IP地址的DHCP释放(Release)消息或监测本地转发的数据包，确定空闲的IP地址。
步骤202：BRAS获得空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收；
具体的，BRAS根据空闲的IP地址查找出其所在的地址段，将所述地址段中空闲的IP地址的数量除以所述地址段总的的IP地址的数量，得到所述地址段的空闲率，比较所述空闲率与第一阈值的大小，当所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收；所述第一阈值为预先设定的，如设置为75％、或80％、或90％等；所述将所述地址段标记为准备回收可以是为所述地址段增加标示符，如“*”、“#”等，或预先设置准备回收表，将所述地址段添加到所述准备回收表中。
步骤203：当BRAS收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端。
这里，当BRAS中不存在没有被标记为准备回收的地址段、即地址段均被标记为准备回收时，BRAS根据各地址段的空闲率，按照由低到高的顺序，依次选择地址段中的空闲IP地址分配给新客户端。
本实施例的方法还包括：当地址段的空闲率超过第二阈值时，向DHCP服务器发送携带选项(Option)字段的DHCP Release消息，所述Option字段中地址(Address)字段和掩码(Mask)字段指示DHCP服务器需要回收的所述地址段，并接收DHCP服务器返回的确认消息(ACK)；所述Option字段如图3所示，包括编码(Code)字段、长度(Len)字段、Address字段和Mask字段，其中，Code字段用于添加用于表明所述Option字段的功能的编码，这里Code字段添加的编码为表示地址段回收的编码，Len字段用于添加所述Option字段的长度，Address字段用于添加IP地址，Mask字段用于添加掩码；所述第二阈值一般为100％，表明地址段整体空闲。
另外，本实施例的方法还包括：当BRAS收到新客户端上网申请时，检查到本地没有空闲的IP地址，BRAS向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP请求(Request)消息，所述DHCP Request消息携带的Option字段中Address和Mask字段全部置0或置1，接收DHCP服务器返回的携带Option字段的DHCP提供(Offer)消息，所述DHCP Offer消息携带的Option字段中Address和Mask字段指示DHCP服务器向BRAS分配的地址段，根据DHCP服务器分配的地址段向新客户端分配IP地址；所述DHCP服务器向BRAS分配的地址段为DHCP服务器从小区用户与集团客户共用的同一地址池中选择的空闲地址段。
这里，所述BRAS在向新客户端分配IP地址时，还向所属网络发布所述IP地址的路由。
为了实现上述方法，本发明还提供一种IP地址管理装置，设置在BRAS中，如图4所示，该装置包括：检测模块41、标记模块42、分配模块43；其中，
检测模块41，可以由BRAS的数据接口实现，用于检测到空闲的IP地址时，通知标记模块42；
标记模块42，可以由BRAS的处理器实现，用于获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收；
分配模块43，可以由BRAS的存储器实现，用于当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端。
所述检测模块41，具体用于检测DHCP服务器发送的携带已释放的IP地址的DHCP释放(Release)消息或监测本地转发的数据包，确定空闲的IP地址；
所述标记模块42，具体用于根据空闲的IP地址查找出其所在的地址段，将所述地址段中空闲的IP地址的数量除以所述地址段总的的IP地址的数量，得到所述地址段的空闲率，比较所述空闲率与第一阈值的大小，当所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收；
所述分配模块43，还用于当不存在没有被标记为准备回收的地址段、即地址段均被标记为准备回收时，根据各地址段的空闲率，按照由低到高的顺序，依次选择地址段中的空闲IP地址分配给新客户端；
该装置还包括：回收指示模块44，用于当地址段的空闲率超过第二阈值时，向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP Release消息，所述Option字段中Address字段和Mask字段指示DHCP服务器需要回收的所述地址段，并接收DHCP服务器返回的ACK消息；这里，所述第二阈值一般为100％，表明地址段整体空闲；
此外，该装置还可以包括：地址申请模块45，用于当收到新客户端上网申请时，检查到本地没有空闲的IP地址，向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP Request消息，所述DHCP Request消息携带的Option字段中Address和Mask字段全部置0或置1，接收DHCP服务器返回的携带Option字段的DHCP Offer消息，所述DHCP Offer消息携带的Option字段中Address和Mask字段指示DHCP服务器向BRAS分配的地址段，根据DHCP服务器分配的地址段向新客户端分配IP地址；所述DHCP服务器向BRAS分配的地址段为DHCP服务器从小区用户与集团客户共用的同一地址池中选择的空闲地址段。
基于上述装置，本发明还提供一种IP地址管理系统，如图5所示，该系统包括：BRAS51、DHCP服务器52；其中，
BRAS 51，用于检测到空闲的IP地址时，获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收，当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端；确定所述空闲率超过第二阈值时，向DHCP服务器52发送指示回收所述地址段的消息，并接收DHCP服务器52返回的ACK消息；所述发送指示回收所述地址段的消息具体为：发送携带Option字段的DHCP Release消息，所述Option字段中Address字段和Mask字段指示DHCP服务器52需要回收的所述地址段；
DHCP服务器52，用于接收指示回收所述地址段的消息，回收所述地址段，并返回ACK消息；
具体的，DHCP服务器52接收DHCP Release消息，回收所述DHCP Release消息携带的Option字段中Address字段和Mask字段指示的地址段，并返回ACK消息；
在一个实施例中，所述BRAS 51，还用于当不存在没有被标记为准备回收的地址段、即地址段均被标记为准备回收时，根据各地址段的空闲率，按照由低到高的顺序，依次选择地址段中的空闲IP地址分配给新客户端。
在一个实施例中，所述BRAS 51，还用于当收到新客户端上网申请时，检查到本地没有空闲的IP地址，向DHCP服务器52发送携带Option字段的DHCP Request消息，所述DHCPRequest消息携带的Option字段中Address和Mask字段全部置0或置1，接收DHCP服务器52返回的携带Option字段的DHCP Offer消息，根据所述DHCP Offer消息中DHCP服务器52分配的地址段向新客户端分配IP地址；
相应的，所述DHCP服务器52，还用于接收所述DHCP Request消息，返回携带Option字段的DHCP Offer消息，所述DHCP Offer消息携带的Option字段中Address和Mask字段指示DHCP服务器52向BRAS 51分配的地址段。
综上所述，本发明各实施例提供的方案能够保证空闲率高的地址段尽快成为空闲的地址段，从而使DHCP服务器可以尽快回收地址段，避免影响DHCP对申请地址段的BRAS的地址段分配，提高BRAS中空闲IP地址的利用率。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种IP地址管理方法，其特征在于，该方法包括：
宽带接入服务器BRAS检测到空闲的IP地址时，获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收，当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端；
其中，所述空闲率通过所述地址段内空闲的IP地址数量除以总IP地址数量而得到。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：当BRAS中不存在没有被标记为准备回收的地址段时，BRAS根据各地址段的空闲率，按照由低到高的顺序，依次选择地址段中的空闲IP地址分配给新客户端。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：当地址段的空闲率超过第二阈值时，向动态主机配置协议DHCP服务器发送携带选项Option字段的DHCP释放Release消息，所述Option字段中地址Address字段和掩码Mask字段指示DHCP服务器需要回收的所述地址段，并接收DHCP服务器返回的确认消息ACK。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：当BRAS收到新客户端上网申请时，检查到本地没有空闲的IP地址，BRAS向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP请求Request消息，所述DHCP Request消息携带的Option字段中Address和Mask字段全部置0或置1，接收DHCP服务器返回的携带Option字段的DHCP提供Offer消息，所述DHCP Offer消息携带的Option字段中Address和Mask字段指示DHCP服务器向BRAS分配的地址段，根据DHCP服务器分配的地址段向新客户端分配IP地址。
5.一种IP地址管理装置，其特征在于，该装置设置在BRAS中，包括：检测模块、标记模块、分配模块；其中，
检测模块，用于检测到空闲的IP地址时，通知标记模块；
标记模块，用于获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收；其中，所述空闲率通过所述地址段内空闲的IP地址数量除以总IP地址数量而得到；
分配模块，用于当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述分配模块，还用于当不存在没有被标记为准备回收的地址段时，根据各地址段的空闲率，按照由低到高的顺序，依次选择地址段中的空闲IP地址分配给新客户端。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置还包括：回收指示模块，用于当地址段的空闲率超过第二阈值时，向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP Release消息，所述Option字段中Address字段和Mask字段指示DHCP服务器需要回收的所述地址段，并接收DHCP服务器返回的ACK消息。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置还包括：地址申请模块，用于当收到新客户端上网申请时，检查到本地没有空闲的IP地址，向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP Request消息，所述DHCP Request消息携带的Option字段中Address和Mask字段全部置0或置1，接收DHCP服务器返回的携带Option字段的DHCP Offer消息，所述DHCP Offer消息携带的Option字段中Address和Mask字段指示DHCP服务器向BRAS分配的地址段，根据DHCP服务器分配的地址段向新客户端分配IP地址。
9.一种IP地址管理系统，其特征在于，该系统包括：BRAS、DHCP服务器；其中，
BRAS，用于检测到空闲的IP地址时，获得所述空闲的IP地址所在地址段的空闲率，确定所述空闲率超过第一阈值时，将所述地址段标记为准备回收，当收到新客户端上网申请时，优先将没有被标记为准备回收的地址段中的空闲IP地址分配给所述新客户端；确定所述空闲率超过第二阈值时，向DHCP服务器发送指示回收所述地址段的消息，并接收DHCP服务器返回的ACK消息；其中，所述空闲率通过所述地址段内空闲的IP地址数量除以总IP地址数量而得到
DHCP服务器，用于接收指示回收所述地址段的消息，回收所述地址段，并返回ACK消息。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述BRAS，还用于当不存在没有被标记为准备回收的地址段时，根据各地址段的空闲率，按照由低到高的顺序，依次选择地址段中的空闲IP地址分配给新客户端。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述BRAS，还用于当收到新客户端上网申请时，检查到本地没有空闲的IP地址，向DHCP服务器发送携带Option字段的DHCP Request消息，所述DHCP Request消息携带的Option字段中Address和Mask字段全部置0或置1，接收DHCP服务器返回的携带Option字段的DHCP Offer消息，根据所述DHCP Offer消息中DHCP服务器分配的地址段向新客户端分配IP地址；
相应的，所述DHCP服务器，还用于接收所述DHCP Request消息，返回携带Option字段的DHCP Offer消息，所述DHCP Offer消息携带的Option字段中Address和Mask字段指示DHCP服务器向BRAS分配的地址段。
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