CN112769965A

CN112769965A - Ip地址管理和分配方法、装置及系统

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Publication number: CN112769965A
Application number: CN201910998470.4A
Authority: CN
Inventors: 聂树明
Original assignee: Zhongying Youchuang Information Technology Co Ltd
Current assignee: Zhongying Youchuang Information Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2039-10-21
Also published as: CN112769965B

Abstract

本发明提供了一种IP地址管理和分配方法、装置及系统，该方法包括：获取预设的IP地址信息；预设的IP地址信息包括多段IP地址；根据IP地址信息确定多个地址池；每个地址池包括多段预设的IP地址；标记地址池中的静态地址和固定地址；静态地址中包括MAC地址；根据地址池、静态地址和固定地址生成可用地址段；当收到用户地址分配请求报文时，根据用户地址分配请求报文、MAC地址、地址池和可用地址段为用户分配IP地址，得到地址分配结果。本发明实施例可以实现一个虚拟化BRAS支持多区域，多网络的地址池分配。

Description

IP地址管理和分配方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种IP地址管理和分配方法、装置及系统。

背景技术

宽带远程接入服务器(Broadband Remote Access Server，简称BRAS)是面向宽带网络应用的新型接入网关，它位于骨干网的边缘层，可以完成用户带宽的IP/ATM网的数据接入(目前接入手段主要基于xDSL/Cable Modem/高速以太网技术(LAN)/无线宽带数据接入(WLAN)等)，实现商业楼宇及小区住户的宽带上网、基于IPSec(IP Security Protocol)的IP VPN服务、构建企业内部Intranet、支持ISP向用户批发业务等应用，目前，单一的BRAS不能满足多区域、多级别的地址分配，需要配置更多的BRAS，耗费巨大的成本。

vBRAS(Virtual BRAS，虚拟宽带远程接入服务器)引入现网后，现有BRAS网络架构将分离出负责转发的BRAS-UP和负责控制面的BRAS-CP。目前，对控制跟转发平面分离的VBras架构，控制面中现有IP地址管理分配方案无法支持多区域、多网络的IP地址管理和分配。

发明内容

本发明提供了一种方法、装置及系统，可以应用于vBRAS，实现多区域、多网络的IP地址管理和分配。

第一方面，本发明实施例提供了一种IP地址管理和分配方法，该方法包括：获取预设的IP地址信息；所述预设的IP地址信息包括多段IP地址；根据所述IP地址信息确定多个地址池；每个所述地址池包括多段预设的IP地址；标记所述地址池中的静态地址和固定地址；所述静态地址中包括MAC地址；根据所述地址池、所述静态地址和所述固定地址生成可用地址段；当收到用户地址分配请求报文时，根据所述用户地址分配请求报文、所述MAC地址、所述地址池和所述可用地址段为所述用户分配IP地址，得到地址分配结果。

第二方面，本发明实施例还提供一种IP地址管理和分配装置，该装置包括：管理模块，用于获取预设的IP地址信息；所述预设的IP地址信息包括多段IP地址；地址池模块，用于根据所述IP地址信息确定多个地址池；每个所述地址池包括多段预设的IP地址；标记模块，用于标记所述地址池中的静态地址和固定地址；所述静态地址中包括MAC地址；拆分模块，用于根据所述地址池、所述静态地址和所述固定地址生成可用地址段；分配模块，用于当收到用户地址分配请求报文时，根据所述用户地址分配请求报文、所述MAC地址、所述地址池和所述可用地址段为所述用户分配IP地址，得到地址分配结果。

第三方面，本发明实施例还提供一种IP地址管理和分配系统，该系统包括上述IP地址管理和分配装置。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述IP地址管理和分配方法。

第五方面，本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述IP地址管理和分配方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种IP地址管理和分配方案，该方案通过首先预设的IP地址信息，将IP地址信息划分为多段，得到多个地址池，即每个地址池包括多段预设的IP地址；之后，标记地址池中的静态地址和固定地址，其中，静态地址中包括MAC地址，再根据地址池、静态地址和固定地址生成可用地址段；当收到用户地址分配请求报文时，根据用户地址分配请求报文、MAC地址、地址池和所述可用地址段确定为所述用户分配静态地址或动态地址，得到地址分配结果。本发明实施例可以用于vBRAS的控制平面，支持管理和分配IP地址；通过确定多个地址池，实现一个虚拟化BRAS可支持多区域，多网络的地址池分配。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的IP地址管理和分配方法流程图；

图2为本发明实施例提供的vBRAS网络架构示意图；

图3为本发明实施例提供的控制面和转发面分离的vBRAS架构示意图；

图4为本发明实施例提供的vBRAS地址池方案示意图；

图5为本发明实施例提供的vBRAS地址池方案模块示意图；

图6为本发明实施例提供的IP Pool模块集成图；

图7为本发明实施例提供的地址管理分层结构示意图；

图8为本发明实施例提供的vBRAS分配和管理动态IP地址示意图；

图9为本发明实施例提供的静态地址维护页面示意图；

图10为本发明实施例提供的新增/修改静态地址页面示意图；

图11为本发明实施例提供的vBRAS分配和管理静态IP地址示意图；

图12为本发明实施例提供的地址池查询维护页面示意图；

图13为本发明实施例提供的地址池增加/修改页面示意图；

图14为本发明实施例提供的子网地址段管理界面示意图；

图15为本发明实施例提供的子网地址段增加/修改界面示意图；

图16为本发明实施例提供的可用地址查询页面示意图；

图17为本发明实施例提供的可用地址详细查询页面示意图；

图18为本发明实施例提供的地址状态查询页面示意图；

图19为本发明实施例提供的静态地址增加/修改页面示意图；

图20为本发明实施例提供的用户下线时释放地址流程示意图；

图21为本发明实施例提供的全量固定地址查询接口示意图；

图22为本发明实施例提供的应用部署架构示意图；

图23为本发明实施例提供的IP地址管理和分配装置结构框图；

图24为本发明实施例提供的计算机设备结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

传统BRAS的核心功能：用户通过特定的方式申请并接入网络，常见的接入方式有拨号接入、静态IP接入、动态DHCP接入以及与VPN相关的一些较复杂接入方式，这里仅介绍前三种方式。

拨号接入方式的工作过程如下：

用户在计算机上采用拨号软件，向BRAS发出接入申请。BRAS收到用户的申请后，匹配账户属性，决定此用户的认证和计费方式。BRAS根据认证和授权的结果，决定是否给用户分配地址和相应的用户属性。用户上线后，BRAS通知后台服务器计费开始，并检测用户是否在线。用户下线后，BRAS回收用户地址，并告知后台服务器计费结束。

静态IP接入的工作过程如下：

BRAS设备上配置好一些准备用于用户静态接入的参数。用户终端手动配置自己的IP地址和DNS等信息。用户终端和BRAS相互学习对方的信息(如ARP)。BRAS转发用户的数据报文。

动态DHCP接入的工作过程如下：

用户终端设置为自动获取地址和DNS。用户通过DHCP获取地址和DNS：BRAS做DHCP服务器时，为用户分配IP地址和DNS，并转发用户数据报文。BRAS做DHCP中继时，用户IP地址和DNS由DHCP服务器分配，BRAS作为用户的网管，转发用户数据报文。BRAS拦截用户上网的第一个TCP报文，并重定向到认证页面。用户在认证页面上填写用户名和密码等信息，进行AAA服务器认证。AAA服务器返回认证通过的授权信息，BRAS设备对用户进行相应的用户策略控制；保证按照授权策略进行正常上网。

未来网络的演变，网络中的网元会逐步的进行nfv虚拟化，首当其冲的就是BRAS设备。传统BRAS机房位于运营商端局，端局进行虚拟化重构后，新型vBRAS可采用边缘NFVI-POP进行承载，其网络架构如图2所示。

用户流量经过OLT在交换机处集中，交换机连接汇聚交换机，将用户流量引入端局。端局内整机柜服务器承载vBRAS各个功能组件和VIM、PIM、VNFM、NFVO等管理系统。用户流量首先被汇聚交换机引导至vBRAS转发面所在服务器，通过转发面分流，部分流量会流向vBRAS控制面进行后续处理，部分流量直接从汇聚交换机流向CR路由器，最终进入骨干网。

vBRAS引入现网后，现有BRAS网络架构将分离出负责转发的BRAS-UP和负责控制面的BRAS-CP，其中BRAS-UP包括基于传统硬件架构和基于NFV技术的实现，而BRAS-CP则由多个VNF组成，处理由BRAS-UP上传控制报文，并下发转发规则控制BRAS-UP的转发行为，以实现转控分离及设备软硬件解耦，如图3所示。

vBRAS从逻辑上分为控制平面BRAS-CP和用户平面BRAS-UP。BRAS-CP控制平面对IP地址池进行管理和分配，要求支持以静态配置方式，PPPoE动态配置方式来管理和分配IP地址。BRAS-UP用户平面分配到地址段后，向CR路由器通告该地址段的路由。如图4所示。

IP地址集中管理，化整为零，按需分配，带来的优势是节省地址资源，能有效控制通告给CR路由器的路由数量。因此对控制跟转发平面分离的VBras架构，需要一套分层次、高并发，同时支持静态、动态灵活分配的虚拟化设备地址池管理分配方案，以满足完全替换实体Bras设备中的地址管理分配模块。

基于此，本发明实施例提供的一种IP地址管理和分配方法、装置及系统

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种IP地址管理和分配方法进行详细介绍。

本发明实施例提供了一种IP地址管理和分配方法，参见图1所示的一种IP地址管理和分配方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S102，获取预设的IP地址信息。

在本发明实施例中，预设的IP地址是可以用于给用户分配的IP地址。可以通过页面的方式获取预设的IP地址信息。

步骤S104，根据IP地址信息确定多个地址池。

在本发明实施例中，将预设的IP地址信息中的多段IP地址进行划分，得到多段预设的IP地址，将每个划分的结果作为一个地址池，可以为每个地址池确定一个地址池名称，以区分不同的地址池。一个地址池可以对应一个区域，因此，多个地址池可以对应多个区域，进而，实现一个虚拟化BRAS可支持多区域，多网络的地址池分配。

步骤S106，标记地址池中的静态地址和固定地址。

在本发明实施例中，对地址池中的IP地址设置MAC地址，以标记出静态地址。将IP地址的权限设置为不可用，以得到固定地址。

步骤S108，根据地址池、静态地址和固定地址生成可用地址段。

在本发明实施例中，存在多个地址池，可以通过地址池名称区分不同的地址池，对于地址池中的地址段，除去静态地址和固定地址之外的IP地址即为可用地址段。其中，可用地址段可以包括一个或多个IP地址。

步骤S110，当收到用户地址分配请求报文时，根据用户地址分配请求报文、MAC地址、地址池和可用地址段为用户分配IP地址，得到地址分配结果。

在本发明实施例中，地址分配请求报文可以包括用户的MAC地址信息和用户指定的地址池信息，根据用户地址分配请求报文及MAC地址可以为用户分配静态地址，根据用户指定的地址池信息、地址池和可用地址段可以为用户分配动态地址，得到地址分配结果。

本发明实施例提供了一种IP地址管理和分配方案，该方案通过首先预设的IP地址信息，将IP地址信息划分为多段，得到多个地址池，即每个地址池包括多段预设的IP地址；之后，标记地址池中的静态地址和固定地址，其中，静态地址中包括MAC地址，再根据地址池、静态地址和固定地址生成可用地址段；当收到用户地址分配请求报文时，根据用户地址分配请求报文、MAC地址、地址池和可用地址段确定为用户分配静态地址或动态地址，得到地址分配结果。本发明实施例可以用于vBRAS的控制平面，支持管理和分配IP地址；通过确定多个地址池，实现一个虚拟化BRAS可支持多区域，多网络的地址池分配。

考虑到为了减少与内存数据库的频繁交互，提升信息处理效率，该方法还可以执行如下步骤：将地址分配结果发送至存储模块，以使存储模块存储地址分配结果。

在本发明实施例中，将得到的所有地址分配结果发送至存储模块，存储模块可以预先对应每个地址池进行设置，当需要调用地址分配结果时，可直接与存储模块进行交互，从而提升信息处理效率。

考虑到为了满足支持静态地址、动态地址灵活分配，根据用户地址分配请求报文、MAC地址、地址池和可用地址段为用户分配IP地址，得到地址分配结果，可以按照如下步骤执行：

获取用户地址分配请求报文中的地址池名和用户MAC地址；查找静态地址中是否存在与用户MAC地址一致的MAC地址；如果是，将与用户MAC地址一致的MAC地址对应的静态地址分配给用户，得到地址分配结果；如果否，根据用户地址分配请求报文中的地址池名、地址池和可用地址段为用户分配IP地址，得到地址分配结果。

在本发明实施例中，当静态地址中存在与用户地址分配请求报文中一致的MAC地址，则将该MAC地址对应的静态地址分配给用户，即用户可以得到静态地址；如果不存在，则基于用户地址分配请求报文中的地址名，查找对应地址池，并将该地址池中的可用地址段的IP地址分配给用户，即用户可以得到动态地址，分配结束，得到地址分配结果。

为了实现地址的多级管理与分配，根据地址池、静态地址和固定地址生成可用地址段，可以按照如下步骤执行：

对地址池中多段预设的IP地址进行划分，得到多个子网段；每个子网段包括多个IP地址；将子网段中除静态地址和固定地址之外的IP地址作为可用地址段。

在本发明实施例中，例如，当存在三个地址池，分别为Pool1、Pool2和Pool3，Pool1中包括的预设IP地址为1-20，Pool2中包括的预设IP地址为21-30，Pool3中包括的预设IP地址为31-50，对于Pool1，可以对其进行划分，得到2个子网段：1-10和11-20，对于子网段1-10，标记其中IP地址5为固定地址，IP地址7为静态地址，则除IP地址5和IP地址7之外的IP地址为可用地址段，即可用地址段包括IP地址1-4，IP地址6和IP地址8-10。

在确定了无法为用户分配静态地址后，该方法可以为用户分配动态地址，根据用户地址分配请求报文中的地址池名、地址池和可用地址段为用户分配IP地址，可以按照如下步骤执行：

根据用户地址分配请求报文中的地址池名确定目标地址池；从目标地址池中的可用地址段中随机确定IP地址分配给用户。

在本发明实施例中，用户可以在地址分配请求报文中通过参数指定地址池名，例如，用户可以指定地址池为Pool1，从而，本发明实施例中，可以在地址池Pool1中为该用户分配IP地址。

需要说明的是，在给用户分配IP地址时，可以随机分配当前地址池中的空闲IP地址，也可以对各个可用地址段进行评价，评价标准可以根据需求进行设定，例如，评价标准可以为当地址段的地址占用率等，之后，基于评价结果进行IP地址的动态分配。

另外需要说明的是，在用户没有指定地址池名的情况下，可以在可用地址段中随机确定IP地址分配给用户，也可以按照预先设置的规则为用户动态分配地址。

考虑到为提高IP地址的使用效率，该方案还包括如下步骤：

若用户地址分配请求报文为下线报文，则根据预设时长释放下线用户的IP地址。

在本发明实施例中，本发明实施例支持动态地址IP地址缓冲，若用户地址分配请求为下线报文，在收到下线报文之后，IP地址是可以被缓冲的，即这个地址仍暂时被用户预定了，这个地址不允许分配给其它用户使用。地址管理器IPMGR能识别被缓冲的IP地址对应的用户MAC地址。等MAC对应地址老化时间一到，该地址被释放，恢复为正常状态。极大化的优化掉线引起的IP地址变更以及IP地址分配资源消耗。

下面通过更具体的实施例对该方法进行说明。

为了满足虚拟化BRAS之后的地址池管理的需求，满足支持静态、动态灵活分配，并且满足支持替换现有城域网BRAS区域化部署的问题，满足一个虚拟化BRAS可支持多区域，多网络的地址池分配逻辑，本方法址池可以区分两个IP MGR和IP Pool，IP MGR主要为应对多区域、多网络，单区域单网络下再区分IP Pool。

预设的IP地址信息可以预先通过页面的方式进行维护，参见表1，地址池pool中的相关字段可以如该表所示进行维护：

表1vBRAS地址池方案可以包含IP MGR和IP Pool两种模块，其中IP MGR与IP Pool是一对多的关系。如图5所示的vBRAS地址池方案模块示意图。

参见图7所示的地址管理分层结构示意图，IP MGR模块可对地址管理采用3级管理，第1级为Pool(实际对应实体BAS的域)、第2级为subnet(对应为实体BAS的分配地址池)、第3级为seg，在一个可能的实施例中，地址池Pool1中包括的预设IP地址为1-20，subnet1包括的子网段为1-10，subnet2包括的子网段为11-20，ip seg1包括的可用地址为IP地址1-4，ip seg2包括的可用地址为IP地址6，可以分配给用户的IP地址为1、2、3、4、6、8、9和10。

其中，IP MGR模块集成于MSEC-WEB(Mass Service Engine in Cluster，毫秒服务器)，可以用于提供IP Pool的管理、SUBNET的添加、删除、修改等功能，以及特殊地址，静态地址剔除规则生成，根据配置的ip pool、subnet以及segment可用地址段自动生成。在地址池管理界面，提供添加、删除、修改地址池功能，采用列表显示“地址池名称，子网数，子网IP网段(可复数)，主DNS，备DNS，Mac绑定老化时间”等信息。

对于IP MGR模块，参见图12所示的地址池查询维护页面示意图，要求地址池下没有子网段的地址池也能被查询出来，需要统计每个地址池下有多少可用地址，有多少已经使用地址(根据segment分配情况)。参见图13所示的地址池增加/修改页面示意图，点击“查看子网”或者“地址池名称”跳转到子网地址池段管理界面。在子网地址池段管理界面，提供添加、删除、修改子网功能，采用列表显示“地址池名称，子网地址池名称，IP网段，剔除IP范围”等信息，点击“修改子网”可以修改IP网段的功能(弹出修改页面)。参见图14所示的子网地址段管理界面示意图，操作可触发修改，可在页面触发增加删除，删除需要确认框。参见图15所示的子网地址段增加/修改界面示意图，给地址池增加子网地址段时，要进行子网地址段名称冲突检查，以及输入的子网IP网段冲突检查，要求子网IP网段支持三种格式，单地址格式:x.x.x.x，即为一个32位的地址，起始地址-终结地址格式：x.x.x.x-y.y.y.y，但是开始到终结的一段地址；CIRD的地址段格式：x.x.x.x/y，代表一段地址。增加剔除地址时，需要进行判断，若剔除的地址不在地址地址段范围内，则不允许增加，剔除类型主要有：业务静态地址，固定地址。针对子网IP网段掩码以及子网IP网段网关，要求子网IP网段为CIRD的地址段格式：x.x.x.x/y则要求此两个字段自动生成，其余两种格式要求手工输入。

参见图16所示的可用地址查询页面示意图，点击起始地址或者结束地址弹出seg地址详细查询(可用segment实际动态生成，仅供查询)。参见图17所示的可用地址详细查询页面示意图，每段Seg下的地址分配情况查询页面(自动分配，仅供查询)。参见图18所示的地址状态查询页面示意图，增加地址状态查询功能，输入地址之后，查询地址是否有被管理，若被管理了，需要把地址对应地址池，子网地址池段，SEG，以及使用情况，对应mac，对应账号等信息查询出来。查询范围可以覆盖：静态地址(业务静态以及固定地址)，动态分配地址。图18中实际有各种地址查询出来的样例。参见图19所示的静态地址增加/修改页面示意图，可以查询出空闲地址，针对动态空闲地址查询出来的结果可以直接进行静态地址添加，添加直接跳到静态地址添加页面：自动带出地址池，子网地址段名称即可。

需要说明的是，对于子网段的相关字段，可以按照表2的内容进行预先维护：

字段名	字段类型	描述
			subnet_name	char(32)	子网地址池段名称
pool_name	char(32)	地址池名称
			subnet_IP	char(56)	地址段
netmask	uint32_t	掩码
			gateway	uint32_t	网关

表2

对于IP seg相关字段，例如，可以设置分层关系为地址池(实际可对应为实体机的Domain)->Subnet(实际为地址池下各个可用的地址池段，可为多段)->segment(每段地址池中具体可用的段，需要针对规则对整段地址进行拆分，实际可以理解segment为自动生成的地址段，在subnet段中手动或者自动增加规则，规则主要为标记出不可用地址段，然后根据规则自动生成segment下的所有可用地址段信息)，参见表3：

字段名	字段类型	描述
			pool_name	char(32)	地址池名称
subnet_IP	char(56)	子网地址段名称
			begin_ip	uint32_t	可用起始IP
end_ip	uint32_t	可用结束IP

表3IP MGR模块属于一个网络、一个区域下一个模块，提供界面操作，包含IP Pool服务管理与配置。IP Pool模块提供配置接口、PPPoE/IPoE分配接口以及与第三方地址池接口，此模块与其它系统交互如图6的IP Pool模块集成图所示：

(1)PPPoE/IPoE Client程序向PPPoE/IPoE Server发送拨号请求。

(2)PPPoE/IPoE Server处理拨号请求，并向Radius Server发送认证授权处理。

(3)如果Radius Server返回的是IP地址，则PPPoE/IPoE Server则不再向IP Pool获取地址请求。

(4)如果Radius Server返回的是地址池名称或无返回地址池信息，则PPPoE/IPoEServer将通过MAC地址、地址池名称(缺省地址池)等信息向IP Pool获取IP地址。

关于管理和分配静态地址：

静态地址实际为两种不同的静态IP，一种为固定IP(ADSL专线，只进行管理)，另一种为业务静态IP(通过pppoe拨号分配静态地址)，两种不同的静态地址，实际要求独立维护，不与动态请求地址部分一起维护。固定IP不需要通过pppoe方式动态获取的地址，但需要在IP-POOL中维护，实际做成可维护的单独表功能，通过页面维护以便在转发层面可支持。业务静态地址需要支持通过pppoe方式获取地址，但是获取实际为根据MAC地址直接返回对应静态地址即可。

对于静态地址，地址维护的时候加上对应的地址池名称，地址段名称，即地址池->地址段->静态地址(固态IP以及业务静态IP，但固定地址实际不需要对应到地址池以及地址段)，两种地址均要求实现页面维护，要求成多对一的关系(多MAC对一个IP)，维护字段基本一致，字段信息可以如表4。两种地址字段一致，类型不一致。要求提供页面维护，可对地址进行增加删除修改，并且在增加静态地址时需要进行校验，若找不到对应的地址池名称，地址段名称等，不允许增加相关静态地址，增加相关静态地址之后，要求增加规则，将静态地址从可用的segment地址中剥离出来。

字段名	字段类型	描述
			pool_name	char(32)	地址池名称
subnet_name	char(32)	子网地址池段名称
			Static_IP	char(32)	静态地址信息
MAC	char(64)	MAC地址信息
			IP_Type	char(12)	Fixed/Static固定地址/业务静态地址

表4

参见图9所示的静态地址维护页面示意图，固定地址实际为在转发层面维护的地址，不通过本发明实施例进行分配，但可通过本发明实施例进行维护。

参见图10所示的新增/修改静态地址页面示意图，需要说明的是：a.若地址类型为业务静态地址，根据输入的静态地址，自动定位出相关的地址池以及子网地址池信息，要求业务静态地址必要要在对应的地址池中，固定地址可不在地址池中。b.若地址类型为固定地址，则不需要要求地址池名称以及子网地址段名称，也不需要配置MAC地址，但是需要跟已有的地址池下的子网地址池段进行冲突校验，一旦有交叉则不允许增加。

参见图11所示的vBRAS分配和管理静态IP地址示意图，业务静态地址分配时，实现IP地址与MAC地址的绑定，即用户每次拨号登录网络时分配到相同的IP地址。静态地址分配与管理的具体功能要求如下：A，支持通过指定MAC的给用户分配特定的地址；B，若MAC地址有对应指定的静态地址则直接返回特定的静态地址，若没有则进行动态地址分配；C，在地址池耗尽的情况下拒绝用户的分配地址请求。

关于管理和分配动态地址：

参见图8所示的vBRAS分配和管理动态IP地址示意图，BRAS-MGR支持管理和分配动态地址，具体功能如下：

A，支持在本地配置用于PPPoE用户的地址池，支持用户从本地地址池动态分配地址。B，支持在地址池中使用私有地址(私有地址不复用)。IP地址池必须可以包含多个CIDR地址块。C，支持IP地址、MAC地址在用户临时下线之后动态绑定，用户下线之后设置Mac地址对应分配地址临时绑定，在绑定没有老化之前，对应Mac地址再次请求pppoe分配地址则直接分配临时绑定地址，避免地址冲突和盗用。

关于动态地址管理和分配地址规则。

地址池支持通过pppoe来分配IP地址，能支持每个地址池可下分20个以上的IPPool。通过地址池选择，可为不同的地区/端局分配不同的IP Pool。支持在本地配置为指定的地址池名称用户使用特定的地址池段。IP地址的管理严格遵守地址不能冲突的原则：

1，支持划分IP地址段管理，Seg1,Seg2,……等等，每个段具有一个连续的IP地址。

2，地址管理器IPMGR支持地址加入“段”，比如10.1.1.0---10.1.1.20。地址管理器支持容错检查，用来检查地址段是否合法，包括地址是否在其它“段”内，是否是静态地址等。如果检查结果是非法，则拒绝加入地址池。

3，地址管理器IPMGR允许加入单个地址。

4，地址管理器IPMGR允许剔除单个地址或段地址。例如：IPMGR管理一个23.1.1.0/24段地址。但23.1.1.100是一个特殊静态地址，需要从地址池里剔除。这样的结果导致可用segment地址池分为两个段地址：Seg1(23.1.1.0-23.1.1.100)和Seg2(23.1.1.100-23.1.1.255)。

5，地址管理器支持IP地址缓冲。在收到下线报文之后，IP地址是可以被缓冲的，即这个地址仍暂时被用户预定了，这个地址不允许分配给其它用户使用。地址管理器IPMGR能识别被缓冲的IP地址对应的用户MAC地址。等MAC对应地址老化时间一到，该地址被释放，恢复为正常状态。

关于管理地址池，可配置地址池，IP Pool模块通过用户提供的地址池名称匹配，匹配后到具体的地址池下的子网地址池段下获取地址；字段为名称、IP地址，掩码、网关、DNS以及租期。

1.Pool管理接口(后端)，Curl：[POST、GET、PUT、DELETE]/ippool/pool相关字段如表5所示：

表52.Subnet管理接口，Curl：[POST、GET、PUT、DELETE]/ippool/Subnet，相关字段如表6所示：

字段名	字段类型	描述
			subnet_name	char(32)	子网池名称
subnet_IP	char(56)	地址段
			netmask	uint32_t	掩码
gateway	uint32_t	网关

表63.IPSeg管理接口(实际不需要)，Curl：[POST、GET、PUT、DELETE]/ippool/IPSeg，IP seg相关字段可以如表7所示：

表7

关于配置静态/固定/特殊地址，参见表8：

(1)可配置静态绑定地址，即用户MAC地址和IP地址绑定。

(2)用户申请地址池，先根据用户的MAC地址匹配该表项，如果匹配成功，则执行返回该IP给用户。

(3)字段信息包含用户MAC地址、IP地址和地址池名称(提供掩码、网关、DNS以及租期信息)。

表8

关于配置绑定占用地址，参见表9：

(1)将Radius Server绑定的IP地址，在IP Pool模块中标记为已占用，该地址不能被IP Pool模块分配。

(2)字段信息包含用户名、IP地址和地址池名称

字段名	字段类型	描述
			user_name	char(32)	用户名(Radius Server中的用户名)
ip	uint32_t	IP地址
			Netmask	uint32_t
pool_name	char(8)	地址池名称，P地址所在的地址池

表9

本发明实施例还可以配置监听IP和接口，参见表10：

(1)配置本地监听的IP地址和端口，该接口用于和PPPoE/IPoE Client的对接。

(2)配置的IP和接口对接对接第三方地址分配程序(以对接DHCP Server为例)。地址包含本地IP地址、端口号；第三方地址分配程序IP地址和端口号。

字段名	字段类型	描述
			external_ip	uint32_t	连接第三方IP地址
external_port	uint16_t	连接第三方的端口号

表10

关于外部接口，外部接口可以采用udp协议承载私有协议。PPPoE/IPoE Server和IP Pool之间的接口流程关系如下所示：

A.PPoE/IPoE Server向IP Pool发送获取地址请求信息(地址池名称、MAC地址)。

B.根据请求信息进行匹配对应的地址池，如果地址池存在空闲地址则返回对应地址信息，否则返回请求失败信息。

C.用户下线时，发送释放地址信息(地址池名称、MAC地址、IP地址)，IP Pool释放相应的地址。

参见图20所示的用户下线时释放地址流程示意图，其中，请求信息字段可以如表11所示，返回信息字段表可以如表12所示：

字段名	字段类型	描述
			mac	uint32_t	用户mac地址
Account	char(64)	用户账号，仅用于记账，可以为空
			pool_name	char(64)	用户所在地址池名称

表11

字段名	字段类型	描述
			ip	uint32_t	返回的用户IP
netmask	uint32_t	返回的用户掩码
			gateway	uint32_t	返回的用户网关
primary_dns	uint32_t	返回的用户主DNS
			secondary_dns	uint32_t	返回的用户备DNS

表12

参见图21所示的全量固定地址查询接口示意图，针对当前在系统管理的固定地址，要求能以接口的方式，全量的方式提供所有的固定地址信息。

本发明实施例提供了一种IP地址管理和分配方法、装置及系统，该方法主要负责控制面中IP地址管理分配部分逻辑，满足城域网Bras设备虚拟化替换实体Bras的IP地址池的管理功能，实现静态地址分配以及动态地址分配，通过地址池层次设计的方式，排除掉原实体Bras一台Bras只能管控固定区域用户的限制，使得虚拟化Bras在硬件条件满足的情况下，可分多个MGR，实现多区域、多网络的统一IP地址管理分配，静态地址区分固定地址以及业务静态地址，固定地址为转发面预留地址，不参与分配，单可预留转发面播布，以免地址冲突，支持业务静态地址按mac地址自动分配地址，参见图22所示的应用部署架构示意图，该方案支持启动多应用并支持负载均衡，在硬件条件足够的情况，动态横向扩展延伸，单应用(APP)支持10000个/秒，即1秒钟能响应1万个地址申请请求。

本发明实施例还提供一种IP地址管理和分配装置，参见图23所示的IP地址管理和分配装置结构框图，该装置包括：

管理模块71，用于获取预设的IP地址信息；预设的IP地址信息包括多段IP地址；地址池模块72，用于根据IP地址信息确定多个地址池；每个地址池包括多段预设的IP地址；标记模块73，用于标记地址池中的静态地址和固定地址；静态地址中包括MAC地址；拆分模块74，用于根据地址池、静态地址和固定地址生成可用地址段；分配模块75，用于当收到用户地址分配请求报文时，根据用户地址分配请求报文、MAC地址、地址池和可用地址段为用户分配IP地址，得到地址分配结果。

该装置还包括发送模块，用于：将地址分配结果发送至存储模块，以使存储模块存储地址分配结果。

分配模块，具体用于：获取用户地址分配请求报文中的地址池名和用户MAC地址；查找静态地址中是否存在与用户MAC地址一致的MAC地址；如果是，将与用户MAC地址一致的MAC地址对应的静态地址分配给用户，得到地址分配结果；如果否，根据用户地址分配请求报文中的地址池名、地址池和可用地址段为用户分配IP地址，得到地址分配结果。

分配模块，具体用于：对地址池中多段预设的IP地址进行划分，得到多个子网段；每个子网段包括多个IP地址；将子网段中除静态地址和固定地址之外的IP地址作为可用地址段。

分配模块，具体用于：根据用户地址分配请求报文中的地址池名确定目标地址池；从目标地址池中的可用地址段中随机确定IP地址分配给用户。

该装置还包括释放模块，具体用于：若用户地址分配请求报文为下线报文，则根据预设时长释放下线用户的IP地址。

本发明实施例还提供一种IP地址管理和分配系统，该系统包括上述任一种可能的IP地址管理和分配装置。

本发明实施例还提供一种计算机设备，参见图24所示的计算机设备结构示意框图，该计算机设备包括存储器81、处理器82，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一种方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的计算机设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述

本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述任一种方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种IP地址管理和分配方法，其特征在于，包括：

获取预设的IP地址信息；所述预设的IP地址信息包括多段IP地址；

根据所述IP地址信息确定多个地址池；每个所述地址池包括多段预设的IP地址；

标记所述地址池中的静态地址和固定地址；所述静态地址中包括MAC地址；

根据所述地址池、所述静态地址和所述固定地址生成可用地址段；

当收到用户地址分配请求报文时，根据所述用户地址分配请求报文、所述MAC地址、所述地址池和所述可用地址段为所述用户分配IP地址，得到地址分配结果。

2.根据权利要求1所述的IP地址管理和分配方法，其特征在于，还包括：

将所述地址分配结果发送至存储模块，以使所述存储模块存储所述地址分配结果。

3.根据权利要求1所述的IP地址管理和分配方法，其特征在于，根据所述用户地址分配请求报文、所述MAC地址、所述地址池和所述可用地址段为所述用户分配IP地址，得到地址分配结果，包括：

获取用户地址分配请求报文中的地址池名和用户MAC地址；

查找静态地址中是否存在与所述用户MAC地址一致的MAC地址；

如果是，将与所述用户MAC地址一致的MAC地址对应的静态地址分配给所述用户，得到地址分配结果；

如果否，根据所述用户地址分配请求报文中的地址池名、所述地址池和所述可用地址段为所述用户分配IP地址，得到地址分配结果。

4.根据权利要求3所述的IP地址管理和分配方法，其特征在于，根据所述地址池、所述静态地址和所述固定地址生成可用地址段，包括：

对所述地址池中多段预设的IP地址进行划分，得到多个子网段；每个所述子网段包括多个IP地址；

将所述子网段中除所述静态地址和所述固定地址之外的IP地址作为可用地址段。

5.根据权利要求4所述的IP地址管理和分配方法，其特征在于，根据所述用户地址分配请求报文中的地址池名、所述地址池和所述可用地址段为所述用户分配IP地址，包括：

根据所述用户地址分配请求报文中的地址池名确定目标地址池；

从所述目标地址池中的可用地址段中随机确定IP地址分配给所述用户。

6.根据权利要求1-5任一项所述的IP地址管理和分配方法，其特征在于，还包括：

若所述用户地址分配请求报文为下线报文，则根据预设时长释放下线用户的IP地址。

7.一种IP地址管理和分配装置，其特征在于，包括：

管理模块，用于获取预设的IP地址信息；所述预设的IP地址信息包括多段IP地址；

地址池模块，用于根据所述IP地址信息确定多个地址池；每个所述地址池包括多段预设的IP地址；

标记模块，用于标记所述地址池中的静态地址和固定地址；所述静态地址中包括MAC地址；

拆分模块，用于根据所述地址池、所述静态地址和所述固定地址生成可用地址段；

分配模块，用于当收到用户地址分配请求报文时，根据所述用户地址分配请求报文、所述MAC地址、所述地址池和所述可用地址段为所述用户分配IP地址，得到地址分配结果。

8.一种IP地址管理和分配系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的IP地址管理和分配装置。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至6任一项所述的方法的步骤。

10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行上述权利要求1至6任一项所述的方法。