CN1482806A - 在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法 - Google Patents
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Abstract
在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法，涉及电通讯领域中视音频数据传送的方法，包括步骤：通过PPPOE协议栈开始建立会话过程，完成地址发现阶段，确定接入服务器端的硬件以太网地址并建立起一个PPPOE会话标识符；服务器为该用户建立了连接，并为该用户动态分配到一个IP地址；利用所述的IP地址，与网络协议栈模块动态绑定，确保网络应用发送和接收数据通道的畅通；建立数据会议阶段，原有的IP数据包都要再经过PPP协议栈和PPPOE协议栈，在发送方进行打包重新组帧，在接收方逐步拆掉包头留下IP数据，以保证符合在ADSL链路上传送的帧格式；本发明充分利用了宽带业务的网络资源，节省了线路的费用开支。
Description
技术领域
本发明涉及电通讯领域中视音频数据传送的方法，尤其涉及在一体化会议电视终端内部支持非对称数字用户线路(ADSL)接入的方法。
背景技术
ADSL网络接入技术目前已被广大用户所使用，而支持这种ADSL接入技术的宽带接入设备大量采用在以太网上传送的点对点协议(PPPOE：Point-to-Point Protocol over Ethernet)来实现，PPPOE协议描述了采用以太网来作为承载用户点对点协议(PPP)数据链路的一种宽带接入的实现方式，宽带用户通过固定连接或虚拟拨号连接(PPPOE客户端拨号)经宽带接入网接入宽带接入设备，并选择相应的服务。
目前PPPOE客户端拨号软件的使用仅局限于Unix、Linux和windows平台，无法应用到嵌入式操作系统的小型化终端平台上，在这种一体化的终端上实现这种接入方法的意义在于能够充分利用现有的网络资源，既可保证一体化终端原有的网络接口方式和整体风格，又可充分利用这种接入业务中的计费和认证功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在会议电视一体化的终端平台(嵌入式操作系统)上实现ADSL接入的方法。
本发明所述的在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法是在会议电视终端内部实现PPPOE的客户端拨号，在原有的网卡驱动程序和网络协议栈(PNA)模块之间加入了点对点协议和在以太网上传送的点对点协议的实现过程，具体步骤如下：
第一步：在网卡驱动程序接收和发送数据的基础上，通过PPPOE协议栈开始建立会话过程，完成地址发现(Discovery)阶段，确定接入服务器端的硬件以太网(MAC)地址并建立起一个PPPOE会话标识符，即SESSION_ID；
第二步：经过PPP协议栈的协商和对用户名和密码的认证完成后，服务器就为该用户建立了连接(即会话)，并为该用户动态分配到一个IP地址；
第三步：利用上述的IP地址，与网络协议栈模块动态绑定，确保网络应用发送和接收数据通道的畅通；
第四步：建立数据会议阶段，在会议过程中，按数据流可以分为接收方向和发送方向，原有的IP数据包都要再经过PPP协议栈和PPPOE协议栈，在发送方进行打包重新组帧，在接收方逐步拆掉包头留下IP数据，以保证符合在ADSL链路上传送的帧格式。
采用本发明所述方法，充分利用了宽带业务的网络资源，节省了线路的费用开支，为电视会议的应用拓宽了范围，达到了普及电视会议应用的效果。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图。
图2是实现本发明所述方法时与系统其他模块的接口数据流图。
图3是PPPOE中地址发现阶段的流程图。
图4是点对点协议的链路建立流程图。
图5是PPPOE中会议阶段接收方的处理流程图。
图6是PPPOE中会议阶段发送方的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
图1是本发明所述的在嵌入式系统中实现ADSL接入方法包括的步骤：
第一步：在网卡驱动程序接收和发送数据的基础上，通过PPPOE协议栈开始建立会话过程，完成地址发现(Discovery)阶段，确定接入服务器端的以太网MAC地址并建立起一个PPPOE会话标识符，即SESSION ID，PPPOE就是在共享的以太网介质上通过PPPOE会话的ID和源/目的MAC地址来保证点对点的通信；
第二步：经过PPP协议栈的协商和对用户名和密码的认证完成后，服务器就为该用户建立了连接(会话)，并为该用户动态分配到一个IP地址；
第三步：利用上述的IP地址，与PNA模块动态绑定，确保网络应用发送和接收数据通道的畅通；
第四步：建立数据会议，在会议过程中，按数据流可以分为接收方向和发送方向，原有的IP数据包都要再经过PPP协议栈和PPPOE协议栈，在发送方进行打包重新组帧，在接收方逐步拆掉包头留下IP数据，以保证符合在ADSL链路上传送的帧格式。
图2所示为实现本发明所述方法时与系统其他模块的接口数据流图，实现本方法所需加入的PPP协议栈和PPPOE协议栈程序插入到原有的网卡驱动程序和PNA模块之间，原有的网络数据流都需再经过PPP协议栈和PPPOE协议栈的成帧处理。
图3所示的过程即为PPPOE中Discover阶段的处理过程：
第一步：当用户需要连接时，完成用户名和密码的输入后，即满足了可以发送会话发起数据包(PADI：PPPOE Active DiscoveryInitiation)的条件；
第二步：PPPOE拨号终端广播一个PADI数据包，所述数据包包含了所需的服务或者服务质量，此数据包用来为自身寻找一个接入服务器；
第三步：当网络中的多个接入服务器接收到PPPOE拨号主机发送过来的PADI数据包后，如果接入服务器能为该PADI数据包提供请求的服务，则返回一个会话提供数据包(PADO：PPPOE Active DiscoveryOffer)作为应答，终端收到PADO数据包后，从中选择一个作为自己的接入服务器；
第四步：拨号终端将向该接入服务器发送一个单播的会话请求数据包(PADR：PPPOE Active Discovery Request)，当接入服务器接收到一个PADR数据包后，它就开始准备启动一个PPP链路的协商；
第五步：接入服务器为本次PPPOE会话创建一个唯一的会话标识，并产生一个会话确定数据包(PADS：PPPOE Acitve DiscoverySession-Confirmation)来作为回应；
第六步：当收到一个有效的会话标识，PPPOE协议由地址发现阶段过渡到会议阶段。
在等待PADO包和PADS包的过程中设有一个超时处理机制，如果在规定的时间内没有得到相应的数据包，则回到初始态等待下一次连接过程。
图4是在PPP协议栈中进行点对点链路建立过程的流程图，步骤如下：
第一步：开始链路控制协议(LCP：Link Control Protocol)的整个协商流程，以配置和测试数据链路；
第二步：LCP协商完成后就开始进行认证过程，认证处理采用在LCP协商阶段协商好的认证方式对用户输入的用户名及密码进行认证；
第三步：认证成功后，进行IP控制协议(IPCP：Internet ProtocolControl Protocol)协商过程，PPPOE会话在PPP IPCP协商完毕之后，进入链路连接状态；
第四步：获得动态或固定的IP地址，与PNA模块动态绑定，此时即可以进行用户IP数据的收发处理了。
图5和图6表明了PPPOE会议阶段数据处理的过程，这里所指的数据流大体上可分为两种，一种是单纯的用于协议协商的数据，另一种是普通的由网络应用产生的IP数据。
图5所示的过程为PPPOE中会议阶段接收方的处理过程：
该过程由网口驱动程序的接收中断触发，由网口驱动程序截取到PPPOE类型的数据，去掉以太网帧头，送往PPPOE协议栈，如果收到Discover阶段的数据包，只处理会议终止数据包(PADT：PPPOE ActiveDiscovery Terminate)，表明此次PPPOE会话已经终结。其它的Discover阶段的数据包则丢弃。如果收到PPPOE会话阶段的数据报文，此时PPPOE载荷中封装的是标准的PPP数据帧，该PPP数据帧开始于PPP的协议标识，根据PPP的协议标识可以区分是PPP的协议协商数据还是IP数据，
如果是PPP的协议协商数据，就进入PPP的状态机处理程序，主要进行点对点的链路建立过程和状态查询；如果是IP数据，去掉PPP协议头，送到PNA模块中，由PNA模块送到其上的网络应用程序。
图6所示的过程为PPPOE中会议阶段发送方的处理过程：
在发送方向，PPP的协议协商的数据首先经过PPP协议状态机送出，在PPP协议栈和PPPOE协议栈中加载协议头，再送到网口驱动程序中打上以太网帧头，送到以太网上；PPPOE的协议协商数据由PPPOE协议的任务送出，在PPPOE协议栈中加载协议头，再送到网口驱动程序中打上以太网帧头，送到以太网上；而由网络应用产生的IP数据由PNA模块送出，在PPP协议栈和PPPOE协议栈中加载协议头，再送到网口驱动程序中打上以太网帧头，送到以太网上。
在图5、图6的实现过程中，利用以下原则优化PPPOE和PPP协议栈处理数据的流程，则更能加快数据处理的速度。
对于通用的PPP和PPPOE协议推荐的处理方法，由于其要分别适用于多种网络环境，在某些处理上有重复之处，则将其归并处理，这样可节约协议的执行时间。对于这样的处理主要有两处：一是PPPOE协议中明确规定了不推荐和禁止使用的LCP选项，例如地址和控制域协议域压缩选项，对PPP协议栈程序进行简化，因为这些选项有的是PPP开始用在串行链路和Modem拨号中使用，并不适用于以太网介质。二是由于PPP协议为了在串行线上传送包，需要在其包中增加自己的帧界定符，而PPPOE包在以太网上传送，有明显的帧边界，不需要帧界定符，所以在发送方向，PPP协议栈加载帧头时即可省去加帧界定符的时间，又可在PPPOE协议栈的处理中省掉去除帧界定符的时间；在接收方向，PPPOE协议栈也不用将去掉了PPPOE帧头的数据作加帧界定符的处理，再送给PPP协议栈处理，以节省处理时间。
Claims (7)
1、在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法，在会议电视终端内部实现在以太网上传送的点对点协议的客户端拨号，其特征在于在原有的网卡驱动程序和网络协议栈模块之间加入了点对点协议和在以太网上传送的点对点协议的实现过程，具体步骤如下：
第一步：在网卡驱动程序接收和发送数据的基础上，通过在以太网上传送的点对点协议栈开始建立会话过程，完成地址发现阶段，确定接入服务器端的硬件以太网地址并建立起一个在以太网上传送的点对点协议会话标识符，即SESSION_ID；
第二步：经过点对点协议栈的协商和对用户名和密码的认证完成后，服务器就为该用户建立了连接，即会话，并为该用户动态分配到一个IP地址；
第三步：利用上述的IP地址，与网络协议栈模块动态绑定，确保网络应用发送和接收数据通道的畅通；
第四步：建立数据会议阶段，在会议过程中，按数据流可以分为接收方向和发送方向，原有的IP数据包都要再经过点对点协议栈和在以太网上传送的点对点协议栈，在发送方进行打包重新组帧，在接收方逐步拆掉包头留下IP数据，以保证符合在非对称数字用户链路上传送的帧格式。
2、如权利要求1所述的在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法，其特征在于所述的地址发现阶段的处理过程如下：
第一步：用户需要连接时，完成用户名和密码的输入后，即满足可以发送会话发起数据包的条件；
第二步：在以太网上传送的点对点协议拨号终端广播一个会话发起数据包，所述数据包包含所需的服务或者服务质量，此数据包用来为自身寻找一个接入服务器；
第三步：当网络中的多个接入服务器接收到在以太网上传送的点对点协议拨号主机发送过来的会话发起数据包后，如果接入服务器能为该会话发起数据包提供请求的服务，则返回一个会话提供数据包作为应答，终端收到会话提供数据包后，从中选择一个作为自己的接入服务器；
第四步：拨号终端将向该接入服务器发送一个单播的会话请求数据包，当接入服务器接收到一个会话请求数据包后，开始准备启动一个点对点协议链路的协商；
第五步：接入服务器为本次在以太网上传送的点对点协议会话创建一个唯一的会话标识，并产生一个会话确定数据包来作为回应；
第六步：当收到一个有效的会话标识，以太网上传送的点对点协议由地址发现阶段过渡到会议阶段。
3、如权利要求2所述的在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法，其特征在于：在等待会话提供数据包和会话确定数据包的过程中设有一个超时处理机制，如果在规定的时间内没有得到相应的数据包，则回到初始态等待下一次连接过程。
4、如权利要求1所述的在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法，其特征在于所述的在点对点协议栈中连接建立的过程如下：
第一步：开始链路控制协议的整个协商流程，配置和测试数据链路；
第二步：链路控制协议协商完成后进行认证过程，认证处理采用在链路控制协议协商阶段协商好的认证方式对用户输入的用户名及密码进行认证；
第三步：认证成功后，进行IP控制协议协商过程，在以太网上传送的点对点协议会话在点对点协议、IP控制协议协商完毕之后，进入链路连接状态；
第四步：获得动态或固定的IP地址，与网络协议栈模块动态绑定，即可进行用户IP数据的收发处理。
5、如权利要求1所述的在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法，其特征在于所述的会议阶段接收方的处理过程如下：
由网口驱动程序截取到在以太网上传送的点对点协议类型的数据，去掉以太网帧头，送往以太网上传送的点对点协议栈；
如果收到发现阶段的数据包，只处理会议终止数据包，此次在以太网上传送的点对点协议会话已经终结；其它的发现阶段的数据包则丢弃；
如果收到在以太网上传送的点对点协议会话阶段的数据报文，区分是点对点协议的协议协商数据还是IP数据；
如果是点对点协议的协议协商数据，就进入点对点协议的状态机处理程序，进行点对点的链路建立过程和状态查询；
如果是IP数据，去掉点对点协议头，送到网络协议栈模块中，由网络协议栈模块送到网络应用程序。
6、如权利要求1所述的在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法，其特征在于所述的会议阶段发送方的处理过程如下：
点对点协议的协议协商数据首先经过点对点协议状态机送出，在点对点协议栈和以太网上传送的点对点协议栈中加载协议头，再送到网口驱动程序中打上以太网帧头，送到以太网上；
在以太网上传送的点对点协议的协议协商数据由以太网上传送的点对点协议的任务送出，在以太网上传送的点对点协议栈中加载协议头，再送到网口驱动程序中打上以太网帧头，送到以太网上；
由网络应用产生的IP数据由网络协议栈模块送出，在点对点协议栈和以太网上传送的点对点协议栈中加载协议头，再送到网口驱动程序中打上以太网帧头，送到以太网上。
7、如权利要求5或6所述的在嵌入式操作系统中支持非对称数字用户线路接入的方法，其特征在于利用以下原则优化在以太网上传送的点对点协议和点对点协议栈处理数据的流程：
对于通用的点对点协议和以太网上传送的点对点协议推荐的处理上有重复之处，则将其归并处理：
对于以太网上传送的点对点协议中明确规定了不推荐和禁止使用的链路控制协议选项，对点对点协议栈程序进行简化；
在发送方向，点对点协议栈加载帧头时，不需要增加帧界定符，在以太网上传送的点对点协议栈中同样省去去除帧界定符的处理；
在接收方向，以太网上传送的点对点协议栈不需要在去掉了以太网上传送的点对点协议帧头的数据上作加帧界定符的处理。
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