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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren
für eine
dynamische Port-Konfiguration einer Netzausrüstung für eine Kommunikation in einem
Breitbandnetz, insbesondere durch den DHCP-Protokoll-Server und
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine zentrale Verwaltungsdatenbank.
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Während der
vergangenen paar Jahre sind Breitbandnetze stetig gewachsen. Eine
Zahl von Netzelementen, typischerweise Leitweglenkungsvorrichtungen
(englisch: router), Schalter, DSLAM (= Digital Subscriber Line Access
Multiplexer = Digitalteilnehmerleitungs-Zugriffsmultiplexer) und
andere Typen einer Ausrüstung,
wird benutzt, um Breitbanddienste zu liefern.
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Herkömmliche
Anwähldienste
bestehen aus einer kleineren Zahl von zentral platzierten Modem-Servern,
wobei ein Endbenutzer oder ein Client/Kunde das Telefonsystem anwendet,
um sich in dieselben einzuwählen.
Bei Breitbandnetzen muss sich jedoch die Ausrüstung, die den Endbenutzer
verbindet, viel näher
bei der tatsächlichen
Position des Endbenutzers befinden. Diese Position ist beispielsweise
typischerweise in dem Keller eines Wohngebäudes oder an einer Position
innerhalb weniger hundert Meter von Einfamilienhäusern.
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Jedes
Netzelement verbindet typischerweise 10 bis maximal 100 Endbenutzer.
Und dies bedeutet natürlich,
dass es in einem Breitbandnetz einer ziemlich großen Größe zahlreiche
Netzelemente geben wird. Dies wirft eine Zahl von Problemen auf,
wie:
- – Die
riesige Zahl von Netzelementen sollte eine ähnliche Konfiguration haben,
um die Administration einer Ausrüstung
leichter zu machen.
- – Die
Netzelemente erfordern menschliche Ressourcen für eine Administration und eine
Verteilung.
- – Endbenutzer
haben unterschiedliche Bedürfnisse
nach einer Qualität
und einer Funktionalität,
was zu einer speziellen Konfiguration für einige Benutzer führt.
- – Begrenzungen
dabei, wie Netzelemente gepflegt werden, machen eine Einführung neuer
Dienste, die eine zusätzliche
Konfiguration erfordern, beschwerlich.
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Diese
Probleme führen
häufig
dazu, dass eine Menge von Ressourcen für ein Pflegen und Anpassen einer
Netzelementkonfiguration aufgewendet wird, um Bedürfnisse
von Kunden zu bewältigen.
Diese Probleme sind durch ein Beispiel leichter verständlich.
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Es
sei ein Netz mit 100000 Kunden und Netzelementen mit einer typischen
Port-Dichte von 24 Ports angenommen. Wenn jedem Kunden ein Port
zugewiesen ist, wird es in einem solchen Netz knapp über 4000 Netzelemente
geben.
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Hierdurch
wird ein Internet-Zugriffsdienst mit zwei Wahlmöglichkeiten für eine Verbindungsgeschwindigkeit
(500 kbit/s und 2000 kbit/s) angeboten, wobei die Verbindungsgeschwindigkeit
an dem Port, der mit dem Kunden verbunden ist, konfiguriert ist.
Eine Standard-Netzausrüstung
erfordert heute, dass ein Netzbetreiber sich bei einer Netzausrüstung anmeldet,
einen Konfigurationsmodus betritt und die Port-Geschwindigkeit so
einstellt, wie sie ein Kunde geordert hat. Dies beinhaltet natürlich, dass,
wenn Kunden die Dienst-Port-Konfiguration
bei den 4000 Netzelementen höherstufen,
herunterstufen, bestellen oder abbestellen, dieselben ständig aktualisiert
werden müssen.
Ein Port kann nicht offen sein, wenn es keinen aktiven Teilnehmer
gibt, und der Port darf nicht auf eine Port-Geschwindigkeit eingestellt
werden, die höher
ist als diejenige, für
die der Teilnehmer bezahlt.
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Wenn
andere Dienste, die noch andere Konfigurationsparameter erfordern,
in dem Netz verfügbar sind,
wächst
die Komplexität
noch mehr. Wenn ein Kunde anruft, um einen Dienst zu ordern, muss
der Port, mit dem der Kunde verbunden ist, identifiziert werden.
Die geeignete Konfiguration für
den Dienst muss entworfen und dann bei dem Netz angewandt werden.
Ein Konfigurieren eines spezifischen Netzelements muss durch eine
Person manuell durchgeführt
werden. Es ist häufig
ein Erfordernis eines Netzbetreibers, so wenige standardisierte
Konfigurationsvorlagen wie möglich
zu pflegen, um die Aufgabe einer Netzadministration zu vereinfachen.
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Der
Stand der Technik sieht vor, dass ein Endbenutzer einen Anruf zu
dem Breitbandbetreiber tätigen und
mündlich
um eine neue Parametereinstellung ersuchen muss. Dadurch muss der
Betreiber durch beispielsweise einen PC die fragliche Leitweglenkungsvorrichtung
für diese
neue Anfrage manuell neu programmieren, wobei die Parametereinstellungen
für einen
Endbenutzer-PC-Port geändert
werden. Es ist somit ohne weiteres verständlich, auf welch riesige Arbeitsbelastungen
die Betreibermitarbeiter stoßen
können,
besonders bei Endbenutzern, deren Bedürfnisse nach dynamischen Parametereinstellungen
häufig
sind, und im Hinblick auf die Möglichkeit,
zum Beispiel 100000 Endbenutzer in ihrem Breitbandnetz zu haben.
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Ein
Anwenden einer kundenspezifischen Konfiguration für jeden
Kunden wächst
schnell unverhältnismäßig, wenn
es darauf ankommt, Aufzeichnungen darüber aufzubewahren, wer aus
welchem Grund welche Konfiguration bekommen hat. Dies bedeutet,
dass die Einführung
von neuen Diensten oder Ausnahmen zu den bestehenden Diensten Probleme
verursachen kann.
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Es
entstehen somit mehrere Probleme, wie:
- – Kundenidentifizierung;
wo in dem Netz befindet sich der Kunde?
- – Konfigurationsvorlagenidentifizierung;
die Konfigurationsvorlage für
den Dienst, den der Kunde bestellt, muss identifiziert werden.
- – Konfigurationsvorlagenanpassung;
die Vorlage hat typischerweise einige Parameter, die angepasst werden
müssen,
wie zum Beispiel eine Kunden-Netzadresse, Port-Geschwindigkeitseinstellungen,
etc.
- – Konfigurationsverteilung;
das Netzelement, das den Kunden verbindet, muss neue Konfigurationsparameter
empfangen.
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Die
WO 02/44922 offenbart ein
Verfahren und ein System, die Teilnehmern erlauben, ihr Dienstniveau durch
Kommunizieren mit dem Kabelmodem-Verwalter, der ihre Kabelmodems
verwaltet, dynamisch zu ändern.
Die Teilnehmer können
beginnen, die neuen Dienstflüsse
zu verwenden, ohne ihr Kabelmodem neu zu initialisieren oder sonst
ihren Datendienst unterbrechen zu lassen. Dieses Dokument offenbart
jedoch lediglich ein Aktualisieren einer Endbenutzerausrüstung, nicht
einer Netz-Zwischeneinrichtung.
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Die
WO 98/26530 offenbart ein
System, eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Leitweglenkung von DHCP-Paketen
in einem öffentlichen
Datennetz, wobei ein Weiterleitungsagent eine Quellenidentifizierung
in DHCP-Anfragepakete einfügt.
Ein Server extrahiert die Quellenidentifizierung aus den DHCP-Anfragepaketen
und fügt
die Informationen in DHCP-Ansprechpakete ein. Der Weiterleitungsagent
verwendet die Informationen, um ein Ziel für die DHCP-Ansprechpakete zu
bestimmen.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, erwähnte und
andere Probleme bezüglich
einer Konfiguration einer Netzausrüstung in einem Breitbandnetz
zu lösen.
Für diese
Zwecke legt die vorliegende Erfindung eine Anordnung für eine dynamische
Port-Konfiguration einer Netzausrüstung für eine Kommunikation in einem
Breitbandnetz dar. Dieselbe weist somit folgende Merkmale auf:
eine
Netz-Zwischeneinrichtung, die eine Endbenutzerausrüstung, die
eine MAC-Adresse hat, durch Ports mit dem Netz verbindet;
eine
Einrichtung zum Aktivieren eines DHCP-Weiterleitungsagenten in der
Zwischeneinrichtung;
ein Filter in der Zwischeneinrichtung,
das durch Abfangen aller per Sammelruf übertragenen Pakete von einer Endbenutzerausrüstung zu
einem DHCP-Server, Pakete von einem Netz-DHCP-Server und Weiterleitungsagent-Pakete
filtert;
den Weiterleitungsagent in der Zwischeneinrichtung,
der eine Fern-ID- und eine Schaltungs-ID-Weiterleitungsoption verteilt,
die Informationen über
eine eindeutige MAC-Adresse der Endbenutzerausrüstung und einen physikalischen
Port, wo das Paket empfangen wird, zu dem Paket hinzufügen, womit
dem Netz-DHCP-Server ermöglicht
wird, durch den Weiterleitungsagent und die Port-ID eindeutig zu
identifizieren, mit welcher Zwischeneinrichtung die Endbenutzerausrüstung verbunden
ist;
eine zentrale Verwaltungsdatenbank, die durch die Zwischeneinrichtung
erreichbar ist und in Verbindung mit dem DHCP-Server steht und Vorlagen mit Aufzeichnungen
von Endbenutzer-Dienstparametern
für Zwischeneinrichtungs-Port-Einstellungen
aufbewahrt und somit ein dynamisches Aktualisieren von Port-Einstellungen durch
Befördern
der Parameteraufzeichnungen von der Datenbank durch eine Protokolleinrichtung,
Erkennen der Adresse zu der Zwischeneinrichtung durch ein Weiterleitungsagent-Paket
zu der Zwischeneinrichtung und Aktualisieren der Parametereinstellungen
ermöglicht.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, dass das Filter der Zwischeneinrichtung die DHCP-Server-Adresse
maskiert, wenn Pakete abgefangen werden, indem dieselbe durch die
Adresse der Zwischeneinrichtung ersetzt wird, wenn mit einer Endbenutzerausrüstung kommuniziert
wird, was der Zwischeneinrichtung ermöglicht, bei einem Ansprechen
auf DHCP-Erneuerungen die Rolle des DHCP-Servers zu übernehmen,
selbst wenn der zentrale DHCP-Server nicht anspricht, wodurch die
Dienstverfügbarkeit
erhöht wird.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
ermöglicht
der Zwischeneinrichtung, die wahre Adresse des DHCP-Servers zu verbergen,
was die Netzsicherheit erhöht,
da der DHCP-Server weniger einsehbar wird.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
sieht vor, dass ein DHCP-Schnüffelmerkmal
der Zwischeneinrichtung ein Abfangen eines Pakets ermöglicht,
wodurch Optionen, die in dem DHCP-Paket enthalten sind, zu dem Zweck
eines Aufrechterhaltens einer Kommunikation mit dem DHCP-Server durch Sicherstellen,
dass die Fern-ID/Schaltungs-ID tatsächlich dem DHCP-Server zugestellt
werden, durch das Filter der Zwischeneinrichtung ersetzt werden
können.
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Ein
noch weiteres Ausführungsbeispiel
sieht vor, dass das ursprüngliche
Paket gespeichert wird, bevor dasselbe ersetzt wird, so dass, wenn
eine Antwort von dem DHCP-Server empfangen wird, die Zwischeneinrichtung
ursprüngliche
Optionen neu einrichtet, bevor die Antwort zu der Endbenutzerausrüstung weitergegeben
wird.
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Noch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
sieht vor, dass die zentrale Verwaltungsdatenbank in der Lage ist,
Verfahrensweisen-Entscheidungen
zu fällen,
die mindestens das Folgende derselben umfassen:
ob eine Adresse
zu dieser Zeit überhaupt
gewährt
wird; und
ob als ein Resultat einer Endbenutzer-Adressenanfrage
Konfigurationsparameter in einem anderen Netzelement eingerichtet
werden sollten. Solche Konfigurationsparameter sind bei einem Ausführungsbeispiel
mindestens einer der folgenden:
Paketfilter;
ratenbegrenzend;
Paketprioritätsverarbeiten;
und
eine Zugriffssteuerung zu Gruppenruf-Gruppen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
sieht vor, dass Informationen über
eine zugewiesene IP-Adresse, die durch das DHCP gelernt werden, der
Zwischeneinrichtung ermöglichen,
einen Host-Leitweg zu der zugewiesenen Adresse in die Leitweglenkungstabelle
derselben einzubringen. Der Host-Leitweg kann somit durch IGP-(Interior-Gateway-Protokoll-)
oder EGP-(Exterior-Gateway-Protokoll-)Protokolle anderen Leitweglenkungsvorrichtungen
bekannt gegeben werden, was denselben ermöglicht, einen spezifischen
Leitweg zu einem lokalen Ziel zu lernen.
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Noch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
weist auf, dass die Parametereinstellungen eine Konfiguration zu
einem/einer spezifischen Datum/Zeit ermöglichen oder nicht ermöglichen.
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Noch
ein anderes Ausführungsbeispiel
sieht vor, dass die Aufzeichnungen in der Verwaltungsdatenbank Abrechnungs-,
Sicherheits- und
andere Dienste, die zu einem Kunden zu einer gegebenen Zeit verteilt wurden,
aufzeichnen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
weist auf, dass die Aufzeichnungen die Verbindungsgeschwindigkeit zu
dem Netz zu einer gegebenen Zeit bestimmen.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
weist auf, dass sich eine Endbenutzerausrüstung durch eine Endbenutzerschnittstelle
zu den Vorlagen mit der zentralen Verwaltungsdatenbank verbindet,
um Parametereinstellungen zu ändern.
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Die
vorliegende Erfindung legt ferner ein Verfahren für eine dynamische
Port-Konfiguration einer Endbenutzerausrüstung für eine Kommunikation in einem
Breitbandnetz dar. Dasselbe weist somit folgende Schritte auf:
Verbinden
einer Endbenutzerausrüstung,
die eine MAC-Adresse hat, durch eine Netzbetreiber-Zwischeneinrichtung,
die Ports hat;
Aktivieren eines DHCP-Weiterleitungsagenten,
der in der Zwischeneinrichtung liegt;
Filtern in der Zwischeneinrichtung
durch Abfangen aller per Sammelruf übertragenen Pakete von einer
Endbenutzerausrüstung
zu einem DHCP-Server, Pakete von einem Netz-DHCP-Server und Weiterleitungsagent-Pakete;
Verteilen,
in der Zwischeneinrichtung durch den Weiterleitungsagent, einer
Fern-ID- und einer Schaltungs-ID-Weiterleitungsoption,
die zu dem Paket Informationen über
eine eindeutige MAC-Adresse der Endbenutzerausrüstung und einen physikalischen
Port, wo das Paket empfangen wird, hinzufügen, so dass dem Netz-DHCP-Server
ermöglicht
wird, durch den Weiterleitungsagent und die Port-ID eindeutig zu
identifizieren, mit welcher Zwischeneinrichtung die Endbenutzerausrüstung verbunden
ist;
Aufbewahren von Vorlagen durch eine zentrale Verwaltungsdatenbank,
die durch die Zwischeneinrichtung in Verbindung mit dem DHCP-Server
erreichbar ist, mit Aufzeichnungen von Zwischeneinrichtungsparametern für deren
Einstellungen von physikalischen Ports und verteilte Dienste, so
dass durch Befördern
der Parameteraufzeichnungen von der Datenbank durch eine Protokolleinrichtung,
Erkennen der Adresse zu der Zwischeneinrichtung durch ein Weiterleitungsagent-Paket
zu der Zwischeneinrichtung und Aktualisieren der Parametereinstellungen
ein dynamisches Aktualisieren von Port-Einstellungen ermöglicht wird.
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Weitere
Verfahrensschritte sind in dem angefügten Satz von abhängigen Verfahrensansprüchen, die mit
den erwähnten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung zusammenhängen, dargelegt.
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Im
Folgenden ist auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit der
beigefügten
Zeichnung zusammen mit gegebenen Beispielen und Ausführungsbeispielen
für ein
besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei die einzige Zeichnung
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1 einen
Endbenutzer, der sich mit einem Breitbandnetz gemäß der vorliegenden
Erfindung verbindet, schematisch darstellt.
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Die
folgenden Tabellen sind an dem Ende der vorliegenden Beschreibung
angefügt
und zu finden, wobei
Tabelle 1 das DHCP-Nachrichtenformat und
dessen Felddeskriptoren darstellt; und
Tabelle 2 die Definition
dieser Felddeskriptoren darstellt.
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Um
in der Lage zu sein, unter Verwendung des Internet-Protokolls zu
kommunizieren, muss ein Host einen Satz von Parametern haben. Dies
umfasst eine eindeutige IP-Adresse, eine Teilnetzmaske des Teilnetzes,
mit dem der Host verbunden ist, einen vorgegebenen Netzübergang
(englisch: gateway) für
eine Kommunikation außerhalb
des lokalen Teilnetzes und optional eine Namen-Server-Adresse für eine Umsetzung
zwischen Internet-Namen (www.packetfront.com) und der entsprechenden
IP-Adresse eines Hosts. Das Dynamic-Host-Configuration-Protokoll (DHCP)
erlaubt, dass diese Konfigurationsinformationen bei dem Starten
einem Host zugewiesen werden. Eine Alternative besteht darin, die
Konfiguration bei dem Host statisch konfigurieren zu lassen.
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Der
hauptsächliche
Vorteil eines dynamischen Konfigurierens dieser Parameter ist eine
vereinfachte Netzadministration; wenn ein Neunummerieren erforderlich
ist, wird die Konfiguration bei dem DHCP-Server durchgeführt, und der Host muss neu
booten, um neue Parameter zu erhalten, und somit wird eine effizientere Verwendung
eines Adressraums erreicht. Ein Host gibt die Adresse zurück, wenn
sich derselbe von dem Netz trennt, was bedeutet, dass die Adresse
sofort für
eine Zuweisung zu einem anderen Host verfügbar wird.
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DHCP
besteht aus zwei Komponenten, einem Protokoll zum Zustellen Host-spezifischer
Konfigurationsparameter von einem DHCP-Server zu einem Host und
einer Einrichtung für
eine Zuteilung von Netzadressen zu Hosts. Zusätzlich zu den im Vorhergehenden
beschriebenen grundlegenden Konfigurationsparametern kann DHCP ferner
dem Host zusätzliche
Konfigurationsinformationen zustellen. Ein Merkmal des Protokolls
ist die Verwendung eines DHCP-Weiterleitungsagenten. Ein Weiterleitungsagent
ist ein Softwareprogramm, das beispielsweise in einer Leitweglenkungsvorrichtung
liegt und das Informationen in einem DHCP-Paket ergänzt und
das Paket von beispielsweise einer Leitweglenkungsvorrichtung zu
dem DHCP-Server sendet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ergänzt
der Weiterleitungsagent Informationen über eine Fern-ID und eine Schaltungs-ID,
bevor ein Paket zu dem DHCP-Server weitergegeben wird. Durch Benutzen
des Weiterleitungsagenten ist es möglich, den Betrieb des DHCP-Servers
zu zentralisieren, so dass nicht jedes physikalische Teilnetz seinen
eigenen DHCP-Server enthalten muss. DHCP ist auf einem Client-Server-Modell aufgebaut,
bei dem bestimmte DHCP-Server Netzadressen zuteilen und dynamisch
konfigurierten Hosts Konfigurationsparameter zustellen. DHCP arbeitet
auf der Netzschicht bei dem OSI-Modell.
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Die
vorliegenden Informationen hinsichtlich DHCP wurden aus relevanten
DHCP-RFC(= request for comment = Anfrage nach Kommentar)-Dokumenten gesammelt.
RFC dient der Entwicklung von TCP/IP-Standards und wird durch die
Internet Engineering Task Force (IETF) gesteuert.
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Es
gibt drei Einrichtungen für
eine IP-Adressenzuteilung, die durch DHCP unterstützt werden:
- • Automatische
Zuteilung – Eine
permanente IP-Adresse wird dem Endbenutzer durch DHCP zugewiesen.
- • Dynamische
Zuteilung – Eine
IP-Adresse mit einer begrenzten Mietzeit wird dem Endbenutzer zugewiesen.
- • Manuelle
Zuteilung – Erlaubt
einem Netzadministrator, dem Endbenutzer eine spezifische IP-Adresse
zuzuweisen.
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Das
Format von DHCP-Nachrichten basiert auf dem Format von BOOTP-Nachrichten,
um das Verhalten des BOOTP-Weiterleitungsagenten einzufangen, das
eine Interoperabilität
bestehender BOOTP-Clients mit DHCP-Servern erlaubt. Ein Benutzen
von BOOTP-Weiterleitungsagenten beseitigt die Notwendigkeit, bei jedem
physikalischen Netzsegment einen DHCP-Server zu haben. Das Bootstrap-Protokoll
(BOOTP) ist in RFC951, Bootstrap Protocol. W. J. Croft, J. Gilmore.
Sep-01-1985 erklärt.
Weitere Informationen über
das BOOTP können
aus Aktualisierungen durch RFC1395, RFC1497, RFC1532, RFC1542 extrahiert
werden. RFC-Dokumente können
von http://www.rfc-editor.org abgerufen werden.
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Die
angefügte
Tabelle 1 stellt das DHCP-Nachrichtenformat dar, und die Feldbeschreibungen
sind durch Tabelle 2 dargestellt, die beide wie in RFC2131 beschrieben
an dem Ende der vorliegenden Beschreibung zu finden sind.
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Für eine detailliertere
Beschreibung hinsichtlich des DHCP-Nachrichtenformats wird auf RFC 2131 – Dynamic
Host Configuration Protocol Bezug genommen.
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Bei
der Wechselwirkung zwischen einem Endbenutzer und dem DHCP-Server werden folgende
Nachrichten verwendet:
- • DHCPDISCOVER – Client-Sammelruf,
um verfügbare
Server zu suchen.
- • DHCPOFFER – Server
zu Client ansprechend auf DHCPDISCOVER mit einem Angebot von Konfigurationsparametern.
- • DHCPREQUEST – Client-Nachricht
zu Servern, entweder
(a) Anfragen angebotener Parameter von
einem Server und implizites Ablehnen von Angeboten von allen anderen,
(b)
Bestätigen
der Korrektheit vorher zugeteilter Adressen nach zum Beispiel einem
System-Neubooten, oder
(c) Verlängern der Miete für eine spezielle
Netzadresse.
- • DHCPACK – Server
zu Client mit Konfigurationsparametern, die zugesagte Netzadressen
umfassen.
- • DHCPNAK – Server
zu Client, zeigt an, dass die Vorstellung des Client von einer Netzadresse
inkorrekt ist (zum Beispiel Client hat sich zu einem neuen Teilnetz
bewegt) oder die Miete des Client abgelaufen ist.
- • DHCPDECLINE – Client
zu Server, zeigt an, dass die Netzadresse bereits in Verwendung
ist.
- • DHCPRELEASE – Client
zu Server, gibt eine Netzadresse auf und kündigt eine restliche Miete.
- • DHCPINFORM – Client
zu Server, ersucht lediglich um lokale Konfigurationsparameter;
Client hat bereits äußerlich
eine Netzadresse konfiguriert.
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Es
folgt ein Beispiel einer üblichen
Kommunikation zwischen einem Endbenutzer (Host A) und einem DHCP-Server
gemäß dem Stand
der Technik.
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Wenn
aufgrund einer Mehrfach-DHCP-Server-Konfiguration mehr als ein DHCP-Server
auf ein DHCP-Discover-Paket eines Endbenutzers anspricht, kann der
Client ein beliebiges der DHCP-Angebote durch Beantworten mit einer
DHCP-Anfrage anfragen. Gewöhnlich
fragt der Client jedoch die IP-Adresse von dem ersten DHCP-Angebotspaket
an, das derselbe empfängt.
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Lediglich
dadurch, dass ein DHCP-Server einem Endbenutzer eine IP-Adresse
anbietet, ist nicht gewährleistet,
dass der Client diese Adresse empfängt. Der Server hätte die
gleiche IP-Adresse mehr als einem Client anbieten können, gewöhnlich reserviert
der Server jedoch die angebotene IP-Adresse, bis der Client eine
Gelegenheit hatte, anzusprechen.
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Wenn
sich ein Server und ein Client in unterschiedlichen physikalischen
Teilnetzen befinden, müssen die
DHCP-Anfragen und -Antworten weitergeleitet werden. Weiterleitungsagenten
manipulieren den Kopf bei der ankommenden DHCP-Anfrage und ändern das
Netzübergangs-IP-Adressenfeld
vor einem Weitergeben des Pakets hinaus auf einer anderen Schnittstelle
hin zu dem DHCP-Server. Die DHCP-Weiterleitungsagent-Informationen
sind verfügbar
durch RFC 3046 DHCP Relay Agent Information Option. M. Patrick.
Januar 2001.
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Wenn
ein Weiterleitungsagent ein Paket mit einem Netzübergangs-IP-Adressenfeld, das (innerhalb des
Kopfs) 0.0.0.0 enthält,
empfängt,
ist derselbe der Weiterleitungsagent, der dem Client am nächsten ist.
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Der
DHCP-Weiterleitungsagent ist eine DHCP-Option, die zwei Teiloptionen
hat:
- • Agent-Schaltungs-ID-Teiloption
- • Agent-Fern-ID-Teiloption
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Diese
Teiloption kann durch DHCP-Weiterleitungsagenten, die geschaltete
oder permanente Schaltungen terminieren, hinzugefügt werden.
Dieselbe codiert eine Agent-lokale Identifizierung der Schaltung,
von der ein DHCP-Client-zu-Server-Paket empfangen wurde. Agenten
beabsichtigen ihre Verwendung bei einem Weiterleiten eines DHCP-Ansprechens
zurück
zu der richtigen Schaltung. Mögliche
Verwendungen dieses Felds umfassen:
- • Schnittstellennummer
der Leitweglenkungsvorrichtung
- • Port-Nummer
des Schaltknotenpunkts (englisch: switching hub)
- • Port-Nummer
des Fernzugriffs-Servers
- • Rahmenweiterleitungs-DLCI
(englisch: Frame Relay DLCI)
- • Nummer
der virtuellen ATM-Schaltung
- • Nummer
der virtuellen Kabeldaten-Schaltung
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Server
können
die Schaltungs-ID für
IP und andere Parameterzuweisungs-Verfahrensweisen verwenden. Die
Schaltungs-ID sollte als ein nicht-transparenter Wert betrachtet
werden, wobei Verfahrensweisen lediglich auf einer exakten Zeichenketten-Übereinstimmung basieren; das
heißt,
die Schaltungs-ID sollte nicht durch den Server innerlich analysiert
werden. Ein nicht-transparenter Wert ist dadurch definiert, dass
derselbe gelassen werden sollte, wie er ist, das heißt nicht
durch ein Zwischensystem modifiziert werden sollte.
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Der
DHCP-Server sollte in statistischen Berichten, die seine Verwaltungs-Informationsbank
(englisch: management information base; MIB) und seine Protokollierungen
umfassen, den Agent-Schaltungs-ID- Wert aktueller Mieten berichten. Da
die Schaltungs-ID lediglich für
einen speziellen Weiterleitungsagent lokal ist, sollte eine Schaltungs-ID
mit dem giaddr-Wert, siehe Tabellen, der den Weiterleitungsagent
identifiziert, qualifiziert sein.
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Diese
Teiloption kann durch DHCP-Weiterleitungsagenten, die geschaltete
oder permanente Schaltungen terminieren und Einrichtungen haben,
um das Fern-Host-Ende der Schaltung zu identifizieren, hinzugefügt werden.
Das Fern-ID-Feld kann verwendet werden, um beispielsweise Folgendes
zu codieren:
- • eine „Anrufer-ID"-Telefonnummer für eine Anwählverbindung
- • einen „Benutzernamen", der durch einen
Fernzugriffs-Server angefordert wird
- • eine
Fernanrufer-ATM-Adresse
- • eine „Modem-ID" eines Kabeldaten-Modems
- • die
Fern-IP-Adresse einer Punkt-zu-Punkt-Strecke
- • eine
X.25-Fernadresse für
X.25-Verbindungen
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Die
Fern-ID muß global
eindeutig sein.
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DHCP-Server
können
diese Option verwenden, um Parameter auszuwählen, die für spezielle Benutzer, Hosts
oder Teilnehmer-Modems spezifisch sind. Die Option sollte als ein
nicht-transparenter Wert betrachtet werden, wobei Verfahrensweisen
lediglich auf einer exakten Zeichenketten-Übereinstimmung basieren; das heißt, die
Option sollte nicht durch den Server innerlich analysiert werden.
Der Weiterleitungsagent kann dieses Feld zusätzlich zu oder statt der Agent-Schaltungs-ID
verwenden, um die Schaltung auszuwählen, auf der die DHCP-Antwort
(zum Beispiel Offer, Ack oder Nak) weiterzugeben ist. DHCP-Server
sollten diesen Wert in Berichten oder MIBs, die einem speziellen
Client zugeordnet sind, berichten.
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Die
Lösung
gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht vor, dass DHCP verwendet wird, um der Ausrüstung (PC,
Host etc.) des Endbenutzers (Kunden, Clients) durch Parametereinstellungen
einer Zwischeneinrichtung, wie einer Leitweglenkungsvorrichtung,
eines Schalters oder dergleichen, Konfigurationsinformationen zuzustellen.
Die Erfindung erweitert die Verwendung von Fern-ID- und Schaltungs-ID-Optionen, die den DHCP-Paketen
hinzugefügt
werden, so dass diese eine Identifizierung von Konfigurationsparametern,
die in einer Zwischenvorrichtung (einer Leitweglenkungsvorrichtung
oder einem Schalter) einzurichten sind, umfasst, womit ermöglicht wird,
die Netzausrüstung,
die den Endbenutzer mit dem Netz verbindet, mit den Dienstparametern
dynamisch zu konfigurieren, die erforderlich sind, um den Endbenutzer
dann, wenn der Endbenutzer seinen Host mit dem Netz verbindet, mit
seinem ausgewählten
Dienst zu versorgen.
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Für ein umfassenderes
Verständnis
der vorliegenden Beschreibung ist auf das Netzelement oder die Zwischeneinrichtung,
die den Endbenutzer/Client verbindet, als eine Zugriffsschalter-Leitweglenkungsvorrichtung
(englisch: access switch router; ASR) Bezug genommen, die vorliegende
Erfindung selbst ist jedoch nicht nur auf eine solche Vorrichtung
begrenzt.
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Die
angefügte
einzige 1 stellt einen Verkehrsweg in
einer Anordnung eines Netzes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
schematisch dar. Dieselbe stellt eine typische Ausrüstung, zum
Beispiel einen PC 12, ein TV-Gerät 14, ein Telefon 16,
die mit einem Heim-Breitbandnetz 10 verbunden sind, dar.
Ein Doppelpfeil zeigt die Richtung eines Signalisierens und eines
Datenverkehrs an. Bei diesem Beispiel, bei dem drei Vorrichtungen 12, 14, 16 mit
einem Port einer Endbenutzerausrüstung
verbunden sind, leitet ein Schalter 18 einen Datenverkehr
zu einer ASR 20.
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Das
Heimnetz 10 hat außerdem
eine Verbindung (nicht gezeigt) zu anderen Netzen, wie dem Internet 22.
In der 1 ist ferner der DHCP-Server 24, der in Verbindung
mit der zentralen Verwaltungsdatenbank 26 steht, gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, der Vorlagen mit Aufzeichnungen speichert,
die Parametereinstellungen für
Endbenutzerausrüstungs-Ports
in der ASR 20 enthalten.
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Im
Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung, das den PC 12, der eine IP-Adresse anfragt,
einbezieht, unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung beschrieben.
Gestrichelte Einfachpfeile mit Bezugsziffern zeigen die Schritte
an, die unternommen werden, um eine IP-Adresse und eine korrekte
Parametereinstellung der ASR 20 gemäß der vorliegenden Erfindung
zu empfangen.
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Ein
Client/Endbenutzer/Kunde fragt durch seinen PC 12 durch Übertragen
der Anfrage per Sammelruf (DHCP) eine IP-Adresse an 100.
Ein Filter der ASR 20 gemäß der vorliegenden Erfindung
fängt dieselbe
ab/erschnüffelt
dieselbe/fängt
dieselbe auf. Die DHCP- Weiterleitungsoption
des Filters der ASR 20 identifiziert 110 die MAC-Adresse und die Port-ID 12 der
Endbenutzerausrüstung
und befördert
die IP-Adressenanfrage zu dem DHCP-Server 24. Der DHCP-Server 24 ist
also gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer zentralen Verwaltungsdatenbank 26 verbunden,
die Vorlagen mit Parametereinstellungen für den Port der ASR 20,
der mit dem Endbenutzer in Verbindung steht, speichert. Parameter
können
von dem Typ, welche Dienste durch den Endbenutzer angefragt werden,
Breitbandverbindungsgeschwindigkeiten, zum Beispiel 500 kbit/sek
oder 2000 kbit/sek, Zeitperiodeneinstellungen für unterschiedliche Dienste,
beispielsweise unterschiedliche Verbindungsgeschwindigkeiten, die
auf eine Kommunikation bei Tag und bei Nacht bezogen sind, etc.
sein.
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Das
Filter gemäß der vorliegenden
Erfindung liegt in der ASR oder einer anderen Ausrüstung, die
eine Zwischeneinrichtung bildet, wodurch dasselbe den gesamten Verkehr
zu und von demselben überwacht
und alle Pakete von dem UDP-Port 68 und/oder zu dem UDP-Port 67 (UDP,
User-Datagram-Protokoll) abfängt. Diese
Ports sind in DHCP als Standards definiert.
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Der
Stand der Technik sieht vor, dass der Endbenutzer einen Telefonanruf
zu dem Breitbandbetreiber tätigen
und mündlich
um eine neue Parametereinstellung ersuchen muss. Dadurch muss der
Betreiber durch beispielsweise einen PC die ASR 20 für diese
neue Anfrage neu programmieren, wobei die Parametereinstellungen
für den
Port des Endbenutzer-PC 12 geändert werden. Es ist somit
ohne weiteres verständlich,
auf welch riesige Arbeitsbelastungen die Betreibermitarbeiter stoßen können, besonders
bei Endbenutzern, deren Bedürfnisse
nach dynamischen Parametereinstellungen häufig sind, und im Hinblick
auf die Möglichkeit,
zum Beispiel 100000 Endbenutzer in ihrem Breitbandnetz zu haben.
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Der
DHCP-Server 24 prüft
die zentrale Verwaltungsdatenbank 26 auf eine Vorlage mit
Parametereinstellungen, die mit dem spezifischen Endbenutzer und
dessen Ausrüstung 12, 14, 16 übereinstimmen,
und die Datenbank 26 sucht die Dienste des Endbenutzers.
Nach Abschließen
des Prüfens
der Übereinstimmung
gibt die Datenbank Informationen zu dem DHCP-Server 24 zurück, der
auf die Endbenutzerausrüstung
(den PC 12) anspricht. Wenn die ASR 20 das DHCP-Angebot
zu dem Client auffängt,
kontaktiert dieselbe die zentrale Datenbank 26 durch ein
geeignetes Protokoll, wie COPS (Common Open Policy Server) und/oder
FTP (File-Transfer-Protokoll),
um eine Konfiguration für
den Endbenutzer-Port anzufragen. Die Datenbank sendet eine dynamische
Konfiguration zu der ASR 20 und deren Filter, wodurch die
Port-Einstellungen für
die Endbenutzerausrüstung 12 gemäß der dynamischen
Konfiguration der vorliegenden Erfindung eingestellt werden. Der
PC 12 hat nun eine IP-Adresse
und Parametereinstellungen, wie einmal durch die Vorlage in der
Datenbank 26 angefragt, und stellt eine Kommunikation,
beispielsweise mit dem Internet 22, her.
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Die
Vorlagen der Datenbank 26 können, wann immer dies gewünscht ist,
nach Endbenutzervorlieben geändert
oder aktualisiert werden, beispielsweise durch Zugreifen auf die
Datenbank 26 und Herbeibringen der Vorlage auf den Bildschirm
des PC 12 und Ausfüllen
eines Vorlagenformulars für
neue Einstellungen. Diese Endbenutzer-Datenbank-Kommunikation kann durch das Internet
stattfinden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung legt eine Anordnung für eine dynamische Port-Konfiguration
einer Netzausrüstung
für eine
Kommunikation in einem Breitbandnetz dar. Die Anordnung weist eine
Netz-Zwischeneinrichtung 20, beispielsweise eine ASR, auf,
die eine Endbenutzerausrüstung 12, 14, 16,
die eine MAC-Adresse hat, durch Ports 21 mit dem Netz verbindet.
Dieselbe weist ferner eine Einrichtung zum Aktivieren eines DHCP-Weiterleitungsagenten
in der Zwischeneinrichtung und ein Filter in der Zwischeneinrichtung
auf, das alle per Sammelruf übertragenen
Pakete von einer Endbenutzerausrüstung
zu einem Netz-DHCP-Server und/oder umgekehrt durch Abfangen derselben
filtert.
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In
der Zwischeneinrichtung 20 verteilt der Weiterleitungsagent
eine Fern-ID- und eine Schaltungs-ID-Weiterleitungsoption, die zu
dem Paket Informationen über
eine eindeutige MAC-Adresse der Endbenutzerausrüstung und einen physikalischen
Port, wo das Paket empfangen wird, hinzufügen. Dem Netz-DHCP-Server wird
also ermöglicht,
durch die Port-ID eindeutig zu identifizieren, wo die Endbenutzerausrüstung in
dem Netz gelegen ist.
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Dieselbe
weist ferner ein zentrale Verwaltungsdatenbank 26 auf,
die durch die Endbenutzerausrüstung 12, 14, 16 erreichbar
ist und in Verbindung mit dem DHCP-Server steht und Vorlagen mit
Aufzeichnungen von Endbenutzerausrüstungsparametern für deren
Einstellungen von physikalischen Ports und verteilte Dienste aufbewahrt.
Dies ermöglicht
ein dynamisches Aktualisieren von Port-Einstellungen durch Befördern der
Parameteraufzeichnungen von der Datenbank 26 durch eine
Protokolleinrichtung, wobei die Adresse zu der Zwischeneinrichtung
durch das Weiterleitungsagent-Paket erkannt wird, zu der Zwischeneinrichtung 20.
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Bei
der Lösung
gemäß der vorliegenden
Erfindung filtert die ASR alle User-Datagram-Protokoll-Pakete (UDP-Pakete),
die wie erwähnt
für die
UDP-Ports 67 und 68 bestimmt sind. Dies erlaubt
der ASR, alle DHCP-Pakete zwischen dem Endbenutzer und dem zentralen
DHCP-Server abzufangen oder zu erschnüffeln. Die ASR ist entworfen,
um unter Verwendung der Fern-ID- und der Schaltungs-ID-Weiterleitungsagent-Optionen als ein
Weiterleitungsagent zu arbeiten, um Informationen über die
eindeutige Ethernet-MAC-Adresse der Quelle und den physikalischen
Port (die Schnittstelle), wo das DHCP-Paket empfangen wurde, hinzuzufügen. Dies
ermöglicht
dem zentralen DHCP-Server, den Endbenutzer eindeutig zu identifizieren.
Die Port-ID ist in dem Netz eindeutig, da bei lediglich einer ASR
lediglich dieser Port besteht. Die MAC-Adresse ist welteindeutig,
wenn dieselbe jedoch gefälscht
ist, ist sie immer noch an diesem speziellen Port eindeutig.
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Durch
zusätzliche
Merkmale bei dem DHCP-Schnüffelalgorithmus
und dem zentralen DHCP-Server-System gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es möglich,
sich anderen Fragen eines Aktualisierens einer Netzelementkonfiguration
mit kundenspezifischen Parametern basierend auf Konfigurationsvorlagen,
die an einer zentralen Position 26 gespeichert sind, zuzuwenden.
Eine solche Konfigurationsvorlage kann für einen einzelnen Kunden eindeutig
sein oder kann verwendet sein, um einer großen Zahl von Kunden einen gemeinsamen
Dienst zu liefern.
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Wichtig
für diese
Lösung
ist, dass die Konfigurationsvorlage in einem zentralen System administriert wird
und durch eine Computersteuerung zu dem Zeitpunkt in das Netz verteilt
wird, zu dem sich der Kunde (durch Anfragen einer Netzadresse) mit
dem Netz verbindet.
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Die
Lösung
insgesamt löst
dadurch die Fragen eines eindeutigen Identifizierens des Kunden,
der Kundenposition in dem Netz, der anzuwendenden Konfiguration,
der für
den einzelnen Kunden notwendigen Modifikationen dieser Konfiguration
und der Verteilung der Konfiguration zu dem/den geeigneten Netzelement(en) in
dem Netz.
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Zusätzlich zu
dem Standard-Weiterleitungsagent-Betrieb mit Weiterleitungsagent-Optionen
wie beschrieben ermöglicht
das ASR-DHCP-Schnüffeln die
folgenden Merkmale.
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Dasselbe
ermöglicht
ein Merkmal, das es erreicht, die DHCP-Server-Adresse zu maskieren und dieselbe
bei der Kommunikation mit dem Endbenutzer durch die ASR-Adresse
zu ersetzen. Dies ermöglicht
der ASR, bei einem Ansprechen auf DHCP-Erneuerungen die Rolle des
DHCP-Servers zu übernehmen,
selbst wenn der zentrale DHCP-Server nicht anspricht, wodurch die
Dienstverfügbarkeit
erhöht
wird. Dasselbe ermöglicht
ferner der ASR 20, die wahre DHCP-Server-Adresse zu verbergen,
was die Netzsicherheit erhöht,
da dieses System weniger einsehbar wird.
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Die
Informationen über
eine zugewiesene IP-Adresse ermöglichen
der ASR 20, einen Host-Leitweg zu der zugewiesenen Adresse
in die Leitweglenkungstabelle derselben einzubringen. Dieser Host-Leitweg kann
dann durch IGP- oder EGP-Protokolle anderen Leitweglenkungsvorrichtungen
bekannt gegeben werden, was denselben ermöglicht, einen spezifischen
Leitweg zu dem lokalen Ziel zu lernen. IGP und EGP sind Internet-Protokolle
zum Austauschen von Leitweglenkungsinformationen innerhalb von und
zwischen autonomen Systemen.
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Wenn
es zwischen dem anfragenden Endbenutzer und der ASR einen oder mehrere
Weitergeber gibt, wird das DHCP-Schnüffelmerkmal der ASR immer noch
ermöglichen,
das Paket aufzufangen. Optionen, die in dem DHCP-Paket enthalten
sind, können
zu dem Zweck eines Aufrechterhaltens einer Kommunikation mit dem
DHCP-Server durch Sichern, dass die Fern-ID/Schaltungs-ID tatsächlich dem
DHCP-Server zugestellt werden, durch die ASR ersetzt werden. Wenn
die Antwort empfangen wird, kann die ASR die ursprünglichen Optionen
(die von dem ursprünglichen
Paket aufbewahrt wurden) neu einrichten, bevor die Antwort zu dem Endbenutzer
weitergegeben wird.
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Dieses
Merkmal ist besonders nützlich,
wenn die Weiterleitungsagent-Option bereits in dem DHCP-Paket von
dem Endbenutzer vorhanden ist, ist jedoch nicht darauf begrenzt.
Eine Zwischenvorrichtung kann die Informationen mit oder ohne einen
Zweck hinzugefügt
haben, das ASR-Merkmal greift jedoch ein und stellt sicher, dass
die korrekten Schaltungs-ID- und Fern-ID-Informationen zu dem DHCP-Server
gesendet werden.
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Das
zentrale Verwaltungssystem ist ferner in der Lage, eine Zahl von
Verfahrensweisen-Entscheidungen zu fällen, die das Folgende umfassen,
jedoch nicht darauf begrenzt sind:
- – Ob eine
Adresse zu dieser Zeit überhaupt
gewährt
wird.
- – Ob
als ein Resultat dieser Endbenutzer-Adressenanfrage Konfigurationsparameter
in einem anderen Netzelement eingerichtet werden sollten.
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Solche
Konfigurationsparameter können
folgende sein, sind jedoch nicht darauf begrenzt:
- – Paketfilter.
- – Ratenbegrenzend.
- – Paketprioritätsverarbeiten.
- – Andere
Konfigurationsparameter, wie eine Zugriffssteuerung zu Gruppenruf-Gruppen
(das heißt
Steuern, welchen Gruppenruf-Gruppen sich der spezielle Endbenutzer
an dem speziellen Port anschließen
darf).
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Durch
Pflegen von Informationen über
zugewiesene Adressen in der Datenbank kann das zentrale Verwaltungssystem
basierend auf diesem Wissen Netzelemente nach Bedarf auf eine rechtzeitige
Weise dynamisch neu konfigurieren, beispielsweise indem eine Konfiguration
zu einem/einer spezifischen Datum/Zeit ermöglicht oder nicht ermöglicht wird.
Dasselbe ermöglicht
ferner dem Netzverwaltungssystem, zu Abrechnungs-, Sicherheits-
und anderen Zwecken zu verfolgen, welche Dienste zu einer gegebenen
Zeit zu welchem Kunden verteilt wurden.
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Obwohl
die Vorteile der vorliegenden Erfindung durch gegebene Beispiele
und Ausführungsbeispiele beschrieben
wurden, ist dieselbe nicht auf dieselben begrenzt. Der angefügte Satz
von Ansprüchen
liefert für Fachleute
weitere Ausführungsbeispiele. Tabellen Tabelle
1.
Tabelle 2.
| FELD | BESCHREIBUNG |
| op | Nachrichten-Op-Code/Nachrichtentyp
1 – BOOTREQUEST,
2 – BOOTREPLY |
| htype | Hardware-Adressentyp,
siehe ARP-Abschnitt in "Assigned
Numbers"-RFC; (zum
Beispiel '1' = 10 mb Ethernet) |
| hlen | Hardware-Adressenlänge (zum
Beispiel '6' für 10 mb
Ethernet) |
| hops | Client
stellt auf null ein, wird optional durch Weiterleitungsagenten verwendet, wenn über einen
Weiterleitungsagent gebootet wird. |
| xid | Transaktions-ID,
eine Zufallszahl, die durch den Client gewählt wird, wird durch den Client
und den Server verwendet, um Nachrichten und ein Ansprechen zwischen
denselben zuzuordnen. |
| Secs | Durch
den Client eingestellt; abgelaufene Sekunden, seit der Client ein
Adressenerfassungs- oder -erneuerungsverfahren begann. |
| Flags | Flags
(nicht gezeigt) |
| Ciaddr | Client-IP-Adresse;
lediglich ausgefüllt,
wenn der Client in einem BOUND-, RENEW- oder BINDING-Zustand ist
und auf eine ARP-Anfrage ansprechen kann. |
| Yiaddr | 'Ihre' (Client-)IP-Adresse |
| Siaddr | IP-Adresse
des nächsten
bei einer Boot-Eingabe (englisch: bootstrap) zu verwendenden Servers;
wird durch den Server in DHCPOFFER und DHCPACK zurückgegeben. |
| Giaddr | Weiterleitungsagent-IP-Adresse,
wird bei einem Booten über
einen Weiterleitungsagent verwendet. |
| Chaddr | Client-Hardware-Adresse |
| Sname | Optionaler
Server-Host-Name, NULL-terminierte Zeichenkette |
| File | Boot-Dateiname,
null-terminierte Zeichenkette; "generischer" Name oder NULL in
DHCPDISCOVER, voll qualifizierter Verzeichnispfadname in DHCPOFFER |
| Options | Feld
für optionale
Parameter. |
