负载分散功能数据包传送系统的制作方法

专利名称：负载分散功能数据包传送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种构成因特网接入网的数据包传送系统，更为详细而言， 涉及到具备下述网关负载分散功能的数据包传送系统，该网关负载分散功 能选择与因特网中继网所连接的多个网关装置之中的1个，通过选择出的 网关装置将用户终端连接于上述中继网上。
背景技术：
当前，在提供一种认证型高速因特网连接服务，该认证型高速因特网连接服务将用户终端通过ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line/非对称 数字用户线路)、FTTH (Fiber To The Home/光纤到户)及无线LAN等的高 速接入线路连接于认证服务器上，只把认证成功后的用户终端与因特网进 行连接。在认证型高速因特网连接服务中，用户终端例如经由结束高速接 入网的作为网关(网关)装置的BAS (Broadband Access Server/宽带接入服 务器)等，连接于因特网服务提供商ISP (Internet Services Provider/互联 网服务提供商)管理的中继网上。在用户终端是根据RFC2516 (非专利文 献1)所制定的PPPoE (Point to Point Protocol over Ethernet (注册商标)) 终端时，BAS结束和用户终端之间的作为连接协议的PPPoE及PPP，将层 3的数据包向中继网传送。在上述的高速接入网上，近年来随着IP电话服务的开始，人们要求同 现有的电话网一样高的品质。因此，构建了下述结构的接入网，该结构为 了在发生故障时，縮短对网络的影响程度高的BAS中的服务停止时间，在 中继网的入口设置冗余化后的多个BAS，对各用户终端和中继网之间的连 接路径进行了冗余化。以后，人们期望在这种包含冗余化后的多个BAS在 内的接入网中，提供一种能够适当分散各BAS连接负载的接入网。除了上述第3层上的因特网连接服务之外，近年来还开始提供一种第2 层上的认证连接服务。在第2层的认证连接服务中，用户认证是按照根据 RFC2284 (非专利文献2)所制定的正EE802.1X中的EAP (PPP Extensible Authentication Protocol/PPP扩展认证协议)进行的，中继网构建在因特网上。根据EAP，通过在申请者(认证请求者用户终端)和认证系统(认证者网关装置)之间，对EAPOL (EAP over LAN/LAN上的EAP)数据 包进行交换通信，来进行用户认证。认证系统若从认证完成的用户终端接 收到数据包，则将其作为层2数据包向中继网进行传送。在利用上述IEEE802.1X的第2层的因特网连接服务中，各用户终端(申 请者)例如若完成了 EAP认证阶段，则在EAP传送阶段，向ISP管理的 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol/动态主机配置协议)服务器请 求IP地址，接受应使用的IP地址分配。IEEE802.1X因为将以1对1的形 式连接申请者和认证系统作为基础，所以在作为认证系统的网关装置中， 需要具备与要收容的申请者个数相应的多个连接端口 。但是，也可以事先将多个用户终端通过L2SW收容在认证系统中，各 用户终端在EAPOL数据包中使用组播用的特殊MAC地址 ("01-80-C2-00-00-03"),使L2SW透过该组播用EAPOL数据包，以此在 认证系统的1个连接端口中收容多个申请者。在第2层的因特网连接服务中，也和上述层3的连接服务相同，随着 IP电话服务的提供，人们在寻求网关装置(认证系统)的冗余化和负载分 散。在专利文献1中提出了一种PPPoE分散系统及方法，该PPPoE分散系 统及方法为，在各自连接到多个ISP上的多个BRAS (Broadband Remote Access Server)和PPPoE终端之间配置PPPoE会话管理装置，在从PPPoE 终端接收到PADI数据包时，PPPoE会话管理装置选择应连接该PPPoE终 端的最佳BRAS，对该选择出的BRAS传送PADI数据包。专利文献1日本特开2005-064936号公报 非专利文献1 RFC2516 非专利文献2 RFC2284为了通过中继网给各用户终端提供IP电话服务，需要与现有的电话网 一样提高接入网及中继网的通信性能。在依据PPPoE的层3连接服务中如 上所述，可以构建冗余化BAS结构的接入网。在冗余化BAS结构的网络上，针对从PPPoE终端所广播的PADI (PPPoE Active Discoveiy Initiation/PPPoE主动发现初始化)数据包，由多 个BAS回发响应数据包PADO (PPPoE Active Discoveiy Offer/ PPPoE主动发现响应)。PPPoE终端选择这些PADO数据包的发送源BAS之中的一 个，在和选择出的BAS之间，执行与PPPoE连接步骤相应的PADR(PPPoE Active Discovery R叫uest)数据包发送以后的通信控制步骤。但是，PPPoE终端中BAS的选择依赖于PADO数据包的接收定时或 者各PPPoE终端中所安装的BAS选择算法。从而，采用PPPoE终端选择 BAS的方式，无法在运营中继网的ISP (或者通信从业者)方独立控制冗 余化后的多个BAS负载分散。因此，存在下述问题，即无法实现决定PPPoE 终端的连接目标BAS以便在多个BAS中连接负载变得均等的负载分散型 BAS管理，以及将冗余化后的多个BAS分为现用类和备用类的BAS运用 的问题。根据专利文献1中所提出的PPPoE会话分散系统，通过PPPoE会话管 理，负载被分散于多个BRAS中。专利文献1的PPPoE会话管理装置具备 BRAS IP地址管理表，存储各BRAS具有的每个ISP的IP地址剩余数；ISP PPP会话对应表，表示终端MAC地址和连接目标ISP之间的对应关系。 PPPoE会话管理装置在接收到从用户终端所广播的PADI数据包时，参照 ISPPPP会话对应表，来确定连接目标ISP，并参照BRASIP地址管理表， 选择连接目标ISP用的IP地址剩余数最多的BRAS，对选择出的BRAS， 发送变换成单播数据包后的PADI数据包。但是，在专利文献l中，为了使PPPoE会话管理装置参照的BRAS IP 地址管理表的内容合理化，由结束PPPoE会话后的各BRAS将当前自身所 保持的PPPoE会话数和剩余的IP地址数报告给PPPoE会话管理装置， PPPoE会话管理装置按照来自各BRAS的报告数据来更新BRAS IP地址管 理表。从而，采用专利文献1的负载分散方式，需要在各BRAS中新添加 PPPoE会话数和剩余IP地址数的报告功能。另夕卜，还存在下述问题，即在 各BRAS所属之下连接着多个PPPoE会话管理装置的网络结构中，无法在 各PPPoE会话管理装置间共享各BRAS的PPPoE会话数等，而不能实时反 映在其他PPPoE会话管理装置上所连接的PPPoE会话数等的最新信息。还有，在依据PPPoE的层3 (或者依据IEEE802.1X的层2)的连接服 务中，本申请的发明人等提出了一种网络结构，该网络结构由和多个用户 终端所连接的数据包传送装置将从各用户终端接收到的PADI数据包(或者 EAPOL-Start数据包)向中继网进行组播，对其进行响应，在多个网关装置 (BAS或者认证系统)回发了 PADO (或者EAPOL-Request/ID请求)数据 包时，数据包传送装置只将来自选择出的特定网关装置的响应数据包传送给连接请求源用户终端(日本特愿2006-162074)。另外，还提出了一种负载分散数据包传送装置，该负载分散数据包传 送装置在将连接多个用户终端的接入网和前往因特网的中继网由冗余化后 的多个网关装置(BAS、认证系统等)来连接的网络结构中，不用在各网 关装置中添加特殊的功能，就可以分散这些网关装置的负载，连接用户终 端和网关装置(日本特愿2006-295020)。根据上述网络结构，不用变更网关装置的功能，就可以实现网关装置 的冗余化及负载分散控制。但是，就上述专利申请而言，在网关装置所属 之下连接着多个负载分散数据包传送装置的网络结构中，对于各数据包传 送装置间利用用户连接信息共享的冗余化网关装置的负载分散控制，却没 有论述。发明内容本发明的目的在于，提供一种负载分散功能数据包传送系统，在具有 下述冗余化后的多个网关装置(BAS、认证系统等)的网络结构中，考虑 网关装置的负载来连接用户终端，上述多个网关装置对连接用户终端的接 入网和前往因特网的中继网进行连接。上述课题可以采用下述数据包传送系统来完成，该数据包传送系统包括负载分散数据包传送装置，配置于用户终端和连接到因特网的中继网 上的冗余化后的多个网关装置之间；以及负载分散管理装置，与该负载分 散数据包传送装置协作动作；负载分散数据包传送装置包括多个线路接 口，收容与用户终端或网关装置之间的连接线路；以及协议处理部，控制多个线路接口间的用户数据包及通信控制数据包的传送；协议处理部将从 用户终端接收到的对中继网的连接开始请求数据包传送给多个网关装置， 将对规定时间内接收到的连接开始请求数据包的应答数据包信息通知给负 载分散管理装置，将来自负载分散管理装置选择出的网关装置的应答数据 包传送给用户终端，并将从用户终端所接收到的通信控制数据包和用户数 据包传送给选择出的网关装置。另外，还可以采用下述负载分散数据包传送系统来完成，该负载分散 数据包传送系统包括负载分散数据包传送装置，配置于用户终端和连接 到因特网的中继网上的冗余化后的多个网关装置之间；以及负载分散管理 装置，与该负载分散数据包传送装置协作动作；负载分散管理装置，包括: 线路接口，收容与负载分散数据包传送装置之间的连接线路；以及负载分散处理部，进行网关装置的负载分散控制；负载分散管理装置根据存储每 个网关装置的优先级信息的负载分散管理表，从来自负载分散数据包传送 装置的网关信息一览通知，选择优先级高的网关装置，将选择网关装置信 息通知给负载分散数据包传送装置。根据本发明，可以提供一种负载分散功能数据包传送系统，在具有下 述冗余化后的多个网关装置的网络结构中，考虑网关装置的负载分散来连 接用户终端，上述多个网关装置对连接用户终端的接入网和前往因特网的 中继网进行连接。


图1是通信网络的框图。图2是通信网络的简单框图。图3是网关选择装置的硬件框图。图4是负载分散管理装置的硬件框图。图5是PPPoE的通信控制帧格式的附图。图6是说明连接管理表的附图。图7是说明端口管理表的附图。图8是说明负载分散管理表的附图。图9是说明由负载分散数据包传送系统做出的PPPoE连接控制的时序图。图10是网关选择装置执行的PADI数据包接收处理的流程图。 图11是网关选择装置执行的PADO数据包接收处理的流程图。 图12是网关选择装置执行的计时器监视处理的流程图。 图13是负载分散管理装置执行的网关负载分散处理的流程图。 图14是网关选择装置执行的网关MAC登录处理的流程图。 图15是网关选择装置执行的PADS数据包接收处理的流程图。 图16是网关选择装置执行的PADT数据包接收处理的流程图。符号说明1…接入网，2…中继网，3…因特网，10…负载分散数据包传送装置(网 关选择装置)，11…线路接口， 12…路由选择部，13 (13T、 13R)…收发缓 存器，14…控制处理器，15…存储器，16…通信控制例程，151…监视数据包 表，152…连接管理表，153…端口管理表，20…网关装置，21…L2SW,22…RADIUS服务器，23…DHCP服务器，24…路由器，40…终端，42…ONU， 43…星形耦合器，50…控制终端，60…负载分散管理装置，61…线路接口， 62…存储器，63…控制处理器，64…总线，100…通信网络，621…负载分散处 理，622…负载分散管理表。
具体实施方式
下面，对于本发明的实施方式使用实施例， 一边参照附图一边进行说 明。还有，对实质上相同的部位分配相同的参照号码，不重复说明。参照图l，说明使用负载分散数据包传送系统的通信网络结构。这里， 图1是通信网络的框图。在图1中，通信网络IOO包括接入网1、通信服务 商或ISP管理的中继网2和因特网3。接入网1分别经由具有根据IEEE802.1X、 PPPoE等异构协议的通信帧 结束(終端)功能的网关(GW)装置20 (20-1、 20-m)，和中继网2进行 连接。接入网l包括多个终端40，分别具备根据正EE802.1X或PPPoE等 的会话连接功能；多个负载分散数据包传送装置10，收容这些终端40;负 载分散管理装置60，进行网关装置20的负载分散控制。各数据包传送装置 10和冗余化后的多个网关装置20进行连接。负载分散数据包传送系统具有负载分散数据包传送装置10和负载分 散管理装置60，并且如下所述，负载分散数据包传送装置10除了按照层2 包头信息传送接收数据包的普通L2SW功能之外，还具备用来将各终端40 与冗余化后的多个网关装置20之中的1个有选择地进行连接的网关选择功 能。在下面的说明中，特别注重后者的功能，并将负载分散数据包传送装 置10称为"网关选择装置"。下面，负载分散管理装置60具备下述功能，即按照从各负载分散数据 包传送装置10通知的网关识别信息进行负载分散控制，并通知选择出的网 关装置信息的功能。另外，负载分散管理装置60虽然连接在接入网l上， 但是也可以与中继网2连接。在接入网1上，网关选择装置10-1分别经由单独的接入线路收容多个 终端40-l 40-k。另一方面，网关选择装置10-n经由无源光网PON(Passive Optical Network/无源光网络)收容多个终端40-l 40-n。 PON包括多个 加入者连接装置ONU (Optical Network Unit/光网络单元)42;局端装置 OLT (Optical Line Terminal/光线路终端)，内置于网关选择装置10-n中；光纤网，其结构为将被OLT所收容的1根光纤通过星形耦合器(S.C.) 43 分支为多个支路光纤。中继网2包括多个层2交换机(Switch) (L2SW) 21;用户认证服 务器(RADIUS服务器)22; DHCP服务器23，用来给用户终端分配IP地 址；路由器24，用来将该中继网连接于因特网3上。L2SW21-1连接在路 由器24及冗余化后的1组网关装置(20-l 20-m)上，RADIUS服务器22 和DHCP服务器23连接在L2SW21-n上。参照图2，说明网关选择装置及负载分散管理装置具备的负载分散网 关选择功能。这里，图2是通信网络的简单框图。在此，对于网关选择装 置10-1、 10-2与冗余化后的2台网关装置(20-1、 20-2)连接、从执行依 据PPPPoE的会话连接步骤的终端40接收到会话连接请求时的动作，进行 说明。还有，终端框和网关框中附带的"MAC xx-xx-xx-xx-xx-xx"表示出终 端或者网关装置MAC地址的值。在从终端40-1接收到依据PPPoE的连接请求时，网关选择装置10-1 将终端40-1作为PPPoE终端，把与网关选择装置10-1所连接的网关装置 分别视为BAS20-1、 20-2，执行连接控制步骤。在从这些网关装置(BAS)接收到对上述连接请求的响应时，网关选 择装置10-1选择通过负载分散管理装置60中的负载分散控制选择并通知 后的网关装置20-1来作为终端40-1用的有效BAS，继续执行此后的连接 控制步骤。若决定了应和PPPoE终端40-1进行通信的有效BAS，则其他 网关装置20-2不参与PPPoE终端40-1的数据包传送。采用同样的方法，网关选择装置10-1对于来自PPPoE终端40-2的连 接请求，选择网关装置20-1。网关选择装置10-2对于来自PPPoE终端40-11 的连接请求，选择网关装置20-2。各PPPoE终端40经由网关选择装置10-1 或10-2及通过负载分散管理装置60的负载分散控制选择出的网关装置20， 和因特网3进行通信。有关在接收到来自PPPoE终端的连接请求时负载分 散管理装置60进行的网关选择(负载分散)算法，将在下面进行详细说明。参照图3，说明负载分散数据包传送装置(网关选择装置)。这里，图 3是网关选择装置的硬件框图。在图3中，网关选择装置10包括多个线 路接口 11，分别分配了单独的端口号码(Prot-l Prot-n);路由选择部12， 连接于这些线路接口 11上；通信控制数据包用的发送缓存器13T及接收缓 存器13R;控制处理器14;存储器15。路由选择部12和控制处理器14构成用来控制上述线路接口间的数据包传送的协议处理部。在存储器15中，存储控制处理器14执行的作为程 序的通信控制例程16、监视数据包表151、连接管理表152及端口管理表 153。在通信控制例程16中，包含在图10 图12、图14 图16中所述的 各种控制数据包接收处理例程和计时器监视例程。监视数据包表151指定 了应由控制处理器14处理的通信控制数据包种类。通过由操作员操作控制 终端50，重写监视数据包表151的内容，就可以变更控制处理器14的动作 模式。有关连接管理表152和端口管理表153，将在下面参照图6、图7进 行详细说明。在网关选择装置10是图1所示接入网1的网关选择装置10-1时，线 路接口 11-l ll-n具备与以太网、ATM、 POS (PPP over SONET)等在收 容线路上使用的通信协议对应的帧结束功能。在网关选择装置10是收容 PON的网关选择装置10-n时，线路接口 ll-l ll-n的结构具备结束(終 端)GE-PON、 G-PON、 WDM-PON等PON帧的OLT功能。参照图4，说明负载分散管理装置。这里，图4是负载分散管理装置 的硬件框图。在图4中，负载分散管理装置60包括由总线64相互连接的 线路接口 61 、存储器62及控制处理器63 。在存储器62中，存储处理器执行的负载分散处理程序621和网关负载 分散管理表622。控制处理器63通过执行负载分散处理程序621，来作为 负载分散管理装置60的负载分散处理部发挥作用。在负载分散处理程序621中，包含图13所述的各种控制数据包接收处 理例程、负载分散处理例程和计时器监视例程。有关网关负载分散管理表 622，将在下面参照图8进行详细说明。参照图5，说明按照PPPoE使用的通信控制帧的格式。这里，图5是 PPPoE的通信控制帧格式。也就是说，图5 (A)是从终端40发送给网关 装置20的连接开始数据包PADI。图5 (B)是从网关装置20发送给终端 40的连接开始响应数据包PADO。图5 (C)是从网关装置20发送给终 端40的会话ID通知数据包PADS ( PPPoE Active Discovery Session-Confirmation/PPPoE主动发现会话-确认)。图5 (D)是终端40或 者网关装置20发放的断开通知数据包PADT (PPPoE Active Discovery Terminate/PPPoE主动发现结束)的格式。在这些通信控制帧中，附加了以 太网包头900和PPPoE包头920。PADI如图5(A)所示，在MAC-DA901中包含广播MAC地址(B.C)，在MAC-SA902中包含作为发送源的终端40的MAC地址。在协议类型903 中设定"0x8863"那样的代表PPPoE的特定值，在PPPoE包头的帧类型921 中设定表示该帧是"PADI"的代码。PADO如图5 (B)所示，在MAC-DA901中包含作为PADI发送源的 终端40的MAC地址，在MAC-SA902中包含网关装置20的MAC地址， 并且协议类型903设定代表PPPoE的特定值"0x8863"。在PPPoE包头的帧 类型921中，设定表示该帧是"PADO"的代码。PADS如图5 (C)所示，在MAC-DA901中包含作为PADI发送源的 终端40的MAC地址，在MAC-SA902中包含网关装置20的MAC地址， 在协议类型卯3中设定代表PPPoE的特定值"0x8863"。在PPPoE包头的帧 类型921中设定表示该帧是"PADS"的代码，在会话ID922中设定从网关装 置20分配给终端40的会话ID的值。PADT在从终端40发送给网关装置20时如图5 (D)所示，在 MAC-DA901中包含网关装置20的MAC地址，在MAC-SA902中包含终 端40的MAC地址，在协议类型903中设定代表PPPoE的特定值"0x8863"。 在PPPoE包头的帧类型921中设定表示该帧是"PADT"的代码，在会话 ID922中设定应断开的会话ID。还有，在网关装置20向终端40发送PADT 时，MAC-DA卯1和MAC-SA902之间的关系相反。参照6至图8，说明各种管理表。这里，图6是说明连接管理表的附 图。图7是说明端口管理表的附图。图8是说明负载分散管理表的附图。在图6中，(A) (F)是特定的定时内连接管理表152的状态。这 里，说明一般的连接管理表152，详细的迁移将在下面进行说明。终端管理 表152包括终端端口 512、终端MAC1522、网关端口 1523、网关MAC/女 网关MAC-SA1524、状态1525和计时器值1526。在图7中，端口管理表153包括端口否.1531、网关连接标志1532和 MAC地址1533。端口否.1531是网关选择装置10的端口号码。在网关连 接标志1532为"l"的端口上连接网关20，其MAC地址记述于MAC地址 1533中。另一方面，在网关连接标志1532为"0"的端口上连接终端40、负 载分散管理装置60等，其MAC地址记述于MAC地址1533中。还有，在 一个端口中有多个MAC地址1533的记录是为了当在端口上级联连接交换 机时成为有效。在图8中，网关负载分散管理表622包括网关MAC6221、管理优先级 6222、选择优先级6223、连接比例6224、最大连接数6225及连接数6226。连接比例6224是连接数6226除以最大连接数6225后的值，在连接比例 6224最低且MAC地址最新的网关20中显示优先级'T'。下面，参照图9 图16，对于由负载分散数据包传送系统做出的PPPoE 连接控制，进行说明。这里，图9是说明由负载分散数据包传送系统做出 的PPPoE连接控制的时序图。图IO是网关选择装置执行的PADI数据包接 收处理的流程图。图11是网关选择装置执行的PADO数据包接收处理的流 程图。图12是网关选择装置执行的计时器监视处理的流程图。图13是负 载分散管理装置执行的网关负载分散处理的流程图。图14是网关选择装置 执行的网关MAC登录处理的流程图。图15是网关选择装置执行的PADS 数据包接收处理的流程图。图16是网关选择装置执行的PADT数据包接收 处理的流程图。在此，对于采用下述网关选择方法的情形进行说明，该网关选择方法 为，图2所示的网关选择装置10-1将从网关装置20-1、 20-2接收到的响应 数据包(PADO)之中从通过负载分散管理装置60的负载分散控制选择出 的、优先级最高的网关装置接收到的数据包作为有效，进行此后的通信控 制及数据包传送，并且通过负载分散管理装置60，将此次选择出网关装置 的优先级设定得较低，对于来自某个网关装置10的下一连接询问，将不同 的别的优先级高的网关装置作为有效。在图9中，若终端(PPPoE终端)40-2广播了PADI数据包(SQllO)， 则PPPoE连接阶段SP1开始。网关选择装置10-1的路由选择部12若接收到上述PADI数据包，则将 其和接收端口号码"m"—起，输出给接收缓存器13R。控制处理器14执行 PADI数据包接收处理(SQDO)，在图6 (A)所示连接管理表152的ENm 中记录终端MAC1522、状态1525及计时器值1526。路由选择部12再针 对图7端口管理表153的网关连接标志1532为"l"的表项目，将PADI数据 包向与网关所连接的多个线路接口进行广播(SQ111-1、 SQlll-2)。还有， 这里为了图示的简单，省略了对端口 5的广播数据包发送。网关(BAS) 20-1、 20-2对PADI数据包进行响应，分别回发PADO 数据包(SQ112-1、 SQ112-2)。这些PADO数据包的目标MAC地址 (MAC-DA901)为PPPoE终端40-2的MAC地址"00-00-00-00-00-02"。网关选择装置10-1的路由选择部12将从网关(BAS) 20-2接收到的 最开始的PADO数据包和接收端口号码"n"—起，输出给接收缓存器13R。 第2个接收到的来自网关(BAS) 20-1的PADO数据包和接收端口号码"4"一起，输出给接收缓存器13R。控制处理器14执行图11所示的PADO数据包接收处理例程(SQ140)， 给负载分散管理装置60发送包含多个*网关MAC-SA —览的选择请求 (SQM1)。还有，前面的"*"意味着未确定。负载分散管理装置60若从网关选择装置10-1接收到选择请求，则执 行图13所示的网关负载分散处理(SQ150)。还有，网关负载分散处理150 构成了图4负载分散处理程序621的一部分。负载分散管理装置60将添加 了所选择网关(BAS)的MAC地址后的选择响应发送给网关选择装置10-1 (SQM2)。若网关选择装置10-1接收到来自负载分散管理装置60的选择MAC地 址，则控制处理器14执行图14的网关MAC登录处理(SQ160)。路由选 择部12若结束了网关MAC登录处理，则根据接收数据包的目标MAC地 址(MAC-DA901)，参照端口管理表153。这里，PADO数据包的目标MAC 地址为"00-00-00-00-00-02"，端口管理表153如图7所示，作为和MAC地 址"00-00-00-00-00-02"对应的端口号码1531，表示出PPPoE终端40-2的连 接端口号码"m"。从而，路由选择部12通过端口号码"m"的线路接口发送 上述PADO数据包(SQ113)。PPPoE终端40-2若接收到上述PADO数据包，则给作为该PADO数据 包发送源的网关(BAS) 20-1发送PADR数据包(SQ1M)。这里，如图6 (D)所示，在连接管理表152中，和终端40-2对应的表项目ENm的状态 1525为PADS等待状态，该PADS是对PADR的响应数据包。也就是说， PADR数据包因为已经从网关选择装置10-1中的监视对象去除，所以网关 选择装置10-1的控制处理器14若从路由选择部12接收到上述PADR数据 包，则将其直接传送给路由选择部12。路由选择部12若接收到上述PADR 数据包，则按照端口管理表153对接收数据包进行路由选择。上述PADR数据包的目标MAC地址(MAC-DA901)为网关(BAS) 20-1的MAC地址"00-00-00-22-22-01"，并且在端口管理表153中和上述 MAC地址对应，已经存储和网关(BAS) 20-1之间的连接线路的端口号码 "4"。从而，PADR数据包经由线路接口 11-4传送给网关(BAS)20-l(SQ115)。网关(BAS)20-1对上述PADR进行响应，回发PADS数据包(SQ116)。 网关选择装置10-1的路由选择部12若接收到上述PADS数据包，贝lj将其 和接收端口号码"4"一起，输出给接收缓存器13R。控制处理器14若接收到PADS数据包，则执行图15所示的PADS数据包接收处理例程(SQ170)。因为上述PADS数据包的目标地址(MAC-DA901 )为 "00-00-00-00-00-02"，所以路由选择部12将上述PADS数据包向图7端口 管理表153所示的端口号码"m"的线路接口进行传送。因此，PADS数据包 被发送给PPPoE终端40-2 (SQ117)。若PPPoE终端40-2接收到PADS数据包，则从PPPoE连接阶段SP1 转移为PPPoE传送阶段SP2。在PPPoE传送阶段SP2，网关选择装置10-1 传送在PPPoE终端40-2和网关(BAS) 20-1之间进行交换通信的用户数据 包(SQ200)。在PPPoE传送阶段SP2，网关(BAS) 20-1若经由网关选择装置10-1 从PPPoE终端40-2接收到PPPoE数据包(SQ200)，则将其变换为IP数据 包，传送给路由器24 (SQ201)。另外，若从路由器24接收到IP数据包 (SQ201)，则将其变换为PPPoE数据包，经由网关选择装置10L-l传送给 PPPoE终端40-2 (SQ200)。若终端用户结束了因特网接入，则从PPPoE终端40-2给网关(BAS) 20-1发送连接结束数据包PADT (SQ310)，从PPPoE传送阶段SP2转移为 PPPoE断开阶段SP3。网关选择装置10-1的路由选择部12若接收到PADT数据包，则执行 图16所示的PADT数据包接收处理例程(SQ300)。路由选择部12若结束 了接收处理例程，则从端口管理表153确定输出端口的端口号码1531，将 上述PADT数据包传送给网关(BAS) 20-1 (SQ301)。控制处理器14将接收到PADT数据包的目标MAC地址(MAC-DA901) 的值"00-00-00-22-22-01"通知给负载分散管理装置60 (SQM3)。负载分散管理装置60若从网关选择装置10-1接收到特定的MAC地址 "00-00-00-22-22-01"，则对网关选择装置10-1通知接收响应(SQM4)。负载分散管理装置60还执行网关负载分散表更新处理(SQ310)。具 体而言，控制处理器63检索负载分散管理表622的网关MAC地址6221 和上述特定的MAC地址一致的表项目，对一致表项目的连接数6226的值 进行减法运算(-1)，进行连接比例6224的重新计算，并且按连接数6226 或连接比例6224少的顺序，执行选择优先级6223的重新分配，更新负载 分散管理表622的信息。参照图10，说明PADI数据包接收处理。PADI数据包接收处理例程和 下述的PADO数据包接收处理例程、网关MAC登录处理例程、PADS数据包接收处理例程、计时器监视例程及PADT数据包接收处理例程一起，构 成了通信控制例程16的一部分。在图10所示的PADI数据包接收处理例程中，控制处理器14参照监 视数据包表151，判定是否已经指定PADI来作为监视对象数据包(S131)。 如果PADI未指定成监视对象，则控制处理器14将接收到的PADI数据包 经由发送缓存器13T传送给路由选择部12 (S134)，结束该例程。在步骤131中指定了 PADI来作为监视对象时，控制处理器14在连接 管理表152中登录新的表项目ENm (S132)。上述表项目ENm如图6 (A) 所示，作为终端端口 1521包含从路由选择部12所通知的接收端口 "m"， 作为终端MAC1522包含接收数据包的发送源MAC地址"00-00-00-00-00-02"，并且状态1525成为PADO等待。接着，控制处理 器14将上述表项目ENm的计时器值1526初始化为规定值(计时器值 =3，000ms)，启动图12中所述的计时器监视例程180 (S133)，之后将接收 到的PADI数据包传送给发送缓存器13T (S134)，结束该例程。在图11中，首先控制处理器14从连接管理表152，检索终端MAC1522 和上述PADO数据包目标MAC地址(MAC-DA901 )的值 "00-00-00-00-00-02"—致的表项目(S141 )。在检索的结果(S142)为找到了与目标MAC地址一致的表项目ENm 时(是)，控制处理器14判定表项目ENm的状态1525是否为PADO等待 状态(S144)。在状态1525为PADO等待状态之外的情况下(否)，控制处 理器14将接收到的PADO数据包判断为非法数据包，把接收数据包废弃(S146)，结束该例程。在此次的场合下如图6 (A)所示，在从连接管理表152检索到的表项 目ENm中，状态1525为PADO等待状态。步骤144为"是"，控制处理器 14如图6 (B)所示，将接收到PADO数据包的发送源MAC地址(MAC-SA卯2)的值"00-00-00-22-22-02"记录于网关MAC (*网关 MAC-SA) 1524中，将接收端口号码"n"登录于网关端口 1523中(S145)， 结束该例程。同样，控制处理器14若从接收缓存器13R读出了网关(BAS) 20-1 所发送的PADO数据包和接收端口号码，则执行图11所示的PADO数据包 接收处理例程140，并如图6 (C)所示，将第2个接收到PAD0数据包的 发送源MAC地址(MAC-SA902)的值"00-00-00-22-22-01"补充记录于网关 MAC (々网关MAC-SA) 1524中，将接收端口号码"4"补充记录于网关端口 1523中(S145)，结束该例程。还有，在未指定PADI来作为监视对象数据包时，因为在图10中所说 明的PADI数据包接收处理例程130中，不进行向连接管理表152的登录， 而根据上述检索的结果(S142)，找不到与目标MAC地址一致的表项目 (否)，所以控制处理器14根据PADO数据包生成新的表项目ENm，将其 登录于连接管理表152中(S143)，之后结束该例程。参照图12，说明计时器监视例程180的流程图。在图12中，在PADI 数据包接收时启动的计时器监视例程180通过控制处理器14，和上述PADO 数据包接收处理例程140同时，周期性执行。在计时器监视例程SQ180中，控制处理器14等待连接管理表152的 表项目ENm中所设定的计时器值1526变为"0"(超时)(S181)。在计时器 值1526超时时(计时器值-0ms)，控制处理器14结束该例程。在图13所示的网关负载分散处理SQ150中，控制处理器63首先将选 择优先级n初始化为1 (S151)，检索图8 (A)负载分散管理表622的选 择优先级6223和选择优先级11=1 一致的表项目(S152)。在检索的结果(S153)为找到了和选择优先级n-l—致的表项目时， 从*网关MAC-SA —览检索和上述表项目网关MAC6221的MAC地址 "00-00-00-22-22-01"—致的*网关MAC-SA (S154)。在检索的结果(S155)为找到了和上述表项目网关MAC6221的MAC 地址"00-00-00-22-22-01"—致的*网关MAC-SA时，将一致的MAC地址作 为选择MAC地址"00-00-00-22-22-01"来决定。随后，对一致表项目的连接 数6226的值进行加法运算(+1)，并且进行连接比例6224的重新计算，按 连接比例6224 (或者连接数1666)少的顺序，重新分配选择优先级6223 (S156)。在此次的场合下，通过执行步骤156，如图8 (B)所示在选择出的网 关MAC6221-"00-00-00-22-22-01"的表项目中，连接数6226的值从"999" 变更为"1000"，连接比例6224的值从"19.98"变更为"20.00"。其结果为，网 关MAC6221—'00-00-00-22-22-01"的选择优先级6223的值从"1"变更为"2"， 网关MAC6221-"00-00-00-22-22-02"的选择优先级6223从"2"变更为"1"。 若选择优先级6223的重新分配完成，则控制处理器63结束该例程。还有，在通过步骤154的执行得到的检索结果(S155)为找不到和上 述表项目网关MAC6221的MAC地址一致的*网关MAC-SA时，对选择 优先级n的值加上+l (S157)，再次执行步骤152。另外，在通过步骤152的执行得到的检索结果(S153)为找不到和选 择优先级n—致的表项目时(否)，设置无该MAC地址(S159)，结束该 例程。这种情况在通过计时器监视例程自动删除了表项目时等发生。还有，选择出的MAC地址或无该MAC地址在图6的SQM2中发送 给网关选择装置10-1。在图14所示的网关MAC登录处理例程SQ160中，首先控制处理器 14实施选择MAC地址的确认，确认的结果(S161)为，将选择MAC地 址"00-00-00-22-22-01"变更为连接管理表152表项目ENm的网关MAC( * 网关MAC-SA) 1524 (S162)。再者，控制处理器14将状态1525变更为 PADS等待(S163)。控制处理器14将所保持的来自选择网关的PADO数 据包传送给发送缓存器13T，将其他的PADO数据包废弃(S164)，结束该 例程。还有，在确认的结果(S161)为无该MAC地址时，控制处理器14将 所保持的PADO数据包废弃(S165)，结束该例程。在图15所示的PADS数据包接收处理例程SQ170中，控制处理器14 将从路由选择部12所通知的接收端口号码"4"、接收数据包目标MAC地址 (MAC-DA901 ) 的值"00-00-00-00-00-02"和发送源MAC 地址 (MAC-SA902)的值"00-00-00-22-22-01"作为检索关键字，从连接管理表 152检索网关端口 1523、终端MAC182、网关MAC184与检索关键字一致 的表项目(S171)。若检索的结果(S172)为，找到了与检索关键字一致的表项目ENm (是)，则控制处理器14如图6 (E)所示，将接收到PADS数据包所示的 会话ID的值(这里，是"1，000")设定于上述表项目的状态1525中(S173)。 控制处理器14将上述PADS经由发送缓存器13T传送给路由选择部12 (S174)，结束该例程。在步骤172中为"否"时，控制处理器14按原状 转移为步骤174。在图16所示的PADT数据包接收处理例程SQ300中，控制处理器14 将接收端口号码"m"、接收数据包发送源MAC地址(MAC-SA902)的值 "00-00-00-00-00-02"和目标 MAC 地址"MAC-DA卯1"的值 "00-00-00-22-22-01"作为检索关键字，从连接管理表152检索终端端口 1521、终端MAC1522、网关MAC1524和检索关键字一致的表项目ENm (S301)。这里，接收端口号码也可以从检索关键字项目去除。若检索的结果(S302)为，找到了与检索关键字一致的表项目ENm(是)，则控制处理器14判定上述表项目状态1525所示的会话ID的值是 否和接收到PADT数据包的会话ID922所示的会话ID值"1，000"—致 (S303)。在判定的结果(S304)为2个会话ID —致时(是)，控制处理器14 如图6 (F)所示，从连接管理表152删除上述表项目ENm (S305)。控制 处理器14对于接收数据包经由发送缓存器13T传送给路由选择部12 (S306)，结束该例程。还有，在检索的结果(S302)为找不到与检索关键字一致的表项目ENm 时(否)以及判定的结果(S304)为会话ID不一致时(否)，控制处理器 14将接收到的PADT传送给路由选择部12 (S306)，结束该例程。这种情 况在通过计时器监视例程自动删除了表项目时发生。在上述实施例中，虽然网关选择装置10中的控制处理器14参照监视 数据包表151，判定接收数据包是否是监视对象的通信控制数据包，但是也 可以由路由选择部12进行该判断，只将作为监视对象的通信控制数据包有 选择地传送给控制处理器14。如同可以从上述实施例理解的那样，负载分散数据包传送装置(网关 选择装置)10事先将从PPPoE终端40接收到的连接开始请求数据包对多 个网关装置(BAS) 20进行广播，只使规定时间内接收到的多个响应数据 包之中来自下述特定网关装置20的响应数据包有效，将其传送给请求源终 端，该特定网关装置20是通过负载分散管理装置60中的负载分散控制而 选择出的。PPPoE终端40在和上述响应数据包的发送源网关装置之间执行 此后的通信控制步骤。从而，根据本实施例的负载分散数据包传送系统， 不依赖于PPPoE终端40的安装，就能够实现网关装置(BAS) 20的冗余 化和负载分散。另外，不需要在网关装置(BAS)中，添加专利文献1的 那种特殊功能。在本实施例中，对于PPPoE终端40和冗余化网关装置(BAS)之间 的连接控制步骤，进行了说明。但是，本实施例的负载分散数据包传送系 统也可以使用于正EE802.1X中申请者(用户终端)和认证系统(网关装置) 之间的连接控制步骤。本实施例的负载分散数据包传送装置由于作为线路接口，使用金属线 路接口、光线路接口、无线线路接口或者无源光网PON的具备局端装置 OLT功能的线路接口，因而可以作为L2SW、 PON系统、无线接入点或者 无线桥接器来发挥作用。本实施例的负载分散数据包传送系统在多个网关装置所属之下连接多 个负载分散数据包传送装置的网络结构中，由负载分散管理装置进行每个 网关装置的用户连接信息等的管理及负载分散控制的统一管理。因此，不用在用户终端中安装特殊的软件，就能够由ISP或通信从业者管理冗余化结构，该冗余化结构考虑了将接入网连接于因特网中继网上的网关装置分 散比例。另外，本实施例的负载分散数据包传送系统由于在协议处理部中 具备通信协议的识别功能，因而能够在同一个数据链路层接入网上，例如象PPPoE终端和IEEE802.1X中的EAPOL终端(申请者)那样，同时存在 通信协议不同的多种用户终端。
权利要求
1、一种负载分散数据包传送系统，包括负载分散数据包传送装置，配置于用户终端和连接到因特网的中继网上的冗余化后的多个网关装置之间；以及负载分散管理装置，与该负载分散数据包传送装置协作动作；该负载分散数据包传送系统的特征为上述负载分散数据包传送装置包括多个线路接口，收容与上述用户终端或上述网关装置之间的连接线路；以及协议处理部，控制上述多个线路接口间的用户数据包及通信控制数据包的传送；上述协议处理部将从上述用户终端接收到的对上述中继网的连接开始请求数据包传送给上述多个网关装置，将对规定时间内接收到的上述连接开始请求数据包的应答数据包信息通知给上述负载分散管理装置，将来自上述负载分散管理装置选择出的网关装置的应答数据包传送给上述用户终端，并将从上述用户终端所接收到的通信控制数据包和用户数据包传送给上述选择出的网关装置。
2、 如权利要求1所述的负载分散数据包传送系统，其特征为上述协议处理部在接收到上述连接开始请求数据包时，将新的表条目 登记于连接管理表中，该新的表条目包含从上述连接请求数据包的包头提 取的上述用户终端的识别信息。
3、 如权利要求2所述的负载分散数据包传送系统，其特征为上述协议处理部将从上述应答数据包的包头提取的网关装置信息记录 于上述连接管理表中。
4、 如权利要求1至3任一项所述的负载分散数据包传送系统，其特征为上述协议处理部包括路由选择部，连接于上述多个线路接口上；以 及控制处理器，与该路由选择部结合；上述路由选择部，具备监视数据包表，该监视数据包表表示作为监视对象的通信控制数据包的种类；将从上述各线路接口接收到的通信控制数 据包之中在上述监视数据包表中所指定的通信控制数据包传送给上述控制 处理器，对于在上述监视数据包表中没有指定的通信控制数据包，根据其包头信息向上述某个线路接口进行路由选择。
5、 一种负载分散数据包传送系统，包括负载分散数据包传送装置， 配置于用户终端和连接到因特网的中继网上的冗余化后的多个网关装置之 间；以及负载分散管理装置，与该负载分散数据包传送装置协作动作；该 负载分散数据包传送系统的特征为上述负载分散管理装置，包括线路接口，收容与上述负载分散数据 包传送装置之间的连接线路；以及负载分散处理部，进行网关装置的负载 分散控制；负载分散管理装置根据存储每个上述网关装置的优先级信息的 负载分散管理表，从来自上述负载分散数据包传送装置的网关信息一览通 知，选择优先级高的网关装置，将选择网关装置信息通知给上述负载分散 数据包传送装置。
6、 如权利要求5所述的负载分散数据包传送系统，其特征为 上述负载分散处理部在接收到上述网关信息一览通知时，按上述负载分散管理表中连接优先级从高到低的顺序，从登录在表条目中的网关装置 信息中，检索上述网关信息一览通知中登录的各网关装置信息，更新上述 负载分散管理表所示的一致的网关装置的连接数和连接比例，根据上述一 致的网关装置的表更新后的连接比例和其他连接比例，来决定上述各网关 装置新的选择优先级，并登录于上述负载分散管理表中，根据上述负载分 散管理表所示的各网关选择装置的选择优先级，选择与新的连接开始请求 数据包对应的新的选择网关装置。
7、 如权利要求5或6所述的负载分散数据包传送系统，其特征为 上述负载分散管理表还包含运用优先级，该运用优先级表示上述各网关装置的运用模式，上述负载分散处理部从具有第1运用优先级的网关装置中，选择上述 选择网关装置。
全文摘要
本发明是一种构成因特网接入网的数据包传送系统。通过在用户终端和网关装置间设置网关选择装置及负载分散管理装置，从由网关选择装置接收到的来自多个网关装置的响应数据包，按照负载分散管理装置负载分散管理表内的优先级，选择来自优先级高的网关装置的响应数据包，对用户终端传送选择出的响应数据包，将来自选择出的网关装置之外的响应数据包废弃，而不依赖于用户终端的安装，就可以构建网关装置的冗余化结构。
文档编号H04L29/06GK101404663SQ20081013150
公开日2009年4月8日 申请日期2008年7月10日 优先权日2007年10月3日
发明者宫田裕章 申请人:日立通讯技术株式会社