专利名称：实现用户ip地址池共享的方法
技术领域：
本发明属于计算机网络通信领域，具体涉及一种通过扩展DHCP实现多IP-DSLAM间用户IP地址池共享的方法。
背景技术：
随着网络技术的发展，目前宽带接入已经成为一种主导的用户接入方式。宽带接入一般包括ADSL，VDSL，以太网等方式，根据运营商运营的需要，所有的这些方式都需要有宽带拨号与认证的过程。当认证阶段完成后，通常还需要进行IP地址分配过程，目的是为用户端分配一个IP，这样，最终用户才能进行通信。而目前大多数IP-DSLAM已将基本的认证(如802.1x认证、PPPoE认证及终结)和IP地址分配和管理功能集成到DSLAM设备上实现。这样，上级设备就可以用一个价格低廉的三层交换机替代传统应用模式的BRAS，从而大幅度降低宽带接入网络的建设成本。
IP地址分配有多种方式，主要可分为两大类静态IP分配和动态IP分配；静态IP分配方式是事先为用户端指定一个IP，当用户认证通过后，就马上可以通信；而动态IP分配方式是用户端事先没有IP，当认证通过后，通过IP地址分配过程，获得一个IP，然后才可以通信。对于动态IP分配方式，最常见的是利用DHCP协议，IP-DSLAM为用户端动态分配一个IP地址；当用户端主动断开连接或异常断线时，IP-DSLAM会回收这个IP，以便可以为其他客户端分配。DHCP是BOOTP的扩展，是基于C/S模式的，它提供了一种动态指定IP地址和配置参数的机制，这主要用于大型网络环境和配置比较困难的地方。DHCP定义了一种可以使IP地址使用一段有限时间的机制，在客户期限到了的时候可以重新分配这个IP地址。DHCP服务器自动为客户机指定IP地址，它的配置参数使得网络上的计算机通信变得方便而容易实现了。DHCP使IP地址可以租用，对于拥有许多台计算机的大型网络来说，每台计算机拥有一个IP地址有时候可能是不必要的。租期从1分钟到100年不定，当租期到了的时候，服务器可以把这个IP地址分配给别的机器使用。客户也可以请求使用自己喜欢的网络地址及相应的配置参数。
目前，IP-DSLAM通过DHCP协议分配IP存在以下缺陷(1)地址不能共享，造成浪费；(2)地址池分散，不容易管理。假设两台IP-DSLAM设备A和B都内置有IP地址池；这样A上连接的用户只能从A的地址池中分配地址，B上连接的用户只能从B的地址池中分配地址；这样为了满足满配用户同时上线的需要，A和B都必须拥有一个大地址池，可实际接入用户不多时，造成珍贵的IP资源的浪费；如果配置一个小地址池，又会出现用户因为得不到IP而无法上网的情况；同时，因为地址池分散，造成管理的极大不方便，阻碍了网络管理员整网规划。
发明内容
本发明克服上述IP-DSLAM通过DHCP协议分配IP地址的不足，提供一种通过扩展DHCP实现多IP-DSLAM间用户IP地址池共享的方法，既可避免造成IP地址浪费，又可满足大量用户通信的需要。
本发明的技术内容一种实现用户IP地址池共享的方法，其特征在于(1)配置IP-DSLAM设备间互相通讯的虚拟局域网；(2)当IP-DSLAM设备重新启动时，利用扩展的DHCP协议建立IP地址共享关系；(3)重新启动过程结束，利用扩展的DHCP协议定期发送地址公告报文，处理彼此间的地址申请和释放请求。
所述地址申请过程可为(1)判断本地是否有可分配IP地址，如果有，先从本地分配；如果没有，试图从远程分配；(2)如果从远程分配，向远程申请IP请求报文，而后远程的IP-DSLAM判断是否可以分配，返回扩展的DHCP成功报文或DHCP失败报文。
所述地址释放申请过程可为(1)判断该IP地址是否从本地可分配；如果是，从本地释放；如果不是，试图从远程释放；(2)如果该IP地址从远程分配，向远程释放IP释放报文，而后远程的IP-DSLAM释放该IP。
所述扩展的DHCP协议可包括扩展了以下报文类型(1)用于互相通告自己的dhcp-server信息；(2)用于接收到对方的DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER，作出回应；(3)用于设备重启时，通知别的设备进行地址回应，保持同步；(4)用于接收到对方的DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT，作出回应；(5)用于通知其他设备一些事件(或异常)的发生；(6)用于向其他设备发送一个IP地址申请；(7)用于向对方DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT发送一个IP地址申请成功消息(包含IP常用配置信息)；(8)用于向对方DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT发送一个IP地址申请失败消息；(9)用于向对方DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT发送一个IP地址释放消息。
步骤(2)可进一步包括每个IP-DSLAM定期向其他IP-DSLAM通告自己的状态和地址池信息；每个IP-DSLAM学习其他IP-DSLAM的信息，定期更新，保持信息同步。
当异常情况发生时，每个IP DSLAM检测到后，采取相应措施，必要时通知其它IP DSLAM采取相应措施。
本发明的技术效果将多个内置IP地址池的IP-DSLAM连接，通过对现有的DHCP进行适当的扩展，可以实现IP地址池的地址共享；对于任意A或B的接入用户，只要A或B的内置地址池里还有地址可以分配，他就可以获得IP(无论在A，还是B)，从而正常上网。本发明提供的方法，使得IP DSLAM在不需要增加设备的任何软件和硬件成本(包括CPU、内存)、不改变原有的组网模式的情况下，就可解决IP地址不易共享、碎片过多和管理不易的两大弊端。这样，不但可以完成DHCP协议的标准功能——给用户分配IP地址，返回链路层、接口、IP层和TCP层、应用层的配置信息，而且完成了标准DHCP协议所不能完成的功能——它可使多个内置DHCP-server的设备互相进行通信，完成地址共享和集中管理，完美地解决了将BRAS功能整合在IP-DSLAM的业务板带来的IP地址浪费和管理困难的问题。
图1是本发明IP-DSLAM的地址池共享组网示意图。
具体实施例方式
参考图1，其中ARadius Server服务器；BInternet；CL3 Switch(汇聚L2 Switch)；DL2 Switch；EIP-DSLAM；F用户。
IP DSLAM内置DHCP-SERVER完成对用户IP地址的分配。
本发明通过对DHCP进行扩展，增加了几种新的报文格式和选项类型，同时也增加了对新的报文格式和选项类型的处理机制。
如扩展以下九种报文格式1、DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER用于A和B间互相通告自己的dhcp-server信息(主要是pool和地址使用情况)；2、DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER_ACK用于A或B收到对方的DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER，作出回应；3、DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT用于A或B设备reboot时，通知别的设备(进行地址回应，保持同步)；4、DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT_ACK用于A或B收到对方的DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT，作出回应；5、DHCP_HIPMP_TYPE_ERR_NOTIFY用于A或B通知对方一些事件(或异常)的发生；6、DHCP_HIPMP_TYPE_IP_REQUEST用于A或B向对方发送一个IP申请；7、DHCP_HIPMP_TYPE_IP_ACK用于A或B向对方发送一个IP申请成功消息(包含IP常用配置信息)；8、DHCP_HIPMP_TYPE_IP_NAK用于户A或B向对方发送一个IP申请失败消息；9、DHCP_HIPMP_TYPE_IP_RELEASE用于A或B向对方发送一个IP释放消息；首先配置IP DSLAM彼此通信所用的vlan，使IP DSLAM可以接受和处理扩展的DHCP报文，完成IP地址共享；且由于地址池可以共享，所以可以对用户的IP地址进行集中管理。
当IP DSLAM重新启动时(或dhcp服务重新启动时)，广播DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT报文(释放所有本地向远程申请的ip，释放本地提供给远程的ip)，同时，收取DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT_ACK，并记录发送DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT_ACK的dhcp-server的MAC和IP；以后可以收取这些dhcp-server发来的DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER报文。由于完成IP地址共享，可保持信息同步，同时根据其它设备的回应，动态学习到与之进行地址共享的其他IP DSLAM。
重起过程结束，定期广播DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER，标识所有dhcp-server不参与共享；同时接收DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVE_ACK；收到对应序号的DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER_ACK，才重新允许。如收到某dhcp-server发来的DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER，将此dhcp-server通告的dhcp-server及pool的信息更新到本地，将此dhcp-server标识为参与共享，然后发送DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER_ACK。由于定期地发送地址公告报文，通告自己的状态和地址池信息，便于其他IP DSLAM申请地址时，做决策处理。
当收到地址申请时，先从本地申请，如本地无可用地址，则构造扩展的DHCP申请报文，根据优先级算法，选取适当的IP DSLAM，发出DHCP_HIPMP_TYPE_IP_REQUEST申请报文；而后收到申请报文的IP DSLAM的DHCP_HIPMP_TYPE_IP_ACK(携带IP的配置信息)，即分配可用地址。且为防止异常发生，有超时重传机制。成功申请地址后，申请者和提供者共同记录信息。
当收到地址释放时，判断是否应从本地释放；如此IP地址从远端的IP DSLAM申请，则构造扩展的DHCP释放报文，发送DHCP_HIPMP_TYPE_IP_RELEASE报文到对应的IP DSLAM；对应的IP DSLAM收到该报文后释放IP。成功释放地址后，申请者和提供者共同修改信息。
为了在配置发生改变，或检测到异常时，通知别的设备采取措施，保持IP地址同步，引入了事件通知机制。当异常情况发生时，例如设备重起，取消共享，重新共享，链路异常时，每个IP DSLAM检测到后，采取相应措施，必要时，通知其它IP DSLAM，收到通知的IP DSLAM也执行必要操作，保持地址同步。
权利要求
1.一种实现用户IP地址池共享的方法，其特征在于(1)配置IP-DSLAM设备间互相通讯的虚拟局域网；(2)当IP-DSLAM设备重新启动时，扩展DHCP协议建立IP地址共享关系；(3)重新启动过程结束，定期发送地址公告报文，利用扩展的DHCP协议处理彼此间的地址申请和释放请求。
2.如权利要求1所述的实现用户IP地址池共享的方法，其特征在于所述地址申请过程为(1)判断本地是否有可分配IP地址，如果有，先从本地分配；如果没有，试图从远程分配；(2)如果从远程分配，构造向远程申请IP地址的扩展DHCP请求报文，而后远程的IP-DSLAM判断是否可以分配，返回扩展的DHCP成功报文或DHCP失败报文。
3.如权利要求1或2所述的实现用户IP地址池共享的方法，其特征在于所述地址释放申请过程为(1)判断该IP地址是否从本地可分配；如果是，从本地释放；如果不是，试图从远程释放；(2)如果该IP地址从远程分配，构造向远程释放IP地址的扩展DHCP释放报文，而后远程的IP-DSLAM释放该IP。
4.如权利要求1所述的实现用户IP地址池共享的方法，其特征在于所述扩展的DHCP协议包括扩展了以下报文类型(1)用于互相通告自己的dhcp-server信息；(2)用于接收到对方的DHCP_HIPMP_TYPE_DISCOVER，作出回应；(3)用于设备重启时，通知别的设备进行地址回应，保持同步；(4)用于接收到对方的DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT，作出回应；(5)用于通知其他设备一些事件(或异常)的发生；(6)用于向其他设备发送一个IP地址申请；(7)用于向对方DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT发送一个IP地址申请成功消息，且包含IP常用配置信息；(8)用于向对方DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT发送一个IP地址申请失败消息；(9)用于向对方DHCP_HIPMP_TYPE_REBOOT发送一个IP地址释放消息。
5.如权利要求1所述的实现用户IP地址池共享的方法，其特征在于步骤(2)进一步包括每个IP-DSLAM定期向其他IP-DSLAM通告自己的状态和地址池信息；每个IP-DSLAM学习其他IP-DSLAM的信息，定期更新，保持信息同步。
6.如权利要求1所述的实现用户IP地址池共享的方法，其特征在于当异常情况发生时，每个IP DSLAM检测到后，采取相应措施，必要时通知其它IP DSLAM采取相应措施。
全文摘要
本发明提供了一种通过扩展DHCP实现多IP－DSLAM间用户IP地址池共享的方法，属于计算机网络通信领域。该方法首先配置IP－DSLAM设备间互相通讯的虚拟局域网；当IP－DSLAM设备重新启动时，建立IP地址共享关系；重新启动过程结束，定期发送IP地址公告报文，处理彼此间的地址申请和释放请求。对于任意IP－DSLAM设备A或B的接入用户，只要A或B的内置地址池里还有地址可以分配，接入用户就可以获得IP地址(无论在A，还是B)进行上网。本发明完成IP地址共享和集中管理IP地址的功能，解决了将BRAS功能整合在IP－DSLAM的业务板带来的IP地址浪费和管理困难的问题。
文档编号H04L12/28GK1561072SQ20041003917
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月20日 优先权日2004年2月20日
发明者张丽军 申请人:港湾网络有限公司