专利名称：接入服务器接口的备份系统及其方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，特别涉及数据通信中的接入服务器接口备份技术。
背景技术：
网络的发展把人们带入信息社会，随着因特网的普及，网间互联协议(Internet Protocol，简称“IP”)已经占据了各种终端应用的主导地位，用户对网络带宽的需求越来越高，宽带网络成为当前网络发展的趋势。由于骨干网络带宽增长迅速，传统的接入网成为宽带网络的瓶颈，构建宽带接入网络成为新的热点。如何更高效、高速、廉价传送IP数据是今后电信网络研究的重点。
以太网网络作为电信服务提供商提供的因特网(Internet)接入方式之一，直接面向以太网接入用户，是承载IP数据业务最佳的二层宽带接入方式，已经得到了广泛的应用。用户以该网络为支撑平台，可以开展诸如安全管理、物业管理、用户互联、网上购物、视频点播等多种社区智能服务。因此，要求以太网网络应是一个具有高带宽、高可靠性、低建设和低维护成本的一个网络，是一个实现运营，提供服务的网络。
如图1所示，目前的以太网网络中，一般由用户15、用户16首先接入到二层接入设备14中，熟悉本领域的技术人员都知道，二层接入设备14通常是只提供二层交换功能的以太网交换机，或者可其它可以提供以太网数据帧透传的二层设备。二层接入设备14一般起汇聚作用，然后再接入到接入服务器13上，接入服务器13的主要功能是对接入的用户进行控制，包括认证、计费、权限控制、流量控制、QOS等，以太网网络实现可运营可管理，并与普通的计算机网络区分开，关键在于接入服务器13所起的作用上。通过接入服务器13的合法数据流，向上层的路由器12、路由器11转发，最后联接到因特网10，需要说明的是，由于因特网10的网络体系非常庞大，故一般仍然需要先使用路由器12用于边缘路由汇聚，而后再使用路由器11进行核心路由转发，以使网络层次清晰，便于维护和管理。
由此可见，接入服务器13在整个以太网网络，居于非常重要的地位，没有了它就无法对用户和网络进行管理，如果直接跳过它，二层接入设备14连接到路由器11上，实际上就是普通的计算机网络，熟悉本领域的技术人员都清楚，普通的计算机网络是无法提供电信级服务的。接入服务器13的重要性也要求它与二层接入设备14之间的接口连接是非常可靠的，但是实际中，总会有各种异常情况出现。因此，如果接入服务器13的用户侧接口出现了服务器异常重启、硬件损坏等情况，其下面的用户将直到其恢复才能重新访问网络，这样的情形是不具备向用户提供的电信级服务承诺的，不利于以太网网络接入方式的推广。
目前对接入服务器出现故障的解决方法是由网络维护人员更新硬件、或复位接入服务器、或将收到影响的用户切换倒备用接入服务器上。
在实际应用中，上述方案存在以下问题虽然最终能够使网络恢复正常，但是花费较长时间。甚至超出用户容忍的范围。这个现象在维护人员不在现场时尤其严重。
造成这种情况的主要原因在于，上述方案是通过人工手动地进行维护。因此不但人力和物力成本较高，而且费时。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种接入服务器接口的备份方法及其系统，使得当正在工作的接入服务器出现故障时，在不需要人工干预的情况下，也能够确保正在访问网络的用户不受到影响。
为实现上述目的，本发明提供了一种接入服务器接口的备份方法，包含以下步骤A互为备份的多个接入服务器接口根据自身的接口优先级，确定其主备关系；B所述主接入服务器接口在处于活动状态期间，定期向备接入服务器接口发送第一报文；C当所述备接入服务器接口超过预定时间段仍未收到来自所述主接入服务器接口的第一报文时，进入步骤A。
其中，所述步骤A包含以下子步骤A1互为备份的多个接入服务器接口相互发送包含其自身接口优先级的第一报文；A2所述接入服务器接口判断收到的所述第一报文中的对方接口优先级是否高于本接口优先级，如果是，则将本接口设置为备接入服务器接口，否则将本接口设置为主接入服务器接口。
所述步骤B中，所述主接入服务器接口以1次/秒的频率向所述备接入服务器接口发送所述第一报文。
所述互为备份的多个接入服务器接口可以分布在不同的服务器上。
所述互为备份的多个接入服务器接口可以分布在相同的服务器上。
所述第一报文中包含以下内容版本号、报文类型、备份组标识、接口优先级、所述第一报文的发送时间间隔以及用于校验所述第一报文合法性的校验和。
所述第一报文还包含认证类型以及认证所使用的随机数和认证值。
本发明还提供了一种接入服务器接口的备份系统，包含互为备份的多个接入服务器接口，其中，所述接入服务器接口根据双方的接口优先级确定主备关系，并且，所述主接入服务器接口用于在处于活动状态期间，定期向备接入服务器接口发送第一报文；所述备接入服务器接口用于监控来自所述主接入服务器接口的第一报文，并在超过预定时间仍未收到所述第一报文时，将自身设置为主接入服务器接口。
其中，所述互为备份的多个接入服务器接口分布在不同的服务器上。
所述互为备份的多个接入服务器接口分布在相同的服务器上。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，配备了互为主备关系的接入服务器接口，主接入服务器接口定期向备接入服务器接口发送第一报文。当主接入服务器接口出现故障时，备接入服务器接口通过在预定时间内未收到来自主接入服务器接口的第一报文判定其出现故障，并自动将自身设置为主接入服务器接口，继续为用户提供接入服务。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即能够较为及时地检查出主接入服务器接口出现故障，并立即由备接入服务器接口替代其进行工作。从而避免了主接入服务器接口出现故障时，对正在访问网络的用户产生明显的影响，提高了用户满意度。而且，这种方法和现有技术相比，更加节约人力和物力成本。
图1是现有技术中以太网网络结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的ASSP组播报文格式示意图；图3是根据本发明的一个实施例的接入服务器接口的备份系统结构示意图；图4是根据本发明的一个实施例的接入服务器接口主备倒换流程示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明运用了冗余备份的思想，采用了一种新的接入服务器备份协议(Access Server Standby Protocol，简称“ASSP”)，对以太网网络关键的接入服务器接口进行了备份保护。冗余备份至少需要两个相同部件才能实现，本发明中，采用诸如两个或多个接入服务器接口，一个作为主接入服务器接口，其余作为备份接入服务器接口，二者之间需要实时获取对方的状态以维护自身的状态机，从而定义了ASSP，相互备份的主备接入服务器接口通过ASSP组播报文进行通信。需要特别指出的是，主备接入服务器接口可以在同一个接入服务器上，也可以在不同的接入服务器上，但为了防止整台接入服务器出现问题，因此，一般由两台不同的接入服务器的接口实现备份。
由于ASSP在本发明中的重要作用，下面结合图2首先对其组播报文的格式进行说明。图2中，ASSP组播报文总长度为28字节，即224bit位，为了便于说明，图2将其按每4字节一段分成7段，重叠排放。整个报文中，按不同的长度定义了一些特殊的字段，用于主备接入服务器接口传递信息，从头自尾各个字段与含义分别如下1、版本号(Version)目前为1；
2、报文类型(Type)目前只有一种，即ADVERTISEMENT，值为1；3、备份组标志(Backup Group ID)标识接口所在的备份组；4、接口的优先级(Priority)；5、认证类型(Auth Type)目前有不认证和信息-摘要算法第五版(Message-Digest algorithm 5，简称“MD5”认证两种；6、ASSP报文的发送时间间隔(Adver Interval)；7、保留位(Reserved)暂时不使用，将来扩展用；8、校验和(Check Sum)用于校验整个ASSP报文的合法性；9、随机数(Random)MD5认证时有用，不认证时没有用；10、认证值(Auth Value)MD5认证时有用，不认证时没有用。
这里需要说明的是，MD5算法使用不需要支付任何版权费用的，所以是在非绝密应用领域的认证情况下大量采用的一种安全算法，它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密匙前被“压缩”成一种保密的格式，即把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数，以此种方式达到为需要认证的信息加密的目的。最后还要补充一点，图2的报文格式仅仅是一种形式，根据需要还可以局部的修改。
以上即是本发明中ASSP组播报文的详细描述，除此之外，接下来本发明还需要对主备接入服务器预先做以下的简单设置。
首先，将需要相互备份的主备份接入服务器设置一个备份组。只有在同一个备份组内的接口才能互相发送ASSP报文。尽量减少ASSP报文组播的范围，避免对用户数据流带宽的挤占。
其次，标识备份组中各接口的优先级，用于在备份组中选举主接入服务器接口。
接下来，使主接入服务器接口处于活动状态，能够正常收发上行或下行的报文的接口，这里的报文主要指接入服务器与二层接入设备之间大量的数据，包括用户认证、计费、权限控制、流量控制、QOS等控制流数据，也包括用户与外部因特网之间交换的数据流，当然还包括ASSP组播报文数据。
最后，设置备接入服务器接口处于非活动状态，只能接收ASSP报文，不收发其他的任何报文的接口。备接入服务器时刻监视ASSP报文的变化，当主接入服务器接口出现异常后，备接入服务器接口自动升为主接入服务器接口，这个之间的切换时间只受电子器件限制，远远少于人工切换时间，完全满足电信级要求。
下面结合图3、图4，分别描述根据本发明的原理提出的接入服务器接口的备份系统和接入服务器接口的备份方法。
如图3所示，本实施的接入服务器接口的备份系统主要包含互为备份的2个接入服务器接口330和340，它们根据双方的接口优先级确定主备关系。具体的说，它们相互发送包含其自身接口优先级的ASSP报文，并判断收到的报文中对方接口优先级是否高于本接口优先级，如果是，则将本接口设置为备接入服务器接口，否则将本接口设置为主接入服务器接口。此处需要说明的是，根据本发明的原理，互为备份的接入服务器接口数量不限与2个，可以是任意多个，其中一个为主接入服务器接口，其余都是备接入服务器接口。
主接入服务器接口用于在处于活动状态期间，定期向备接入服务器接口发送第一报文，备接入服务器接口用于监控来自所述主接入服务器接口的第一报文，并在超过预定时间仍未收到所述第一报文时，将自身设置为主接入服务器接口。
下面进一步描述上述系统的工作情况。用户36、用户37首先接入到二层接入设备35中，经过二层接入设备35的汇聚，然后再接入到接入服务器33的某个接口330上，同时，与接口330互为备份的另一台接入服务器34的接口340，也接到二层接入设备35上，且把它们都划在同一个虚拟局域网(Virtual Local Area Network，简称“VLAN”)内，需要说明的是，划为同一个VLAN可以减少二者间的广播风暴发生时影响的范围，同样可以避免挤占用户的带宽。两个接入服务器的上行接至同一个路由器上32上，再通过路由器31逐级最后联接到因特网30。
以上描述了网络拓扑改造。接下来进一步说明软件上实现ASSP接入服务器接口备份的流程，如图4所示首先，步骤410，是默认设置的过程。默认情况下，所有接入服务器的接口在起始状态全是主接入服务器接口，即互为备份的接口330、接口340此时没有主备之区分，都能正常的收发任何报文。
接下来，当互为备份的接口330、接口340配置在同一个备份组并启用ASSP协议后，它们便相互发送ASSP组播报文，报文中携带了自身接口优先级，由于二者已经在同一个VLAN内，因此，接口330可以收到接口340发出的ASSP报文，同样，接口340也会收到接口330发送的ASSP报文。
然后，步骤430是一个判断的过程，也是接口330与接口340区分主备状态的一个分水岭。当两个接口收到对方发来的ASSP报文后，取出报文中的优先级，和自身接口的优先级进行比较，如果发现对方的优先级高，则此接口进入步骤440，如果发现对方的优先级不高于自身优先级，则进行步骤431。
在步骤431中，由于在前面的步骤430，接口判断出对方的优先级不高于自身优先级，因此本步骤中将自身保持为主接入服务器状态。在本实施例中，设定接口330居于这种状态，即接口330的优先级高于接口340，而且备份组中只有两个接口，这样，通过ASSP报文交互后，它便成为主接入服务接口，在工作正常时担负整个网络中接入服务器33与二层接入设备35间的数据流传递任务，并能正常收发任何报文。设置为主接入服务器接口后，在处于活动状态期间，将要定期向备接入服务器接口发送ASSP报文，这将在后续的步骤470中进行说明。
在步骤440中，由于前面的步骤430中，接口判断出对方的优先级高于自身优先级，所以在本步骤中，需要将自身的设成备接入服务器接口。在本实施例中，设定接口340居于这种状态，即接口330的优先级低于接口340，这样，通过ASSP报文交互后，它便成为备接入服务接口，在随后未来成为新主接入服务接口之前，只能接收ASSP报文。
随后进入步骤450，备接入服务器接口判断是否超过预定时间段仍未收到来自主接入服务器接口的ASSP报文。本步骤是对接入服务器接口340的一个判断过程，该判断根据时刻监视接收到的ASSP报文间隔情况作出。如果没有超过设定限值，则继续保持为备接入服务器接口状态。如果超过限定值，则转到步骤460。
在步骤460中，当主接口异常后，所有的备接口都不会收到主接口发出的第一报文，这样，超过预定时间，所有的备接口都将升为主接口。此时，相当于回到了默认设置状态，所有的接口又会发送包含自身优先级的ASSP报文，最终会选举出一个主接口，其他的成为备接口。
最后，在步骤470，对于主接入服务器接口，在其处于活动状态期间，定期向备接入服务器接口发送ASSP报文。
总结以上步骤，当接口330与接口340正常工作时，在二者选举出主备接口后，二层接入设备35的所有用户便只能通过接口330访问Internet。接口330在处于活动状态时，会定时，如1秒1次向外发送ASSP报文。这样，只要接口330正常，接口340就一直能够收到ASSP报文，从而获知接口330正处于活动状态，一直保持备接入服务器接口状态。熟悉本领域的技术人员能够理解，定期向外发送ASSP报文的频率可以根据需要进行配置和修改。
当接口330发生异常时，接口340便无法收到ASSP报文，如果超过设定的限值，如连续3秒没有收到接口330发出的ASSP报文，接口340便获知接口330已经发生异常，自动成为主接入服务器接口。此时，二层接入设备35下的所有用户便会通过接口340访问Internet。由于接口340由备接入服务器接口切换成主接入服务器接口的时间很短，通常是几秒钟，对用户来说，由于IP网络上层协议的处理，是感觉不出相关的变化的，显然达到了电信级服务的要求。
以上是两个属于不同接入服务器的接口实现备份的实施例，如果两个接口属于同一个接入服务器，流程与其类似，但是只拥有接口级的冗余备份，而少了接入服务器级的冗余备份。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种接入服务器接口的备份方法，其特征在于，包含以下步骤A互为备份的多个接入服务器接口根据自身的接口优先级，确定其主备关系；B所述主接入服务器接口在处于活动状态期间，定期向备接入服务器接口发送第一报文；C当所述备接入服务器接口超过预定时间段仍未收到来自所述主接入服务器接口的第一报文时，进入步骤A。
2.根据权利要求1所述的接入服务器接口的备份方法，其特征在于，所述步骤A包含以下子步骤A1互为备份的多个接入服务器接口相互发送包含其自身接口优先级的第一报文；A2所述接入服务器接口判断收到的所述第一报文中的对方接口优先级是否高于本接口优先级，如果是，则将本接口设置为备接入服务器接口，否则将本接口设置为主接入服务器接口。
3.根据权利要求1所述的接入服务器接口的备份方法，其特征在于，所述步骤B中，所述主接入服务器接口可以以1次/秒的频率向所述备接入服务器接口发送所述第一报文。
4.根据权利要求1到3任意一项所述的接入服务器接口的备份方法，其特征在于，所述互为备份的多个接入服务器接口可以分布在不同的服务器上。
5.根据权利要求1到3任意一项所述的接入服务器接口的备份方法，其特征在于，所述互为备份的多个接入服务器接口可以分布在相同的服务器上。
6.根据权利要求4所述的接入服务器接口的备份方法，其特征在于，所述第一报文中包含以下内容版本号、报文类型、备份组标识、接口优先级、所述第一报文的发送时间间隔以及用于校验所述第一报文合法性的校验和。
7.根据权利要求6所述的接入服务器接口的备份方法，其特征在于，所述第一报文还包含认证类型以及认证所使用的随机数和认证值。
8.一种接入服务器接口的备份系统，其特征在于，包含互为备份的多个接入服务器接口，其中，所述接入服务器接口根据双方的接口优先级确定主备关系，并且，所述主接入服务器接口用于在处于活动状态期间，定期向备接入服务器接口发送第一报文；所述备接入服务器接口用于监控来自所述主接入服务器接口的第一报文，并在超过预定时间仍未收到所述第一报文时，将自身设置为主接入服务器接口。
9.根据权利要求8所述的接入服务器接口的备份系统，其特征在于，所述互为备份的多个接入服务器接口分布在不同的服务器上。
10.根据权利要求8所述的接入服务器接口的备份系统，其特征在于，所述互为备份的多个接入服务器接口分布在相同的服务器上。
全文摘要
本发明涉及通信领域，公开了一种接入服务器接口的备份系统及其方法，使得当正在工作的接入服务器接口出现故障时，在不需要人工干预的情况下，也能够确保正在访问网络的用户不受到影响。本发明的原理在于，配备了互为主备关系的接入服务器接口，主接入服务器接口定期向备接入服务器接口发送第一报文。当主接入服务器接口出现故障时，备接入服务器接口通过在预定时间内未收到来自主接入服务器接口的第一报文判定其出现故障，并自动将自身设置为主接入服务器接口，继续为用户提供接入服务。
文档编号H04B1/74GK1780231SQ200410097290
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月25日 优先权日2004年11月25日
发明者李建军, 郭俊, 黄永强, 熊苏学 申请人:华为技术有限公司