一种CMC系统中CM上线过程中的报文识别方法与流程

本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种CMC系统中CM上线过程中的报文识别方法。

背景技术：

CMC原文是“Cable Media Convert”, 有线电缆媒介转换设备。它是C-DOCSIS系统中的头端设备。

CM原文是“Cable Modem”,电缆调制调解器。负责连接用户的PC与HFC网络，对网络和用户数据进行调制/解调并传输，实现网络与用户数据的双向交互。

DOCSIS原文是“Data-over-Cable Service Interface Specification”, 电缆数据业务接口规范, 它的基本功能是在头端和用户侧设备间透明传输IP报文。

HFC原文是“Hybrid Fiber Coaxial”, 光纤-同轴电缆混合网。

C-DOCSIS原文是“China DOCSIS”,DOCSIS在中国演进生成的标准，可以简单看作是DOCSIS系统的一个子集，C-DOCSIS系统由C-DOCSIS头端、C-DOCSIS终端、配置系统和网络管理系统组成，主要应用于广电系统网络中。

C-DOCSIS头端连接同轴分配网络和汇聚网络，负责它们之间的数据转发，通过汇聚网络接入运营商的配置系统和网络管理系统。

C-DOCSIS终端设备连接运营商的同轴分配网络和用户设备，负责它们之间的数据转发。

C-DOCSIS配置系统提供C-DOCSIS系统的业务和设备配置服务，实现CM配置文件的生成、下发、终端软件升级等功能，包括DHCP服务器、配置文件服务器等。配置系统与CM及CPE可能处在不同的物理网段的网络。

C-DOCSIS系统初始化主要包括两部分,首先是头端CMC完成基本初始化，之后CM的初始化上线需要与头端CMC和配置服务器进行多次交互才能最终完成。CM的初始化上线包括以下5个基本步骤：

1.CM下行频道扫描与CMC同步下行流。

2.CMC获取上行参数。

3.CMC测距，自动调节物理参数与CM适配。

4.CM建立IP连接（如图1所示）。

5.CM注册。

步骤1-3为硬件射频模块自动完成，4,5为软件系统完成。

步骤4建立IP连接为本发明主要关注内容。IP连接过程包括如下两部分：

CM通过与配置系统中的DHCP服务器交互，获取IP地址，网关地址，CM配置文件服务器和文件名。

CM在获得IP地址后，通过TFTP从配置服务器下载CM配置文件，该配置文件保证CM上线后正常工作。

在实际应用场景中，由于配置系统与CM可能不在一个VLAN，之间可能经过二层交换汇聚网络，那么CM建立IP连接过程中与配置服务器交互的DHCP、TFTP报文需要标记其所属的VLAN ID，才能正常通信完成连接，而这部分的处理由头端CMC完成。

头端CMC需要识别CM发送到配置服务器的DHCP、TFTP报文，并添加包含正确VLAN ID的VLAN TAG，而对于配置服务器回应给CM的DHCP、TFTP报文则需要在CMC上剥除VLAN TAG后发送给CM。

DHCP报文识别方法：UDP报文且目的端口号是68或69，CMC软件解析报文过程相对简单；TFTP虽然也是UDP报文，但除了客户端发出的请求报文目的端口号固定为69，但后续的TFTP数据传输报文和ACK报文端口号不再固定，每个TFTP连接都由TFTP服务器动态分配。所以除了第一个TFTP请求报文识别简单，后续的TFTP数据传输和ACK报文相对复杂。常见的方法就是记录每个TFTP连接的客户端源端口号和TFTP服务器端分配的源端口号，如果CM较多，CMC软件解析记录的TFTP连接数也随之增多，不仅解析过程较为复杂，而且由于报文识别过程是每报文都要执行的，还会降低CMC的转发性能。

技术实现要素：

为解决上述问题， 本发明提供了一种CMC系统中CM上线过程中的报文识别方法。

所述系统包括运营商网络、交换机、CMC、HFC、若干通过HFC与CMC连接的CM；运营商网络、交换机、CMC、HFC、CM顺次连接，其特征在于，所述CMC中存储有一个CM信息表，所述CM信息表存储有各个CM的MAC地址信息。

上述方法包括上行报文发送流程，该流程包括如下步骤：

步骤一：某个或者某些CM初始化，向CMC发送上行报文。

步骤二：CMC接收上行报文，顺次对各个上行报文执行如下操作：

步骤2.1：将上行报文头中获取的源MAC地址与CM信息表中的MAC地址信息逐一比较，判断该源MAC地址是否为某个CM的MAC地址,如是的话则执行后续步骤，否则继续上行发送。

步骤2.2:判断该上行报文是否具有VLAN Tag，如果没有则视为TFTP报文，并执行步骤2.3。

步骤2.3：给该上行报文标记上TFTP服务器所属VLAN Tag，继续上行发送;

步骤三：重复执行步骤二，直到遍历完所有上行报文。

进一步的，步骤2.2具体为：对上行报文进行类型判断，判断方法为：首先判断该上行报文是否已经标记VLAN Tag，如果已经标记则说明是该报文是DHCP 报文，继续上行发送且不再执行后续步骤，如果没有VLAN Tag则视为TFTP报文，并执行步骤2.3。

进一步的，所述方法包括下行数据发送流程，包括如下步骤：

步骤一： CMC接收下行报文，顺次对各个下行报文执行如下操作：

步骤1.1：将下行报文头中的目的MAC地址与CM信息表项中的MAC逐一比较，判断该目的MAC地址是否为某个CM的MAC地址,如是的话则认为是发送给对应CM的管理报文，继续执行步骤三，否则直接继续上行发送。

步骤1.2：检查该下行报文是否包含VLAN Tag，如果包含则删除VLAN Tag，然后执行步骤四，否则执行步骤四。

步骤1.3：继续发送该下行报文。

步骤二： 重复执行步骤1，直到遍历完所有下行报文。

进一步的，所述CM连接有机顶盒和/或计算机和/或手机。

本发明的有益效果为：

本发明针对现有技术CM上线建立IP连接过程软件识别TFTP报文过程复杂且会影响头端CMC转发性能的问题，提供了一种对TFTP报文简化识别的方法，即不用像现有技术那样解析报文内容、跟踪记录每个TFTP连接端口号信息，而是将除了DHCP的报文均识别为TFTP报文，然后对报文进行VLAN Tag处理，上行报文添加VLAN Tag，下行删除VLAN Tag。该方法不需要对报文内容作深入解析，而是取出报文头中的源MAC或目的MAC信息与CM信息表项中记录的MAC地址比较，MAC相同且无VLAN Tag则识别为TFTP报文，处理逻辑简单容易实现，且对CMC转发性能无影响。

附图说明

图1是现有技术的流程图。

图2为CMC系统结构示意图。

图3为上行报文发送流程图。

图4为下行报文发送流程图。

具体实施方式

如图2所示为现有技术中CMC系统的构造示意图。所述系统包括运营商网络、交换机、CMC、HFC(Hybrid Fiber－Coaxial，混合光纤同轴电缆网)、若干通过HFC与CMC连接的CM。所述CM连接有STB（Set-Top-Box ，机顶盒）和/或PC和/或手机等可联网的终端设备。运营商网络、交换机、CMC、HFC、CM顺次连接。从CM或者与CM连接的终端设备向运营商网络的数据传输方向为上行方向，发送的报文为上行报文，反之则为下行方向，发送的报文为下行报文。

与现有技术不同的是，所述CMC中预存一个CM信息表项，所述CM信息表项记录了该CMC下所有CM包括MAC在内的相关信息。该表可由DHCP软件模块创建。

CM在上线建立IP连接过程中会向运营商的配置系统发送上行报文，包括DHCP请求和TFTP请求。首先CM向配置系统发送DHPC请求报文，与配置系统中的DHCP服务器完成交互并为CM分配IP地址，接着CM向配置系统的配置服务器发送TFTP请求报文以获取配置文件，配置服务器在接收到上行的TFTP请求报文后则向CM发送配置文件（下行报文），CM在接收到配置文件后进行配置和注册，在完成注册后CM上线初始化完成。

采用本发明的技术构思，对上行报文的处理方法包括如图3所示步骤:

步骤一：某个或者某些CM初始化，向CMC发送上行报文。

步骤二：CMC接收上行报文，顺次对各个上行报文执行如下操作：

步骤2.1：将上行报文头中获取的源MAC地址与CM信息表中的MAC地址信息逐一比较，判断该源MAC地址是否为某个CM的MAC地址,如是的话则执行后续步骤，否则继续上行发送。

步骤2.2:判断该上行报文是否具有VLAN Tag，如果没有则视为TFTP报文，并执行步骤2.3。

该步骤可以具体描述为：对上行报文进行类型判断，判断方法为：首先判断该上行报文是否已经标记VLAN Tag，如果已经标记则说明是该报文是DHCP 报文，继续上行发送且不再执行后续步骤，如果没有VLAN Tag则视为TFTP报文，

步骤2.3：给该上行报文标记上TFTP服务器所属VLAN Tag，继续上行发送;

步骤三：重复执行步骤二，直到遍历完所有上行报文。

CM上线过程中发送的上行报文包括了DHCP报文、TFTP报文，本发明与现有技术的区别之处就在于将CM发送的上行报文就简单的区分为DHCP报文、非DHCP报文，而所有非DHCP报文都被简略的认为成TFTP报文。这样做的好处是非常的高效，虽然有可能在此过程中会有CM发送的其余种类的报文被认为成TFTP报文被发送TFTP服务器，但TFTP服务器不会对其进行任何处理，只处理真正的TFTP报文，不会影响CM的初始化。

采用本发明的技术构思，对下行报文的处理方法包括如图4所示步骤:

步骤一： CMC接收下行报文，顺次对各个下行报文执行如下操作：

步骤1.1：将下行报文头中的目的MAC地址与CM信息表项中的MAC逐一比较，判断该目的MAC地址是否为某个CM的MAC地址,如是的话则认为是发送给对应CM的管理报文，继续执行步骤三，否则直接直接执行步骤四。

如果目的MAC地址不是CM的地址，则认为是发送给与CM连接的可联网用户终端设备的报文，对此种报文不做处理。

步骤1.2：检查该下行报文是否包含VLAN Tag，如果包含则删除VLAN Tag，然后执行步骤四，否则直接继续上行发送。

步骤1.3：继续发送该下行报文。

步骤二： 重复执行步骤1，直到遍历完所有下行报文。

对下行报文的处理方式与现有技术类似。上述各个步骤的实现可以通过运行在CMC里面的软件实现。