网络协议IP地址分配方法及装置

本发明涉及计算机网络领域，特别是涉及一种网络协议(Internet Protocol， 简称为IP)地址分配方法及装置。

在固网及移动网用户接入过程中，均涉及到用户IP地址分配的问题。目 前通过在网络接入服务器(Network Access Server，简称为NAS)侧配置地址 池的方式实现IP地址的分配。图1是现有技术中多NAS分配地址的应用场景 的示意图，如图1所示，一个网络中包括多个NAS，每个NAS配置的地址池 相互独立，不能有重叠。图1中的四个NAS，上面两个其地址段已耗尽，下面 两个则很多空闲。另一时间段可能又是相反的结果，即上面两个空闲，下面两 个耗尽。因此，这样的部署方式容易造成资源的不均衡，例如，在每个NAS 划分的地址池过小时，则高峰时段不够用，而过大则浪费。因而每一个NAS 都要预留相当一部分地址容量。此外，现有技术中还存在一个NAS地址池资 源紧张，另一个NAS地址池很空闲的情况。因此目前急需解决IP地址池分配 的问题。

鉴于现有技术中预先分配独立地址池时造成资源分布不均及浪费的问题， 提出了本发明以便提供一种克服上述问题的IP地址分配方法及装置。

本发明提供一种网络协议IP地址分配方法，包括：预先将网络接入服务 器NAS原有的地址池划分为多个小粒度的地址段，并将划分后的地址段信息 保存到地址段状态服务器；在进行IP地址申请时，如果本地不存在已经申请 的地址段，或者本地存在已申请的地址段但该地址段中没有空闲IP地址，NAS 则向地址段状态服务器申请一个新地址段，从新地址段中为NAS进行IP地址 分配。

本发明还提供了一种网络协议IP地址分配装置，具体包括：划分模块， 用于预先将其原有的地址池划分为多个小粒度的地址段，并将划分后的地址段 信息保存到地址段状态服务器；分配模块，用于在进行IP地址申请时，如果 本地不存在已经申请的地址段，或者本地存在已申请的地址段但该地址段中没 有空闲IP地址，则向地址段状态服务器申请一个新地址段，从新地址段中为 NAS进行IP地址分配。

本发明有益效果如下：

通过将原有的地址池划分为多个小粒度的地址段，并由地址段状态服务器 控制地址段的使用状态，在IP地址分配时，发送请求消息到地址段状态服务 器进行地址段申请，解决了现有技术中预先分配独立地址池时造成资源分布不 均及浪费的问题，既可仍由NAS动态分配IP，又可多NAS共享整个IP地址 池。在兼容原网络的同时又避免了集中式分配IP时性能降低及中断影响，提 高了IP地址资源的利用率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术 手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、 特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领 域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并 不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的 部件。在附图中：

图1是现有技术中多NAS分配地址的应用场景的示意图；

图2是本发明实施例的IP地址分配方法的流程图；

图3是本发明实施例的IP地址段部署示意图；

图4是本发明实施例的IP地址段请求及响应的信令流程图；

图5是本发明实施例的RFC2882定义的消息类型的示意图；

图6是本发明实施例的Framed-Route属性定义的示意图；

图7是本发明实施例的通过Resource-Query-Request/Reponse消息进行地 址段申请的信令流程图；

图8是本发明实施例的IP地址分配装置的结构示意图。

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了 本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被 这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本 公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了解决现有技术中预先分配独立地址池时造成资源分布不均及浪费的 问题，本发明提供了一种IP地址分配方法及装置，主要涉及到的网元包括网 络接入服务器(Network Access Server，简称为NAS)及地址段状态服务器， 本发明实施例的技术方案是点对点协议(Point to Point Protocol，简称为PPP) /IP控制协议(IP Control Protocol，简称为IPCP)等协议流程的有益补充。具 体地，将负责管理的所有地址划分为多个小段，由一个地址段状态服务器维护 其分配状态；NAS服务器需要分配地址时检查本地已申请到的地址段中是否包 含空闲IP，存在时则直接分配；不存在时则向服务器通过发送请求消息进行申 请段；NAS及地址段状态服务器均可通过发送释放消息进行IP地址 段的释放。本发明实施例的技术方案对于解决多NAS分别固定地址池预先分 配方式带来的IP分配不均及资源浪费有很好的效果。以下结合附图以及实施 例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅 用以解释本发明，并不限定本发明。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种IP地址分配方法，图2是本发明实施 例的IP地址分配方法的流程图，如图2所示，根据本发明实施例的IP地址分 配方法包括如下处理：

步骤201，预先将NAS原有的地址池划分为多个小粒度的地址段，并将划 分后的地址段信息保存到地址段状态服务器；需要说明的是，NAS包括但不限 于PDSN/GGSN/PDN-GW。也就是说，在步骤201中，如图3所示，需要将各 NAS原有的大地址池划分为多个小粒度的地址段，并将使用权限的分配移至地 址段状态服务器。例如，图3中的NAS1包括三个地址段，各个地址段的状态 是其中一个地址段无空闲，另两个地址段有空闲。

步骤202，网络接入服务器在进行IP地址申请时，如果本地不存在已经申 请的地址段，或者本地存在已申请的地址段但该地址段中没有空闲IP地址， 则向地址段状态服务器申请一个新地址段，从新地址段中为NAS进行IP地址 分配。

上述步骤201和步骤202可以由NAS执行相关操作。

在本发明实施例中，如果本地存在已申请的地址段并该地址段中含有空闲 IP地址，则NAS直接从该地址段中为NAS进行IP地址分配。

也就是说，在本发明实施例中，在NAS有分配地址池的需求时，先查看 本地是否有已申请的地址段且含空闲IP，有则按原有动态分配IP的流程从该 地址段中分配一个地址。如果没有则如图4所示，发送申请地址段的消息(IP 地址段请求)到地址段状态服务器，通过IP地址段响应消息获取到 段后，从中分配新地址。

此外，在用户释放IP地址后，如果整个地址段中所有的IP地址均空闲， 则NAS释放该地址段并通知地址段状态服务器。并且，在接收到地址段状态 服务器发送的释放地址段请求后，NAS释放相应的用户会话及IP地址。也就 是说，NAS在用户下线释放地址之后，如果出现整个小地址段空闲，则可以发 送该地址段的释放流程。地址状态服务器因管理需要，也可以主动发送释放指 定地址段的请求，NAS在收到之后需要释放相应用户会话及IP。

NAS周期性向地址段状态服务器发送地址段使用情况心跳消息；地址段状 态服务器在预定时间段内没有收到地址段使用情况心跳消息，则将相应的地址 段设置为空闲可分配状态。也就是说，NAS需要周期性发送地址段的使用情况 的心跳消息，以保证地址段的时效性。地址段状态服务器收到心跳消息后更新 地址段的时间；如果长时间未收到心跳消息则释放该地址段，置为空闲可分配 状态。

需要说明的是，IP地址申请消息定义及地址段状态服务器均可根据网络环 境及部署情况灵活实现。不限于TCP/UDP，也不限于是标准协议还是自定义 消息格式。

以下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。

在本发明实施例进行实施时，基于现有网络中普遍使用的Radius协议，并 利用RFC2882定义的消息类型是一种代价最小的实施方案。图5是本发明实 施例的RFC2882定义的消息类型的示意图，此外，本发明实施例同时采用将 AAA作为地址段状态服务器，可以减少对现网的改动。

步骤1，Resource-Query-Request消息中包含NASID/Service-Type及可选的 APN属性，其中Service-Type＝0x02(Framed)表示是地址段请求。

步骤2，Resource-Query-Response消息中携带NAS ID(必选)、APN(可 选)以及Service-Type AVP(必选)、Framed-Route(必选，承载具体的IP段 信息)授权给NAS，并记录IP段的分配状态以及IP段对应的NAS ID或者APN (如果请求消息中携带的话)。其中，Framed-Route属性定义如图6所示。

步骤3，Resource-Free-Request消息用于释放中包含NASID及可选的APN、 Framed-Route属性。其中Framed-Route为要释放的地址段，radius服务器根据 请求中的NASID或NASID+APN标记该地址段为未分配状态，如果 Framed-Route未携带，则radius服务器释放该NASID或NASID+APN到的 所有地址段。Radius发送Resource-Free-Response响应消息为可选的。

步骤4，因管理方面原因，radius服务器可主动发起释放地址段的请求。 Radius服务器通过发送Resource-Free-Request消息实现此目的。消息中携带 NASID，APN(如果申请时携带)，Framed-Route(如果携带表示释放指定地 址段，如果不指定表示需要其释放所有地址段)。NAS会立即发送响应。但radius 服务器需要等收到NAS发送的Resource-Free-Request请求时才去真正设置该 地址段为空闲。

步骤5，radius服务器为保证地址段分配状态的时效性，需要NAS周期性 发送心跳消息，表明正在使用哪些地址段。这在本发明中通过 Resource-Query-Request(Service-Type＝0x12(FramedManagement))实现。Radius 服务器收到消息后会更新该地址段的最后报告时间，若长时间收不到报告， 则释放该地址段资源，状态为可分配。

图7是本发明实施例的通过Resource-Query-Request/Reponse消息进行地 址段申请的信令流程图，如图7所示，以在GGSN(NAS)与AAA间 Resource-Query-Request/Reponse消息的应用进行举例说明，具体包括如下处 理：

步骤1，GGSN有地址分配需求，且不存在空闲地址段。

GGSN发送Resource-Query-Request，携带:

NASID＝”nasid01”,

APN＝”apn01”,

Service-Type＝2(Framed),

步骤2，AAA(前文所述radius服务器的具体化)选择空闲的地址段，并标 记为已分配，记录对应的NASID及APN。

步骤3，AAA发送Resource-Query-Response，携带:

NASID＝”nasid01”,

APN＝”apn01”,

Framed-Route＝”10.1.18.1-10.1.18.50”

综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过将原有的地址池划分为 多个小粒度的地址段，并由地址段状态服务器控制地址段的使用状态，在IP 地址分配时，发送请求消息到地址段状态服务器进行地址段申请，解决了现有 技术中预先分配独立地址池时造成资源分布不均及浪费的问题，既可仍由NAS 动态分配IP，又可多NAS共享整个IP地址池。在兼容原网络的同时又避免了 集中式分配IP时性能降低及中断影响，提高了IP地址资源的利用率。

装置实施例

根据本发明的实施例，提供了一种IP地址分配装置，设置于网络接入服 务器NAS，图8是本发明实施例的IP地址分配装置的结构示意图，如图8所 示，根据本发明实施例的IP地址分配装置包括：划分模块80、分配模块82， 以下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。

划分模块80，用于预先将其原有的地址池划分为多个小粒度的地址段，并 将划分后的地址段信息保存到地址段状态服务器；

分配模块82，用于在进行IP地址申请时，如果本地不存在已经申请的地 址段，或者本地存在已申请的地址段但该地址段中没有空闲IP地址，则向地 址段状态服务器申请一个新地址段，从新地址段中为NAS进行IP地址分配。

优选地，上述分配模块进一步用于：如果本地存在已申请的地址段并该地 址段中含有空闲IP地址，则直接从该地址段中为NAS进行IP地址分配。

优选地，上述装置进一步包括：

第一释放模块，用于在用户释放IP地址后，如果整个地址段中所有的IP 地址均空闲，则释放该地址段并通知地址段状态服务器。

第二释放模块，用于在接收到地址段状态服务器发送的释放地址段请求 后，释放相应的用户会话及IP地址。

发送模块，用于周期性向地址段状态服务器发送地址段使用情况心跳消 息；地址段状态服务器在预定时间段内没有收到地址段使用情况心跳消息，则 将相应的地址段设置为空闲可分配状态。

本发明实施例各个模块的处理可以根据上述方法实施例中的描述进行理 解，在此不再赘述。

综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过将原有的地址池划分为 多个小粒度的地址段，并由地址段状态服务器控制地址段的使用状态，在IP 地址分配时，发送请求消息到地址段状态服务器进行地址段申请，解决了现有 技术中预先分配独立地址池时造成资源分布不均及浪费的问题，既可仍由NAS 动态分配IP，又可多NAS共享整个IP地址池。在兼容原网络的同时又避免了 集中式分配IP时性能降低及中断影响，提高了IP地址资源的利用率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有 相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构 造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程 语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且 上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发 明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细 示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或 多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一 起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法 解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确 记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发 明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式 的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为 本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的客户端中的模块进行自 适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个客户端中。可以 把实施例中的模块组合成一个模块，以及此外可以把它们分成多个子模块或子 单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之 外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公 开的所有特征以及如此公开的任何方法或者客户端的所有过程或单元进行组 合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公 开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它 实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意 味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求 书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器 上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解， 可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实 施例的加载有排序网址的客户端中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。 本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或 者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程 序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这 样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何 其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并 且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施 例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的 限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前 的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若 干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的 单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。 单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名 称。