实现多IP-DSLAM之间地址池共享的方法

技术领域

本发明涉及一种地址池共享的方法，尤其涉及一种实现多IP-DSLAM之间地址池共享 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，根据运营商的运营需要，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，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(Digital Subscriber Line Access Multiplexer)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，上级设备就可以用价格相对低廉的 三层交换机替代传统应用模式的BRAS，从而大幅度降低了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(Dynamic Host Configuration Protocol)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地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。

目前，针对上述分配IP地址的不灵活的缺点，有一种通过扩展DHCP实现多 IP-DSLAM间用户IP地址池共享的方法。其主要特点是：某个特定PPPoE用户认证通过 后，开始申请IP，如果本地有可用IP，则从本地地址池中分配一个可用地址；如本地无可 用地址，则构造ip-request报文，向远程的优先级最高的server进行申请，然后被申请者返 回一个可用IP地址。上述分配方法没有问题，通常情况下，也不会因为性能影响用户正常 上网。但在某些情况下，可能带来性能问题，例如：如果一个group内只有一台device可 以充当server，其余的device都只能做为普通client；这样，各client要向server频繁地发 送地址申请和地址释放的报文；当用户数较多的时候，可能导致地址申请缓慢。

每个client会随着用户上线请求的增加，而不断地向server申请地址；这个过程是频 繁而长期的，会导致client和server总会有地址申请或释放报文的交互；当用户上下线频 繁时，会加重server的负担，导致其处理能力的直接下降，导致带宽降低。

发明内容

针对现有用户IP地址池共享的方法所存在的问题和不足，本发明提出了一种可减少 client和server之间地址申请和释放的报文交互的实现多IP-DSLAM之间地址池共享的方 法。

本发明是这样实现的：一种实现多IP-DSLAM之间地址池共享的方法，包括以下步骤：

在IP-DSLAM设备间配置互相通讯的虚拟局域网，并在部分IP-DSLAM上设置供连接 用户使用的地址池；

IP-DSLAM设备启动时，首先判断自身有无可供用户使用的地址池，若无地址池，则 向有地址池的IP-DSLAM设备发出申请地址的请求报文，有地址池的IP-DSLAM设备根据 其请求判断是否可分配，若可以分配则发送允许报文，请求的IP-DSLAM设备得到所需的 地址池，若不可以分配则发送拒绝报文，IP-DSLAM设备继续向其他有地址池的 IP-DSLAM设备发送请求，直到得到所需地址池为止；若有地址池，则向其他IP-DSLAM 设备发送地址公告报文，同时为本地连接用户分配IP地址；

若IP-DSLAM上连接用户持续增加到一定数量欲超出地址池容量时，分配地址或重新 向有地址池的IP-DSLAM申请地址；若IP-DSLAM上连接用户减少到一定数量后，释放不 使用的地址，该地址原属的IP-DSLAM收回该地址。

进一步地，该方法还包括：若IP-DSLAM重启或者突然断开，主动释放申请的IP地 址或者回收分发的IP地址。

进一步地，所述申请和释放地址具体是以地址段的形式进行的。

进一步地，所述部分IP-DSLAM上设置地址池可以是一台IP-DSLAM上设置。

进一步地，所述IP-DSLAM申请的地址段是以欲连接用户的数量而定的。

本发明实际上是通过在一台或几台IP-DSLAM上配置地址池，而后其它的IP-DSLAM 可以预先申请地址池的一段地址段作为本地地址池使用；当IP-DSLAM随着接入用户数的 增多，可能对地址数的需求增加，于是可以再次申请一段地址段来扩充本地地址池，以减 少IP-DSLAM彼此间的地址请求的转发；当IP-DSLAM的接入用户逐渐下线时，本地地址 池可能超出实际使用量，于是可以释放一定的地址段来减少本地的地址池的地址个数，以 减少地址占用与浪费，同时这些被释放的地址段又可以被其它IP-DSLAM申请使用。本发 明使得地址分配更加快捷高效，地址申请中，IP-DSLAM间的交互数减少到最少，可靠性 和性能得到极大提高。同时方便局方统一的组网规划和管理，因为只需要管理一或几台有 预先配置地址池的IP-DSLAM即可。本发明通过地址段的动态申请与释放使得client与 server之间关于IP地址申请的报文交互数大幅减少，提高了IP的利用率，提高了server 的处理效率，同时降低IP的浪费率。并且，可以改变单种配置模式，即一个group内可配 置多个server，为每个server事先配置一段地址，大大方便了局方的管理。

附图说明

下面结合附图，对本发明做出详细描述。

图1为本发明IP-DSLAM的地址池共享组网结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的应用结构如图，其中：A：Radius Server服务器；B：Internet； C：L3 Switch，用于汇聚L2 Switch；D：L2 Switch；E：IP-DSLAM；F：用户。并通过IP-DSLAM 内置DHCP-SERVER完成对用户IP地址的分配。

本发明首先为group内一台或者几台IP-DSLAM配置地址池，同时配置IP-DSLAM彼 此通信所用的vlan，使IP-DSLAM可以完成IP地址池共享。并且，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，或者是DHCP服务器重新启动时，IP-DSLAM首先判断 本地是否有预先配置的地址池，如本地有固定地址池，则本设备类型为SERVER，这里， SERVER只能向别的作非SERVER用的IP-DSLAM分发地址段，不能向别的作SERVER 用的IP-DSLAM申请地址段；如本地无固定地址池，则本设备类型为CLIENT，这里， CLIENT只能向别的作SERVER用的IP-DSLAM申请地址段，不能向IP-DSLAM分发地 址段。

然后IP-DSLAM之间通过广播报文(DHCP_TYPE_REBOOT)和收取报文(DHCP _TYPE_REBOOT_ACK)进行彼此的学习，即记录彼此的MAC和IP；初始学习时，向远 程的有地址池的IP-DSLAM发送IP地址段申请(DHCP_TYPE_IP_BATCH_REQUEST)， 申请一段地址段，这里，地址段的大小具体是根据本地可能的接入用户数和其它管理策略 来确定的；而后接受返回的IP地址段申请成功与否的消息(DHCP _TYPE_IP_BATCH_ACK)，若成功则将申请到的地址段设置为本地地址池。因为从远程获 得的地址段被静态分配到本地，所以该地址段成为本地地址段，地址段的IP地址成为本地 IP地址。若不成功则向其他IP-DSLAM申请之。

当本地接入用户不断增加，本地地址池的可用数量逐渐减少，到某一范围时，可以根 据二进制指数退避算法(算法粒度可控)，申请另一段地址段，再次向远程发送申请地址 段请求报文，而后接受DHCP地址段成功报文，扩充本地地址池。随着本地接入用户的继 续增加，不断地申请地址段；当不能成功申请到地址段后，开始为每个接入用户的请求单 独向其它IP-DSLAM发送，以申请单个的IP地址。

若本地的接入用户逐渐下线，用户下线后，本地占用了较多的IP地址，则利用仿TCP 协议中的慢速启动与拥塞控制算法(算法粒度可控)，逐渐释放IP地址段；随着用户的不 断下线，本过程可以不断重复，以减少本地占用的地址数。

当IP-DSLAM设备重新启动或检测到异常情况时，判断本地是否申请了地址段，无论 申请了多少次申请了多少地址段，如果有，主动发送地址段释放报文(DHCP _TYPE_IP_BATCH_RELEASE)，释放本地占用的地址段。若本地向远程分发了地址段， 无论分发了多少次分发了多少地址段，主动回收这些占用的地址段，包括分发给本地的和 远程的，以保持地址池的一致性。

例如某个client开始时一次性从某一server申请了一个地址段，并把该地址段作为自 己的地址池，若其含有10个地址，当client有8个接入用户申请地址，client则可以直接 将本地申请的IP地址提供给用户；当用户到达一个阈值，例如设置为9个时，client立即 再向server申请包含10个IP地址的一个地址段；若地址很快用光，根据退避算法，例如 再申请15个等；如果用户继续增加且server没有足够地址提供时，client为单个每个接入 用户的请求单独申请IP地址，这就相当于现有技术的申请方法，由上可知，这种单独申请 地址的情况是相当少的，并且，其也是对上述地址段申请的一个补充。当用户逐渐下线， 根据某种慢速启动或拥塞控制算法，先释放5个，再释放10个，逐渐降低本地IP地址段 的地址数目。