CN1855939A - 复制网络地址的检测 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将多个用户耦合到数据通信网络的接入单元，其包括自动配置控制单元，该自动配置控制单元适于从由自动配置服务器发出并通过接入单元向耦合到接入单元的特定用户传送的第一自动配置数据中学习特定网络地址被动态分配给特定用户。根据本发明的接入单元，其特征在于，自动配置控制单元还适于从通过数据通信网络传送的第二自动配置数据中学习特定网络地址最近被分配给另一用户，其特征还在于，接入单元还包括自动配置抢占单元，该自动配置抢占单元耦合到自动配置控制单元，并且因而适于向特定用户发出自动配置控制信号，由此在特定用户和自动配置服务器之间启动新的自动配置会话，并且也由此将新的网络地址动态分配给特定用户。

Description

复制网络地址的检测
技术领域
本发明涉及一种用于将多个用户耦合到数据通信网络的接入单元，该接入单元包括自动配置控制单元，该自动配置控制单元适于从第一自动配置数据中学习特定网络地址被动态分配给所述特定用户，其中该第一自动配置数据是由自动配置服务器发出并通过所述接入单元朝向耦合到所述接入单元的特定用户传送的。
背景技术
动态主机配置协议(DHCP)允许客户机的自动配置，并且更特别允许网络地址的动态分配。DHCP被构建在客户端-服务器模型上，其中指定的DHCP服务器分配网络地址并将配置参数传送给被动态配置的主机。DHCP针对有限的时间段(称作租用)分配网络地址，并且一旦该网络地址被释放就重新使用它们，由此延缓了可用网络地址的耗尽。
接入单元向用户提供到数据通信网络的接入。接入单元的例子是接入多路复用器或以太网网桥。接入单元典型地在数据链路层(L2)转发用户业务。然而，接入单元还可以探测DHCP业务以例如填充(populate)IP防电子欺骗过滤器(以检查网络地址是否由客户端正当使用)。
由于例如接入单元的重新开始或重新启动、DHCP服务器的重新开始或重新启动，网络地址有时被复制，由此引起相应用户的通信问题。
发明内容
本发明的目的是防止数据通信系统内的网络地址复制。
根据本发明，由于以下事实而达到所述目的：所述自动配置控制单元还适于从通过所述数据通信网络传送的第二自动配置数据中学习所述特定网络地址最近被分配给另一用户，其特征在于，所述接入单元还包括自动配置抢占(preemption)单元，该自动配置抢占单元耦合到所述自动配置控制单元，并且因而适于向所述特定用户发出自动配置控制信号，由此在所述特定用户和所述自动配置服务器之间启动新的自动配置会话，并且也由此将新的网络地址动态分配给所述特定用户。
一旦接收了向接入单元指示特定网络地址最近已被分配给用户的自动配置数据，该接入单元就检查这个网络地址是否与耦合到该接入单元的特定用户的网络地址相冲突。如果冲突，则所述接入单元强制这一特定用户更新其网络地址。
根据本发明的接入单元是有利的，这是由于复制的网络地址被立即检测到，并且所引起的通信问题被立即且自动地修复。
应当指出，最近分配的网络地址没有被拒绝，并且所述接入单元符合由自动配置服务器所实施的网络配置。
还应当指出，本发明适用于任何类型的自动配置协议，如DHCP、启动协议(BOOTP)、结合远程认证拨入用户服务(RADIUS)的点对点协议(PPP)等。
根据本发明的接入单元实施例的特征在于，所述第二自动配置数据是由所述自动配置服务器发出的，并且通过所述接入单元朝向所述另一用户传送，该另一用户耦合到所述接入单元。
所述第二自动配置数据构成例如DHCPACK信号的一部分，该信号由DHCP服务器发出并且通过所述接入单元(担任DHCP中继器或中间交换机)向DHCP客户端传送。
这个实施例能够检测仅在一个接入单元的范围内被复制的任何网络地址。
根据本发明的接入单元的另一实施例的特征在于，所述第二自动配置数据被另一接入单元进行L2通告(advertise)，所述另一用户耦合到所述另一接入单元，该接入单元和另一接入单元属于同一L2通告域。
所述L2通告域是例如基于以太网的局域网(LAN)或虚拟局域网(VLAN)或城域网(MAN)，并且所述第二自动配置数据是借助于例如免费的ARP请求来被通告的。
这个实施例能够检测穿过多个接入单元但仍在一个L2通告域范围内被复制的任何网络地址。
根据本发明的接入单元的又一实施例的特征在于，所述自动配置服务器是DHCP服务器，并且所述自动配置控制信号是DHCPFORCERENEW消息。
这一实施例的有利之处还在于其依赖于现有的DHCP控制信号，由此减少了实现成本。
应当指出，也用在权力要求中的术语“包括”不应被解释为限于其后列出的装置。因此，“包括装置A和B的设备”这一表述的范围不应限于只由部件A和B组成的设备。其意味着所述设备关于本发明的相关部件是A和B。
类似地，应当指出，也用在权力要求中的术语“耦合”不应被解释为限于仅直接连接。因此，“耦合到设备B的设备A”这一表述的范围不应限于这样的设备或系统：其中设备A的输出直接连接到设备B的输入，和/或反之亦然。其意味着在A的输出和B的输入之间存在路径，和/或反之亦然，所述路径可以是包括其它设备或装置的路径。
附图说明
通过参考以下结合附图的实施例的描述，本发明的以上及其它目的和特征将变得更加显而易见，并且本发明本身将得到最好的理解，其中：
-图1示出了数据通信系统；
-图2示出了根据本发明的接入单元。
具体实施方式
在图1中可以看到基于互联网协议(IP)的数据通信系统1，其包括：
-客户端设备(CPE)11、12和13，其分别由用户usr1、usr2和usr3来操作，
-接入多路复用器21(AM1)和22(AM2)，
-DHCP服务器23，
-基于以太网的MAN 31(EMAN)，
-边缘路由器32，
-互联网33。
CPE 11和12经由双绞线、光纤或无线接口耦合到接入多路复用器21。CPE 13耦合到接入多路复用器22。接入多路复用器21和22以及DHCP服务器23经由EMAN 31彼此耦合。EMAN 31还经由边缘路由器32耦合到互联网33。EMAN 31、边缘路由器32和互联网33构成了数据通信网络30。CPE 11、12和13包括任何被分配有公共IP地址的设备，如路由器、调制解调器、服务器、机顶盒、个人计算机等。
CPE 11、12和13以及DHCP服务器23构成同一IP子网的一部分，这意味着就IP路由而言，边缘路由器32认为它们是单个路由。
在图2中可以看到接入多路复用器21的优选实施例，其包括以下功能块：
-用户端口101至107，用于耦合到CPE，
-网络端口111，用于耦合到数据通信网络，
-以太网交换机121，
-自动配置抢占单元122，
-自动配置控制单元123，
-本地储存库(repository)124，其中以与MAC地址一对一的关系来保存IP地址(见图2中的IP@+MAC@)。
以太网交换机121耦合到用户端口101至107、网络端口111、自动配置抢占单元122以及自动配置控制单元123。自动配置控制单元123还耦合到本地储存库124以及自动配置抢占单元122。
以太网交换机121适于借助于转发表将来自任何入口端口的任何进入的以太网帧交换到任何出口端口。以太网交换机121通过解码进入帧的源MAC地址来学习哪个MAC地址关联于哪个端口，并且立即(on the fly)用如此学习的关联来填充转发表。
以太网交换机121还提供一个或多个内部端口(未示出)，自动配置抢占单元122和自动配置控制单元123耦合到该内部端口，以接收来自数据通信系统1的帧并向该数据通信系统发送帧。
以太网交换机121还适于将通过网络端口111所接收的DHCP和ARP业务的拷贝转发到自动配置控制单元123，用于进一步处理。
自动配置控制单元123适于从DHCP和ARP业务解码自动配置数据。
自动配置控制单元123还适于证实MAC地址是耦合到接入多路复用器21的用户的MAC地址(也称作本地MAC地址或本地用户)。该信息可以例如通过以下方式被检索：读取转发表并证实已学习的MAC地址关联于用户端口101至107中任一个。
自动配置控制单元123还适于检查最近分配的IP地址是否与本地用户的IP地址冲突，并且如果冲突，则请求自动配置抢占单元122抢占相应的DHCP会话。
自动配置控制单元123还适于根据如此解码的自动配置数据来更新本地储存库124(添加新条目、更新或删除现有条目)，并且只要向本地用户分配新的IP地址就遍及EMAN 31地广播免费ARP请求。
自动配置抢占单元122适于在自动配置控制单元123的控制下并通过利用该自动配置控制单元所提供的信息，发出DHCPFORCERENEW信号。
所述优选实施例的操作如下。
最初，CPE 11(更特别地，CPE 11所容纳的DHCP客户端)启动DHCP会话以从DHCP服务器获得网络配置参数。所述网络配置参数包括公共IP地址、主和次域名服务器(DNS)的IP地址、网关的IP地址、适用的MTU大小等。
所述DHCP会话是通过广播DHCPDISCOVER消息(未示出)来被启动的，该DHCP消息被接入多路复用器21中继到EMAN 31。所述DHCP会话通过交换更多DHCP消息(DHCPOFFER、DHCPREQUEST)而进行，并且终止于DHCP服务器23返回DHCPACK1消息给DHCP客户端。作为自动配置数据ACD1并且就本发明而言，所述DHCPACK1消息包括公共IP地址IP@1，该地址关联于唯一地标识CPE 11的特定MAC地址MAC@1。
以太网交换机121向自动配置控制单元123转发所述DHCPACK1消息的拷贝。
其次，自动配置控制单元123遍及本地储存库124来检查IP地址IP@1是否与另一个本地用户的IP地址冲突，即IP地址IP@1是否已经关联于另一本地MAC地址地被保存在本地储存库124中。目前，没有这样的IP地址。
自动配置控制单元123证实MAC@1是本地MAC地址，在本地储存库124中创建新的条目，其中IP地址IP@1关联于MAC地址MAC@1，并且其次通过网络端口111并且还遍及EMAN 31广播免费ARP请求ARP1，由此通告IP地址IP@1关联于MAC地址MAC@1。
作为第一工作假设，假设DHCP服务器23偶然在另一DHCP会话期间将IP地址IP@1重新分配给本地用户usr2，这意味着又接收的DHCPACK2消息作为配置数据ACD2而包括IP地址IP@1，该IP地址关联于唯一地标识CPE 12的另一个MAC地址MAC@2。
所述DHCPACK2消息的拷贝被转发到自动配置控制单元123。
自动配置控制单元123遍及本地储存库124来检查IP地址IP@1是否与另一个本地用户的IP地址冲突。目前，自动配置控制单元123识别了本地MAC地址MAC@1已经关联于IP地址IP@1。因此，自动配置控制单元123向自动配置抢占单元122发送触发PREMPT，其中MAC@1和IP@1分别作为目标MAC和IP地址。
自动配置控制单元123证实MAC地址MAC@2是本地MAC地址、通过将IP地址IP@1重新关联于MAC地址MAC@2来更新本地储存库124中的相应条目，并且通过网络端口111并且还遍及EMAN 31广播免费ARP请求ARP2，由此通告IP地址IP@1和MAC地址MAC@2之间的新关联。
一旦接收了触发PREMPT，自动配置抢占单元122就发送DHCPFORCERENEW消息，其中MAC@1和IP@1分别作为目的MAC和IP地址，由此强制相应设备重新启动新的DHCP会话，并且进而获得包括新IP地址IP@2的新自动配置数据ACD4。
作为第二工作假设，假设DHCP服务器23偶然在另一DHCP会话期间将IP地址IP@1重新分配给本地用户usr3。接入多路复用器22遍及EMAN 31地广播免费ARP请求ARP3，由此通告IP地址IP@1关联于唯一地标识CPE 13的MAC地址MAC@3(ACD3)。
所述ARP3消息的拷贝被转发到自动配置控制单元123。
自动配置控制单元123遍及本地储存库124来检查IP地址IP@1是否与本地用户的IP地址冲突。目前，自动配置控制单元123识别了本地MAC地址MAC@1已经关联于IP地址IP@1。因此，自动配置控制单元123向自动配置抢占单元122发送触发PREMPT，其中MAC@1和IP@1分别作为目标MAC和IP地址。
自动配置控制单元123不证实MAC地址MAC@3是本地MAC地址，并且因此从本地储存库124中删除将IP地址IP@1关联到本地MAC地址MAC@1的条目。
一旦接收了触发PREMPT，自动配置抢占单元122就发送DHCPFORCERENEW消息，其中MAC@1和IP@1分别作为目的MAC和IP地址，由此强制相应设备重新启动新的DHCP会话，并且进而获得包括新IP地址IP@2的新自动配置数据ACD4。
应当指出，免费ARP也可以由CPE在被分配有新IP地址时发出，例如用于处理本地地址冲突。然而，所述ARP由于安全问题(ARP中毒、ARP泛洪等)而被接入多路复用器丢弃。本发明提供了一种可选且范围较宽的解决方案，以修复(fixing)复制的网络地址同时保持相似的网络安全。
在本发明的可选实施例中，接入多路复用器21和22担任朝向边缘路由器32和互联网33的网关路由器。同样，它们被分配有公共IP地址。
接入多路复用器21和22担任DHCP中继器，并且在向DHCP服务器23转发上行DHCP消息之前推送(push)它们自己的IP地址。这样，所述服务器能够返回给它们下行DHCP消息，以进一步转发到合适的目的地。
在可选实施例中，使用结合RADIUS的PPP来代替DHCP。
接入多路复用器21和22终止PPP会话并且与RADIUS服务器合作来认证用户，所述RADIUS服务器提供网络配置参数(可能与第三方服务器合作)给接入多路复用器，以进行封装并进一步转发到用户。
一旦接收了RADIUSACCESSACCEPT消息就填充本地储存库123，其中自动配置数据被编码(代替DHCPACK消息)。
应当指出，本发明不限于基于以太网的数据通信系统，而是适用于任何类型的链路层协议，如令牌环、异步传输模式(ATM)等，其中异步传输模式具有用于向对等接入单元通告自动配置数据的专用ATM电路以及专用的通告消息。
最后应当指出，以上就功能块描述了本发明的实施例。根据以上给出的这些块的功能描述，如何利用已知电子元件制造这些块的实施例，对于设计电子设备领域的技术人员而言是显而易见的。因此，没有给出所述功能块的内容的详细结构。
尽管以上结合指定装置描述了本发明的原理，然而应当清楚地理解，该描述只是作为例子，而不作为对如所附权利要求所定义的本发明范围的限制。

Claims (4)

1.一种用于将多个用户(usr1、usr2)耦合到数据通信网络(30)的接入单元(21)，该接入单元包括自动配置控制单元(123)，该自动配置控制单元适于从第一自动配置数据(ACD1)中学习特定网络地址(IP@1)被动态分配给所述特定用户，其中第一自动配置数据是由自动配置服务器(23)发出并且通过所述接入单元向耦合到所述接入单元的特定用户(usr1)传送的，
其特征在于，所述自动配置控制单元还适于从通过所述数据通信网络传送的第二自动配置数据(ACD2、ACD3)中，学习所述特定网络地址最近被分配给另一个用户(usr2、use3)，
其特征还在于，所述接入单元还包括自动配置抢占单元(122)，该自动配置抢占单元耦合到所述自动配置控制单元，并且因而适于向所述特定用户发出自动配置控制信号(DHCPFORCERENEW)，由此在所述特定用户和所述自动配置服务器之间启动新的自动配置会话，并且也由此将新的网络地址(IP@2)动态分配给所述特定用户。
2.根据权利要求1的接入单元，其特征在于，所述第二自动配置数据(ACD2)是由所述自动配置服务器发出的，并且通过所述接入单元向所述另一用户(usr2)传送，该另一用户耦合到所述接入单元。
3.根据权利要求1或2的接入单元，其特征在于，所述第二自动配置数据(ACD3)被另一个接入单元(22)进行数据链路层通告，所述另一个用户(usr3)耦合到所述另一个接入单元，所述接入单元和所述另一个接入单元属于同一数据链路层通告域(31)。
4.根据权利要求1的接入单元，其特征在于，所述自动配置服务器是动态主机配置协议服务器(23)，并且所述自动配置控制信号是DHCPFORCERENEW消息(DHCPFORCERENEW)。
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