CN101594602A - 一种跨协议实现故障切换的方法及*** - Google Patents

一种跨协议实现故障切换的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种跨协议实现故障切换的方法，包括：检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA***执行与DiameterServer间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，AAA***执行与RadiusServer间的计费操作。本发明还同时公开了一种跨协议实现故障切换的***，运用该方法和***提高了计费***的稳定性，避免升级初期由于新的计费***出现故障而导致***不可用，提高了用户体验度。

Description

一种跨协议实现故障切换的方法及***
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种直径(Diameter)协议与半径(Radius)协议间实现故障切换(Failover)的方法及***。
背景技术
自网络通信技术诞生以来，认证、授权及计费(AAA，Authentication、Authorization、Accounting)体制已成为通信网络运营的基础。传统的通信网络中多采用Radius协议实现AAA技术，AAA***与预付费***(PPS，PrePaidSystem)之间采用Radius协议互相传输计费消息。
目前，随着第三代移动通信***向基于全IP的网络架构的演进，Diameter协议已成为新一代的AAA技术，且由于Diameter协议具有强大的可扩展性和安全性而备受关注，国际电信联盟(ITU)、第三代合作伙伴计划(3GPP)和第三代合作伙伴计划2(3GPP2)等国际标准组织已正式将Diameter协议作为下一代网络(NGN)、宽带码分多址(WCDMA)和码分多址(CDMA)2000等未来通信网络的首选AAA协议。在新的预付费规范中，将由在线计费***(OCS)代替传统的PPS完成预付费用户的费用计算和配额分配，因此，传统的电信设备有升级的需求。
传统的电信设备、如分组数据交换节点(PDSN)和PPS与AAA***的交互均采用Radius协议，而OCS与AAA***的交互采用Diameter协议，因此AAA***需要实现从Radius协议到Diameter协议的转换。图1为传统的采用Radius协议实现的计费***，图2为引入Diameter协议后的计费***，现有的计费***一般采用图2所示的计费***直接替代传统的计费***，即：将具有协议转换功能的AAA***代替传统的AAA***；同时，用OCS代替传统的PPS。但是，现有的计费***存在一定缺陷，如下：首先，将传统的计费***直接替换成现有的计费***会造成一定资源的浪费；其次，在现有计费***实用初期由于***的稳定性不高会导致业务不可用，用户体验度不佳，如：OCS发生故障时或AAA***到OCS之间的链路出现异常时现有计费***将无法继续为用户提供服务，并且，由于Failover机制未能应用于现有计费***中，所以一旦现有计费***出现故障直到***恢复正常过程中计费操作将无法进行。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种跨协议实现Failover的方法及***，使计费***从出现故障到故障恢复过程中仍能为用户提供服务。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种跨协议实现故障切换的***，该***包括：
AAA***，用于检测Diameter服务器Diameter Server的工作状态，确定Diameter Server处于正常工作状态时，执行与Diameter Server间的计费操作；确定Diameter Server出现故障时，执行与Radius服务器Radius Server间的计费操作；
Radius Server，用于与AAA***互相传输计费消息，执行计费操作；
Diameter Server，用于与AAA***互相传输计费消息，执行计费操作。
其中，所述AAA***，进一步用于确定Diameter Server恢复正常工作状态时，执行与Diameter Server间的计费操作。
其中，所述Radius Server进一步包括协议转换模块，用于Diameter Server与Radius Server之间Radius协议的更新的用户数据消息和Diameter协议的更新的用户数据消息之间的转换；相应的，
所述Radius Server，进一步用于将转换成Diameter协议的更新的用户数据消息上传到Diameter Server、或接收Diameter Server下发的Diameter协议的更新的用户数据消息；
所述Diameter Server，进一步用于接收Radius Server上传的Diameter协议的更新的用户数据消息、或将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server。
本发明还提供了一种跨协议实现故障切换的方法，该方法包括：
检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA***执行与Diameter Server间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，AAA***执行与Radius Server间的计费操作。
该方法进一步包括：
当Diameter Server恢复正常工作状态时，AAA***执行与Diameter Server间的计费操作。
本发明中，所述AAA***执行与Radius Server间的计费操作，具体为：
AAA***将接收到的Radius计费请求消息发送到Radius Server，RadiusServer回复计费响应消息给AAA***；或，
AAA***将未被Diameter Server处理的Diameter计费请求消息转换成Radius计费请求消息后发送到Radius Server，Radius Server回复计费响应消息给AAA***，之后AAA***将接收到的Radius计费请求消息发送到RadiusServer，Radius Server回复计费响应消息给AAA***。
本发明中，所述AAA***执行与Diameter Server间的计费操作，具体为：
AAA***将与Radius Server间进行的计费操作再次转为与Diameter Server间进行的计费操作，将接收的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server，之后Diameter Server回复Diameter计费响应消息给AAA***。
该方法进一步包括：
Diameter Server出现故障时，Radius Server接收并处理AAA***发送的计费请求消息，且存储Radius协议的更新的用户数据消息，待Diameter Server恢复正常后，协议转换模块将Radius协议的更新的用户数据消息转换成Diameter协议的更新的用户数据消息后上传给Diameter Server；
Diameter Server恢复正常时，Diameter Server将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server，协议转换模块将更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储。
本发明中，所述检测操作具体为：
AAA***通过Diameter协议的链路握手消息DWR/DWA或流控制传输协议SCTP中的心跳检测机制检测Diameter Server的工作状态。
进一步地，该方法还包括：
Diameter Server处于正常工作状态时，Diameter Server将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server，协议转换模块将更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储。
本发明提供的跨协议实现Failover的方法及***，提出了Diameter服务器(Diameter Server)和Radius服务器(Radius Server)两个模块，并将Diameter协议中的翻译代理功能与Failover机制相结合，AAA***检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA***执行与DiameterServer间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，进入Failover处理过程，AAA***执行与Radius Server间的计费操作；因此，本发明提高了计费***的稳定性，避免升级初期由于新的计费***出现故障而导致***不可用，提高了用户体验度。本发明可在Radius协议计费***的基础上只增加一个Diameter协议的处理节点，如OCS，而Radius协议模块就用传统的PPS，只需在PPS中增加一个协议转换模块即可，因此节省了资源。
进一步地，将Diameter协议中的翻译代理功能与Failback机制相结合，当Diameter Server恢复正常工作状态时，进入Failback处理过程，AAA***再次执行与Diameter Server间的计费操作，进一步提高了应用新Diameter协议的Diameter Server的利用率。
本发明还提出Diameter Server与Radius Server之间的数据同步方法，保证了Diameter Server故障恢复前后Diameter Server与Radius Server中用户数据消息的一致，进一步提高了计费***的安全、可靠性。
附图说明
图1为传统的采用Radius协议实现的计费***；
图2为引入Diameter协议后的计费***；
图3为本发明的***结构示意图；
图4为本发明Failover的方法实现流程示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：提出了Diameter Server和Radius Server两个功能模块，并将Diameter协议中的翻译代理功能与Failover机制相结合，AAA***检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA***执行与Diameter Server间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，进入Failover处理过程，AAA***执行与Radius Server间的计费操作；
进一步地，将Diameter协议中的翻译代理功能与Failback机制相结合，当Diameter Server恢复正常工作状态时，进入Failback处理过程，AAA***再次执行与Diameter Server间的计费操作；
本发明还提出Diameter Server与Radius Server之间的数据同步方法，用于保证Diameter Server与Radius Server中用户数据消息的一致性。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图3为本发明计费***结构示意图，如图所述，该***包括：相关网元20、AAA***21、Diameter Server 22和Radius Server 23，其中，
所述相关网元20，用于通过Radius协议向AAA***21发出Radius计费请求消息或接收AAA***21返回的Radius计费响应消息；
这里，所述相关网元20可以为PDSN或网关GPRS支持节点(GGSN)等。
所述AAA***21，用于检测Diameter Server 22的工作状态，确定DiameterServer 22工作正常时，将相关网元20发出的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server 22或将Diameter Server 22返回的Diameter计费响应消息转换成Radius计费响应消息并发送到相关网元20；确定Diameter Server 22出现故障时，将相关网元20发出的Radius计费请求消息发送到Radius Server 23或将Radius Server 23返回的Radius计费响应消息发送到相关网元20；确定Diameter Server 22恢复正常时，再次与Diameter Server22进行后续信息的传输；
这里，AAA***21通过Diameter协议与Diameter Server 22互相传输计费消息，通过Radius协议与Radius Server 23互相传输计费消息；
所述Diameter Server 22，用于接收AAA***21发送的Diameter计费请求消息，并根据本地存储的用户配额信息回复Diameter计费响应消息给AAA***21；
所述Radius Server 23，用于接收AAA***21发送的Radius计费请求消息，并根据本地存储的用户配额信息回复Radius计费响应消息给AAA***21；
本发明中，所述Radius Server 23可为PPS，所述Diameter Server 22可为OCS；Diameter Server 22和Radius Server 23可为用户提供认证、授权和计费等服务；
所述Radius Server 23进一步包括协议转换模块24，用于Diameter Server 22与Radius Server 23之间Radius协议的更新的用户数据消息和Diameter协议的更新的用户数据消息之间的转换；
所述Diameter Server 22，进一步用于接收Radius Server上传的Diameter协议的更新的用户数据消息、或将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server。；
所述Radius Server 23，进一步用于将转换成Diameter协议的更新的用户数据消息上传到Diameter Server、或接收Diameter Server下发的Diameter协议的更新的用户数据消息，具体的，
Diameter Server 22工作正常时，接收Diameter Server 22下发的Diameter协议的更新的用户数据消息，协议转换模块24将该更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储；Diameter Server 22出现故障时，接收并处理AAA***21发送的计费请求消息，且存储Radius协议的更新的用户数据消息，待Diameter Server 22恢复正常后，协议转换模块24将Radius协议的更新的用户数据消息转换成Diameter协议的更新的用户数据消息后上传给Diameter Server 22；
这里，因为***在运行过程中Diameter Server 22或Radius Server 23本地存储的用户数据消息会在每一次处理计费请求消息后发生变化，因此DiameterServer 22或Radius Server 23将用新的用户数据消息替换各自本地存储的原有用户数据消息，此处所述更新的用户数据消息，为：Diameter Server 22出现故障到Diameter Server 22恢复正常过程中发生变化的用户数据消息；所述Radius协议的更新的用户数据消息，为：Radius Server 23本地存储的发生变化的用户数据消息。
基于上述***，对本发明的实现方法进行详细描述。
图4为本发明Diameter与Radius协议间Failover的方法实现流程示意图，如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤401：AAA***21上电初始化，并与Diameter Server 22建立连接；
这里，所述的建立连接过程具体为：AAA***21首先通过承载协议，如：流控制传输协议(SCTP)或传输控制协议(TCP)建立与Diameter Server 22之间的承载链路，之后通过能力交换消息(CER/CEA)建立与Diameter Server 22之间的Diameter连接。
步骤402：相关网元20向AAA***21发出计费请求消息；
具体为：相关网元20以Radius协议消息的形式向AAA***21发出计费请求消息。
步骤403：AAA***21接收计费请求消息；
具体为：AAA***21接收相关网元20发送的Radius计费请求消息。
步骤404：AAA***21对Diameter Server 22的工作状态进行检测，根据不同检测结果执行对应计费操作；
具体为：如果Diameter Server 22处于正常工作状态，则执行步骤405a；如果Diameter Server 22出现故障，则执行步骤405b，进入Failover处理过程；如果Diameter Server 22恢复正常工作状态时，则执行步骤405c，进入Failback处理过程；
这里，所述AAA***21在本发明计费***运行过程中持续对DiameterServer 22进行检测，即：计费***运行时，检测操作也在同时进行；所述检测具体为：AAA***21通过Diameter协议的链路握手消息DWR/DWA或SCTP中的心跳检测机制检测Diameter Server 22的工作状态是否正常；
本发明中，AAA***21要确保与Radius Server 23之间的用户数据报协议(UDP)连接通畅，目的在于：在Diameter Server 22出现故障过程中计费***仍能正常运行。
步骤405a：AAA***21将接收的计费请求消息发送到Diameter Server 22，Diameter Server 22回复计费响应消息给AAA***21；
具体为：AAA***21将接收的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server 22，之后Diameter Server 22根据本地存储的用户配额信息回复Diameter计费响应消息给AAA***21；
这里，AAA***21将Diameter计费请求消息发送到Diameter Server 22之前要缓存已转换成的Diameter计费请求消息，目的在于：防止Diameter Server 22出现故障时造成未发送成功的Diameter计费请求消息丢失，影响后续操作，处理方法为：当Diameter Server 22出现故障时，AAA***21在与Radius Server23执行计费操作之前首先扫描缓存的Diameter计费请求消息，如果缓存的计费请求消息已经收到Diameter Server 22的回复，则将后续相关网元20发送的Radius计费请求消息发送到Radius Server 23进行处理；如果缓存的计费请求消息没有收到Diameter Server 22的回复，即：还没得到处理，则将Diameter计费请求消息转换成Radius计费请求消息后发送到Radius Server 23进行处理。
步骤405b：AAA***21将相关网元20发出的计费请求消息发送到RadiusServer 23，Radius Server 23回复计费响应消息给AAA***21；
具体为：AAA***21检测到Diameter Server 22出现故障时，进入Failover处理过程，为：AAA***21首先扫描缓存的Diameter计费请求消息，如果此时AAA***21已收到Diameter Server 22的回复，即：Diameter计费请求消息已得到Diameter Server 22的处理，则将收到的Radius计费请求消息直接发送到Radius Server 23，之后Radius Server 23根据本地存储的用户配额信息回复Radius计费响应消息给AAA***21；如果此时AAA***21还未收到DiameterServer 22的回复，即：Diameter计费请求消息还未得到Diameter Server 22的处理，则AAA***21首先将Diameter计费请求消息转换成Radius计费请求消息并发送到Radius Server 23，Radius Server 23根据本地存储的用户配额信息回复Radius计费响应消息给AAA***21，之后再将收到的Radius计费请求消息发送到Radius Server 23，Radius Server 23根据本地存储的用户配额信息回复Radius计费响应消息给AAA***21；
本步骤进行过程中还同时包括以下步骤：
AAA***21检测到Diameter Server 22故障后，一直尝试与Diameter Server22重新建立连接，检测Diameter Server 22是否可用，即：Diameter Server 22是否恢复正常工作状态；
这里，本步骤AAA***21依据Diameter协议的特点通过底层承载不断尝试与Diameter Server 22重新建立连接，一旦链路重新建立，则重新能力协商以确保Diameter Server 22可用；所述Diameter协议的特点为：Diameter协议以SCTP或TCP为承载协议，具备安全、可靠的连接性。
步骤405c：AAA***21将接收的计费请求消息发送到Diameter Server 22，Diameter Server 22回复计费响应消息给AAA***21；
具体为：AAA***21检测到Diameter Server 22恢复正常工作状态时，进入Failback处理过程，为：AAA***将与Radius Server间进行的计费操作再次转为与Diameter Server间进行的计费操作，将接收的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server 22，之后Diameter Server 22根据本地存储的用户配额信息回复Diameter计费响应消息给AAA***21。
步骤406：AAA***21将接收到的计费响应消息返回给相关网元20；
具体为：AAA***21将接收到的Diameter计费响应消息转换成Radius计费响应消息后返回给相关网元20或将接收到的Radius计费响应消息返回给相关网元20。
步骤407：重复步骤402至步骤406，直至完成当前计费操作；
这里，所述当前计费操作过程为：只处理单条计费请求消息或处理多条计费请求消息。
本发明进一步提出了Diameter Server与Radius Server之间的数据同步方法，该方法步骤如下：
Diameter Server 22工作正常时，Radius Server 23接收Diameter Server 22以Diameter协议消息的形式下发的更新的用户数据消息，协议转换模块24将更新的用户数据消息转换成Radius协议消息的形式并存储，这里，所述下发为：***每处理一条计费请求消息后Diameter Server 22本地存储的用户数据消息就会相应改变，这时，Diameter Server 22将向Radius Server 23下发一次更新的用户数据消息，即：***每处理一条计费请求消息后Diameter Server 22要向RadiusServer 23下发一次更新的用户数据消息；
Diameter Server 22出现故障时，Radius Server 23接收并处理AAA***21发送的计费请求消息，且存储Radius协议的更新的用户数据消息，待DiameterServer 22恢复正常后，协议转换模块24将Radius协议的更新的用户数据消息转换成Diameter协议的更新的用户数据消息后上传给Diameter Server 22；
这里，因为***在运行过程中Diameter Server 22或Radius Server 23本地存储的用户数据消息会在每一次处理计费请求消息后发生变化，因此DiameterServer 22或Radius Server 23将用新的用户数据消息替换各自本地存储的原有用户数据消息，此处所述更新的用户数据消息，为：Diameter Server 22出现故障到Diameter Server 22恢复正常过程中发生变化的用户数据消息；所述Radius协议的更新的用户数据消息，为：Radius Server 23本地存储的发生变化的用户数据消息。
本发明中，在Diameter Server 22或Radius Server 23与AAA***21执行计费操作且信息更新后，即：用户数据消息更新后，都需要将更新的用户数据消息发送到对方服务器，即：如果Diameter Server 22与AAA***21执行计费操作，则Diameter Server 22需要将每次Diameter Server 22本地存储的更新的用户数据消息发送到Radius Server 23；如果Radius Server 23与AAA***21执行计费操作，则Radius Server 23需要将Radius Server 23本地存储的更新的用户数据消息发送到Diameter Server 22。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种跨协议实现故障切换的***，其特征在于，该***包括：
AAA***，用于检测Diameter服务器Diameter Server的工作状态，确定Diameter Server处于正常工作状态时，执行与Diameter Server间的计费操作；确定Diameter Server出现故障时，执行与Radius服务器Radius Server间的计费操作；
Radius Server，用于与AAA***互相传输计费消息，执行计费操作；
Diameter Server，用于与AAA***互相传输计费消息，执行计费操作。
2、根据权利要求1所述的跨协议实现故障切换的***，其特征在于，所述AAA***，进一步用于确定Diameter Server恢复正常工作状态时，执行与Diameter Server间的计费操作。
3、根据权利要求2所述的跨协议实现故障切换的***，其特征在于，
所述Radius Server进一步包括协议转换模块，用于Diameter Server与Radius Server之间Radius协议的更新的用户数据消息和Diameter协议的更新的用户数据消息之间的转换；相应的，
所述Radius Server，进一步用于将转换成Diameter协议的更新的用户数据消息上传到Diameter Server、或接收Diameter Server下发的Diameter协议的更新的用户数据消息；
所述Diameter Server，进一步用于接收Radius Server上传的Diameter协议的更新的用户数据消息、或将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server。
4、一种跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，该方法包括：
检测Diameter Server的工作状态，当Diameter Server处于正常工作状态时，AAA***执行与Diameter Server间的计费操作；当Diameter Server出现故障时，AAA***执行与Radius Server间的计费操作。
5、根据权利要求4所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
当Diameter Server恢复正常工作状态时，AAA***执行与Diameter Server间的计费操作。
6、根据权利要求4或5所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，所述AAA***执行与Radius Server间的计费操作，具体为：
AAA***将接收到的Radius计费请求消息发送到Radius Server，RadiusServer回复计费响应消息给AAA***；或，
AAA***将未被Diameter Server处理的Diameter计费请求消息转换成Radius计费请求消息后发送到Radius Server，Radius Server回复计费响应消息给AAA***，之后AAA***将接收到的Radius计费请求消息发送到RadiusServer，Radius Server回复计费响应消息给AAA***。
7、根据权利要求5所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，所述AAA***执行与Diameter Server间的计费操作，具体为：
AAA***将与Radius Server间进行的计费操作再次转为与Diameter Server间进行的计费操作，将接收的Radius计费请求消息转换成Diameter计费请求消息并发送到Diameter Server，之后Diameter Server回复Diameter计费响应消息给AAA***。
8、根据权利要求5所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
Diameter Server出现故障时，Radius Server接收并处理AAA***发送的计费请求消息，且存储Radius协议的更新的用户数据消息，待Diameter Server恢复正常后，协议转换模块将Radius协议的更新的用户数据消息转换成Diameter协议的更新的用户数据消息后上传给Diameter Server；
Diameter Server恢复正常时，Diameter Server将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server，协议转换模块将更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储。
9、根据权利要求4所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，所述检测操作具体为：
AAA***通过Diameter协议的链路握手消息DWR/DWA或流控制传输协议SCTP中的心跳检测机制检测Diameter Server的工作状态。
10、根据权利要求8所述的跨协议实现故障切换的方法，其特征在于，该方法还包括：
Diameter Server处于正常工作状态时，Diameter Server将Diameter协议的更新的用户数据消息下发到Radius Server，协议转换模块将更新的用户数据消息转换成Radius协议的更新的用户数据消息并存储。
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