CN101605090B - 无源光网络中动态主机配置协议二层中间代理的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无源光网络中动态主机配置协议DHCP二层中间代理的实现方法：光线路终端或者光网络单元收到DHCP客户端发送的上行DHCP报文后进行解析，如判断所述上行报文采用广播模式，则将其转换为单播模式后发送给DHCP服务器，并由光网络单元记录所述上行报文中的与相应下行报文相同的标识信息；DHCP服务器根据收到的上行DHCP报文返回相应的下行报文，光网络单元收到下行报文后，如能匹配到记录的标识信息且该标识信息对应于广播模式的上行报文，则将所述下行报文转换为广播模式后发送给DHCP客户端。该方法能有效的避免在无源光网络中大量的DHCP下行广播报文复制和转发。

Description

无源光网络中动态主机配置协议二层中间代理的实现方法

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种无源光网络中DHCP二层中间代理(L2intermediate Agent)的实现方法。 

背景技术

目前，无源光网络包括EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)和GPON(Gigabit Passive Optical Network，吉比特无源光网络)***逐渐广泛部署。从下行方向上看，不同于目前最主要的接入技术DSL(Digtal Subscriber Loop，数字用户线路)，无源光网络是一个点到多点的广播***，网络下行带宽为所有光网络单元共享的，业务数据报文均会全部复用进无源光网络下行帧中，这样网络下行的大量广播报文将吞噬无源光网络下行业务带宽，伴随着无源光网络***分路比、集成度的提高及多驻地单元模式(Multi-Dwell Unit，MDU)的应用，***接入用户数越来越多，这样无源光网络***的广播效率要求越来越高，如何能够节省下行广播带宽，已成为无源光网络***的一项重要功能要求。 

而DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)是目前和将来占据统治性的无源光网络业务应用场景。DHCP协议工作在OSI(Open System Interconnect，开放式***互联)的应用层，是一种帮助主机从指定的DHCP服务器获取它们的配置信息的自举协议。DHCP使用客户端/服务器模式，请求配置信息的计算机叫做DHCP客户端，而提供信息的叫做DHCP的服务器。下面请参考图1，该图所示为DHCP协议格式，其中重要字段解释如下： 

OP：DHCP报文的操作类型，分为请求报文和响应报文；如果其赋值为1表示请求报文；如果其赋值为2表示响应报文。 

Htype、Hlen：DHCP客户端的硬件地址类型及长度。 

Flags：第一个比特为广播响应标识位，用来标识DHCP服务器响应报文是采用单播还是广播发送。其余比特保留不用。 

如果所述Flags标识的响应报文的发送方式为广播方式则在DHCP协议应用的下行方向上会产生大量广播报文。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在无源光网络中动态主机配置协议二层中间代理的实现方法，实现下行DHCP报文从广播方式到单播方式的转换，从而降低了N:1的VLAN(Virtual LAN，虚拟局域网)架构下广播报文大量复制和转发的巨大负荷。本发明技术适用于所有无源光网络***在DHCP场景下的应用。 

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无源光网络中动态主机配置协议DHCP二层中间代理的实现方法，其中： 

光线路终端或者光网络单元收到DHCP客户端发送的上行DHCP报文后进行解析，如判断所述上行DHCP报文采用广播模式，则将其转换为单播模式的上行DHCP报文后发送给DHCP服务器。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述光网络单元记录所述上行DHCP报文中的与相应下行DHCP报文相同的标识信息。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述DHCP服务器根据收到的所述上行DHCP报文返回相应的单播模式的下行DHCP报文； 

所述光网络单元收到所述下行DHCP报文后，如能匹配到记录的标识信息且该标识信息对应于广播模式的上行DHCP报文，则将所述下行DHCP报文转换为广播模式的下行DHCP报文，发送给所述DHCP客户端。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

是通过所述上行DHCP报文中包含的广播响应标识位的赋值等于代表广播模式的赋值，还是等于代表单播模式的赋值，来判断所述上行DHCP报文是否采用广播模式。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

将广播模式的所述上行DHCP报文转换为单播模式的上行DHCP报文时，是将其中的广播响应标识位的赋值修改为代表单播模式的赋值，并重新计算出所述上行DHCP报文的校验数据并更新原有的校验数据。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

将单播模式的所述下行DHCP报文转换为广播模式的下行DHCP报文时，是将所述下行DHCP报文中包含的广播响应标识位的赋值修改为代表广播模式的赋值，将所述下行DHCP报文中包含的MAC地址和IP地址修改为广播地址，并重新计算出所述下行DHCP报文的校验数据并更新原有的校验数据。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述光线路终端或者光网络单元收到DHCP客户端发送的上行DHCP报文后进行解析，如判断所述上行DHCP报文采用单播模式，则直接将其透明上传到所述DHCP服务器。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述光网络单元收到所述上行DHCP报文并解析得知其采用单播模式或广播模式后，均对所述上行DHCP报文中的所述标识信息及其采用的模式进行记录； 

所述光网络单元收到所述下行DHCP报文后，提取出其中的标识信息并与记录的标识信息匹配，如匹配到的标识信息对应的模式为广播模式，则确定所述标识信息对应于广播模式的上行DHCP报文。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述光网络单元如判断所述下行DHCP报文中的标识信息对应的模式为单播模式，则直接将其透明发送给所述DHCP客户端。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述标识信息为用户端口信息。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述校验数据为帧检验序列值。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述上行DHCP报文是指DHCP请求报文或DHCP发现报文；所述下行DHCP报文是指DHCP分配报文或DHCP确认报文。 

本发明所述一种在无源光网络中动态主机配置协议二层中间代理的实现方法可以有效的避免在无源光网络中大量的DHCP下行广播报文复制和转发，从而有效地节省了下行业务带宽，提高了***安全性，并良好地实现向前兼容性，是对无源光网络***标准技术的有益补充和扩展。 

附图说明

图1为DHCP报文格式示意图。 

图2为实现DHCP二层中间代理的***结构图。 

图3为对一条报文进行DHCP二层中间代理处理的方法流程图。 

具体实施方式

本发明提出了一种在无源光网络中动态主机配置协议二层中间代理的实现方法，可以有效避免大量的DHCP下行广播报文复制和转发，从而有效地节省了下行业务带宽，提高了***安全性。其基本构思是：光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)或光网络单元(Optical Network Unit，ONU)对无源光网络***上行DHCP报文进行侦听，对广播/单播请求模式标识进行修改，从而实现OLT至光网络单元下行以单播方式发送DHCP报文，同时考虑到用户侧DHCP客户端的兼容性，在光网络单元上针对原始的广播/单播请求模式标识进行逆向转换和恢复。 

下面结合附图及具体实施例对本发明详细说明。 

本发明实施例所述的无源光网络中动态主机配置协议二层中间代理的实现方法，其业务***结构如图2所示，包括： 

DHCP客户端：驻留在用户侧，用于发起DHCP请求。对于Windows，Unix，Linux等不同平台下的DHCP客户端其广播/单播请求标识(flags字 段的第一个比特位)原始值可能是不同的，即可能为广播请求方式(flags字段的第一个比特位值为1)，也可能为单播请求方式(flags字段的第一个比特位值为0)。以下以flag代表flags字段的第一个比特位。 

DHCP服务器：驻留在上游网关侧，用于应答DHCP客户端发出的请求，予以分配IP地址；其应答包的模式依据协议要求将绝对基于DHCP客户端的请求模式，即根据上行DHCP包的flag值来进行单播或广播的下行发送。 

光线路终端和光网络单元：可统称为接入节点(Access Node)。本发明中上行的DHCP报文的修改既可在光线路终端处完成，也可在光网络单元处完成，下行DHCP报文的修改在光网络单元处完成。这个功能模块在本发明中称为DHCP二层中间代理。进一步地，在光网络单元中还包括：flag信息和端口的对应表，该对应表用于记录特定端口的DHCP报文flag源信息，下行的DHCP报文中flag逆向转换将基于对这个表的查询来完成。 

下面将介绍基于图2所示的***结构来实现DHCP二层中间代理的方法，以对一条报文进行DHCP二层中间代理处理为例，请参考图3，该方法包括步骤： 

步骤S301：光网络单元接收DHCP客户端发送来的上行报文，并解析所述上行报文中包含的flags字段，所述报文可以是发现报文(Discover)，也可以是请求报文(Request)； 

所述请求报文携带DHCP客户端的信息，用于请求动态分配IP地址； 

所述发现报文是DHCP协议的第一个标准消息，用于寻找DHCP服务器； 

所述请求报文和发现报文的报文格式均符合图1所示的DHCP协议格式，其中包含flags字段，该字段的第一个比特为广播响应标识位，用来标识DHCP服务器响应报文是采用单播模式还是广播模式发送。 

步骤S302：光网络单元判断所述解析出来的flags字段的第一个比特即广播响应标识位的赋值，如果所述广播响应标识位赋值为0，则进入步骤S303；如果所述广播响应标识位赋值为1，则进入步骤S304； 

步骤S303：将所述上行报文直接转发给光线路终端，由光线路终端再发送给DHCP服务器，结束； 

所述广播响应标识位赋值为0，即表示采用单播发送模式；将所述上行报文透明转发给光线路终端，由光线路终端再发送给DHCP服务器； 

步骤S304：光网络单元将所述DHCP上行报文中的广播响应标识位赋值为0，并重新计算DHCP报文的帧检验序列值(Frame Check Sequence，FCS)，更新原有的帧检验序列值，以确保DHCP服务器可以正确的接收并处理所述上行报文； 

对帧检验序列值的计算采用TCP/IP协议标准使用的循环冗余校验方法对DHCP报文的帧检验序列值的修改，这里不再赘述。 

步骤S305：光网络单元将所述DHCP上行报文的源DHCP flag和用户端口信息写入源DHCP flag和用户端口的对应表，并将修改后的所述上行报文发送光线路终端，再由光线路终端发送给DHCP服务器； 

如果源DHCP flag和用户端口的对应表还没有创建，则先创建该对应表再将上述信息写入； 

步骤S306：DHCP服务器接收上行报文并根据上行报文的信息发送相应的下行报文给光线路终端，所述下行报文可以是分配报文(offer)，也可以是确认报文(ACK)； 

所述分配报文对应于请求报文，用于为DHCP客户端动态分配IP地址； 

所述确认报文对应于发现报文，用于确认寻找到DHCP服务器； 

所述DHCP服务器接收上行报文并根据上行报文的信息发送相应的下行报文的处理流程按照现有标准协议进行处理即可，这里不再赘述； 

步骤S307：光网络单元从光线路终端处获取下行分配报文或确认报文，并解析所述下行报文中包含的flags字段； 

步骤S308：光网络单元查看源DHCP flag和用户端口的对应表，如果该用户端口DHCP报文的原始flags字段的第一个比特位赋值为0，则进入步骤S309；如果该用户端口DHCP报文的原始flags字段的第一个比特位赋值为1，则进入步骤S310； 

步骤S309：光网络单元将所述下行报文发送给光线路终端，再由光线路终端发送给DHCP客户端； 

步骤S310：光网络单元将所述下行报文中包含的flags字段的第一个比特位赋值为1；将所述下行报文中的MAC地址和IP地址修改为广播地址，重新计算报文的帧检验序列值并替换原帧检验序列值； 

将所述下行报文中包含的flags字段的第一个比特位赋值为1即代表广播模式，所以相应的需要将所述报文的MAC地址和IP地址修改为广播地址，即将所述下行报文中包含的48bit位的MAC地址全部填1即改为0xff-ff-ff-ff-ff-ff，将32bit位的IP地址全部填1即改写为0xff-ff-ff-ff； 

该步骤中还采用TCP/IP协议标准使用的循环冗余校验方法对DHCP报文的帧检验序列值进行重新计算，并替换原帧检验序列值，以保证DHCP客户端可以正确的接收并处理所述报文； 

步骤S311：光网络单元将修改后的所述下行报文发送出去； 

该步骤之后还可以清空所述源DHCP flag和用户端口的对应表，也可不清空，这里不做限定； 

在另一实施例中，也可以在对上行报文处理时，光网络单元侧只对所述上行报文的源DHCP flag和用户端口进行记录，并不对其进行修改，然后将所述上行报文发送给光线路终端，由光线路终端按与上述实施例中光网络单元相同的方法对上行报文中的广播响应标识位以及校验数据进行修改，其余流程步骤与上述实施例相同，这里不再赘述。 

上述实施例中，由光网络单元记录所有上行DHCP报文中的源DHCPflag和用户端口信息，在其它实施例中，光网络单元也可以只记录flags第一个比特位值为1的上行DHCP报文中的用户端口信息或者上行DHCP报文中的与相应下行DHCP报文相同的其它标识信息，在对下行DHCP报文处理时，只需判断其中的用户端口信息是否已记录，如已记录则需将其转换为广播响应模式的下行DHCP报文，否则可透明转发。这也是可以的。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (12)

1.一种无源光网络中动态主机配置协议DHCP二层中间代理的实现方法，其特征在于：

光线路终端或者光网络单元收到DHCP客户端发送的上行DHCP报文后进行解析，如判断所述上行DHCP报文采用广播模式，则将其转换为单播模式的上行DHCP报文后发送给DHCP服务器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述光网络单元记录所述上行DHCP报文中的与相应下行DHCP报文相同的标识信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述DHCP服务器根据收到的所述上行DHCP报文返回相应的单播模式的下行DHCP报文；

所述光网络单元收到所述下行DHCP报文后，如能匹配到记录的标识信息且该标识信息对应于广播模式的上行DHCP报文，则将所述下行DHCP报文转换为广播模式的下行DHCP报文，发送给所述DHCP客户端。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

是通过所述上行DHCP报文中包含的广播响应标识位的赋值等于代表广播模式的赋值，还是等于代表单播模式的赋值，来判断所述上行DHCP报文是否采用广播模式。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

将广播模式的所述上行DHCP报文转换为单播模式的上行DHCP报文时，是将其中的广播响应标识位的赋值修改为代表单播模式的赋值，并重新计算出所述上行DHCP报文的校验数据并更新原有的校验数据。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

将单播模式的所述下行DHCP报文转换为广播模式的下行DHCP报文 时，是将所述下行DHCP报文中包含的广播响应标识位的赋值修改为代表广播模式的赋值，将所述下行DHCP报文中包含的MAC地址和IP地址修改为广播地址，并重新计算出所述下行DHCP报文的校验数据并更新原有的校验数据。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述光线路终端或者光网络单元收到DHCP客户端发送的上行DHCP报文后进行解析，如判断所述上行DHCP报文采用单播模式，则直接将其透明上传到所述DHCP服务器。

8.如权利要求2至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于：

所述光网络单元收到所述上行DHCP报文并解析得知其采用单播模式或广播模式后，均对所述上行DHCP报文中的所述标识信息及其采用的模式进行记录；

所述光网络单元收到所述下行DHCP报文后，提取出其中的标识信息并与记录的标识信息匹配，如匹配到的标识信息对应的模式为广播模式，则确定所述标识信息对应于广播模式的上行DHCP报文。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述光网络单元如判断所述下行DHCP报文中的标识信息对应的模式为单播模式，则直接将其透明发送给所述DHCP客户端。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述标识信息为用户端口信息。

11.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述校验数据为帧检验序列值。

12.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述上行DHCP报文是指DHCP请求报文或DHCP发现报文；所述下行DHCP报文是指DHCP分配报文或DHCP确认报文。 

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