CN102355404A - Dhcp中继器支持动态多网段地址分配的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法和装置，其中该方法包括：DHCP中继器根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量；当超过用户容量时，DHCP中继器作为DHCP客户端构造DHCP申请报文；向DHCP服务器申请接口从IP地址；并以接口从IP地址转发DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文以及DHCP服务器发送给DHCP客户端的响应报文。本发明解决了现有技术中的DHCP中继器地址分配不够灵活，而导致使用不方便的问题，进而达到可以DHCP中继器可以动态地灵活地自动获取网段地址，方便使用的效果。

Description

DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是一种DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法和装置。

背景技术

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)采用客户端和服务器的运行机制，是一种简化主机IP地址配置管理的TCP/IP(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议)标准。该标准允许DHCP服务器向客户端提供IP地址和其他相关配置信息。

DHCP客户端通过发送广播报文向DHCP服务器申请获取IP地址，当DHCP服务器与DHCP客户端在一个局域网内部时，DHCP服务器可以直接为DHCP客户端分配IP地址。当DHCP客户端与DHCP服务器不在一个局域网内部时，需要在DHCP客户端所在的局域网内部署DHCP中继器，通过DHCP中继器来转发DHCP请求报文。DHCP中继器在转发报文的过程中，将在DHCP报文中携带本地的网关地址，一并发送给DHCP服务器。DHCP服务器根据DHCP报文中的网关地址为用户分配与网关同网段的IP地址。

DHCP服务器与DHCP客户端的拓扑关系如图1所示，参见图1，DHCP客户端1、DHCP客户端2以及DHCP客户端3同位于一个局域网内部，与DHCP服务器不在同一个局域网内部。在连接该局域网的三层交换机上部署DHCP中继器负责为DHCP客户端进行DHCP报文转发。通常，DHCP中继器将在交换机的三层接口上开启，该三层接口通常为DHCP客户端的网关地址，在DHCP转发过程中，将该三层接口IP地址填充到DHCP报文中，DHCP服务器根据该三层接口IP进行地址分配。

其中，DHCP报文格式如图2所示，如图2所示，DHCP中继器在报文的转发过程中会将三层接口IP地址填写在giaddr字段。DHCP服务器也正是根据该字段判断客户端所处的网段，进而为客户端分配正确的IP地址。

而在此种情况下，该局域网内可容纳的用户数受到了网关接口IP的网段范围限制，如接口配置一个C类接口主IP地址，则除去网关地址和广播地址，该局域网内可分配的IP地址为253个。如果此时用户超过253个时用户将无法获取到IP地址。

目前，为实现在一个局域网内部容纳较多用户，通常采用的方案如下方案：

1.接口配置大网段地址：通过在接口上配置大网地址，如缩小掩码长度，由24位掩码变更为23位掩码。这样，通过DHCP该局域网可分配到更多的IP地址。但是通过缩小掩码长度的方法每缩小一位则扩大的网段成倍数增长，但局域网内部的用户并不一定会以倍数的增长。例如包括600个容量的用户，需要分配的网段掩码长度通常为22位，即可容纳的用户数为255*4-2，浪费的IP地址数目为598个，如为1200个容量的用户，需要分配的网段掩码长度为21位，可容纳的用户数为255*8-2个，浪费的IP地址为1198个。由此可见，每缩小一位掩码，造成的IP地址的浪费就越严重。

2.接口配置多网段IP地址：通过在接口配置多网段IP地址，可以实现一个局域网内使用多网段IP地址。通过这种方式既可以解决用户容量问题，也可以避免IP地址的浪费。但是，如果该局域网内用户需要通过DHCP来自动获取IP，则该方法无法实现。另外，采用此方法需要为接口配置多个IP地址，灵活性较低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法和装置，以解决现有技术中的DHCP中继器地址分配不够灵活，而导致使用不方便的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法，该方法包括：DHCP中继器根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量；当接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量时，DHCP中继器作为DHCP客户端构造DHCP申请报文；DHCP中继器将DHCP申请报文发送到DHCP服务器申请接口从IP地址；DHCP中继器接收DHCP服务器分配的接口从IP地址，并将接口从IP地址设置于接口之上；DHCP中继器以接口从IP地址转发DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文以及DHCP服务器发送给DHCP客户端的响应报文。

DHCP中继器根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量的步骤之前，该方法还包括：形成DHCP地址表项；保存各个接口网段地址的个数和容量信息。

DHCP中继器根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量的步骤包括：在DHCP地址表项中查询接口主IP地址所在网段是否有空余地址可供分配；若接口主IP地址所在网段尚有空余地址可供分配，则判断出接口主IP地址所在网段用户数量未超过用户容量，在DHCP报文转发中根据接口主IP地址所在网段进行地址分配；若接口主IP地址所在网段没有空余地址可供分配，则判断出接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量，并执行作为DHCP客户端构造DHCP申请报文向DHCP服务器申请接口从IP地址的步骤。

DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法还包括：若接口从IP地址所在网段的用户都已释放IP地址，则DHCP中继器向DHCP服务器申请接口从IP地址的释放，并从接口上删除接口从IP地址。

根据本发明的另一方面，提供了一种DHCP中继器支持动态多网段地址分配的装置，该装置包括：判断单元，用于根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量；构造单元，用于在接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量时，作为DHCP客户端构造DHCP申请报文；发送单元，用于将DHCP申请报文发送到DHCP服务器申请接口从IP地址；接收单元，用于接收DHCP服务器分配的接口从IP地址，并将从IP地址设置于接口之上；转发单元，用于以接口从IP地址转发DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文以及DHCP服务器发送给DHCP客户端的响应报文。

动态多网段地址分配的装置还包括：形成单元，用于形成DHCP地址表项；保存单元，用于保存各个接口网段地址的个数和容量信息。

判断单元包括：查询模块，用于在DHCP地址表项中查询接口主IP地址所在网段是否有空余地址可供分配；判断模块，用于在接口主IP地址所在网段尚有空余地址可供分配时，判断出接口主IP地址所在网段用户数量未超过用户容量，在DHCP报文转发中根据主IP地址所在网段进行地址分配；在接口主IP地址所在网段没有空余地址可供分配时，判断出接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量，并指示构造单元作为DHCP客户端构造DHCP申请报文，向DHCP服务器申请接口从IP地址。

动态多网段地址分配的装置还包括：申请单元，用于在从IP地址所在网段的用户都已释放IP地址时，向DHCP服务器申请接口从IP地址的释放，并从接口上删除接口从IP地址。

通过本发明，采用判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量，并在接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量时，作为DHCP客户端构造DHCP申请报文，DHCP服务器根据请求分配接口从IP地址，DHCP中继器将获取到的接口从IP地址设置于接口之上。解决了现有技术中需人工配置接口多IP，DHCP中继器地址分配不够灵活，而导致使用不方便的问题，进而达到可以DHCP中继器可以动态地灵活地自动获取网段地址，方便使用的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的DHCP服务器与DHCP客户端的拓扑关系示意图；

图2是根据相关技术的DHCP报文格式示意图；

图3是根据本发明实施例的DHCP中继器支持动态多网段地址分配的装置的一种优选结构框图；

图4是根据本发明实施例的DHCP中继器支持动态多网段地址分配的装置的另一种结构框图；

图5是根据本发明实施例的DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法的一种优选流程图；

图6是根据本发明实施例的DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法的另一种流程图；

图7是根据本发明实施例的DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法的应用拓扑示意图；

图8是根据本发明实施例的DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法的DHCP报文格式示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

图3出示了DHCP中继器支持动态多网段地址分配的装置的一种优选结构框图，参见图3，该装置包括：依次连接的判断单元302、构造单元304、发送单元306、接收单元308以及转发单元310，其中：

判断单元302根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量；

构造单元304在接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量时，作为DHCP客户端构造DHCP申请报文；

发送单元306将DHCP申请报文发送到DHCP服务器申请接口从IP地址；

接收单元308接收DHCP服务器分配的接口从IP地址，并将接口从IP地址设置于接口之上；

转发单元310以接口从IP地址转发DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文以及DHCP服务器发送给DHCP客户端的响应报文。

一般来讲，一个接口可以配置多个IP地址，其中一个为接口主IP地址，其余全部为接口从IP地址。接口从IP地址的配置理论上没有数目限制，但是接口从IP地址与主IP以及从IP之间地址是属于不同网络的。

在本优选实施例中，采用判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量，并在接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量时，作为DHCP客户端构造DHCP申请报文，DHCP服务器根据请求分配接口从IP地址，DHCP中继器将获取到的接口从IP地址设置于接口之上。解决了现有技术中需人工配置接口多IP，DHCP中继器地址分配不够灵活，而导致使用不方便的问题，进而达到可以DHCP中继器可以动态地灵活地自动获取网段地址，方便使用的效果。

基于图3，图4出示了DHCP中继器支持动态多网段地址分配的装置的另一种结构框图，该装置还包括：依次连接的形成单元312和保存单元314，连接转发单元310的申请单元316，其中保存单元314连接判断单元302，其中：

形成单元312本地监控DHCP报文记录局域网内用户的IP地址的获取情况，并形成DHCP地址表项；

保存单元314保存各个接口网段地址的个数和容量信息。

申请单元316在接口从IP地址所在网段的用户都已释放IP地址时，向DHCP服务器申请接口从IP地址的释放，并从接口上删除接口从IP地址。

在本优选实施例中，在网络容量减小后，可以自动申请释放接口从IP地址，从而真正达到动态自适应的能力。

其中，判断单元302包括：依次连接的查询模块3021和判断模块3022，其中查询模块3021连接保存单元314，判断模块3022连接构造单元304，

查询模块3021在DHCP地址表项中查询接口主IP地址所在网段是否有空余地址可供分配；

判断模块3022在接口主IP地址所在网段尚有空余地址可供分配时，判断出接口主IP地址所在网段用户数量未超过用户容量，在DHCP报文转发中根据接口主IP地址所在网段进行地址分配；在接口主IP地址所在网段没有空余地址可供分配时，判断出接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量，并指示构造单元304作为DHCP客户端构造DHCP申请报文，向DHCP服务器申请接口从IP地址。

值得说明的是，本实施例中仅说明了DHCP中继器向DHCP服务器申请一个接口从IP地址，对于在申请的该接口从IP地址被分配完了，还可以再次申请另一个接口从IP地址。

实施例2

图5出示了DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法的一种优选流程图，参见图5，该方法包括：

S502，DHCP中继器根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量；

S504，当接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量时，DHCP中继器作为DHCP客户端构造DHCP申请报文；

S506，DHCP中继器将DHCP申请报文发送到DHCP服务器申请接口从IP地址；

S508，DHCP中继器接收DHCP服务器分配的接口从IP地址，并将接口从IP地址设置于接口之上；

S510，DHCP中继器以接口从IP地址转发DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文以及DHCP服务器发送给DHCP客户端的响应报文。

在本优选实施例中，采用判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量，并在接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量时，作为DHCP客户端构造DHCP申请报文，DHCP服务器根据请求分配接口从IP地址，DHCP中继器将获取到的接口从IP地址设置于接口之上。解决了现有技术中需人工配置接口多IP，DHCP中继器地址分配不够灵活，而导致使用不方便的问题，进而达到可以DHCP中继器可以动态地灵活地自动获取网段地址，方便使用的效果。

基于图5，图6出示了DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法的另一种流程图，其中步骤S502，根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量的步骤之前，该方法还包括：

S500，本地监控DHCP报文记录局域网内用户的IP地址的获取情况，并形成DHCP地址表项；

S501，保存各个接口网段地址的个数和容量信息。

其中，该方法还包括：

S512，若接口从IP地址所在网段的用户都已释放IP地址，则DHCP中继器向DHCP服务器申请接口从IP地址的释放，并从接口上删除接口从IP地址。

当然申请接口从IP地址释放的步骤可以在步骤S510，DHCP中继器以接口从IP地址转发DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文以及DHCP服务器发送给DHCP客户端的响应报文的步骤之后，也可以在转发报文的过程中，只要接口从IP地址所在网段的用户都已释放IP地址，就可以进行申请。

在本优选实施例中，在网络容量减小后，可以自动申请释放接口从IP地址，从而真正达到动态自适应的能力。

步骤S502，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量的步骤包括：

S5021，在DHCP地址表项中查询接口主IP地址所在网段是否有空余地址可供分配；

S5022，若接口主IP地址所在网段尚有空余地址可供分配，则判断出接口主IP地址所在网段用户数量未超过用户容量，在DHCP报文转发中根据接口主IP地址所在网段进行地址分配；若接口主IP地址所在网段没有空余地址可供分配，则判断出接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量，并执行S504，作为DHCP客户端构造DHCP申请报文的步骤。

值得说明的是，本实施例中仅说明了DHCP中继器向DHCP服务器申请一个接口从IP地址，对于在申请的该接口从IP地址被分配完了，还可以再次申请另一个接口从IP地址。

实施例3

本实施例提供了DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法的一个具体实例，图7出示了DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法的应用拓扑示意图，参见图7，可见该拓扑包括以下网元：DHCP服务器702、连接DHCP服务器702的DHCP中继器704，连接DHCP中继器704的若干个客户端(PC)706。

由图7所示，本实施例在一个局域网内部通过DHCP中继器实现了动态多网段的IP地址申请，具备自适应调节能力，满足了在一个局域网内部容纳大容量用户的需求。当局域网内用户数超过局域网网关接口主IP地址所在网段所容纳的用户数后，DHCP中继器可以同时作为DHCP客户端向DHCP服务器申请接口从IP地址，并设置于接口上面。DHCP中继器从而根据接口从IP网段为用户分配从接口IP地址。

由此可见，采用本发明的技术方案，既可以解决局域网用户数容量的限制问题，也可解决IP地址浪费的问题，同时还解决了管理员需要在一个接口上预先配置多IP地址的麻烦。

由此，本实施例的DHCP中继器704具备如下功能：

1.接口地址动态管理：

DHCP中继器704具备地址学习能力，在本地形成DHCP地址表项，记录下网段地址的个数和容量信息。当接口主IP地址所在网段用户数已经超过用户容量时，自动构造DHCP申请报文向DHCP服务器702申请接口从IP地址。

参见图7：客户端706(PC1～PC400)同属于一个局域网内部，该交换设备接口主IP地址为192.168.1.1/24。DHCP中继器704本地记录着这些IP地址分配信息。DHCP中继器704在转发报文时查询DHCP地址表项中的地址分配的信息，当查询到接口主IP地址(192.168.1.1)所在网段仍有空余地址可分配时，从接口主IP地址所在网段进行地址分配。当接口主IP地址所在网段的用户数已经超过接口主IP地址所在网段所能容纳的用户容量，DHCP中继器704作为客户端向DHCP服务器申请接口从IP地址所在网段地址，并设置于接口之上。

在DHCP中继器704申请地址的过程中，DHCP中继器704是具备DHCP客户端能力的，即可以构造DHCP申请报文向DHCP服务器702申请IP地址，这与现有技术中客户端构造请求报文是相同的。

当局域网内网络用户减小，且接口从IP地址所在网段的用户将接口从IP地址释放后，DHCP中继器704可以将接口从IP地址向DHCP服务器702申请释放。通过这一功能可以有效解决接口的地址分配管理能力。

2.DHCP中继器报文转发：

由以上描述可见，DHCP中继器704可以动态申请接口网段IP地址，当网络用户超过容量后即可自动进行动态地址申请。参见图8，DHCP中继器704在完成接口从IP地址申请后，将选择可用的接口从IP地址，即判断如果第一接口从IP地址已经满了，那么就用第二接口从IP地址，以此类推，并将选择的IP地址填充到DHCP报文中的giaddr字段，使DHCP服务器702分配不同网段的IP地址。

此时，客户端706分配到了接口从IP地址所对应的网段地址。此时客户端设置的网关的IP地址可以是第一地址或者第二地址，即接口上的任意地址，客户端706都可以通信并正常使用网络。通常在部署上，将接口从IP地址网段与网关地址网段设置一致，因此在具体的部署实施中需要在DHCP服务器上配置对应的地址池内指定与客户端IP地址网段一致的网关。

本实施例例举了一个简单的实施方式，主要原理是通过DHCP中继器根据用户容量情况，自动作为DHCP客户端向DHCP服务器申请接口从IP地址设置于接口上，之后利用接口从IP地址进行报文转发，解决了局域网内多网段用户地址申请的需求，具备自适应变化能力。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：本发明实现了DHCP中继器在一个局域网内动态调整网络容量的能力；实现了在一个局域网内DHCP分配多网段的需求；较大程度上减少了IP地址的浪费问题。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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 (8)

1.一种DHCP中继器支持动态多网段地址分配的方法，其特征在于，包括：

DHCP中继器根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量；

当接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量时，DHCP中继器作为DHCP客户端构造DHCP申请报文；

DHCP中继器将DHCP申请报文发送到DHCP服务器申请接口从IP地址；

DHCP中继器接收DHCP服务器分配的接口从IP地址，并将所述接口从IP地址设置于接口之上；

DHCP中继器以所述接口从IP地址转发DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文以及DHCP服务器发送给DHCP客户端的响应报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DHCP中继器根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量的步骤之前，还包括：

形成DHCP地址表项；

保存各个接口网段地址的个数和容量信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DHCP中继器根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量的步骤包括：

在DHCP地址表项中查询所述接口主IP地址所在网段是否有空余地址可供分配；

若所述接口主IP地址所在网段尚有空余地址可供分配，则判断出接口主IP地址所在网段用户数量未超过用户容量，在DHCP报文转发中根据所述接口主IP地址所在网段进行地址分配；

若所述接口主IP地址所在网段没有空余地址可供分配，则判断出接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量，并执行作为DHCP客户端构造DHCP申请报文向DHCP服务器申请接口从IP地址的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：若所述接口从IP地址所在网段的用户都已释放IP地址，则DHCP中继器向DHCP服务器申请所述接口从IP地址的释放，并从接口上删除所述接口从IP地址。

5.一种DHCP中继器支持动态多网段地址分配的装置，其特征在于，包括：

判断单元，用于根据本地维护的地址表项，判断接口主IP地址所在网段用户数量是否超过用户容量；

构造单元，用于在接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量时，作为DHCP客户端构造DHCP申请报文；

发送单元，用于将DHCP申请报文发送到DHCP服务器申请接口从IP地址；

接收单元，用于接收DHCP服务器分配的接口从IP地址，并将所述接口从IP地址设置于接口之上；

转发单元，用于以所述接口从IP地址转发DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文以及DHCP服务器发送给DHCP客户端的响应报文。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

形成单元，用于形成DHCP地址表项；

保存单元，用于保存各个接口网段地址的个数和容量信息。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断单元包括：

查询模块，用于在DHCP地址表项中查询所述接口主IP地址所在网段是否有空余地址可供分配；

判断模块，用于在所述接口主IP地址所在网段尚有空余地址可供分配时，判断出接口主IP地址所在网段用户数量未超过用户容量，在DHCP报文转发中根据所述接口主IP地址所在网段进行地址分配；在所述接口主IP地址所在网段没有空余地址可供分配时，判断出接口主IP地址所在网段用户数量超过用户容量，并指示所述构造单元作为DHCP客户端构造DHCP申请报文，向DHCP服务器申请接口从IP地址。

8.根据权利要求5述的装置，其特征在于，还包括，申请单元，用于在所述从IP地址所在网段的用户都已释放IP地址时，向DHCP服务器申请所述接口从IP地址的释放，并从接口上删除给所述接口从IP地址。

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