CN107707689B - 一种dhcp报文处理方法、dhcp服务器及网关设备 - Google Patents

一种dhcp报文处理方法、dhcp服务器及网关设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及动态主机配置协议技术，其公开了一种DHCP报文处理方法、DHCP服务器及网关设备，解决传统技术中的处理方案存在的有使用限制，不具备通用性的问题，让DHCP客户端使用原有的租约信息继续使用网络，防止发生业务中断。该方法包括以下步骤：DHCP服务器IP地址发生变化时，更新DHCP地址池信息，并记录原有的DHCP地址池信息和原有租约列表；DHCP服务器检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，若有DHCP客户端在线，则创建代理，由代理接收原有租约列表中的DHCP客户端的DHCP报文并进行处理，若无DHCP客户端在线，则清除原有租约列表和原有的DHCP地址池信息。

Description

一种DHCP报文处理方法、DHCP服务器及网关设备
技术领域
本发明涉及动态主机配置协议(DHCP)技术，尤其涉及一种DHCP报文处理方法、DHCP服务器及网关设备。
背景技术
随着网络的不断发展，越来越多的终端需要接入互联网。当网络规模达到一定程度后，变得难以管理。特别是在手工分配IP地址的网络中，最常见的问题就是IP地址冲突和IP地址管理，处理这样的问题的一个解决方法就是使用DHCP协议为客户端动态分配IP地址。
DHCP协议采用客户端(Client)/服务器(Server)方式工作，DHCP Server负责IP地址的分配和管理，DHCP Client为需要分配IP地址的设备(如PC、手机、平板电脑或其它设备)。在DHCP过程中，DHCP Client动态的向DHCP Server请求网络配置信息，DHCP Server根据配置策略向DHCP Client返回相应的配置信息。其中，DHCP Server返回给DHCP Client的配置信息称为租约，包括分配的IP地址、网关IP地址、使用该地址的时间和域名服务器(DNS，Domain Name Server)地址等信息。DHCP Client收到DHCP Server返回的租约信息后，配置其IP地址、网关地址以及DNS信息，即可进行网络访问。
当DHCP Server主机地址(IP地址)发生变化时，由于DHCP Server不会主动通知DHCP Client，让其感知到网络配置信息发生了变化，因而，DHCP Client不会更新网络配置信息，如果仍然使用原来租约中的IP地址、网关地址、DNS信息访问网络，导致DHCP Client无法访问网络，不能够正常开展业务。
目前对于DHCP Server主机地址发生变化的处理方案有两种：
1、DHCP Server端强制断开和DHCP Client间的物理通信链路，一段时间后恢复(例如断开WiFi连接或以太连接10秒钟)，当DHCP Client端检测到物理链路状态发生变化后，触发IP地址更新。该处理方案通过切换物理链路的链路状态来实现，要求DHCP Client与DHCP Server直接连接，不能跨越其它的二层网络设备，可操作性差，网络恢复时间长。
2、修改DHCP协议报文，使用非公共的option选项字段。当DHCP主机地址发生变化后，DHCP Server通过DHCP报文主动通知DHCP Client。DHCP主动发送的DHCP报文中带有非公共且当前未使用的option选项字段的内容，不同的option内容表示不同的通知，如重新申请IP地址、释放IP地址。该方案使用了DHCP协议的非公共option选项字段，需要同时修改DHCP Server和Client端实现，只适用于DHCP Server和DHCP Client都是同一厂商的设备，不具备通用性，同时由于对DHCP协议的非公共option选项字段无明确的协议规定，其它厂商可能会使用相同的option字段，会存在实现不一致导致的协议兼容性问题。
综上，传统技术中的DHCP Server主机地址发生变化的处理方案均存在一些使用限制，不具备通用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种DHCP报文处理方法、DHCP服务器及网关设备，解决传统技术中的处理方案存在的有使用限制，不具备通用性的问题，让DHCP客户端使用原有的租约信息继续使用网络，防止发生业务中断。
一方面，本发明实施例提出一种DHCP报文处理方法，其包括以下步骤：
DHCP服务器的IP地址发生变化时，DHCP服务器更新DHCP地址池信息，并记录原有的DHCP地址池信息和原有租约列表；
DHCP服务器检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，若无DHCP客户端在线，则清除原有租约列表和原有的DHCP地址池信息，若有DHCP客户端在线，DHCP服务器创建代理，代理接收原有租约列表中的DHCP客户端的DHCP报文并进行处理。
作为进一步优化，所述DHCP服务器检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，具体包括：
以DHCP服务器的原有IP地址和MAC地址作为ARP请求报文中的发送方地址信息，使用原有租约列表中的IP地址和MAC地址作为目标地址信息构造ARP(地址解析协议)请求报文，将所述ARP请求报文以单播方式发送给对应的DHCP客户端；
当DHCP服务器收到DHCP客户端的ARP响应报文后，检查ARP响应报文中发送方IP地址和MAC地址信息是否与原有租约列表中的表项匹配，若匹配，则判定该DHCP客户端在线，否则，判定该DHCP客户端离线，从原有租约列表中删除对应的表项。
作为进一步优化，所述DHCP服务器创建代理，具体包括：DHCP服务器创建代理后，所述代理创建一个虚拟网络接口，并将虚拟网络接口与DHCP服务器所使用的物理网络接口进行绑定，该虚拟网络接口使用DHCP服务器的原有IP地址，并与物理网络接口保持相同的业务配置。
作为进一步优化，所述代理接收原有租约列表中的DHCP客户端的DHCP报文并进行处理，具体包括：
代理从虚拟网络接口接收原有租约列表中的DHCP客户端发送的DHCP报文，
若DHCP报文为DHCP DISCOVER，则转交给DHCP服务器进行地址分配；
若DHCP报文为DHCP REQUEST，则根据DHCP客户端的状态，执行不同操作；
若DHCP报文为DHCP RELEASE，则从原有租约列表中删除对应的租约表项；
若DHCP报文为DHCP INFORM，则返回DHCP服务器当前的网络配置信息。
作为进一步优化，所述根据DHCP客户端的状态，执行不同操作，具体包括：
当DHCP客户端处于请求状态时，代理返回DHCP ACK，让DHCP客户端使用DHCPREQUEST报文中的租约信息；
当DHCP客户端处于更新状态时，代理返回DHCP NAK，让DHCP客户端重新开始请求，后续的DHCP报文由DHCP服务器处理；
当DHCP客户端处于重绑定状态时，代理返回DHCP NAK，让DHCP客户端重新发送DHCP请求，后续的DHCP报文由DHCP服务器处理。
作为进一步优化，该方法还包括步骤：
当原有租约列表中无任何表项时，DHCP服务器停止代理，删除所述虚拟网络接口。
第二方面，本发明实施例还提出了一种DHCP服务器，其包括：
更新模块，用于在DHCP服务器的IP地址发生变化时，更新DHCP地址池信息，记录原有的DHCP地址池信息和原有租约列表；
检测模块，用于检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，若有DHCP客户端在线，则触发代理创建模块，若无DHCP客户端在线，则触发清除模块；
创建模块，用于在检测模块检测到有DHCP客户端在线时创建代理，由代理接收原有租约列表中的DHCP客户端的DHCP报文并进行处理；
清除模块，用于在检测模块检测到无DHCP客户端在线时，清除原有租约列表和原有的DHCP地址池信息。
第三方面，本发明还提供了一种网关设备，所述网关设备中包括上述第二方面所述的DHCP服务器，所述DHCP服务器的IP地址是指网关设备的IP地址。
本发明的有益效果是：在DHCP服务器IP地址发生变化时，DHCP服务器通过动态创建一种代理机制，无需通过通信链路状态切换或主动发送DHCP报文通知DHCP客户端重新请求网络配置信息，而让DHCP客户端使用原有的租约信息继续使用网络，防止发生业务中断；可降低网络维护成本，减小网络维护难度，减少网络管理员的工作量，并一定程度上减少用户操作带来的风险。
附图说明
图1为本发明实施例中的DHCP服务器结构框图；
图2为本发明实施例中的DHCP报文处理方法流程图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种DHCP报文处理方法、DHCP服务器及网关设备，解决传统技术中的处理方案存在的有使用限制，不具备通用性的问题，让DHCP客户端使用原有的租约信息继续使用网络，防止发生业务中断。
下面结合附图及实施例对本发明的方案做进一步的描述：
如图1所示，本实施例中提出的DHCP服务器包括：
更新模块，用于在DHCP服务器的IP地址发生变化时，更新DHCP地址池信息，记录原有的DHCP地址池信息和原有租约列表；
检测模块，用于检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，若有DHCP客户端在线，则触发代理创建模块，若无DHCP客户端在线，则触发清除模块；
创建模块，用于在检测模块检测到有DHCP客户端在线时创建代理，由代理接收原有租约列表中的DHCP客户端的DHCP报文并进行处理；
清除模块，用于在检测模块检测到无DHCP客户端在线时，清除原有租约列表和原有的DHCP地址池信息。
在具体应用时，上述DHCP服务器包括在网关设备中，DHCP服务器的IP地址即为网关设备的IP地址。
作为进一步优化，所述创建模块具体用于，在创建代理后，创建一个虚拟网络接口，并将虚拟网络接口与DHCP服务器所使用的物理接口进行绑定，该虚拟网络接口使用DHCP服务器的原有IP地址，并与物理网络接口保持相同的业务配置。
作为进一步优化，所述检测模块检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，具体包括：
使用DHCP服务器的原有IP地址和MAC地址作为ARP请求报文中的发送方地址信息，使用原有租约列表中的IP地址和MAC地址作为目标地址信息构造ARP请求报文，将所述ARP请求报文以单播方式发送给指定的DHCP客户端；
当收到DHCP客户端的ARP响应报文后，检查ARP响应报文中发送方IP地址和MAC地址信息是否与原有租约列表中的表项匹配，若匹配，则判定该DHCP客户端在线，否则，判定该DHCP客户端离线，从原有租约列表中删除对应的表项。
作为进一步优化，所述创建模块创建的代理用于，从虚拟网络接口接收原有租约列表中的DHCP客户端发送的DHCP报文并进行处理。
基于上述DHCP服务器，本实施例提出的DHCP报文处理方法如图2所示，其包括以下实施步骤：
1.DHCP服务器的IP地址发生变化时，DHCP服务器更新DHCP地址池信息，并记录原有的DHCP地址池信息和原有租约列表；
2.DHCP服务器检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，若有DHCP客户端在线，则进入步骤3，若无DHCP客户端在线，则进入步骤4；
本步骤中，DHCP服务器通过ARP请求报文检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态；具体为：
以DHCP服务器的原有IP地址和MAC地址作为ARP请求报文中的发送方地址信息，使用原有租约列表中的IP地址和MAC地址作为目标地址信息构造ARP请求报文，将所述ARP请求报文以单播方式发送给对应的DHCP客户端；
当收到DHCP客户端的ARP响应报文后，检查ARP响应报文中发送方IP地址和MAC地址信息是否与原有租约列表中的表项匹配，若匹配，则判定该DHCP客户端在线，否则，判定该DHCP客户端离线，从原有租约列表中删除对应的表项。
3.DHCP服务器创建代理，由代理接收原有租约列表中的DHCP客户端的DHCP报文并进行处理。
本步骤中，代理会创建一个虚拟网络接口，并将虚拟网络接口与DHCP服务器所使用的物理网络接口进行绑定，该虚拟网络接口使用DHCP服务器的原有IP地址，并与物理网络接口保持相同的业务配置；代理为原有租约列表中的DHCP客户端提供DHCP服务，还会维护原有租约列表以及主机的DHCP状态；
代理处理DHCP客户端的DHCP报文的过程如下：
代理从虚拟网络接口接收DHCP客户端发送的DHCP报文；
当收到DHCP DISCOVER报文，转交给DHCP服务器进行处理，由DHCP服务器进行地址分配；
当收到DHCP REQUEST报文时，根据DHCP客户端状态，执行不同操作：
a)当DHCP客户端处于请求状态时，代理返回DHCP ACK(确认响应)，让DHCP客户端使用DHCP REQUEST报文中的租约信息；
b)当DHCP客户端处于更新状态时，代理返回DHCP NAK(拒绝响应)，让DHCP客户端重新发送DHCP请求，后续的DHCP报文由DHCP服务器处理；
c)当DHCP客户端处于重绑定状态时，代理返回DHCP NAK(拒绝响应)，让DHCP客户端重新开始请求，后续的DHCP报文由DHCP服务器处理。
当收到DHCP RELEASE报文时，代理从原有租约列表中删除对应的租约表项，当原有租约列表中无任何表项时，DHCP服务器停止代理，删除虚拟网络接口，后续DHCP服务由DHCP服务器完成。
当收到DHCP INFORM文时，返回DHCP服务器当前的网络配置信息。
4.清除原有租约列表和原有的DHCP地址池信息。
当检测到无DHCP客户端在线时，清除原有租约列表和原有的DHCP地址池信息。

Claims (11)

1.一种DHCP报文处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
DHCP服务器的IP地址发生变化时，DHCP服务器更新DHCP地址池信息，并记录原有的DHCP地址池信息和原有租约列表；
DHCP服务器检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，若无DHCP客户端在线，则清除原有租约列表和原有的DHCP地址池信息，若有DHCP客户端在线，DHCP服务器创建代理，代理接收原有租约列表中的DHCP客户端的DHCP报文并进行处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DHCP服务器检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，具体包括：
以DHCP服务器的原有IP地址和MAC地址作为ARP请求报文中的发送方地址信息，使用原有租约列表中的IP地址和MAC地址作为目标地址信息构造ARP请求报文，将所述ARP请求报文以单播方式发送给对应的DHCP客户端；
当DHCP服务器收到DHCP客户端的ARP响应报文后，检查ARP响应报文中发送方IP地址和MAC地址信息是否与原有租约列表中的表项匹配，若匹配，则判定该DHCP客户端在线，否则，判定该DHCP客户端离线，从原有租约列表中删除对应的表项。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DHCP服务器创建代理，具体包括：
DHCP服务器创建代理后，所述代理创建一个虚拟网络接口，并将虚拟网络接口与DHCP服务器所使用的物理网络接口进行绑定，该虚拟网络接口使用DHCP服务器的原有IP地址，并与物理网络接口保持相同的业务配置。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代理接收原有租约列表中的DHCP客户端的DHCP报文并进行处理，具体包括：
代理从虚拟网络接口接收原有租约列表中的DHCP客户端发送的DHCP报文，
若DHCP报文为DHCP DISCOVER，则转交给DHCP服务器进行地址分配；
若DHCP报文为DHCP REQUEST，则根据DHCP客户端的状态，执行不同操作；
若DHCP报文为DHCP RELEASE，则从原有租约列表中删除对应的租约表项；
若DHCP报文为DHCP INFORM，则返回DHCP服务器当前的网络配置信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据DHCP客户端的状态，执行不同操作，具体包括：
当DHCP客户端处于请求状态时，代理返回DHCP ACK，让DHCP客户端使用DHCP REQUEST报文中的租约信息；
当DHCP客户端处于更新状态时，代理返回DHCP NAK，让DHCP客户端重新开始发送DHCP请求，后续的DHCP报文由DHCP服务器处理；
当DHCP客户端处于重绑定状态时，代理返回DHCP NAK，让DHCP客户端重新开始请求，后续的DHCP报文由DHCP服务器处理。
6.如权利要求3-5任意一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤：
当原有租约列表中无任何表项时，DHCP服务器停止代理，删除所述虚拟网络接口。
7.一种DHCP服务器，其特征在于，包括：
更新模块，用于在DHCP服务器的IP地址发生变化时，更新DHCP地址池信息，记录原有的DHCP地址池信息和原有租约列表；
检测模块，用于检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，若有DHCP客户端在线，则触发创建模块，若无DHCP客户端在线，则触发清除模块；
创建模块，用于在检测模块检测到有DHCP客户端在线时创建代理，由代理接收原有租约列表中的DHCP客户端的DHCP报文并进行处理；
清除模块，用于在检测模块检测到无DHCP客户端在线时，清除原有租约列表和原有的DHCP地址池信息。
8.如权利要求7所述的DHCP服务器，其特征在于，所述创建模块具体用于：
在创建代理后，创建一个虚拟网络接口，并将虚拟网络接口与DHCP服务器所使用的物理接口进行绑定，该虚拟网络接口使用DHCP服务器的原有IP地址，并与物理网络接口保持相同的业务配置。
9.如权利要求7所述的DHCP服务器，其特征在于，所述检测模块检测原有租约列表中的DHCP客户端的在线状态，具体包括：
使用DHCP服务器的原有IP地址和MAC地址作为ARP请求报文中的发送方地址信息，使用原有租约列表中的IP地址和MAC地址作为目标地址信息构造ARP请求报文，将所述ARP请求报文以单播方式发送给指定的DHCP客户端；
当收到DHCP客户端的ARP响应报文后，检查ARP响应报文中发送方IP地址和MAC地址信息是否与原有租约列表中的表项匹配，若匹配，则判定该DHCP客户端在线，否则，判定该DHCP客户端离线，从原有租约列表中删除对应的表项。
10.如权利要求7-9任意一项所述的DHCP服务器，其特征在于，所述创建模块创建的代理用于，从虚拟网络接口接收原有租约列表中的DHCP客户端发送的DHCP报文并进行处理。
11.一种网关设备，其特征在于，所述网关设备中运行有如权利要求7-10任一项所述的DHCP服务器，所述DHCP服务器的IP地址是指所述网关设备的IP地址。
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