CN1176540C - 以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,包括用户上网后身份验证阶段的用户信息表及用户信息索引表的建立过程;正常业务阶段上行报文的认证和下行报文的处理过程。建表过程是:先判断用户类型及合法性,对合法用户建表;PPPoE类用户信息按Session ID索引,一个VLAN支持一个用户和支持多个用户的VLAN类用户信息,按VLAN ID索引,和同一个VLAN ID按时间顺序索引,分别建立在信息表的相应类型用户分区中;同时在索引表中,按IP地址编号,分别填入相应用户在信息表中的索引值。用户上行报文的认证过程是根据用户类型,查找信息表的相应用户类型分区,通过表项定位,进行用户认证。可利用汇编语言根据索引表中记录的索引值线性查找信息表。
Description
技术领域
本发明涉及宽带接入技术领域,更确切地说是涉及一种在网络处理器为中央处理器(CPU)的以太网接入设备中,能够实现多种类型用户混合接入的方法。
背景技术
以太网接入是一种广泛使用的宽带接入技术。常见的用户接入方式有PPPoE(PPP over Ethernet以太网承载的PPP)、VLAN(虚拟局域网)、PPPoE+VLAN等。
图1中示意出一种典型的以太网接入设备的组网结构。图中示出VLAN用户,包括由一个虚拟局域网标识(VLAN ID)支持一个用户的情况和由一个VLAN ID支持多个用户的情况。我们定义用户向Internet发包为上行,Internet主机发包到用户为下行。
如图中所示,PPPoE用户通过Hub上行连接至以太网接入设备的某个接入网口;由一个虚拟局域网标识(VLAN ID)支持的一个用户虚拟局域网(VLAN)用户,通过局域网交换机(LAN Switch)连接接入以太网接入设备的另一个接入网口;一个VLAN ID支持的多个用户通过Hub和通过局域网交换机(LAN Switch)也连接接入以太网接入设备的该个接入网口;此外,VLAN用户也可以通过PPPoE终端软件以PPPoE方式接入(图中未示出);PPPoE用户和普通VLAN用户也可以通过Hub再汇聚一次,接入同一个以太网接入网口(图中未示出)。
总之,上网用户的组网需求实际上是多种多样的,这就是多类型用户的混合接入。
以太网接入过程要解决用户上行报文的身份验证、下行报文的转发和计费信息的采集等问题,具体涉及的协议包括:PPPoE协议(RFC2516)、PPP协议(REC1661等)、Radius协议(RFC2138、RFC2139)、DHCP协议(RFC2131)、ARP协议(RFC826)、VLAN链路层协议(802.1Q)、普通以太网链路层协议(RFC894)等,由于篇幅所限,不再阐述这些协议及其具体的用户上网过程。
另一方面,网络处理器(NP)因其可编程、转发效率高等优点,正被广泛应用于数据通讯设备中。由于宽带接入设备对转发性能的需要,在用户组网的实际使用过程中,以太网接入服务器往往需要以网络处理器(NP)作为中央处理器(CPU),以实现多种类型用户混合接入。Intel、IBM、Motorola等芯片厂商都有各自的网络处理器芯片产品,并得到规模应用。
利用网络处理器进行报文转发,采用的是汇编语言,用户的数据报文通过汇编语言转发,即利用汇编语言查找转发表,进行报文封装与转发。然而汇编语言不能操作高级数据结构,在以太网用户类型混合接入时,对各种类型用户统一进行管理,和在网络处理器上运用汇编语言快速地查找到用户信息,完成用户的认证、报文转发等功能,以实现用户上网,其快速、高效、方便地查找到用户的方法是需要解决的关键技术问题。
发明内容
本发明的目的是设计一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,在用网络处理芯片作为CPU的以太网接入设备中,设计一种汇编语言可用的查找方法,实现以太网接入中的支持多用户类型混合接入。
实现本发明目的的技术方案是这样的:一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,其特征在于:
包括用户上网后的用户信息表及其用户信息索引表的建立过程,用户上行报文的认证过程和下行报文的处理过程;
A.所述的用户信息表及其用户信息索引表的建立过程进一步包括:
A1.根据用户上行报文的报文种类判断用户类型,分为PPPoE类用户和VLAN用户;
A2.将PPPoE类用户信息对应建立在用户信息表的PPPoE类用户的分区中,按用户的Session ID索引,将一个VLAN支持一个用户的VLAN类用户信息对应建立在用户信息表的一个VLAN支持一个用户的分区中,按用户的VLAN ID索引,和将一个VLAN支持多个用户的VLAN类用户信息对应建立在用户信息表的一个VLAN支持多个用户的分区中,以同一个VLAN ID按时间顺序排列索引;
A3.同时在用户信息索引表中,按IP地址的编号顺序,填入相应用户在用户信息表中的索引项,包括在PPPoE类用户分区中的Session ID,或在一个VLAN支持一个用户分区中的VLAN ID,或在一个VLAN支持多个用户分区中同一个VLAN ID下的用户顺序号;
B.所述的用户上行报文的认证过程是根据用户类型,查找用户信息表的相应用户类型分区,通过表项定位,进行用户认证;
C.所述下行报文的处理过程,包括以下处理步骤:
C1.根据目的用户的IP地址,直接查找用户信息索引表;
C2.根据用户信息索引表中记录的索引项直接查找用户信息表;
C3.对于在用户信息表中找到的合法用户进行链路层封装后转发。
所述步骤A的用户信息表及其用户信息索引表的建立过程,是在用户上网后的身份验证阶段进行的;所述步骤B的用户上行报文的认证过程和下行报文的处理过程是在正常业务阶段进行的。
所述用户信息表的PPPoE类用户分区、一个VLAN支持一个用户分区和一个VLAN支持多个用户分区,具有相同的记录容量,各为以太网接入设备单板可以接入的最大用户数。
所述步骤A1中,将PPPoE、PPPoE+VLAN用户归为PPPoE类用户,将一个VLAN支持一个用户及一个VLAN支持多个用户的用户归为VLAN类用户。
所述步骤A2中,PPPoE类用户分区中索引的Session ID为1至n,所述一个VLAN支持一个用户分区中索引的VLAN ID为n+1至2n,所述一个VLAN支持多个用户分区中索引的时间顺序排列是2n+1至3n,同时对一个VLAN支持一个用户分区中相应VLAN ID对应的表项设置标志,表明该VLAN ID支持多个用户;所述步骤A3中,用户信息索引表中,填入的PPPoE类用户索引是1至n,填入的一个VLAN支持一个用户的索引是n+1至2n,填入的一个VLAN支持多个用户的索引是2n+1至3n,n为正整数。
所述的步骤B,对于PPPoE类型用户,直接根据用户的Session ID到用户信息表PPPoE类用户分区中通过定位表项进行认证;对于VLAN类型用户,根据用户的VLAN ID到用户信息表的一个VLAN支持一个用户的分区中通过定位表项进行认证;当一个VLAN支持一个用户的分区中没有该用户的身份验证通过信息时,则根据用户的IP地址查找所述的用户信息索引表,再根据索引值到用户信息表的一个VLAN支持多个用户的分区中查找,进行认证(在建表过程中,这个VLAN ID在支持一个用户分区中对应的表项已经被设置了标志,表明该VLAN ID支持多用户)。
所述步骤A1,进一步包括:根据用户的第一份报文判断用户类型;根据用户的后续报文对用户身份合法性进行验证;将报文中携带的用户名、密码与注册相同的PPPoE类用户判定为身份合法用户;将登记过VLAN ID的用户判定为身份合法用户;对于身份合法的用户,继续执行步骤A2,对于身份不合法的用户,结束对相应用户处理的过程。
所述的对PPPoE类用户进行用户名、密码正确与否的判断,所述的对VLAN类用户进行VLAN ID是否合法的判断,是在步骤A1判断用户类型结束后进行的。
所述的用户信息表,每一表项至少记录有用户认证信息、链路层信息、接入端口号和计费信息。
本发明方法,采用用户信息表格的分区设计、建立用户信息索引表与用户信息表间的对应关系、设计上行报文时的用户认证方法和设计下行报文时的用户查找方法,由于各种表格都是根据索引进行线性定位,如用户信息表可以直接根据用户信息索引表中记录的索引值线性查找,可以利用汇编语言方便地实现快速查找,不需要复杂的数据结构设计,充分发挥汇编语言的查找效率,进行报文的快速处理,同时又可以灵活实现多种类型用户的混合接入。
附图说明
图1是典型的以太网接入设备组网结构示意图;
图2是本发明的用户信息表结构示意图;
图3是本发明的用户信息索引表与用户信息表间的对应关系示意图;
图4是本发明用户身份验证阶段的过程流程框图。
具体实施方式
本发明对基本用户类型进行了设定,将PPPoE、VLAN、PPPoE+VLAN三种用户类型,归并为两类:PPPoE和VLAN,即将PPPoE+VLAN用户也作为PPPoE用户处理,实现它们的认证与计费等。VLAN用户又分一个VLAN ID支持单个用户和一个VLAN ID支持多个用户两种情况。并且定义;一块网卡就表示一个接入用户。
本发明对接入设备参数进行了设定:即通过配置接入设备的参数,使得接入PPPoE用户的会话(Session)范围是1~最大用户数(n);接入VLAN用户的VLAN ID范围是1~最大用户数(n)。
参见图2,图中示出本发明的用户信息表格结构,由一区、二区、三区组成。一张用户信息表格的记录总数是以太网接入设备的单板可以接入的最大用户数的3倍,前1/3的一区用来连续存放PPPoE用户信息,中间1/3的二区用来存放一个VLAN ID支持单用户的VLAN用户信息,最后1/3的三区用来存放一个VLAN ID支持多用户的VLAN用户信息。表中按项记录每一个用户的认证、链路层信息、接入的端口号、计费信息等内容。
参见图3,图中示出用户信息索引表与用户信息表间的对应关系。
用户正常业务阶段的IP报文经过以太网接入设备时,需要利用其IP地址查找用户信息表,作为上行认证或下行转发的依据。所建立的用户信息索引表,就是用于记录每一个IP地址索引用户信息表的索引值,可以直接使用IP地址查找用户信息索引表。
以太网接入设备向用户转发报文,转发的目的IP地址来自上网用户的IP报文。按图3所示结构设计的对应关系表,供以太网接入设备根据目的IP地址找到用户信息表格。
图3所示表格的建立过程包括同时建立用户信息表和建立用户信息转发表。
建立的用户信息表如图中右侧所示,用户开始上网后的身份验证阶段,按照用户类型,身份验证合法后在用户信息表格的相应区域内建立起用户信息:如PPPoE类型用户在一区按照Session ID(会话标记)索引,表中顺序为PPPoESession为1的用户,PPPoE Session为2的用户,……;一个VLAN ID支持一个用户的用户类型在二区按照VLAN ID进行索引,表中顺序为;VLAN ID为1的用户,……;一个VLAN ID支持多个用户的用户类型在三区以同一VLAN ID按建立时间顺序排列索引,如表中所示的VLAN ID为2的第一个用户,VLAN ID为2的第二个用户,……,同时在二区给相应VLAN ID为2所对应的表项设置标志,表明该VLAN支持多用户,如图中二区的“VLAN ID为2支持多用户、此表项无效”。
建立用户信息表的同时,创建用户信息索引表,用于记录用户IP地址和用户信息表格索引间的对应关系。
图3中,当最大接入用户数表示为n时,多种类型的几个用户上网后,用户信息索引表与用户信息表的对应关系。在用户信息索引表中括号内的数字为索引用户信息表的索引值。
目的IP地址为1的用户IP1在用户信息表中的索引为(1),与用户信息表一区PPPoE Session为1的用户建立对应关系,目的IP地址为2的用户IP2在用户信息表中的索引值为(n+1),与用户信息表二区VLAN ID为1的用户(单用户)建立对应关系,目的IP地址为3的用户IP3在用户信息表中的索引值为(2),与用户信息表一区PPPoE Session为2的用户建立对应关系,目的IP地址为4的用户IP4在用户信息表中的索引值为(2n+1),与用户信息表三区VLAN ID为2的第一个用户建立对应关系,目的IP地址为5的用户IP5在用户信息表中的索引值为(2n+2),与用户信息表三区VLAN ID为2的第二个用户建立对应关系。
参见图4,图中示出用户身份验证阶段的过程,包括设备工作流程与表格建立过程。
步骤201,网络接入设备接收用户的第一份上行报文;
步骤202,根据该第一份上行报文的报文种类判断用户类型,是VLAN用户类型还是PPPoE用户类型;
步骤203,对于是PPPoE的初始化报文,判为PPPoE类型的用户;
步骤204,进一步根据该用户后续报文对用户身份合法性进行验证,PPPoE类型用户身份合法性的条件是报文中携带的用户名、密码与注册的相符,VLAN类型用户身份合法性的条件是VLAN ID已经登记,只有身份合法的用户才能进入下面的表格建立过程;
步骤206,对于用户名、密码等是正确的PPPoE类型用户,为其分配PPPoE的Session ID及IP地址;
步骤207,根据分配的Session ID及IP地址建立用户信息索引表和用户信息表;
步骤208,对于是VLAN帧格式的DHCP(动态主机配置协议:Dynamic HostConfiguration Protocol)报文,判为VLAN类型的用户;
步骤209,进一步判断该用户报文中的VLAN ID是否合法;
步骤210,对于VLAN ID合法的用户,进一步判断是属于一个VLAN ID支持一个用户的情况还是一个VLAN支持多个用户的情况;
步骤211,对于一个VLAN支持多个用户的情况,为用户分配IP地址,在用户信息表二区中设置VLAN ID支持多用户,在用户信息表三区中填写用户信息,同时建立用户信息索引表;
步骤212,对于一个VLAN支持一个用户的情况,为用户分配IP地址,在用户信息表二区中填写用户信息,同时建立用户信息索引表;
步骤205,对于在步骤204中判断为用户名、密码不正确的用户,或在步骤209中判断为用户VLAN ID不合法的用户,则结束对该用户的处理。
以太网接入设备对用户正常业务阶段上行报文的认证过程包括:在判断完上网用户类型后,对于PPPoE用户则直接根据Session ID定位表项,进行认证;对于VLAN用户,就以VLAN ID为索引在用户信息表的二区内查找,找到后直接认证;若在二区内没找到,就根据用户的IP地址先查用户信息索引表,查到相应索引值后再依此到用户信息表的三区内查找。用户上网认证通过后,设备转发后续的用户数据报文。
无论是哪种用户类型,在找到表项后,都需根据内容判断用户是否合法,只有合法用户的报文才会通过接入服务器向Internet转发。
以太网接入设备对用户正常业务阶段下行报文的处理过程包括:直接根据用户报文的目的IP地址查找用户信息索引表,根据记录在IP地址项下的索引值查找用户信息表,对于在用户信息表中找到的合法用户,进行链路层封装后转发。对于在用户信息表中未找到的用户报文,则对下行报文进行丢弃处理。
本发明方法,对于同一网络接入设备或不同网络接入设备、同一网络接入设备的同一网口或不同网口下用户报文的转发处理过程完全相同。
本发明的方法经在网关设备中试运行,能快速处理用户报文和能灵活实现多种类型用户的混合接入,证明具有很好的实用性和可靠性。
Claims (8)
1.一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,其特征在于:
包括用户上网后的用户信息表及其用户信息索引表的建立过程,用户上行报文的认证过程和下行报文的处理过程;
A.所述的用户信息表及其用户信息索引表的建立过程进一步包括:
A1.根据用户上行报文的报文种类判断用户类型,分为以太网承载的PPP类用户和虚拟局域网类用户;
A2.将以太网承载的PPP类用户信息对应建立在用户信息表的以太网承载的PPP类用户的分区中,按用户的会话标记索引,将一个虚拟局域网支持一个用户的虚拟局域网类用户信息对应建立在用户信息表的一个虚拟局域网支持一个用户的分区中,按用户的虚拟局域网标记索引,和将一个虚拟局域网支持多个用户的虚拟局域网类用户信息对应建立在用户信息表的一个虚拟局域网支持多个用户的分区中,以同一个虚拟局域网标记按时间顺序排列索引;
A3.同时在用户信息索引表中,按IP地址的编号顺序,填入相应用户在用户信息表中的索引项,包括在以太网承载的PPP类用户分区中的会话标记,或在一个虚拟局域网支持一个用户分区中的虚拟局域网标记,或在一个虚拟局域网支持多个用户分区中同一个虚拟局域网标记下的用户顺序号;
B.所述的用户上行报文的认证过程是根据用户类型,查找用户信息表的相应用户类型分区,通过表项定位,进行用户认证;
C.所述下行报文的处理过程,包括以下处理步骤:
C1.根据目的用户的IP地址,直接查找用户信息索引表;
C2.根据用户信息索引表中记录的索引项直接查找用户信息表;
C3.对于在用户信息表中找到的合法用户进行链路层封装后转发。
2.根据权利要求1所述的一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,其特征在于:所述步骤A的用户信息表及其用户信息索引表的建立过程,是在用户上网后的身份验证阶段进行的;所述步骤B的用户上行报文的认证过程和下行报文的处理过程是在正常业务阶段进行的。
3.根据权利要求1所述的一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,其特征在于:所述用户信息表的以太网承载的PPP类用户分区、一个虚拟局域网支持一个用户分区和一个虚拟局域网支持多个用户分区,具有相同的记录容量,各为以太网接入设备单板可以接入的最大用户数。
4.根据权利要求1所述的一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,其特征在于:所述步骤A1中,将以太网承载的PPP、以太网承载的PPP+虚拟局域网用户归为以太网承载的PPP类用户,将一个虚拟局域网支持一个用户及一个虚拟局域网支持多个用户的用户归为虚拟局域网类用户。
5.根据权利要求1所述的一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,其特征在于:所述步骤A2中,以太网承载的PPP类用户分区中索引的会话标记为1至n,所述一个虚拟局域网支持一个用户分区中索引的虚拟局域网标记为n+1至2n,所述一个虚拟局域网支持多个用户分区中索引的时间顺序排列是2n+1至3n,同时对一个虚拟局域网支持一个用户分区中相应虚拟局域网标记对应的表项设置标志,表明该虚拟局域网标记支持多个用户;所述步骤A3中,用户信息索引表中,填入的以太网承载的PPP类用户索引是1至n,填入的一个虚拟局域网支持一个用户的索引是n+1至2n,填入的一个虚拟局域网支持多个用户的索引是2n+1至3n,n为正整数。
6.根据权利要求1所述的一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,其特征在于:所述的步骤B,对于以太网承载的PPP类型用户,直接根据用户的会话标记到用户信息表以太网承载的PPP类用户分区中通过定位表项进行认证;对于虚拟局域网类型用户,根据用户的虚拟局域网标记到用户信息表的一个虚拟局域网支持一个用户的分区中通过定位表项进行认证;当一个虚拟局域网支持一个用户的分区中没有该用户的身份验证通过信息时,则根据用户的IP地址查找所述的用户信息索引表,再根据索引值到用户信息表的一个虚拟局域网支持多个用户的分区中查找,进行认证。
7.根据权利要求1所述的一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,其特征在于所述步骤A1,进一步包括:根据用户的第一份报文判断用户类型;根据用户的后续报文对用户身份合法性进行验证;将报文中携带的用户名、密码与注册相同的以太网承载的PPP类用户判定为身份合法用户;将登记过虚拟局域网标记的用户判定为身份合法用户;对于身份合法的用户,继续执行步骤A2,对于身份不合法的用户,结束对相应用户处理的过程。
8.根据权利要求1所述的一种以太网接入设备中实现多种用户类型混合接入的方法,其特征在于:所述的用户信息表,每一表项至少记录有用户认证信息、链路层信息、接入端口号和计费信息。
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