CN103812707A

CN103812707A - 一种线路标识报文的转发处理方法

Info

Publication number: CN103812707A
Application number: CN201410070820.8A
Authority: CN
Inventors: 曹青龙
Original assignee: Shanghai Feixun Data Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Ruifu Construction Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: CN103812707B

Abstract

本发明涉及一种线路标识报文的转发处理方法，在EPON系统的OLT接到用户设备上报的上行协议报文时，OLT的管理CPU根据上行协议报文中的用户信息新建或更新相应的用户记录，来管理与该用户信息相匹配的目的MAC地址及下行转发信息；OLT收到服务器下发的下行协议报文时，管理CPU查找所记录的用户MAC地址与下行协议报文中的目标MAC地址一致的用户记录，并将所述下行协议报文转发至用户记录所指定的用户设备；当下行协议报文中的目的MAC地址是广播地址时，管理CPU将该广播地址替换为用户记录中的用户MAC地址，实现对指定用户设备的唯一单播转发，解决了下行协议报文全部广播或部分广播等造成用户带宽消耗过多的问题。

Description

一种线路标识报文的转发处理方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别涉及EPON系统中一种新的线路标识报文的转发处理方法。

背景技术

对于PON（无源光网络）业务及交换业务均由PON芯片处理的EPON（以太无源光网络）系统，其中线路标识协议报文处理转发的方法有以下两种：

一、PPPoE+的处理：

PPPoE（基于以太网的点对点协议）的实现过程包括发现（Discovery）阶段和会话阶段，线路标识主要对发现阶段进行处理。发现阶段流程如下：

1. 用户主机发出PPPoE有效发现初始（PADI）包。PADI包必须至少包含一个服务名称类型（Service-Name）的标签，用于向接入设备提出所要求提供的服务。

2. 接入设备收到在服务范围内的PADI包后，发送PPPoE有效发现提供（PADO）包以响应请求。PADO包必须包含一个接入设备名称类型（AC-Name）的标签以及一个或多个服务名称类型标签，表明可向用户主机提供的服务种类。

3. 用户主机在可能收到的多个PADO包中选择一个合适的接入设备，选择的原则是根据 PADO中接入设备名称类型标签和服务名称类型标签的内容。然后用户主机向所选择的接入设备发送PPPoE有效发现请求（PADR）包。PADR包必须包含一个服务名称类型标签，确定向接入设备请求的服务种类。当一个用户主机在确定时间没有收到PADO，它会重发一个PADI，同时等待两倍的时间。这种过程可以根据需要重复多次。

4. 接入设备收到PADR包后准备开始 PPP（点对点协议）会话，它发送一个PPPoE 有效发现会话确认（PADS）包。PADS 包也必须包含一个服务名称类型的标签确认向用户主机提供的服务。当用户主机收到PADS包确认后，双方就进入PPP会话阶段。如果接入设备不能识别 PADR中的服务名称类型的标签，则会回一个包含服务名称错误（ Service-Name-Error ）标签的PADS。如果用户主机在确定时间没收到PADS包，与没收到PADO作同样处理。

还有一种PPPoE有效发现终止（PADT）包，在一个PPP会话建立后它随时可由用户主机或接入设备中任何一方发送，指示PPP会话已终止。

如图1所示，EPON系统的 OLT（光线路终端）属于一个局域网设备，通常一个OLT下面都会接成百甚至上千台ONU（光网络单元），每台ONU下又会加挂多个EoC（以太数据通过同轴电缆传输）设备，通过EoC设备来接入多个终端用户，所以一个OLT下面接入的终端用户会是成千甚至上万个。PPPoE+主要是将发现阶段的上行PPPoE协议报文PADI/PADR从OLT的PON口转发到管理CPU，经过管理CPU添加一些用户物理信息，再由上联口NNI发送到服务器。对于下行PPPoE协议报文PADO/PADS，从OLT的上联口转到管理CPU，经过管理CPU剥离用户物理信息，再由PON口下发到用户。在PON业务及交换业务均由PON芯片处理的EPON系统中，虽然使用了单播MAC地址，但芯片上联口收到的下行PPPoE协议报文还是会被广播到该块芯片所有PON口下的所有ONU及所有用户。

二、 DHCP Option 82的处理：

DHCP（动态主机配置协议）的实现：

1. 发现阶段，即DHCP客户机寻找DHCP服务器的阶段。DHCP客户机以广播方式（因为DHCP服务器的IP地址对于客户机来说是未知的）发送 DHCP discover发现信息来寻找DHCP服务器，即向地址255.255.255.255发送特定的广播信息。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息，但只有DHCP服务器才会做出响应。

2. 提供阶段，即DHCP服务器提供IP地址的阶段。在网络中接收到DHCP discover发现信息的DHCP服务器都会做出响应，它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机，向DHCP客户机广播发送一个包含出租的 IP地址和其他设置的DHCP offer提供信息。

3. 选择阶段，即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向DHCP客户机发来的DHCP offer提供信息，则DHCP客户机只接受第一个收到的DHCP offer提供信息，然后它就以广播方式回答一个DHCP request请求信息，该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。之所以要以广播方式回答，是为了通知所有的DHCP服务器，它将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址。

4. 确认阶段，即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCP request请求信息之后，它便向DHCP客户机广播发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCP ack确认信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定，另外，除DHCP客户机选中的服务器外，其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址。

5. 重新登录。以后DHCP客户机每次重新登录网络时，就不需要再发送DHCP discover发现信息了，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request请求信息。当DHCP服务器收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCP ack确认信息。如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用时（比如此IP地址已分配给其它DHCP客户机使用），则DHCP服务器给 DHCP客户机回答一个DHCP nack否认信息。当原来的DHCP客户机收到此DHCP nack否认信息后，它就必须重新发送DHCP discover发现信息来请求新的IP地址。

6. DHCP客户可以随时提前终止服务器提供的租用期，这时只需向DHCP服务器发送DHCP release释放报文即可。

如图2所示，DHCP Option 82主要是由OLT的管理CPU在用户侧发送的DHCP报文discover/request/release中，添加用户物理位置信息以配合上层服务器进行验证。OLT将上行用户侧的协议报文从PON口转发到管理CPU，经过管理CPU添加一些用户物理信息，再由上联口发送到服务器。对于下行DHCP协议报文offer/ack/nack，是从OLT的上联口转到管理CPU，经过管理CPU剥离用户物理信息，再由PON口下发到用户。

如图3、图4所示，在PON业务及交换业务均由PON芯片处理的EPON系统中，对于上行除release释放报文以外的DHCP协议包，会记录用户MAC地址及PON口信息，上行每次收到用户侧的DHCP协议报文时，将用户的MAC地址及PON口号使用链表动态申请节点记录起来，对下行服务器回复的除nack否认信息以外的协议报文，将在链表节点中按用户MAC地址查找PON口号，以便向该PON口转发。由于下行服务器回复的协议包均是广播包，所以该PON口下所有ONU所有用户均会收到。当OLT管理CPU收到DHCP release报文时释放链表动态申请的记录用户MAC地址的节点。对于上行的release释放报文，或下行的nack否认信息，则都是将在链表中查找到的用户节点释放删除。

可见现有OLT的线路标识技术，在实现PPPoE+或者DHCP Option 82功能时，管理CPU对下行报文的处理都以广播或部分广播方式转发。PPPoE+处理中会广播到所有PON口、所有ONU、所有用户。当大批用户同时拨号时，下行会产生很多的广播包，消耗用户带宽，造成网络拥堵，用户拨号超时，又反复发送PADI请求，严重时可能导致广播风暴。由于下行广播，服务器与用户的交互信息会被所有用户收到，存在严重的安全隐患。DHCP处理中虽然对下行做了限制，只转发给有请求记录的PON口，但是由于下行回应包时使用广播MAC地址，故还是会广播到该PON口下的所有ONU及所有用户。同样存在带宽消耗及安全问题等，同时对用户记录的删除要用户主动发送DHCP release报文来删除。实际应用用户很少主动发送该报文，易造成内存浪费等问题。

发明内容

本发明阐述了EPON系统中一种实现对PPPoE+或者DHCP Option 82协议报文进行合理处理转发的方法，解决了这类协议报文下行全部广播或部分广播等造成用户带宽消耗过多，网络拥堵，安全隐患及报文处理时内存浪费等问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种线路标识报文的转发处理方法，在EPON系统的OLT接到用户设备上报的上行协议报文时，OLT的管理CPU根据上行协议报文中的用户信息新建或更新相应的用户记录，来管理与该用户信息相匹配的目的MAC地址及下行转发信息；

OLT收到服务器下发的下行协议报文时，管理CPU查找所记录的用户MAC地址与下行协议报文中的目标MAC地址一致的用户记录，并将所述下行协议报文转发至用户记录所指定的用户设备；当下行协议报文中的目的MAC地址是广播地址时，管理CPU将该广播地址替换为用户记录中的用户MAC地址，实现对指定用户设备的单播转发。

可选地，所述的下行转发信息，包含芯片ID号、PON口号及LLID号。

可选地，OLT中定义有数组元素个数为N*M的一维结构体数组，来记录上行协议报文中的用户信息；其中，N是每秒上报管理CPU的协议包数量，M是进行一次完整交互过程的超时时间；数组成员的属性包含记录生效标志、芯片ID号、PON口号、LLID号及用户MAC地址。

可选地，当管理CPU判断收到的上行协议报文是连接中断报文时，根据上行协议报文中的用户MAC地址完成对数组成员的遍历，查找所记录的用户MAC地址与上行协议报文中一致的数组成员，将这些找到的数组成员的记录生效标志从生效状态改为非生效状态后，将上行协议报文及对其添加的标识信息转发至服务器。

可选地，OLT中还定义有初始为0的全局变量K；

当管理CPU判断收到的上行协议报文不是连接中断报文时，根据上行协议报文中的用户MAC地址从数组的第一个成员遍历到第K个成员，查找所记录的用户MAC地址与上行协议报文中一致的数组成员；

在将找到的数组成员的记录生效标志从生效状态改为非生效状态后，或者在没有找到相应的数组成员时，管理CPU将数组成员K的记录生效标志设置为生效状态，根据上行协议报文中的用户信息更新数组成员K中的用户记录，使K数值加一；之后，管理CPU将上行协议报文及对其添加的标识信息转发至服务器。

可选地，OLT工作在PPPoE+协议下时所述连接中断报文是PADT包；

OLT工作在DHCP Option82协议下时所述连接中断报文是DHCP release释放报文。

可选地，当管理CPU判断收到的下行协议报文是接入否认报文时，根据下行协议报文中的用户MAC地址对数组成员进行遍历，查找所记录的用户MAC地址与上行协议报文中一致且记录生效标志是生效状态的数组成员；

对于找到的数组成员，将其记录生效标志改为非生效状态，管理CPU还将下行协议报文中的目的MAC地址以这些数组成员所记录的用户MAC地址替换后，配合所记录的芯片ID号、PON口号及LLID号，向指定的用户设备单播转发剥离标识信息后的下行协议报文。

可选地，当管理CPU判断收到的下行协议报文不是接入否认报文时，根据下行协议报文中的用户MAC地址对数组成员进行遍历，查找所记录的用户MAC地址及芯片ID号与上行协议报文中一致且记录生效标志是生效状态的数组成员；

对于找到的数组成员，管理CPU将下行协议报文中的目的MAC地址以这些数组成员所记录的用户MAC地址替换后，配合所记录的芯片ID号、PON口号及LLID号，向指定的用户设备单播转发剥离标识信息后的下行协议报文；

若遍历完成后没有找到相应的数组成员时，管理CPU则直接丢弃下行协议报文。

可选地，OLT工作在DHCP Option82协议下时所述接入否认报文是DHCP nack报文。

与现有技术相比，本发明所述线路标识报文的转发处理方法，其优点在于：本发明解决了该类协议报文下行全部广播或部分广播等造成用户带宽消耗过多，网络拥堵，安全隐患及内存泄露等问题，通过对上行请求包的循环记录及动态更新，确保了每个用户的每次请求交互包处理不会因为用户记录覆盖，未向下行转发而超时，也确保了每个用户的每个上行位置记录是最新的。对下行通过指定LLID及替换广播目的MAC，确保了下行回应包的用户唯一单播。

附图说明

图1是现有基于PPPoE+的线路标识协议报文处理转发方法的示意图；

图2是现有基于DHCP Option82的线路标识协议报文处理转发方法的示意图；

图3是现有基于DHCP Option82的上行协议报文处理流程图；

图4是现有基于DHCP Option82的下行协议报文处理流程图。

图5是本发明中DHCP Option82线路标识协议报文处理转发方法的示意图；

图6是本发明中对线路标识协议报文上行处理的流程图；

图7是本发明中对线路标识协议报文下行处理的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种线路标识报文的转发处理方法，在EPON系统的OLT中，通过定义合理的数组及数据结构，对上行协议报文进行记录及相关信息的动态更新，所述信息包括芯片ID（地址），PON口号及LLID（逻辑链路标记）等等。确保每个用户的每次请求交互的协议包处理不会因为用户记录覆盖，未向下行转发而超时，也确保每个用户的每个上行位置记录是最新的。下行时通过用户MAC地址及芯片ID查找用户记录。如果找到用户记录，则以所记录的芯片ID，PON口号及LLID号设置对下行流的转发信息。当下行协议包的目的MAC地址为广播MAC地址时，DHCP Option82协议时的offer、ack、nack等报文时，使用记录的用户MAC地址替换广播MAC地址，则协议包只会转发到指定PON口、指定ONU下的用户，做到用户唯一的单播转发。图5中是以DHCP Option82协议下的报文转发流程为例进行说明，本领域人员可以理解到将本发明的方案适应调整，来应用于PPPoE+协议的情况。

具体的，本发明中定义了一维结构体数组对上行协议报文中的用户信息进行记录，数组元素个数定义为N*M。其中，N是指EPON系统中每秒上报管理CPU的协议包的数量，N的选择与系统中对上报管理CPU的协议包的限速处理要求相适应（一般N为10-20，即每秒有10-20个协议包上报）。M是指PPPoE+或DHCP Option82等线路标识相关协议下进行一次完整交互过程的超时时间（一般M不会超过60s）。则在循环覆盖时，每个记录的保留时间最少是N*M秒。所述结构体的属性包含记录生效标志，PON芯片ID（地址）号，PON口号，LLID（逻辑链路标记）号及用户MAC地址等信息。本发明还定义了全局变量K，初始值赋值为0。

如图6所示，当上行协议报文送到OLT的PON口时，管理CPU会将上行协议报文及对其添加的用户物理位置等标识信息，经过上联口NNI发送至服务器。期间，管理CPU会判断上行协议报文的类型，进行相应处理：

A1、如果不是连接中断报文的，将根据该报文中的用户MAC地址完成对一维结构体数组中所有成员的遍历；即，从数组的第一个成员开始遍历到第K个成员，并比较数组成员中的用户MAC地址与当前所上报的报文协议包中的用户MAC地址是否有一个或多个相同的。

所述的连接中断报文，例如是PPPoE+协议下的PADT包，或DHCP Option82协议下的DHCP release释放报文，等等。

如果查询到有用户MAC地址相同的数组成员时，等找到所有记录的用户MAC地址与报文中的用户MAC地址相同的数组成员后，将这些数组成员的记录生效标志都从生效状态改为非生效状态，进而执行B。如果没有查询到用户MAC地址相同的数组成员时，直接执行B。

B、采用第K个成员作为新的用户成员记录，设置成员K的记录生效标志为生效状态，并根据上行协议报文中的信息，更新数组成员K中记录的PON芯片ID号，PON口号，LLID号，及用户MAC地址信息，成员记录更新完成后使K数值加一（若K大于等于N*M时，则将K赋值为0）。此后，上行协议报文及所添加的标识信息，直接从上联口NNI转发出去。通过上述对数组成员记录的用户信息进行更新，能有效防止同一用户更换PON口或更换ONU后下行仍采用旧的记录导致下行转发出错的问题发生。

A2、如果管理CPU判断上行协议报文是连接中断报文的，将根据该报文中的用户MAC地址，从一维结构体数组的第一个成员开始遍历；

C、如果与报文中的用户MAC地址相比，当前遍历到的数组成员的用户MAC地址与之相同，且该数组成员的记录生效标志为生效状态时，将其成员记录生效标志改为非生效状态；

转为对下一个数组成员同样执行C项的处理，直到完成对最后一个数组成员的遍历，即所有记录的用户MAC地址与报文中相同的数组成员的记录生效标志都被设为非生效状态。此后，将上行协议报文及所添加的标识信息，直接从上联口转发出去。

如图7所示，当协议包从服务器下发至OLT的上联口时，管理CPU会从中剥离用户物理位置等标识信息，并将得到的下行协议报文经过相应的PON口转发给用户。期间，管理CPU会判断下行协议报文的类型，进行相应处理：

X1、如果下行协议报文是接入否认报文时，根据该报文中的用户MAC地址从一维结构体数组的第一个成员开始遍历。所述的接入否认报文，例如是DHCP nack报文等。

Y、如果与报文中的用户MAC地址相比，当前遍历到的数组成员的用户MAC地址与之相同，且该数组成员的记录生效标志为生效状态时，使用记录的用户MAC地址替换协议包中以太网广播目的MAC地址，并且使用记录中的芯片ID，PON号，及LLID号，来设置该下行协议包的下行转发方向。同时，还将找到的该数组成员的记录生效标志改为非生效状态。

进而转为对下一个数组成员同样执行Y项中对用户MAC地址比较的操作，直到完成对最后一个数组成员的遍历，即所有记录的用户MAC地址与报文中相同的数组成员的记录生效标志都被设为非生效状态。

X2、如果经过管理CPU判断，下行协议报文不是接入否认报文时，根据该报文中的用户MAC地址从一维结构体数组的第一个成员开始遍历；

Z1、一旦找到符合以下要求的数组成员：1）记录的用户MAC与报文中的用户MAC地址相同的数组成员，2）该数组成员的记录生效标志为生效状态， 3）通过上联口得出的芯片ID号也与该数组成员的记录中一致的，就使用所记录的用户MAC地址替换协议包中以太网广播目的MAC地址，并且使用记录中的芯片ID、PON号及LLID号设置该下行协议包的下行转发方向。

Z2、如果直到完成对最后一个数组成员的遍历后，仍然没有找到同时符合1）~3）项要求的数组成员的，则直接丢弃该下行协议报文。

综上所述，本发明的线路标识报文的转发处理方法中，通过对上行请求包的循环记录及动态更新，确保了每个用户的每次请求交互包处理不会因为用户记录覆盖，未向下行转发而超时，也确保了每个用户的每个上行位置记录是最新的。对下行通过指定LLID及替换广播目的MAC，确保了下行回应包的用户唯一单播。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种线路标识报文的转发处理方法，其特征在于，

EPON系统的OLT接到用户设备上报的上行协议报文时，OLT的管理CPU根据上行协议报文中的用户信息新建或更新相应的用户记录，来管理与该用户信息相匹配的目的MAC地址及下行转发信息；

2.如权利要求1所述的线路标识报文的转发处理方法，其特征在于，

所述的下行转发信息，包含芯片ID号、PON口号及LLID号。

3.如权利要求1所述的线路标识报文的转发处理方法，其特征在于，

OLT中定义有数组元素个数为N*M的一维结构体数组，来记录上行协议报文中的用户信息；其中，N是每秒上报管理CPU的协议包数量，M是进行一次完整交互过程的超时时间；数组成员的属性包含记录生效标志、芯片ID号、PON口号、LLID号及用户MAC地址。

4.如权利要求3所述的线路标识报文的转发处理方法，其特征在于，

当管理CPU判断收到的上行协议报文是连接中断报文时，根据上行协议报文中的用户MAC地址完成对数组成员的遍历，查找所记录的用户MAC地址与上行协议报文中一致的数组成员，将这些找到的数组成员的记录生效标志从生效状态改为非生效状态后，将上行协议报文及对其添加的标识信息转发至服务器。

5.如权利要求3所述的线路标识报文的转发处理方法，其特征在于，

OLT中还定义有初始为0的全局变量K；

6.如权利要求4或5所述的线路标识报文的转发处理方法，其特征在于，

OLT工作在PPPoE+协议下时所述连接中断报文是PADT包；

7.如权利要求3所述的线路标识报文的转发处理方法，其特征在于，

当管理CPU判断收到的下行协议报文是接入否认报文时，根据下行协议报文中的用户MAC地址对数组成员进行遍历，查找所记录的用户MAC地址与上行协议报文中一致且记录生效标志是生效状态的数组成员；

8.如权利要求3所述的线路标识报文的转发处理方法，其特征在于，

当管理CPU判断收到的下行协议报文不是接入否认报文时，根据下行协议报文中的用户MAC地址对数组成员进行遍历，查找所记录的用户MAC地址及芯片ID号与上行协议报文中一致且记录生效标志是生效状态的数组成员；

9.如权利要求7或8所述的线路标识报文的转发处理方法，其特征在于，

OLT工作在DHCP Option82协议下时所述接入否认报文是DHCP nack报文。