專利名稱：一種路由器下終端設(shè)備ip地址的分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，尤其涉及到一種路由器下終端設(shè)備IP地址的分配方法。
背景技術(shù)：
IPv6是″Internet Protocol Version 6″的縮寫，也被稱作下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(Internet Engineering Task Force，IETF)設(shè)計用來替代現(xiàn)行的IPv4協(xié)議的一種新的IP協(xié)議。IPv6是為了解決IPv4所存在的一些問題和不足而提出的，同時它還在許多方面提出了改進(jìn)，例如路由方面、自動配置方面。經(jīng)過一個較長的IPv4和IPv6共存的時期，IPv6最終會完全取代IPv4在互連網(wǎng)上占據(jù)統(tǒng)治地位。對比IPv4，IPv6有如下的特點簡化的報頭和靈活的擴(kuò)展；層次化的地址結(jié)構(gòu)；即插即用的連網(wǎng)方式；網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證與加密；服務(wù)質(zhì)量的滿足；對移動通訊更好的支持。
IPv6將現(xiàn)有的IP地址長度擴(kuò)大4倍，由當(dāng)前IPv4的32位擴(kuò)充到128位，以支持大規(guī)模數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。這樣IPv6的地址總數(shù)就大約有3.4×1038個。平均到地球表面上來說，每平方米將獲得6.5×1023個地址。IPv6支持更多級別的地址層次，IPv6的設(shè)計者把IPv6的地址空間按照不同的地址前綴來劃分，并采用了層次化的地址結(jié)構(gòu)，以利于骨干網(wǎng)路由器對數(shù)據(jù)包的快速轉(zhuǎn)發(fā)。
一個全局IPV6地址分為全球路由前綴、子網(wǎng)標(biāo)識和接口標(biāo)識三個部分。摘錄RFC3513第2.5.4節(jié)，如圖1所示，全球路由前綴是分配給站點(一組子網(wǎng)或者鏈接)的一個典型層次結(jié)構(gòu)值，子網(wǎng)ID是一個站點內(nèi)子網(wǎng)的標(biāo)識，接口ID用來標(biāo)識鏈路上不同的接口。
全球路由前綴的分配由國際互聯(lián)網(wǎng)地址分配委員會(Internet AssignedNumbers Authority，IANA)統(tǒng)一負(fù)責(zé)。子網(wǎng)ID的分配由持有全球路由前綴的組織負(fù)責(zé)，類似于IPV4環(huán)境下的子網(wǎng)掩碼部分分配，沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，目前主要是通過人工管理配置。接口ID的分配，可以通過狀態(tài)自動配置和無狀態(tài)自動配置實現(xiàn)。其中，無狀態(tài)自動配置無需手動干預(yù)就能夠改變網(wǎng)絡(luò)中所有主機的IP地址，因此得到更為廣泛地應(yīng)用。
RFC2462中描述了IPv6的終端設(shè)備IP地址分配的無狀態(tài)自動配置過程。無狀態(tài)自動配置要求本地鏈路支持組播，而且網(wǎng)絡(luò)接口能夠發(fā)送和接收組播報文。無狀態(tài)自動配置過程要求網(wǎng)絡(luò)中的主機采用如下步驟首先，進(jìn)行自動配置的主機確定自己的鏈路本地地址；然后，驗證該主機的鏈路本地地址在鏈路上的唯一性；最后，主機確定需要配置的信息。該信息可能是節(jié)點的IP地址，或者是其他配置信息，或者兩者皆有。
具體地說，在無狀態(tài)自動配置過程中，主機首先通過將它的網(wǎng)卡MAC地址附加在鏈路本地地址前綴1111111010之后，產(chǎn)生一個鏈路本地地址(如果主機采用的網(wǎng)卡的MAC地址是48位，則IPv6網(wǎng)卡驅(qū)動程序會根據(jù)公式將48位MAC地址轉(zhuǎn)換為64位MAC地址)；接著主機向該地址發(fā)出一個鄰居發(fā)現(xiàn)請求(Neighbor Discovery Request)的組播報文，以驗證該地址的唯一性；如果請求沒有得到響應(yīng)，則說明主機自我配置的鏈路本地地址是唯一的，否則，說明在鏈路內(nèi)有與該主機自我配置的鏈路本地地址重復(fù)的地址；主機將使用一個隨機產(chǎn)生的接口ID組成一個新的鏈路本地地址；然后，以該地址為源地址，主機向本地鏈路中所有路由器多點發(fā)送一個路由器請求(Router Solicitation，RS)來請求配置信息，路由器以一個包含一個全球地址前綴和其它相關(guān)配置信息的路由器宣告(Router Advertisement，RA)作為響應(yīng)。主機用它從路由器得到的全球地址前綴加上自己的接口ID，自動配置全球地址，然后就可以與internet網(wǎng)絡(luò)中的其它主機通信了。
現(xiàn)有技術(shù)無狀態(tài)自動配置針對由三層設(shè)備互連的三層網(wǎng)絡(luò)提供了一種很好的IP地址配置方法，但是，由于無狀態(tài)自動配置的本地鏈路地址的唯一性檢測要求本地鏈路支持組播要求組成本地鏈路的網(wǎng)絡(luò)具有廣播特性，這對于路由器通過非廣播多點訪問(Non Broadcast Multi Access，NBMA)二層網(wǎng)絡(luò)(如幀中繼網(wǎng)絡(luò)、異步轉(zhuǎn)移模式網(wǎng)絡(luò)等)與終端設(shè)備連接的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來說，在地址配置過程中，終端設(shè)備無法依靠鏈路廣播特性進(jìn)行地址唯一性檢查，從而無法實現(xiàn)地址的無狀態(tài)自動配置。
另外，當(dāng)處于匯聚位置的二層設(shè)備通過代理實現(xiàn)鄰居發(fā)現(xiàn)和子網(wǎng)內(nèi)主機通信時，對于沒有與請求的IP地址對應(yīng)的鏈路層地址的情況，二層設(shè)備也必須進(jìn)行廣播，此時，對于當(dāng)連接路由器和終端設(shè)備是NBMA二層設(shè)備連接時，就無法實現(xiàn)廣播，同時因此而產(chǎn)生的廣播報文也在一定程度上影響了網(wǎng)絡(luò)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種當(dāng)路由器通過二層網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備相連時給終端設(shè)備分配IP地址的方法，實現(xiàn)在二層設(shè)備不同端口之間無須進(jìn)行重復(fù)地址檢測而保證不同端口下地址不會重復(fù)，同時減少子網(wǎng)內(nèi)因組播報文產(chǎn)生的流量，提高網(wǎng)絡(luò)性能。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種路由器下終端設(shè)備IP地址分配方法，包括以下步驟a)路由器向所連接的二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)發(fā)送攜帶有路由前綴信息的路由器通告報文；
b)二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接收所述路由器通告報文，并根據(jù)所接收的路由器通告報文中的路由前綴信息為該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)所連接的終端設(shè)備的每個端口生成能夠在該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)所在的路由器鏈路范圍內(nèi)唯一標(biāo)志該端口的擴(kuò)展路由前綴，并通過各端口向所連接的終端設(shè)備發(fā)送攜帶有該擴(kuò)展路由前綴信息的路由器通告報文；c)終端設(shè)備根據(jù)所接收到的路由器通告報文的擴(kuò)展路由前綴信息和該終端設(shè)備的接口標(biāo)志符生成該終端設(shè)備的IP地址。
其中，步驟b)中所述的二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)是由至少一個二層設(shè)備組成的連接路由器和終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。
其中，步驟b)中所述的生成能夠在該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)所在的路由器鏈路范圍內(nèi)唯一標(biāo)志該端口的擴(kuò)展路由前綴的方法是，直接連接在路由器下的二層設(shè)備接收到路由器發(fā)送的路由器通告報文后，二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的二層設(shè)備根據(jù)路由器通告報文的流向都依次執(zhí)行以下步驟b1)接收由上行設(shè)備發(fā)出的路由器通告報文；b2)根據(jù)所接收的路由器通告報文攜帶的路由前綴信息，為該設(shè)備的每個下行端口生成在該設(shè)備范圍內(nèi)能夠唯一標(biāo)志該端口的擴(kuò)展的路由前綴信息；b3)由各端口向下行設(shè)備發(fā)送標(biāo)志該端口的攜帶有擴(kuò)展的路由前綴信息的路由器通告報文。
其中，所述的擴(kuò)展路由前綴由所接收到的路由器通告報文包含的路由前綴信息的比特系列和該二層設(shè)備為每個端口所生成的能夠在該二層設(shè)備范圍內(nèi)唯一標(biāo)志該端口的比特系列組成。
其中，所述的二層設(shè)備包括以太網(wǎng)交換機、數(shù)字用戶環(huán)路接入設(shè)備和異步傳輸模式交換機。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.通過二層設(shè)備對路由前綴的擴(kuò)展，不需要在二層設(shè)備不同端口之間進(jìn)行重復(fù)地址檢測而保證不同端口下地址不會重復(fù)。
2.當(dāng)終端進(jìn)行地址重復(fù)檢查時，二層設(shè)備通過限制這樣的報文在端口間轉(zhuǎn)發(fā)，減少了子網(wǎng)內(nèi)因組播報文產(chǎn)生的流量，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)全局IPv6單播地址結(jié)構(gòu)；圖2是本發(fā)明路由器下終端設(shè)備IP地址分配原理示意圖；圖3本發(fā)明IP地址前綴分配網(wǎng)絡(luò)示意圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作出詳細(xì)的說明。
如圖2所示，本發(fā)明中終端設(shè)備的IP地址分配方法主要包括以下步驟步驟11，路由器向所連接的二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)發(fā)送攜帶有路由前綴信息的路由器通告報文；步驟12，二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接收所述路由器通告報文，并根據(jù)所接收的路由器通告報文中的路由前綴信息為該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)所連接的終端設(shè)備的每個端口生成能夠在該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)所在的路由器鏈路范圍內(nèi)唯一標(biāo)志該端口的擴(kuò)展路由前綴，并通過各端口向所連接的終端設(shè)備發(fā)送攜帶有該擴(kuò)展路由前綴信息的路由器通告報文，具體實現(xiàn)時，所述的二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)是由至少一個二層設(shè)備組成的連接路由器和終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中各二層設(shè)備可采用相同的擴(kuò)展路由前綴方法生成唯一標(biāo)志該二層設(shè)備的端口的擴(kuò)展路由前綴；步驟13，終端設(shè)備根據(jù)所接收到的路由器通告報文的擴(kuò)展路由前綴信息和該終端設(shè)備的接口標(biāo)志符生成該終端設(shè)備的IP地址。
下面以具體實施例進(jìn)行說明。
如圖3所示，路由器R有兩個接口，分別為接口一IF1與接口二IF2；接口一IF1下級連兩個二層設(shè)備SW1和SW2，二層設(shè)備SW1下連接兩臺主機C和D，二層設(shè)備SW2下連接兩臺主機A和B；接口二IF2下連接一個二層設(shè)備SW3，二層設(shè)備SW3連接兩臺主機E和F。接口一IF1與接口二IF2下所連接的設(shè)備和主機分別形成兩個子網(wǎng)。
其中，所述的二層設(shè)備是指用來連接終端設(shè)備和路由器的設(shè)備，它主要完成接入、匯聚功能，不運行路由協(xié)議。對路由器來說，它不具備網(wǎng)絡(luò)層接口以用于路由和三層互通，但是，它可以有一定的網(wǎng)絡(luò)層感知能力和處理能力，并允許利用三層信息實現(xiàn)本地終端的互通。
為了對本發(fā)明的實施例作出更清晰地表述，這里引入一些符號表示，下面是對各符號表示的說明P/n表示IPV6地址中，長度為n(n為正整數(shù))的一個前綴，該前綴可以稱為“前綴P”。
P1/n+m1表示IPV6地址中，長度為n+m1(n，m1為正整數(shù))的一個前綴，該前綴可以稱為“前綴P1”。前綴P1有這樣的特性，它的前n位與P的前n位完全相同。這里的前n位，是指在IPV6地址正常的表達(dá)方式中，從左邊數(shù)參與構(gòu)成前綴的最重要的n個比特位。此時，我們稱P1是P的“子前綴”。
P2/n+m1表示IPV6地址中，長度為n+m1(n，m1為正整數(shù))的一個前綴，該前綴可以稱為“前綴P2”。前綴P2有這樣的特性，它的前n位與P的前n位完全相同。它的第n+1到第n+m1位與前綴P1不完全相同。也可以說，前綴P2與前綴P1是相同長度的不同前綴。顯然，P2也是P的子前綴。
P11/n+m1+m2表示IPV6地址中，長度為n+m1+m2(n，m1，m2為正整數(shù))的一個前綴，該前綴可以稱為“前綴P11”，前綴P11有這樣的特性，它的前n+m1位與前綴P1的前n+m1位完全相同。P11是P1的子前綴。
P12/n+m1+m2同P2與P1的關(guān)系，它的第n+m1+1到第n+m1+m2位與前綴P11不完全相同。也可以說，前綴P12與前綴P11是相同長度的不同前綴。P12也是P1的子前綴。
以上類推，前綴P3是與P2、P1長度相同的不同前綴，P3是前綴P的子前綴。前綴P13是與P11、P12長度相同的不同前綴，P13是前綴P1的子前綴，……。
根據(jù)以上的符號表示，如果路由器R在與IF1直接相連的鏈路上所發(fā)出的路由器通告報文攜帶的路由前綴是P/n，則經(jīng)過SW1后，二層設(shè)備SW1對路由前綴進(jìn)行了擴(kuò)展，SW1下行端口前綴分別是P1/n+m1，P2/n+m1，P3/n+m1，……，其中擴(kuò)展的第n+1至第n+m1的m1個比特由設(shè)備SW1為每個下行端口分配不同的值，這樣，主機C、D所連接的端口的路由前綴分別是P2和P3。P1前綴所在鏈路經(jīng)過SW2時，二層設(shè)備SW2對路由前綴再進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展為P11/n+m1+m2，P12/n+m1+m2，P13/n+m1+m2，……，其中，擴(kuò)展的第n+m1+1至第n+m1+m2的m2個比特由設(shè)備SW2為每個下行端口分配不同的值，這樣，經(jīng)過路由前綴擴(kuò)展后，主機A、B所連接端口的路由前綴分別是P11和P12。
這樣，由路由器發(fā)出的路由器通告報文所攜帶的路由前綴在每跨越一個二層設(shè)備時，都會被接收到該路由器通告報文的二層設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展路由前綴，擴(kuò)展的部分由二層設(shè)備為每個下行端口分配唯一擴(kuò)展值。
基于以上路由前綴擴(kuò)展方案，以與接口一IF1連接的鏈路為例，本發(fā)明IP地址無狀態(tài)自動配置過程，可以用以下步驟來具體描述
步驟一，路由器通過接口一IF1向該接口所連接的鏈路發(fā)送路由器通告RA報文，報文中攜帶有路由前綴信息，選項中攜帶的路由前綴是P/n，用來配置與IF1相連的鏈路的前綴。
步驟二，二層設(shè)備SW1設(shè)備監(jiān)聽來自上行端口的RA報文，接收到來自路由器R的RA報文后，為每個下行端口生成唯一性標(biāo)識比特序列(不失一般性，假如有m1個比特)，并將其加在所接收到的前綴P后，生成多個擴(kuò)展的前綴P1/n+m1，P2/n+m1，P3/n+m1……。
步驟三，二層設(shè)備SW1向每個下行端口發(fā)送攜帶不同前綴P1/n+m1，P2/n+m1，P3/n+m1……的路由器通告RA報文，其中每個端口發(fā)出的擴(kuò)展前綴信息能夠在該二層設(shè)備內(nèi)唯一標(biāo)識該端口。
步驟四，如果連接在二層設(shè)備下行端口的是二層設(shè)備(如圖3中的SW2設(shè)備)，則所連接的二層設(shè)備重復(fù)進(jìn)行步驟二、三的前綴擴(kuò)展和發(fā)送操作。
步驟五，如果連接的二層設(shè)備下行端口的終端設(shè)備(如圖3中的主機)，則終端設(shè)備接收路由器通告RA報文，獲取路由前綴信息，將自己的接口ID信息加在路由前綴信息之后，生成該主機的IP地址。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種路由器下終端設(shè)備IP地址的分配方法，所述路由器與終端設(shè)備間通過二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)相連，其特征在于，包括以下步驟a)路由器向所連接的二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)發(fā)送攜帶有路由前綴信息的路由器通告報文；b)二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接收所述路由器通告報文，并根據(jù)所接收的路由器通告報文中的路由前綴信息為該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)所連接的終端設(shè)備的每個端口生成在該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)所在的路由器鏈路范圍內(nèi)唯一標(biāo)志該端口的擴(kuò)展路由前綴，并通過各端口向所連接的終端設(shè)備發(fā)送攜帶有該擴(kuò)展路由前綴信息的路由器通告報文；c)終端設(shè)備根據(jù)所接收到的路由器通告報文的擴(kuò)展路由前綴信息和該終端設(shè)備的接口標(biāo)志符生成該終端設(shè)備的IP地址。
2.如權(quán)利要求1所述的路由器下終端設(shè)備IP地址的分配方法，其特征在于，步驟b)中所述的二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)是由至少一個二層設(shè)備組成的連接路由器和終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。
3.如權(quán)利要求1所述的路由器下終端設(shè)備IP地址的分配方法，其特征在于，步驟b)中所述的生成在該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)所在的路由器鏈路范圍內(nèi)唯一標(biāo)志該端口的擴(kuò)展路由前綴的方法是直接連接在路由器下的二層設(shè)備接收到路由器發(fā)送的路由器通告報文后，二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的二層設(shè)備根據(jù)路由器通告報文的流向都依次執(zhí)行以下步驟b1)二層設(shè)備接收由上行設(shè)備發(fā)出的路由器通告報文；b2)二層設(shè)備根據(jù)所接收的路由器通告報文攜帶的路由前綴信息，為該設(shè)備的每個下行端口生成在該設(shè)備范圍內(nèi)唯一標(biāo)志該端口的擴(kuò)展的路由前綴信息；b3)二層設(shè)備由各端口向下行設(shè)備發(fā)送標(biāo)志該端口的攜帶有擴(kuò)展的路由前綴信息的路由器通告報文。
4.如權(quán)利要求3所述的路由器下終端設(shè)備IP地址的分配方法，其特征在于，所述的擴(kuò)展路由前綴由所接收到的路由器通告報文包含的路由前綴信息的比特序列和該二層設(shè)備為每個端口所生成的在該二層設(shè)備范圍內(nèi)唯一標(biāo)志該端口的比特序列組成。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4任何一項權(quán)利要求所述的路由器下終端設(shè)備IP地址的分配方法，其特征在于，所述的二層設(shè)備包括以太網(wǎng)交換機、數(shù)字用戶環(huán)路接入設(shè)備或異步傳輸模式交換機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種路由器下終端設(shè)備IP地址的分配方法，包括以下步驟路由器向所連接的二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)發(fā)送攜帶有路由前綴信息的路由器通告報文；二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接收所述路由器通告報文，生成能夠在該二層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)所在的路由器鏈路范圍內(nèi)唯一標(biāo)志該端口的擴(kuò)展路由前綴信息，并向終端設(shè)備發(fā)送攜帶有該擴(kuò)展路由前綴信息的路由器通告報文；終端設(shè)備根據(jù)所接收到的路由器通告報文的擴(kuò)展路由前綴信息和該終端設(shè)備的接口標(biāo)志符生成該終端設(shè)備的IP地址。采用本發(fā)明，可以避免在上述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下終端設(shè)備進(jìn)行跨二層設(shè)備的地址重復(fù)性檢測，保證終端設(shè)備IP地址的唯一性，同時能夠提高網(wǎng)絡(luò)運行性能。
文檔編號H04L12/56GK1859443SQ20061003268
公開日2006年11月8日 申請日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者黃勇 申請人:華為技術(shù)有限公司