xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法

專利名稱：xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法
技術領域：
本發明涉及一種數字用戶線(x Digital Subscriber Line，簡稱xDSL)終端處理業務流的方法，特別是指一種通過偽裝地址的交互方式實現用戶計算機的自動配置，且不影響用戶計算機任何業務的方法，屬于通信技術領域。
背景技術：
xDSL技術，包括非對稱數字用戶環路(Asymmetrical Digital SubscriberLoop，簡稱ADSL)技術、甚高速DSL(Very HighSpeed DSL或Very High RateDSL，簡稱VDSL)等。它們是當前流行的高速互聯網接入技術，用戶使用xDSL技術接入到互聯網的過程中，一般會涉及到三類設備a、用戶計算機，例如用戶的PC機；b、xDSL終端，xDSL終端有各種形式，比如外置式(根據接口又可以分成以太網接口、USB接口等)和內置式(插卡方式，通過插卡方式直接和相應的設備連接)；c、局端設備，即xDSL終端所連接和通信設備；由于該設備通常放置在運營商的機房內，故統稱為局端設備；局端設備并不一定是單一的設備，比如可能為數位用戶回路接入多工器(Digital Subscriber Line Access Multiplexer，簡稱DSLAM)、寬帶接入服務器(Broadband Access Server，簡稱BAS)等。
除了跟用戶上網業務直接相關的這三類設備外，還有網絡管理設備，其通過SNMP/TELNET/FTP等協議，對網絡中的設備進行管理。因特網上的網絡管理主機在對局端設備或終端設備進行操作維護時，是網絡管理設備；用戶計算機在對xDSL終端進行操作維護時，可以看成是網絡管理設備。
下面主要以ADSL為例來介紹xDSL的相關技術。
用戶的計算機在使用外置式以太網接口的ADSL終端上網時，ADSL終端主要工作方式有橋接工作方式和路由器工作方式。
ADSL終端工作在橋接方式下，將用戶計算機的以太網報文適配到異步傳輸模式(Asynchronous TransferMode，簡稱ATM)報文。在這種方式下，用戶計算機可能有兩種工作方式A、ADSL終端工作在橋接方式，用戶計算機在以太網上運行互聯網協議(Internet Protocol，簡稱IP)協議，用戶計算機的IP及以上層協議由局端設備進行處理，用戶計算機和ADSL終端的協議棧如圖1所示B、ADSL終端工作在橋接方式，用戶計算機在以太網上運行以太網上的點對點協議(Point-to-Point Protocol over Ethernet，簡稱PPPoE)協議，用戶計算機的PPPoE及以上層協議由局端設備進行處理，用戶計算機和ADSL終端的協議棧如圖2所示，橋接方式下，ADSL終端通過以太網協議跟用戶計算機進行通信，通過ATM橋接方式跟局端設備進行通信。
當用戶計算機大量使用外置式以太網接口的ADSL終端時，運營商為了實現用戶的自動配置，一般會在其局端設備和終端之間通過PPP(通過PPPoE或PPPoA來承載)協議來完成。這些配置參數包括IP地址、網關地址、域名服務器(Domain Name Server，簡稱DNS)地址等。
如果用戶計算機在以太網上運行IP協議，那么，用戶需要在計算機上手工配置IP、網管、DNS等地址信息。要使用上述的技術實現自動配置，一個辦法是在局端設備上實現DHCP服務器，這種方式下，需要要求局端設備實現DHCP服務器的功能，但仍然存在流量和上網時間上對用戶不透明的問題，在計費上可能產生糾紛；另一個選擇，也是當前運營商大量采用的方法是在用戶的計算機上安裝PPPoE撥號軟件(即用戶計算機在以太網上運行PPPoE協議)，在很多操作系統中，PPPoE不隨操作系統(例如美國微軟公司的Windows 95/98操作系統)提供，需要另行購買；而由第三方開發的軟件，跟現行的操作系統之間還常常可能發生兼容性的問題，因此會降低用戶計算機的穩定性。
如果ADSL終端工作在路由器方式下，用戶計算機的將ADSL終端看成是一個路由器。這種方式下，用戶計算機和ADSL終端的協議棧如圖3所示，當用戶計算機大量使用外置式以太網接口的ADSL終端時，運營商為了實現用戶的自動配置，一般會與終端之間通過PPP(通過PPPoE或PPPoA來承載)協議來完成。而用于配置的參數包括IP地址、網關地址、DNS服務器地址等。
在ADSL終端工作在路由器方式時，局方分配的IP地址由ADSL終端持有，對普通的用戶而言，局方不再特別為用戶計算機考慮IP地址，因此，用戶計算機需要使用私網地址，通過ADSL終端進行一次地址轉換(NAT或NAPT)，但是，地址轉換會修改IP報文中的內容，影響用戶計算機使用某些業務。
在使用VDSL終端時，要解決計費上可能引起的糾紛，仍然需要使用PPPoE，仍然會遇到跟ADSL終端相同的問題。

發明內容
本發明的主要目的在于提供一種xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，不需要在用戶計算機上安裝特別的撥號軟件，就可以實現用戶計算機上的自動配置，并且不影響用戶計算機的任何業務。
本發明的目的是這樣實現的xDSL終端在跟局端設備使用PPP進行通信，獲取相應配置參數，并將這些配置參數通過動態主機配置協議(DynamicHost Configuration Protocol，簡稱DHCP)，傳遞給用戶計算機，并對其進行自動配置；xDSL終端通過地址偽裝的方式對用戶計算機和局端設備之間的業務流進行處理。
具體而言，首先，xDSL終端使用PPP協議(下層可能使用其他協議承載，比如在ADSL的情況下，可以通過PPPoE或PPPoA)跟局端設備進行通信，并協商PPP的各種配置參數；然后，xDSL終端通過DHCP協議對用戶計算機進行配置；最后，當xDSL終端對用戶計算機的報文進行轉發時，用戶計算機向因特網發送的報文首先發送到以太網上；xDSL終端接收該報文，并將該報文中的IP包承載到PPP協議上，通過PPP協議向局端設備發送；或者，當局端設備向用戶計算機IP地址發送報文時，由xDSL終端先行接收該報文，xDSL終端取出PPP報文中承載的IP報文，將IP報文承載到以太網上，并將該以太網報文的源MAC地址設置成xDSL終端自己的MAC地址，目的MAC地址設置成用戶計算機的MAC地址，并將報文發送給用戶計算機。
xDSL終端在通過DHCP協議配置用戶計算機時，用戶計算機的網關地址有兩種實現方式方式(1)網關地址是xDSL終端在PPP協商時獲得的對端(局端)IP地址，它也同時對應于xDSL終端的以太網接口地址，這種情況下，用戶發往因特網的報文會首先發往xDSL終端的以太網接口；方式(2)網關地址是用戶計算機地址，即網關地址是用戶計算機自身的IP地址；這種情況下，用戶發往因特網的報文會發送到以太網上，目的MAC地址是用戶計算機的MAC地址，由于以太網是一個廣播型的網絡，所以，用戶計算機和xDSL終端都會收到該報文；當用戶計算機收到報文后，發現目的IP地址不是其自身地址，會自動將該報文丟棄。當xDSL終端在以太網上看到有用戶計算機發往其自身MAC地址的報文時，則將其視作發往xDSL終端以太網接口的報文進行接收，并進行轉發處理。
在xDSL終端上，還可以設置存儲單元，用于保存用戶上網的時間和流量信息。保存的信息可以是明細上網記錄、或者是總的統計信息、或者是分段統計信息(比如統計每月的上網時間和流量)、或者是暫存統計信息(可以通過手工進行復位)。通過這些信息，可以跟局端記錄的信息進行核對。
本發明通過在用戶計算機上運行IP協議，并通過DHCP客戶端向xDSL終端申請動態配置參數實現了如下的技術效果在用戶計算機使用外置式以太網接口的ADSL終端的情況下，用戶計算機可以實現自動配置，而且不需要在用戶計算機上安裝特別的撥號軟件，也不會影響用戶計算機的任何業務。


圖1為本發明以ADSL為例的現有技術之一的協議棧示意圖；圖2為本發明以ADSL為例的現有技術之二的協議棧示意圖；圖3為本發明以ADSL為例的現有技術之三的協議棧示意圖；圖4為本發明以ADSL為例的的協議棧示意圖；圖5為本發明的流程圖；圖6為本發明用戶計算機、xDSL(以ADSL為例)終端與局端設備通信的連接關系示意圖。
具體實施例方式
以下以ADSL終端為例，結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的詳細說明ADSL終端上通過PPP(通過PPPoE或PPPoA來承載)來獲取用戶側配置參數，ADSL終端通過DHCP將此配置參數傳遞給用戶計算機，ADSL終端通過偽裝，處理來自用戶計算機和局端設備的各種數據流。
參見圖4，本發明的用戶計算機和ADSL終端之間的協議棧如下在用戶計算機上，運行IP協議，并通過DHCP客戶端向ADSL終端申請動態配置參數；在ADSL終端上，通過PPP協議(基于PPPoE或PPPoA)與局端設備通信，在PPP協議之上運行IP協議，與用戶計算機通信一側的協議棧使用DHCP服務器向用戶分配IP地址，向用戶計算機分配IP地址，在IP層上同時運行地址偽裝功能。
因此，在局端設備看起來，用戶計算機是直接使用PPP(通過PPPoE或PPPoA)協議跟局端設備相連，而在用戶計算機看來，ADSL終端的地址是局端設備的地址。
參見圖5，本發明一實施例的工作流程如下
1、ADSL終端跟局端設備的連接；具體的連接方式是ADSL終端使用PPP協議(通過PPPoE或PPPoA)跟局端設備進行通信，并協商PPP的各種參數，比如本端(用戶計算機)IP地址、DNS服務器地址、對端(局端)IP地址等等；2、ADSL終端對用戶計算機的配置參數；在跟局端設備連接之后，ADSL終端獲取了相關的配置參數，ADSL終端將這些配置參數通過DHCP協議傳遞給用戶計算機，對該用戶計算機進行自動配置；而這些被傳遞的配置參數包括用戶端IP地址、網關地址、DNS服務器地址等等；其中，用戶計算機IP地址是xDSL終端通過PPP協議協商獲得的本端IP地址；DNS服務器地址則可以是如下的任意一個地址xDSL終端在PPP協商時獲得的DNS服務器地址(使用局端配置的DNS服務器地址)，或者是用戶在xDSL上手工配置的DNS服務器的地址(即，使用用戶手工配置的DNS服務器地址)；用戶計算機的網關地址可以是(1)xDSL終端在PPP協商時獲得的對端(局端)IP地址，它也同時對應于xDSL終端的以太網接口地址；或者，(2)用戶計算機地址，當xDSL終端在以太網上看到有用戶計算機發往其自身MAC地址的報文時，將其視作發往xDSL終端以太網接口的報文進行接收，并進行轉發處理。也就是說網關地址有兩種可能，但不管哪種情況，因為以太網是一個共享型的網絡，xDSL終端都能收到。
3、當用戶計算機發送到以太網上的報文是業務流，而不是對ADSL終端的管理類的信令流時，ADSL終端通過地址偽裝的方式對業務流進行處理，具體的處理包括如下的兩方面內容1)ADSL終端對用戶計算機發來報文的轉發用戶計算機向外部的因特網發送報文時，會根據上述步驟從DHCP協議中獲取的網關地址，將報文向該網關地址發送；ADSL終端在處理因特網端口時需要進行地址偽裝，使得用戶計算機將其因特網端口的地址看作局端地址。具體的處理過程是用戶計算機向因特網發送報文時，會將報文發送到以太網上。在網關地址是xDSL終端通過PPP協商獲得的局端IP地址的情況下，如果用戶計算機不知道網關地址所對應的MAC(媒體訪問控制，Media Access Control)層地址，則在發送報文之前通過地址解析協議(Address Resolution Protocol，簡稱ARP)在以太網上進行詢問；當用戶計算機通過ARP協議在以太網上詢問其網關地址所對應的MAC地址時，ADSL終端通過ARP協議答復用戶計算機，將自己的MAC地址作為網關地址所對應的MAC地址，并以此進行地址偽裝。
參見圖6，通過上述的偽裝處理，在用戶計算機和ADSL通信這一側，用戶計算機通過以太網和ADSL終端通信，ADSL終端自動配置用戶計算機的用戶計算機IP地址，而用戶計算機將ADSL終端的以太網地址看作為局端設備的IP地址，這樣ADSL終端將自己偽裝成了用戶計算機的網關，用戶計算機會將發往因特網的報文通過以太網發送到ADSL終端。ADSL終端將該報文接收后，將該報文中的IP包承載到PPP協議上，并通過PPP協議向局端設備發送。
如果用戶計算機的網關地址是用戶計算機的IP地址(即網關地址是其自身地址)，那么，用戶計算機會將發往因特網的報文發送到以太網上，目的MAC地址是用戶計算機自身的MAC地址，由于以太網是一個廣播型的網絡，xDSL終端可以接收到該報文，并該報文中的IP包承載到PPP協議上，通過PPP協議向局端設備發送。對用戶計算機而言，同樣會接受該報文，但由于目的地址不是用戶計算機的地址，所以，用戶計算機的網絡層協議棧會自動丟棄該報文。
2)ADSL終端對局端設備發來報文的轉發參見圖6，由于PPP連接是由ADSL終端與局端設備建立的，所以，局端設備看到的IP地址格局是ADSL終端通過ADSL協議通信，局端設備將ADSL終端的IP地址當作用戶計算機的IP地址，因此，局端所有發往用戶計算機IP地址的報文，都會首先由ADSL終端接收，ADSL終端收到從局端設備發來報文后，取出PPP報文中承載的IP報文，再將IP報文承載到以太網上，并將該以太網報文的源MAC地址設置成該ADSL終端的MAC地址，同時，ADSL終端將其目的MAC地址設置為用戶計算機的MAC地址，并將報文發送給用戶計算機。
上述實施例中，ADSL終端和局端設備的連接，可以由ADSL終端根據某些條件自動發起，例如ADSL終端上電啟動后開始跟局端進行連接；或者，以太網接口啟動后開始跟局端進行連接；也可以由用戶計算機的DHCP協議報文來激發ADSL終端跟局端設備進行連接。在ADSL終端對用戶計算機配置參數之前，如果ADSL終端收到從局端發來的報文，可以先對這些報文進行緩存，或者直接丟棄這些報文。在以太網上，一個報文的最大長度是有限制的，可以而對報文長度的限制可以通過PPP協議協商最大傳輸單元，或者通過對IP報文進行分片。本發明中的一個ADSL終端同時只連接一臺用戶計算機，不能支持一個ADSL終端下面連接多個計算機。
一般情況下，ADSL終端需要一個IP地址，用于用戶計算機對其進行維護，這個地址通常是出廠配置的私網地址，用戶也可以通過命令修改該地址。因此，在本發明中，當用戶計算機發送給ADSL終端的為網絡管理(如操作維護等)類的信令流時，ADSL終端不按照上述的方法處理所收到的信息流。
ADSL終端與局端設備可以在用戶計算機通過DHCP釋放IP地址的時候解除；也可以在ADSL終端的以太網接口失效的時候解除；而用戶計算機與ADSL終端之間可以通過網線直接連接，也可以通過集線器或以太網交換機進行連接。
在VDSL(或其他xDSL)的情況下，終端在跟局端連接的下層協議有所不同，但PPP協議及以上層是相同的，因此，不再詳述VDSL(或其他xDSL)的情況。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明而并非限制本發明所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于該方法包括如下的處理步驟步驟1xDSL終端跟局端設備的連接；步驟2xDSL終端對用戶計算機進行配置；步驟3xDSL終端判斷所接收的信息流，如果該信息流是用戶訪問因特網的業務流時，xDSL終端通過地址偽裝的方式對業務流進行處理。
2.根據權利要求1所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于所述的步驟1具體為xDSL終端使用PPP協議跟局端設備進行通信，并協商PPP的各種配置參數；所述的配置參數至少包括用戶計算機IP地址和局端IP地址；還可以包括DNS服務器地址。
3.根據權利要求1所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于所述的步驟2具體為xDSL終端將步驟1獲取的局端設備的配置參數通過DHCP協議傳遞給用戶計算機；其中，用戶計算機IP地址是xDSL終端通過PPP協議協商獲得的本端IP地址；DNS服務器地址為xDSL終端在PPP協商時獲得的地址或用戶在xDSL上手工配置的地址；用戶計算機的網關地址是xDSL終端在PPP協商時獲得的局端IP地址或用戶計算機地址。
4.根據權利要求1所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于xDSL通過地址偽裝的方式對業務流的處理為基于地址偽裝對用戶計算機發來報文進行轉發；或基于地址偽裝對局端發往用戶計算機的報文進行轉發。
5.根據權利要求4所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于所述的基于地址偽裝對用戶計算機發來報文進行轉發的步驟具體為用戶計算機向因特網發送的報文首先發送到通過DHCP協議獲得的用戶計算機的網關地址；xDSL終端接收該報文，并將該報文中的IP包承載到PPP協議上，通過PPP協議向局端設備發送。
6.根據權利要求5所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于用戶計算機需要向外部的因特網發送報文時，如果不知道網關地址所對應的MAC層地址，則在發送報文之前通過ARP在以太網上進行詢問，xDSL終端將自己的MAC地址作為網關地址，并將該地址告知用戶計算機，以此進行地址偽裝。
7.根據權利要求4所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于所述的基于地址偽裝對局端發往用戶計算機的報文進行轉發的步驟具體為局端所有發往用戶計算機IP地址的報文，都先由xDSL終端接收，xDSL終端取出PPP報文中承載的IP報文，將IP報文承載到以太網上，并將該以太網報文的源MAC地址設置成自己的xDSL終端的MAC地址、目的MAC地址設置成用戶計算機的MAC地址，并將報文發送給用戶計算機。
8.根據權利要求1所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于xDSL終端與局端設備的連接至少通過如下的條件自動發起xDSL終端上電或以太網接口啟動；或者由用戶計算機的DHCP協議報文來激發xDSL終端跟局端設備的連接。
9.根據權利要求1所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于在xDSL終端對用戶計算機配置之前，如果xDSL終端收到從局端發來的報文，則對該報文進行緩存，或者丟棄這些報文。
10.根據權利要求1所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于所述的xDSL終端同時只連接一臺用戶計算機。
11.根據權利要求1所述的xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，其特征在于所述的xDSL終端設有網絡管理設備對其進行維護的IP地址，用于網絡管理設備對其發送進行管理的信令流。
全文摘要
一種xDSL終端處理用戶計算機和局端設備間業務流的方法，包括xDSL終端使用PPP協議(如，ADSL終端通過PPPoE或PPPoA)跟局端設備進行通信，并協商PPP的各種配置參數；xDSL終端將獲取的局端設備的配置參數通過DHCP協議傳遞給用戶計算機；xDSL終端通過地址偽裝的方式對業務流進行處理。本發明在用戶計算機使用外置式以太網接口的xDSL(ADSL、VDSL等)終端的情況下，用戶計算機可以實現自動配置，而且不需要在用戶計算機上安裝特別的撥號軟件，也不會影響用戶計算機的任何業務。
文檔編號H04L12/24GK1567968SQ0314254
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月14日 優先權日2003年6月14日
發明者王建, 花錦 申請人:華為技術有限公司