區域網中網際網絡協議地址接管系統及其方法

2023-11-04 21:25:52

專利名稱：區域網中網際網絡協議地址接管系統及其方法
技術領域：
本發明涉及一種網際網絡協議地址管理系統及其方法，尤其涉及一種區域網中網際網絡協議地址接管系統及其方法。
背景技術：
網際網絡協議(Internet Protocol，IP)地址是32位的二進位數值，用以在傳輸控制協議/網際網絡協議(Transmission Control Protocol/InternetProtocol，TCP/IP)中標識每臺計算器的地址。媒體存取控制(Media AccessControl，MAC)地址由網絡設備製造商生產時寫在網絡適配卡(NetworkInterface Card，NIC)的硬體內部，長度為48位，且具有唯一性。在使用網絡適配卡時，既可採用網絡適配卡內部的MAC地址，也可通過用戶指定一個地址，但其必需具有唯一性。在計算器網絡中，計算器之間的通信最終都表現為數據包從初始節點出發，從一個節點傳遞到另一個節點，並最終傳送到目的節點。而數據包在這些節點之間的移動都是由地址解析協議(AddressResolution Protocol，ARP)將網際網絡協議地址映像到媒體存取控制地址來完成的。其中地址解析協議將網際網絡協議地址映像為媒體存取控制地址是優先查找儲存於計算器的地址解析協議快取(ARP Cache)內的網際網絡協議地址與媒體存取控制地址對應表，當對應表不存在時則以廣播(Broadcast)的方式發送地址解析協議請求，具有目標網際網絡協議地址的節點以單播(Unicast)的方式發送地址解析協議答覆至本地，本地節點在地址解析協議快取內增加此項，從而完成網際網絡協議地址映像。地址解析協議快取儲存有與本計算器通信的節點的網際網絡協議地址和對應的媒體存取控制地址，且儲存的內容在一定時間段後會過期失效。
目前，提供網絡服務的伺服器通常裝有多個網絡適配卡，其不僅有效提高伺服器數據傳輸的速率，而且當其中一塊網絡適配卡出現故障時，其網際網絡協議地址可以由相同或另一網段上正常工作的網絡適配卡接管，極大地提高伺服器的可靠性。此外，現有技術的網際網絡協議地址接管系統採用廣播的方式發送地址解析答覆以更新伺服器連接的客戶端的地址解析協議快取內儲存的與網際網絡協議地址對應的媒體存取控制地址。
然而現有技術的這種做法仍然存有諸多缺陷，特別是在一些防止ARP欺騙攻擊的主機系統和交換機上，單獨的地址解析答覆往往會被丟棄。而正常工作的網絡適配卡接管網際網絡協議地址後，與伺服器連接的客戶端的地址解析協議快取內所儲存的與網際網絡協議地址對應的媒體存取控制地址並未及時更新，從而客戶端無法連接到正常工作的網絡適配卡，因而造成客戶端與伺服器的連接斷線，同時以廣播的方式發送地址解析答覆大大增加交換式區域網路(Switch LAN)的網絡負擔。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種區域網中網際網絡協議地址接管系統，在連接有多個客戶端的包含多個網絡適配卡的伺服器中進行網際網絡協議地址接管，該系統包括中央處理單元(CPU)；網絡連接狀態檢測模塊，用以檢測伺服器的網絡適配卡的網絡連接狀態並發送狀態信號至中央處理單元；網際網絡協議地址接管模塊，用以接收中央處理單元發送的控制信號，並依照控制信號去除網絡連接斷線的網絡適配卡的設置且將此網絡適配卡的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的另一網絡適配卡的從網際網絡協議地址；以及單播地址解析協議請求發送模塊，用以接收中央處理單元發送的控制信號，並依照控制信號以單播的方式發送包含另一網絡適配卡的媒體存取控制的地址解析協議請求至多個客戶端。
其中，伺服器包含中央處理單元、網絡連接狀態檢測模塊、網際網絡協議地址接管模塊、單播地址解析協議請求發送模塊以及多個網絡適配卡。
本發明的又一目的在於提供一種區域網中網際網絡協議地址接管方法，在連接有多個客戶端的包含多個網絡適配卡的伺服器中進行網際網絡協議地址接管，該方法包括以下步驟記錄與伺服器的一個網絡適配卡連接的多個客戶端的網際網絡協議地址以及各客戶端的媒體存取控制地址；檢測此網絡適配卡的網絡連接狀態；當此網絡適配卡的網絡連接斷線時，去除此網絡適配卡的設置並將此網絡適配卡的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的另一網絡適配卡的從網際網絡協議地址；以及以單播的方式發送一個包含此網絡適配卡的網際網絡協議地址、另一網絡適配卡的媒體存取控制地址、各客戶端的網際網絡協議地址以及各客戶端的媒體存取控制地址的地址解析協議請求至各客戶端，用以更新各客戶端的地址解析協議快取內儲存的與此網絡適配卡的網際網絡協議地址對應的媒體存取控制地址。
其中，將此網絡適配卡的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的另一網絡適配卡的從網際網絡協議地址進一步包含當此網絡適配卡的網際網絡協議地址與另一網絡適配卡的網際網絡協議地址在同一網段時，使用此網段的路線；當此網絡適配卡的網際網絡協議地址與另一網絡適配卡的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間無路線時，使用另一網絡適配卡的主網際網絡協議地址的路線；當此網絡適配卡的網際網絡協議地址與另一網絡適配卡的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間有路線時，使用不具有兩網段間相連路線的網際網絡協議地址的路線。
綜上所述，本發明的優點在於當客戶端與伺服器的一個網絡適配卡的網絡連接斷線時，伺服器的另一正常工作的網絡適配卡能安全接管網絡連接斷線的網絡適配卡的網際網絡協議地址，並以單播的方式自動更新客戶端的地址解析協議快取內儲存的對應於所述網絡連接斷線的網絡適配卡地址的媒體存取控制地址。上述動作均在伺服器內部完成，其執行時間為毫秒級，從而客戶端感覺不到與伺服器網絡連接的斷線，保證客戶端與伺服器網絡通信的連續性並提高了伺服器的可靠性。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。


圖1為本發明的系統方塊圖；以及圖2為本發明的方法流程圖。
其中，附圖標記10伺服器20中央處理單元30網絡連接狀態檢測模塊
40網際網絡協議地址接管模塊50單播地址解析協議請求發送模塊60第一網絡適配卡70第二網絡適配卡80客戶端步驟S200記錄與伺服器的第一網絡適配卡連接的多個客戶端的網際網絡協議地址以及各客戶端的媒體存取控制地址步驟S210檢測第一網絡適配卡的網絡連接狀態步驟S220當第一網絡適配卡的網絡連接斷線時，去除第一網絡適配卡的設置並將第一網絡適配卡的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的第二網絡適配卡的從網際網絡協議地址步驟S230以單播的方式發送一個包含第一網絡適配卡的網際網絡協議地址、第二網絡適配卡的媒體存取控制地址、各客戶端的網際網絡協議地址以及各客戶端的媒體存取控制地址的地址解析協議請求至各客戶端具體實施方式
以下，將結合附圖對本發明的優選實施方式作詳細說明。
如圖1所示，圖中表示了本發明的區域網中網際網絡協議地址接管系統，在連接有多個客戶端80的包含多個網絡適配卡的伺服器10中進行網際網絡協議地址接管，該系統包括中央處理單元20，網絡連接狀態檢測模塊30，網際網絡協議地址接管模塊40，單播地址解析協議請求發送模塊50，第一網絡適配卡60以及第二網絡適配卡70。
其中，伺服器10包含中央處理單元20、網絡連接狀態檢測模塊30、網際網絡協議地址接管模塊40、單播地址解析協議請求發送模塊50、第一網絡適配卡60以及第二網絡適配卡70。網絡連接狀態檢測模塊30位於中央處理單元20和第一網絡適配卡60之間，用以接收第一網絡適配卡60發送的信號來檢測第一網絡適配卡60的網絡連接狀態，並在第一網絡適配卡60的網絡連接斷線時發送斷線信號至中央處理單元20。網際網絡協議地址接管模塊40分別與中央處理單元20、第一網絡適配卡60以及第二網絡適配卡70相連，用以接收中央處理單元20發送的控制信號並依照控制信號去除第一網絡適配卡60的設置並將第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的第二網絡適配卡70的從網際網絡協議地址。單播地址解析協議請求發送模塊50位於中央處理單元20和第二網絡適配卡70之間，用以接收中央處理器20發送的控制信號並依照控制信號以單播的方式通過第二網絡適配卡70向各客戶端80強制發送一個包含第二網絡適配卡70的媒體存取控制地址的地址解析協議請求，用以更新各客戶端80的地址解析協議快取內儲存的與第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址對應的媒體存取控制地址。
以下，將更加詳細地描述本發明的實施例。
客戶端80通過一個網際網絡協議地址與伺服器10的第一網絡適配卡60相連，並將伺服器10的網際網絡協議地址和第一網絡適配卡60的媒體存取控制地址存入本機的地址解析協議快取內儲存的網際網絡協議地址和媒體存取控制地址對應表。同時，伺服器10記錄與第一網絡適配卡60相連的客戶端80的網際網絡協議地址和客戶端80的媒體存取控制地址。網絡連接狀態檢測模塊30持續接收第一網絡適配卡60發送的信號，用以判斷第一網絡適配卡60的網絡連接狀態。當第一網絡適配卡60的網絡連接斷線時，網絡連接狀態檢測模塊30發送一個斷線信號至中央處理單元20。中央處理單元20接收到斷線信號後發送一個控制信號至網際網絡協議地址接管模塊40，網際網絡協議地址接管模塊40依照控制信號去除第一網絡適配卡60的設置並將第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的第二網絡適配卡70的從網際網絡協議地址。其中，當第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址與第二網絡適配卡70的網際網絡協議地址在同一網段時，使用此網段的路線；當第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址與第二網絡適配卡70的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間無路線時，使用第二網絡適配卡70的主網際網絡協議地址的路線；當第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址與第二網絡適配卡70的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間有路線時，使用不具有兩個網段間相連路線的網際網絡協議地址的路線。設置成功後，網際網絡協議地址接管模塊40發送設置成功信號至中央處理單元20。中央處理單元20接收到設置成功信號後，發送一個控制信號至單播地址解析協議請求發送模塊50。單播地址解析協議請求發送模塊50依照控制信號遍歷伺服器10記錄的與第一網絡適配卡60連接的客戶端80的網際網絡協議地址與媒體存取控制地址，並向客戶端80的網際網絡協議地址以單播的方式強制發送一個地址解析協議請求，此地址解析協議請求包含第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址、設置有此網際網絡協議地址的第二網絡適配卡70的媒體存取控制地址、客戶端80的網際網絡協議地址以及客戶端80的媒體存取控制地址，用以更新客戶端80的地址解析協議快取內儲存的與第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址對應的媒體存取控制地址。
如圖2所示，該圖為本發明的方法流程圖，如圖所示，本發明的方法包含以下步驟記錄與伺服器10的第一網絡適配卡60連接的客戶端80的網際網絡協議地址和客戶端80的媒體存取控制地址(步驟S200)；檢測第一網絡適配卡60的網絡連接狀態(步驟S210)；當第一網絡適配卡60的網絡連接斷線時，去除第一網絡適配卡60的設置並將第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的第二網絡適配卡70的從網際網絡協議地址(步驟S220)；以及以單播的方式發送一個包含第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址、第二網絡適配卡70的媒體存取控制地址、客戶端80的網際網絡協議地址以及客戶端80的媒體存取控制地址的地址解析協議請求至客戶端80(步驟S230)。
首先，客戶端80通過一個網際網絡協議地址與伺服器10的第一網絡適配卡60相連，並將伺服器10的網際網絡協議地址和第一網絡適配卡60的媒體存取控制地址存入本機的地址解析協議快取內儲存的網際網絡協議地址和媒體存取控制地址對應表。同時，伺服器10記錄通過此網際網絡協議地址與第一網絡適配卡60相連的客戶端80的網際網絡協議地址和客戶端80的媒體存取控制地址(步驟S200)。接著，網絡連接狀態檢測模塊30持續接收第一網絡適配卡60發送的信號，用以判斷第一網絡適配卡60的網絡連接狀態(步驟S210)。當第一網絡適配卡60的網絡連接斷線時，網絡連接狀態檢測模塊30發送一個斷線信號至中央處理單元20。中央處理單元20接收到斷線信號後發送一個控制信號至網際網絡協議地址接管模塊40，網際網絡協議地址接管模塊40依照控制信號去除第一網絡適配卡60的設置並將第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的第二網絡適配卡70的從網際網絡協議地址(步驟S220)。此時，當第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址與第二網絡適配卡70的網際網絡協議地址在同一網段時，使用該網段的路線；當第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址與第二網絡適配卡70的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間無路線時，使用第二網絡適配卡70的主網際網絡協議地址的路線；當第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址與第二網絡適配卡70的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間有路線時，使用不具有兩個網段間相連路線的網際網絡協議地址的路線。設置成功後，網際網絡協議地址接管模塊40發送設置成功信號至中央處理單元20。中央處理單元20接收到設置成功信號後發送一個控制信號至單播地址解析協議請求發送模塊50。單播地址解析協議請求發送模塊50依照控制信號遍歷伺服器10記錄的與第一網絡適配卡60連接的客戶端80的網際網絡協議地址和客戶端80的媒體存取控制地址，並以單播的方式向客戶端80的網際網絡協議地址強制發送一個地址解析協議請求(步驟S230)，此地址解析協議請求包含第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址、第二網絡適配卡70的媒體存取控制地址、客戶端80的網際網絡協議地址和客戶端80的媒體存取控制地址，用以更新客戶端80的地址解析協議快取內儲存的與第一網絡適配卡60的網際網絡協議地址對應的媒體存取控制地址。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種區域網中網際網絡協議地址接管系統，用以在連接有多個客戶端且包含有多個網絡適配卡的一伺服器中進行網際網絡協議地址接管，其特徵在於，該系統包含一中央處理單元；一網絡連接狀態檢測模塊，用以檢測該伺服器的一第一網絡適配卡的網絡連接狀態並發送一狀態信號至該中央處理單元；一網際網絡協議地址接管模塊，用以接收該中央處理單元發送的一控制信號，並依照該控制信號去除該第一網絡適配卡的設置且將該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的一第二網絡適配卡的從網際網絡協議地址；以及一單播地址解析協議請求發送模塊，用以接收該中央處理單元發送的一控制信號，並依照該控制信號以單播的方式發送一包含該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址、該第二網絡適配卡的媒體存取控制地址、所述各客戶端的網際網絡協議地址以及所述各客戶端的媒體存取控制地址的地址解析協議請求至所述各客戶端。
2.根據權利要求1所述的區域網中網際網絡協議地址接管系統，其特徵在於，該網絡連接狀態檢測模塊用以持續接收該第一網絡適配卡發送的信號來檢測該第一網絡適配卡的網絡連接狀態。
3.根據權利要求1所述的區域網中網際網絡協議地址接管系統，其特徵在於，該網際網絡協議地址接管模塊去除該第一網絡適配卡的設置且將該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的該第二網絡適配卡的從網際網絡協議地址時進一步包含當該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址與該第二網絡適配卡的網際網絡協議地址在同一網段時，使用該網段的路線；當該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址與該第二網絡適配卡的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間無路線時，使用該第二網絡適配卡的主網際網絡協議地址的路線；以及當該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址與該第二網絡適配卡的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間有路線時，使用不具有兩網段間相連路線的網際網絡協議地址的路線。
4.一種區域網中網際網絡協議地址接管方法，用以在連接有多個客戶端且包含有多個網絡適配卡的一伺服器中進行網際網絡協議地址接管，該方法包含以下步驟記錄與該伺服器的一第一網絡適配卡連接的多個客戶端的網際網絡協議地址以及所述各客戶端的媒體存取控制地址；檢測該第一網絡適配卡的網絡連接狀態；當該第一網絡適配卡的網絡連接斷線時，去除該第一網絡適配卡的設置並將該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的一第二網絡適配卡的從網際網絡協議地址；以及以單播的方式發送一包含該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址、該第二網絡適配卡的媒體存取控制地址、所述各客戶端的網際網絡協議地址以及所述各客戶端的媒體存取控制地址的地址解析協議請求至所述各客戶端，用以更新所述各客戶端的地址解析協議快取內儲存的與該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址對應的媒體存取控制地址。
5.根據權利要求4所述的區域網中網際網絡協議地址接管方法，其特徵在於，檢測該第一網絡適配卡的網絡連接狀態是通過檢測該第一網絡適配卡發送的信號來完成。
6.根據權利要求4所述的區域網中網際網絡協議地址接管方法，其特徵在於，當該第一網絡適配卡的網絡連接斷線時，去除該第一網絡適配卡的設置並將該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址設置為相同或不同網段的正常工作的一第二網絡適配卡的從網際網絡協議地址進一步包含當該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址與該第二網絡適配卡的網際網絡協議地址在同一網段時，使用該網段的路線；當該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址與該第二網絡適配卡的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間無路線時，使用該第二網絡適配卡的主網際網絡協議地址的路線；以及當該第一網絡適配卡的網際網絡協議地址與該第二網絡適配卡的網際網絡協議地址在不同網段且相互之間有路線時，使用不具有兩網段間相連路線的網際網絡協議地址的路線。
全文摘要
本發明公開了一種區域網中網際網絡協議地址接管系統及其方法，該系統包括一中央處理單元；一網絡連接狀態檢測模塊；一網際網絡協議地址接管模塊；以及一單播地址解析協議請求發送模塊，在連接有多個客戶端且包含多個網絡適配卡的伺服器中進行網際網絡協議地址接管，並自動更新客戶端的地址解析協議快取內儲存的與伺服器的網際網絡協議地址相對應的媒體存取控制地址，以保證客戶端與伺服器網絡通信的連續性並提高了伺服器的可靠性。
文檔編號H04L29/06GK1980256SQ20051013044
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月8日 優先權日2005年12月8日
發明者郭建鋒, 王興家, 曹蒼眸, 陳怡 , 陳玄同, 劉文涵 申請人:英業達股份有限公司