接入伺服器接口的備份系統及其方法
2023-04-30 22:05:21
專利名稱：接入伺服器接口的備份系統及其方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，特別涉及數據通信中的接入伺服器接口備份技術。
背景技術：
網絡的發展把人們帶入信息社會，隨著網際網路的普及，網間互聯協議(Internet Protocol，簡稱「IP」)已經佔據了各種終端應用的主導地位，用戶對網絡帶寬的需求越來越高，寬帶網絡成為當前網絡發展的趨勢。由於骨幹網絡帶寬增長迅速，傳統的接入網成為寬帶網絡的瓶頸，構建寬帶接入網絡成為新的熱點。如何更高效、高速、廉價傳送IP數據是今後電信網絡研究的重點。
乙太網網絡作為電信服務提供商提供的網際網路(Internet)接入方式之一，直接面向乙太網接入用戶，是承載IP數據業務最佳的二層寬帶接入方式，已經得到了廣泛的應用。用戶以該網絡為支撐平臺，可以開展諸如安全管理、物業管理、用戶互聯、網上購物、視頻點播等多種社區智能服務。因此，要求乙太網網絡應是一個具有高帶寬、高可靠性、低建設和低維護成本的一個網絡，是一個實現運營，提供服務的網絡。
如圖1所示，目前的乙太網網絡中，一般由用戶15、用戶16首先接入到二層接入設備14中，熟悉本領域的技術人員都知道，二層接入設備14通常是只提供二層交換功能的乙太網交換機，或者可其它可以提供乙太網數據幀透傳的二層設備。二層接入設備14一般起匯聚作用，然後再接入到接入伺服器13上，接入伺服器13的主要功能是對接入的用戶進行控制，包括認證、計費、權限控制、流量控制、QOS等，乙太網網絡實現可運營可管理，並與普通的計算機網絡區分開，關鍵在於接入伺服器13所起的作用上。通過接入伺服器13的合法數據流，向上層的路由器12、路由器11轉發，最後聯接到網際網路10，需要說明的是，由於網際網路10的網絡體系非常龐大，故一般仍然需要先使用路由器12用於邊緣路由匯聚，而後再使用路由器11進行核心路由轉發，以使網絡層次清晰，便於維護和管理。
由此可見，接入伺服器13在整個乙太網網絡，居於非常重要的地位，沒有了它就無法對用戶和網絡進行管理，如果直接跳過它，二層接入設備14連接到路由器11上，實際上就是普通的計算機網絡，熟悉本領域的技術人員都清楚，普通的計算機網絡是無法提供電信級服務的。接入伺服器13的重要性也要求它與二層接入設備14之間的接口連接是非常可靠的，但是實際中，總會有各種異常情況出現。因此，如果接入伺服器13的用戶側接口出現了伺服器異常重啟、硬體損壞等情況，其下面的用戶將直到其恢復才能重新訪問網絡，這樣的情形是不具備向用戶提供的電信級服務承諾的，不利於乙太網網絡接入方式的推廣。
目前對接入伺服器出現故障的解決方法是由網絡維護人員更新硬體、或復位接入伺服器、或將收到影響的用戶切換倒備用接入伺服器上。
在實際應用中，上述方案存在以下問題雖然最終能夠使網絡恢復正常，但是花費較長時間。甚至超出用戶容忍的範圍。這個現象在維護人員不在現場時尤其嚴重。
造成這種情況的主要原因在於，上述方案是通過人工手動地進行維護。因此不但人力和物力成本較高，而且費時。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種接入伺服器接口的備份方法及其系統，使得當正在工作的接入伺服器出現故障時，在不需要人工幹預的情況下，也能夠確保正在訪問網絡的用戶不受到影響。
為實現上述目的，本發明提供了一種接入伺服器接口的備份方法，包含以下步驟A互為備份的多個接入伺服器接口根據自身的接口優先級，確定其主備關係；B所述主接入伺服器接口在處於活動狀態期間，定期向備接入伺服器接口發送第一報文；C當所述備接入伺服器接口超過預定時間段仍未收到來自所述主接入伺服器接口的第一報文時，進入步驟A。
其中，所述步驟A包含以下子步驟A1互為備份的多個接入伺服器接口相互發送包含其自身接口優先級的第一報文；A2所述接入伺服器接口判斷收到的所述第一報文中的對方接口優先級是否高於本接口優先級，如果是，則將本接口設置為備接入伺服器接口，否則將本接口設置為主接入伺服器接口。
所述步驟B中，所述主接入伺服器接口以1次/秒的頻率向所述備接入伺服器接口發送所述第一報文。
所述互為備份的多個接入伺服器接口可以分布在不同的伺服器上。
所述互為備份的多個接入伺服器接口可以分布在相同的伺服器上。
所述第一報文中包含以下內容版本號、報文類型、備份組標識、接口優先級、所述第一報文的發送時間間隔以及用於校驗所述第一報文合法性的校驗和。
所述第一報文還包含認證類型以及認證所使用的隨機數和認證值。
本發明還提供了一種接入伺服器接口的備份系統，包含互為備份的多個接入伺服器接口，其中，所述接入伺服器接口根據雙方的接口優先級確定主備關係，並且，所述主接入伺服器接口用於在處於活動狀態期間，定期向備接入伺服器接口發送第一報文；所述備接入伺服器接口用於監控來自所述主接入伺服器接口的第一報文，並在超過預定時間仍未收到所述第一報文時，將自身設置為主接入伺服器接口。
其中，所述互為備份的多個接入伺服器接口分布在不同的伺服器上。
所述互為備份的多個接入伺服器接口分布在相同的伺服器上。
通過比較可以發現，本發明的技術方案與現有技術的區別在於，配備了互為主備關係的接入伺服器接口，主接入伺服器接口定期向備接入伺服器接口發送第一報文。當主接入伺服器接口出現故障時，備接入伺服器接口通過在預定時間內未收到來自主接入伺服器接口的第一報文判定其出現故障，並自動將自身設置為主接入伺服器接口，繼續為用戶提供接入服務。
這種技術方案上的區別，帶來了較為明顯的有益效果，即能夠較為及時地檢查出主接入伺服器接口出現故障，並立即由備接入伺服器接口替代其進行工作。從而避免了主接入伺服器接口出現故障時，對正在訪問網絡的用戶產生明顯的影響，提高了用戶滿意度。而且，這種方法和現有技術相比，更加節約人力和物力成本。
圖1是現有技術中乙太網網絡結構示意圖；
圖2是根據本發明的一個實施例的ASSP組播報文格式示意圖；圖3是根據本發明的一個實施例的接入伺服器接口的備份系統結構示意圖；圖4是根據本發明的一個實施例的接入伺服器接口主備倒換流程示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
本發明運用了冗餘備份的思想，採用了一種新的接入伺服器備份協議(Access Server Standby Protocol，簡稱「ASSP」)，對乙太網網絡關鍵的接入伺服器接口進行了備份保護。冗餘備份至少需要兩個相同部件才能實現，本發明中，採用諸如兩個或多個接入伺服器接口，一個作為主接入伺服器接口，其餘作為備份接入伺服器接口，二者之間需要實時獲取對方的狀態以維護自身的狀態機，從而定義了ASSP，相互備份的主備接入伺服器接口通過ASSP組播報文進行通信。需要特別指出的是，主備接入伺服器接口可以在同一個接入伺服器上，也可以在不同的接入伺服器上，但為了防止整臺接入伺服器出現問題，因此，一般由兩臺不同的接入伺服器的接口實現備份。
由於ASSP在本發明中的重要作用，下面結合圖2首先對其組播報文的格式進行說明。圖2中，ASSP組播報文總長度為28位元組，即224bit位，為了便於說明，圖2將其按每4位元組一段分成7段，重疊排放。整個報文中，按不同的長度定義了一些特殊的欄位，用於主備接入伺服器接口傳遞信息，從頭自尾各個欄位與含義分別如下1、版本號(Version)目前為1；
2、報文類型(Type)目前只有一種，即ADVERTISEMENT，值為1；3、備份組標誌(Backup Group ID)標識接口所在的備份組；4、接口的優先級(Priority)；5、認證類型(Auth Type)目前有不認證和信息-摘要算法第五版(Message-Digest algorithm 5，簡稱「MD5」認證兩種；6、ASSP報文的發送時間間隔(Adver Interval)；7、保留位(Reserved)暫時不使用，將來擴展用；8、校驗和(Check Sum)用於校驗整個ASSP報文的合法性；9、隨機數(Random)MD5認證時有用，不認證時沒有用；10、認證值(Auth Value)MD5認證時有用，不認證時沒有用。
這裡需要說明的是，MD5算法使用不需要支付任何版權費用的，所以是在非絕密應用領域的認證情況下大量採用的一種安全算法，它的作用是讓大容量信息在用數字籤名軟體籤署私人密匙前被「壓縮」成一種保密的格式，即把一個任意長度的字節串變換成一定長的大整數，以此種方式達到為需要認證的信息加密的目的。最後還要補充一點，圖2的報文格式僅僅是一種形式，根據需要還可以局部的修改。
以上即是本發明中ASSP組播報文的詳細描述，除此之外，接下來本發明還需要對主備接入伺服器預先做以下的簡單設置。
首先，將需要相互備份的主備份接入伺服器設置一個備份組。只有在同一個備份組內的接口才能互相發送ASSP報文。儘量減少ASSP報文組播的範圍，避免對用戶數據流帶寬的擠佔。
其次，標識備份組中各接口的優先級，用於在備份組中選舉主接入伺服器接口。
接下來，使主接入伺服器接口處於活動狀態，能夠正常收發上行或下行的報文的接口，這裡的報文主要指接入伺服器與二層接入設備之間大量的數據，包括用戶認證、計費、權限控制、流量控制、QOS等控制流數據，也包括用戶與外部網際網路之間交換的數據流，當然還包括ASSP組播報文數據。
最後，設置備接入伺服器接口處於非活動狀態，只能接收ASSP報文，不收發其他的任何報文的接口。備接入伺服器時刻監視ASSP報文的變化，當主接入伺服器接口出現異常後，備接入伺服器接口自動升為主接入伺服器接口，這個之間的切換時間只受電子器件限制，遠遠少於人工切換時間，完全滿足電信級要求。
下面結合圖3、圖4，分別描述根據本發明的原理提出的接入伺服器接口的備份系統和接入伺服器接口的備份方法。
如圖3所示，本實施的接入伺服器接口的備份系統主要包含互為備份的2個接入伺服器接口330和340，它們根據雙方的接口優先級確定主備關係。具體的說，它們相互發送包含其自身接口優先級的ASSP報文，並判斷收到的報文中對方接口優先級是否高於本接口優先級，如果是，則將本接口設置為備接入伺服器接口，否則將本接口設置為主接入伺服器接口。此處需要說明的是，根據本發明的原理，互為備份的接入伺服器接口數量不限與2個，可以是任意多個，其中一個為主接入伺服器接口，其餘都是備接入伺服器接口。
主接入伺服器接口用於在處於活動狀態期間，定期向備接入伺服器接口發送第一報文，備接入伺服器接口用於監控來自所述主接入伺服器接口的第一報文，並在超過預定時間仍未收到所述第一報文時，將自身設置為主接入伺服器接口。
下面進一步描述上述系統的工作情況。用戶36、用戶37首先接入到二層接入設備35中，經過二層接入設備35的匯聚，然後再接入到接入伺服器33的某個接口330上，同時，與接口330互為備份的另一臺接入伺服器34的接口340，也接到二層接入設備35上，且把它們都劃在同一個虛擬區域網(Virtual Local Area Network，簡稱「VLAN」)內，需要說明的是，劃為同一個VLAN可以減少二者間的廣播風暴發生時影響的範圍，同樣可以避免擠佔用戶的帶寬。兩個接入伺服器的上行接至同一個路由器上32上，再通過路由器31逐級最後聯接到網際網路30。
以上描述了網絡拓撲改造。接下來進一步說明軟體上實現ASSP接入伺服器接口備份的流程，如圖4所示首先，步驟410，是默認設置的過程。默認情況下，所有接入伺服器的接口在起始狀態全是主接入伺服器接口，即互為備份的接口330、接口340此時沒有主備之區分，都能正常的收發任何報文。
接下來，當互為備份的接口330、接口340配置在同一個備份組並啟用ASSP協議後，它們便相互發送ASSP組播報文，報文中攜帶了自身接口優先級，由於二者已經在同一個VLAN內，因此，接口330可以收到接口340發出的ASSP報文，同樣，接口340也會收到接口330發送的ASSP報文。
然後，步驟430是一個判斷的過程，也是接口330與接口340區分主備狀態的一個分水嶺。當兩個接口收到對方發來的ASSP報文後，取出報文中的優先級，和自身接口的優先級進行比較，如果發現對方的優先級高，則此接口進入步驟440，如果發現對方的優先級不高於自身優先級，則進行步驟431。
在步驟431中，由於在前面的步驟430，接口判斷出對方的優先級不高於自身優先級，因此本步驟中將自身保持為主接入伺服器狀態。在本實施例中，設定接口330居於這種狀態，即接口330的優先級高於接口340，而且備份組中只有兩個接口，這樣，通過ASSP報文交互後，它便成為主接入服務接口，在工作正常時擔負整個網絡中接入伺服器33與二層接入設備35間的數據流傳遞任務，並能正常收發任何報文。設置為主接入伺服器接口後，在處於活動狀態期間，將要定期向備接入伺服器接口發送ASSP報文，這將在後續的步驟470中進行說明。
在步驟440中，由於前面的步驟430中，接口判斷出對方的優先級高於自身優先級，所以在本步驟中，需要將自身的設成備接入伺服器接口。在本實施例中，設定接口340居於這種狀態，即接口330的優先級低於接口340，這樣，通過ASSP報文交互後，它便成為備接入服務接口，在隨後未來成為新主接入服務接口之前，只能接收ASSP報文。
隨後進入步驟450，備接入伺服器接口判斷是否超過預定時間段仍未收到來自主接入伺服器接口的ASSP報文。本步驟是對接入伺服器接口340的一個判斷過程，該判斷根據時刻監視接收到的ASSP報文間隔情況作出。如果沒有超過設定限值，則繼續保持為備接入伺服器接口狀態。如果超過限定值，則轉到步驟460。
在步驟460中，當主接口異常後，所有的備接口都不會收到主接口發出的第一報文，這樣，超過預定時間，所有的備接口都將升為主接口。此時，相當於回到了默認設置狀態，所有的接口又會發送包含自身優先級的ASSP報文，最終會選舉出一個主接口，其他的成為備接口。
最後，在步驟470，對於主接入伺服器接口，在其處於活動狀態期間，定期向備接入伺服器接口發送ASSP報文。
總結以上步驟，當接口330與接口340正常工作時，在二者選舉出主備接口後，二層接入設備35的所有用戶便只能通過接口330訪問Internet。接口330在處於活動狀態時，會定時，如1秒1次向外發送ASSP報文。這樣，只要接口330正常，接口340就一直能夠收到ASSP報文，從而獲知接口330正處於活動狀態，一直保持備接入伺服器接口狀態。熟悉本領域的技術人員能夠理解，定期向外發送ASSP報文的頻率可以根據需要進行配置和修改。
當接口330發生異常時，接口340便無法收到ASSP報文，如果超過設定的限值，如連續3秒沒有收到接口330發出的ASSP報文，接口340便獲知接口330已經發生異常，自動成為主接入伺服器接口。此時，二層接入設備35下的所有用戶便會通過接口340訪問Internet。由於接口340由備接入伺服器接口切換成主接入伺服器接口的時間很短，通常是幾秒鐘，對用戶來說，由於IP網絡上層協議的處理，是感覺不出相關的變化的，顯然達到了電信級服務的要求。
以上是兩個屬於不同接入伺服器的接口實現備份的實施例，如果兩個接口屬於同一個接入伺服器，流程與其類似，但是只擁有接口級的冗餘備份，而少了接入伺服器級的冗餘備份。
雖然通過參照本發明的某些優選實施例，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種接入伺服器接口的備份方法，其特徵在於，包含以下步驟A互為備份的多個接入伺服器接口根據自身的接口優先級，確定其主備關係；B所述主接入伺服器接口在處於活動狀態期間，定期向備接入伺服器接口發送第一報文；C當所述備接入伺服器接口超過預定時間段仍未收到來自所述主接入伺服器接口的第一報文時，進入步驟A。
2.根據權利要求1所述的接入伺服器接口的備份方法，其特徵在於，所述步驟A包含以下子步驟A1互為備份的多個接入伺服器接口相互發送包含其自身接口優先級的第一報文；A2所述接入伺服器接口判斷收到的所述第一報文中的對方接口優先級是否高於本接口優先級，如果是，則將本接口設置為備接入伺服器接口，否則將本接口設置為主接入伺服器接口。
3.根據權利要求1所述的接入伺服器接口的備份方法，其特徵在於，所述步驟B中，所述主接入伺服器接口可以以1次/秒的頻率向所述備接入伺服器接口發送所述第一報文。
4.根據權利要求1到3任意一項所述的接入伺服器接口的備份方法，其特徵在於，所述互為備份的多個接入伺服器接口可以分布在不同的伺服器上。
5.根據權利要求1到3任意一項所述的接入伺服器接口的備份方法，其特徵在於，所述互為備份的多個接入伺服器接口可以分布在相同的伺服器上。
6.根據權利要求4所述的接入伺服器接口的備份方法，其特徵在於，所述第一報文中包含以下內容版本號、報文類型、備份組標識、接口優先級、所述第一報文的發送時間間隔以及用於校驗所述第一報文合法性的校驗和。
7.根據權利要求6所述的接入伺服器接口的備份方法，其特徵在於，所述第一報文還包含認證類型以及認證所使用的隨機數和認證值。
8.一種接入伺服器接口的備份系統，其特徵在於，包含互為備份的多個接入伺服器接口，其中，所述接入伺服器接口根據雙方的接口優先級確定主備關係，並且，所述主接入伺服器接口用於在處於活動狀態期間，定期向備接入伺服器接口發送第一報文；所述備接入伺服器接口用於監控來自所述主接入伺服器接口的第一報文，並在超過預定時間仍未收到所述第一報文時，將自身設置為主接入伺服器接口。
9.根據權利要求8所述的接入伺服器接口的備份系統，其特徵在於，所述互為備份的多個接入伺服器接口分布在不同的伺服器上。
10.根據權利要求8所述的接入伺服器接口的備份系統，其特徵在於，所述互為備份的多個接入伺服器接口分布在相同的伺服器上。
全文摘要
本發明涉及通信領域，公開了一種接入伺服器接口的備份系統及其方法，使得當正在工作的接入伺服器接口出現故障時，在不需要人工幹預的情況下，也能夠確保正在訪問網絡的用戶不受到影響。本發明的原理在於，配備了互為主備關係的接入伺服器接口，主接入伺服器接口定期向備接入伺服器接口發送第一報文。當主接入伺服器接口出現故障時，備接入伺服器接口通過在預定時間內未收到來自主接入伺服器接口的第一報文判定其出現故障，並自動將自身設置為主接入伺服器接口，繼續為用戶提供接入服務。
文檔編號H04B1/74GK1780231SQ200410097290
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月25日 優先權日2004年11月25日
發明者李建軍, 郭俊, 黃永強, 熊蘇學 申請人:華為技術有限公司