[發明專利]一種寬帶網絡接入及流量管理調度系統

無效

• 申請號: 200710027320.6
• 申請日: 2007-03-28
• 公開（公告）號: CN101098305A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 秦勇;梁根;楊忠明;梁活民;薛鋒
• 申請（專利權）人: 秦勇
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/28;H04L29/06
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明屬于網絡接入及流量控制領域，特別是涉及一種寬帶網絡的接入及流量管理調度系統。

技術背景

目前校園網或者寬帶小區普遍采用固定IP或DHCP上網方式，采用固定IP上網方式管理困難，用戶自行設置更改自己的IP地址都會造成管理上的麻煩，惡意用戶甚至可以自己更改網卡的MAC地址，盜用其他用戶的服務。如果采用DHCP上網方式，一方面DHCP協議存在著較多的廣播開銷，對于用戶量較多的大型以太交換網絡，采用DHCP同樣會造成配置和管理上的困難，并且不能對用戶進行流量整形和計費服務策略不靈活。

市場上有專門針對負載均衡的流量調度服務器、寬帶網絡接入服務器、計費網關和防火墻，它們各自能實現某一特定功能，但不能整合起來統一給整個校園網或者寬帶小區提供一套完整的解決方案，而且這幾種產品的價格非常昂貴，建網成本高。

國際和國內還沒有基于加權多路徑流量調度管理的硬件產品，現有的硬件接入產品并不具備針對并發連接控制和基于角色的個性化流量控制與分配功能，因此在實際網絡管理中缺乏有效的管理技術手段，國內各大運營商甚至醞釀流量計費方案以應對日益突出的非法并機、BT濫用和網絡病毒問題。

電信網技術2002年02期刊載Hammer10000IP?DSLAM?ADSL/VDSL是能提供上千兆上行通道，支持多達4096個標準的802.1Q?Vlan的大容量網絡寬帶接入設備，但文章中并沒有提及該產品具有支持多個出口線路，具有多路徑網絡流量負載平衡功能，也并未提及基于角色的隊列管理和帶寬分配等特性。

華為公司專利公開號1553691提出了一個大容量寬帶接入方法，支持4000個以上寬帶用戶，支持Radius認證，可以保存各上網用戶的詳細資料，并對其進行靈活的計費；但該發明中沒有提及包處理速率是否達到或超過300mb/s，也未見具有多路徑網絡流量負載平衡功能的論述。

軟件學報2005年03期Linux環境下路由器中的網絡帶寬管理提出了一種新穎的網絡帶寬管理機制，它通過調度網絡協議處理所占用的CPU時間來實現帶寬管理，從而提供更好的流量隔離，并且能夠有效地節省用于網絡處理的CPU資源.它的側重點與本項目這種支持多個出口線路，具有多路徑網絡流量負載均衡功能的寬帶接入調度器是不同的。

計算機與網絡2003(9)-56-59一文中多服務器系統中動態負載平衡模型的研究與應用介紹了多服務器技術和負載平衡技術，討論了多服務器系統中基于網絡流量的動態負載平衡模型，而本項目所研究的接入調度器能夠進行大規模的IP分組重組的并行化計算，解決大型寬帶網絡的大量用戶接入。

國外有F5流量調度器，能都實現動態的負載均衡，效果很好，但價格昂貴，且只具有負載均衡功能，不能處理多路徑加權線路流量體系，不適合我國國情和國內信息化建設的需求。

教育部查新報告2005207結論：國內有大容量的通過單臺堆疊接入方法并支持4000個或者8000個以上寬帶用戶的文獻報道，但未見單臺接入管理器達1500個用戶及以上的報道，未見有包處理速率是否達到或者超過300mb/s的內容報道。國內有多路徑網絡流量負載平衡技術算法和模型的研究的文獻報道，但未見有基于多路徑流量調度管理器的硬件產品的內容報道。國內有具有流量控制，認證計費，安全管理和檢測功能的各種網絡接入設備的報道，但未見有將這幾種功能集成在一起的硬件產品的報道。國內未見針對并發連接控制和基于角色的個性化流量控制與分配功能的硬件產品的內容報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供同時包括了流量均衡、計費認證、網絡接入、防火墻等四種功能于一體的寬帶網絡接入及流量管理調度系統，特別是應用于高校和各種計費政策的寬帶小區中。

為了實現上述發明目的，采用的技術方案如下：

一種寬帶網絡接入及流量管理調度系統，包括核心處理模塊、數據鏈路層處理模塊、網絡層處理模塊及管理模塊，并通過IP分組重組的多級并行化進行網絡地址轉換，實現多用戶的并發連接控制及基于角色的帶寬分配，使得接入服務器多鏈路出口間的流量負載平衡。

上述技術方案中，所述IP分組重組的多級并行化具體包括如下步驟：

(1)實現集群并行計算IP分組重組，將每個計算節點用一個運行FreeBSD系統的對稱多處理SMP計算機組成的集群來替代，計算節點之間通過集群通信環境MPICH實現并行計算IP分組重組；

(2)基于MPICH共享存儲的二級并行，在節點內使用MPICH的共享內存機制，在節點間使用MPICH的消息通信；