專利名稱：用于olt網(wǎng)絡(luò)管理通道的報文限制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬EPON (以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))領(lǐng)域局端OLT (光線路終端)設(shè)備系統(tǒng)軟件的健壯性、安全性處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
(一)在網(wǎng)絡(luò)異常的情況下，OLT設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理通道內(nèi)會產(chǎn)生報文風暴OLT設(shè)備除了偶爾采用本地串ロ進行管理之外，通常采用TELNET (網(wǎng)絡(luò)虛擬終端協(xié)議)客戶端或SNMP (簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)網(wǎng)管程序，通過帶外或帶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)管理ロ對設(shè)備進
行管理。在OLT設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理通道內(nèi)，當交換機故障或配置錯誤、或下接的其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端ロ自環(huán)或故障、或人為惡意報文攻擊等ー些異常情況下，OLT設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理通道內(nèi)，經(jīng)常會產(chǎn)生多播、單播、廣播風暴等極端的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。(ニ)OLT設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接ロ模式OLT設(shè)備中的網(wǎng)絡(luò)接ロ可以配置成兩種模式:混雜模式和特定模式，這也是本發(fā)明中限速功能的關(guān)鍵?；祀s模式:接收所有的報文(包括惡意攻擊報文)，在這種模式下，OLT設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接ロ將接收管理通道中的所有報文；特定摸式:只接受特定MAC地址的報文，在這種模式下，OLT設(shè)備只接受與本設(shè)備相關(guān)的報文。(三)在管理通道內(nèi)產(chǎn)生報文風暴時，OLT設(shè)備中的缺陷表征當OLT網(wǎng)絡(luò)管理通道中產(chǎn)生報文風暴時，大量的無關(guān)包文將被充斥到OLT的網(wǎng)絡(luò)管理接ロ，并被OLT網(wǎng)絡(luò)管理接ロ硬件自動接收，并引發(fā)報文接收中斷、導致OLT軟件系統(tǒng)調(diào)用報文接收中斷服務(wù)程序、并上傳TCP/IP協(xié)議棧，這樣會占用OLT系統(tǒng)的大量CPU處理時間。1、在Linux操作系統(tǒng)上的表現(xiàn):(I)命令行操作界面反應(yīng)延遲，輸入后長時間沒有反應(yīng)；(2)網(wǎng)管操作界面反應(yīng)延遲，操作延遲長，超時甚至失?。?3)網(wǎng)管程序與OLT設(shè)備兩者之間，如果設(shè)計有定時輪詢或定時通信的任務(wù)，將全部超時失敗，網(wǎng)管界面表現(xiàn)為設(shè)備掉線，失去聯(lián)系等現(xiàn)象；(4)如果OLT設(shè)備開啟有看門狗功能，喂狗動作將被延遲，OLT設(shè)備將會反復重啟。2、在VxWorks操作系統(tǒng)上的表現(xiàn):(I)命令行、網(wǎng)管等人機操作界面，全部“假死”，輸入后無任何反應(yīng)；(2)網(wǎng)管程序處于與OLT設(shè)備失聯(lián)狀態(tài)，無法對OLT進行正常操作。(四)在工程應(yīng)用中的不利影響(I)人機界面操作遲緩，用戶體驗性以及交互性差；(2)有時序要求的子系統(tǒng)或輔助系統(tǒng)，時序已經(jīng)混亂，不能正常工作，會導致整個OLT設(shè)備的可靠性、健壯性急劇降低；(3)設(shè)備很容易出現(xiàn)其它衍生異常。例如設(shè)備死機，客戶業(yè)務(wù)中斷等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種限制網(wǎng)絡(luò)報文通過OLT設(shè)備管理ロ沖擊系統(tǒng)的方法，該方法解決了因OLT設(shè)備管理通道中，報文風暴對OLT設(shè)備的沖擊的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)問題是:用于OLT網(wǎng)絡(luò)管理通道的報文限制系統(tǒng)，包括:報文入口模塊，用于接收報文、計數(shù)器遞增以及控制報文接收功能的關(guān)閉；報文出口模塊，用于處理報文、計數(shù)器的遞減以及控制報文接收功能開啟；這兩個模塊設(shè)置在光線路終端的網(wǎng)絡(luò)接ロ驅(qū)動程序中。用于OLT網(wǎng)絡(luò)管理通道的報文限制方法，包括:SI)光線路終端的網(wǎng)絡(luò)接ロ配置為接收所有網(wǎng)絡(luò)報文，并通過報文入口模塊的計數(shù)器對光線路終端在一個采樣周期T2內(nèi)接收到的報文進行統(tǒng)計；S2) —個采樣周期內(nèi)收到的報文達到上限M，則啟動限速，網(wǎng)絡(luò)接ロ配置為只接受目的MAC地址為光線路終端自身MAC地址的報文，并通過報文入口模塊關(guān)閉目的MAC地址不是光線路終端自身MAC地址報文的接收功能；S3)通過報文出ロ模塊啟動ー個定時器，如果定時器的值達到ー個周期T之后以步長N遞減相應(yīng)的報文計數(shù)器；S4)檢測計數(shù)器值是否低于設(shè)定的限速報文下限值A(chǔ)，如果低于A，進入步驟S5，否則返回到步驟S3 ；S5)通過報文出ロ模塊開啟所有報文報文的接收功能，然后返回SI，進行下ー個周期的報文限制過程。所述的方法，步驟SI按照廣播、組播、單播報文分別統(tǒng)計，T2取值0.2s ;步驟S2的M值為:廣播報文150個，組播報文150個，單播報文1500個；步驟S4的每種報文的A值是廣播報文75個，組播報文75個，單播報文750個。所述的方法，步驟S2的M=A+T1*V，其中Tl為限速周期，V為系統(tǒng)處理報文速率。所述的方法，步驟S3的T=10ms，T彡Tl。所述的方法，Tl取值0.25s。所述的方法，步驟S3的N=V*T，其中不同類型的報文的V值為:廣播報文300pps，組播報文300pps，單播報文3000pps。本發(fā)明的優(yōu)點:解決了因OLT設(shè)備管理通道中，報文風暴對OLT設(shè)備的沖擊，導致的OLT設(shè)備軟件系統(tǒng)可靠性、健壯性下降、功能異常、以及莫名死機等技術(shù)問題，大大增強了 OLT設(shè)備在復雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運行的可靠性、安全性以及健壯性。


圖1是限速報文下限值的設(shè)定示意圖。圖2是限速報文上限值的設(shè)定示意圖。圖3是限速功能所有參 數(shù)關(guān)系的示意圖。圖4是計數(shù)器累加示意圖。圖5是計數(shù)器上限檢測示意圖。圖6是實施限速時各參數(shù)的關(guān)系示意圖。
圖7是報文入口模塊的處理流程。圖8是報文出ロ模塊的處理流程。
具體實施例方式鑒于背景技術(shù)所述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明有效地解決了該問題。本發(fā)明通過在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動接ロ程序中，分別增加廣播報文限速功能、多播報文限速功能、未知單播報文限速功能。限速吋，網(wǎng)絡(luò)接ロ配置為特定模式，只接受目的MAC為OLT設(shè)備自己MAC的報文；正常時，即不限速時，網(wǎng)絡(luò)接ロ配置為混雜模式，接收所有網(wǎng)絡(luò)報文。限速功能以管理通道中進入OLT設(shè)備的上述3種報文的正常報文平均值和最大突發(fā)報文值為基準來控制限速功能的開啟或關(guān)閉，以此對大量的廣播、組播、單播報文進行合理的控制，從而有效地解決報文風暴泛濫給OLT系統(tǒng)造成的巨大危害。本發(fā)明中，具體采用如下技術(shù)手段實現(xiàn)限速功能:本發(fā)明在思路上可劃分 為兩部分，接收部分和發(fā)送部分。接收部分，首先在報文接收端增加一個統(tǒng)計報文個數(shù)的報文接收計數(shù)器，每接收到ー個報文，計數(shù)器就増加1，然后通過檢測這個計數(shù)器值是否達到設(shè)定的限速報文上限值(即非正常情況報文接收上限值)以決定報文限速功能是否開啟。發(fā)送部分，在報文發(fā)送端，啟動ー個定時器，毎次定時器超吋，將報文接收計數(shù)器的值減去定時器間隔期間發(fā)送報文的個數(shù)，然后檢測更新后的計數(shù)器值是否低于限速報文下限值(即正常情況下報文接收值)以決定報文限速功能是否關(guān)閉。通過兩個部分的協(xié)作，實現(xiàn)了在管理通道網(wǎng)絡(luò)異常情況下，即在報文風暴、惡意攻擊等發(fā)生時，能夠有效抵御風暴報文，進而保護OLT系統(tǒng)，保證用戶業(yè)務(wù)的正常進行。 下面結(jié)合附圖進ー步詳述本發(fā)明。1.限速功能參數(shù)的確定及性能評估在實施限速功能之前需要配置限速功能設(shè)計中必須的5個參數(shù)，以及對限速性能作ー個評估，以使限速功能達到最好的效果，在保證功能能有效抵御報文風暴的同時也能有較好的用戶界面交互性。(I)限速報文下限值限速報文下限值(也可稱作正常報文平均值)，指在正常情況下采樣周期內(nèi)(采樣周期的值的確定根據(jù)實際情況來確定，在下面將解釋)進行業(yè)務(wù)往來流向OLT系統(tǒng)的報文數(shù)，此時網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，沒有報文風暴發(fā)生?！鰪V播限速報文下限值:正常情況下采樣周期內(nèi)接收正常廣播報文平均值?！鼋M播限速報文下限值:正常情況下采樣周期內(nèi)接收正常組播報文平均值?！鰡尾ハ匏賵笪南孪拗?正常情況下采樣周期內(nèi)接收正常單播報文平均值。這個值記作A。如圖1所示，在廣東東研網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司OLT系統(tǒng)中，以VISTA1600F型設(shè)備為例，對于帶外管理的網(wǎng)管以及TELNET客戶端等用戶程序，正常情況下交互的數(shù)據(jù)量不大，這個值分別為:廣播報文:75個，組播報文:75個，單播報文:750個。(2)限速報文上限值限速報文上限值(也稱最大突發(fā)報文值)，是指實施限速功能的報文數(shù)。這個值與限速報文下限值、采樣周期以及報文處理速率等有夫。在采樣周期內(nèi)流向OLT系統(tǒng)的報文數(shù)達到這個值后，將關(guān)閉報文接收功能，啟動限速。這時可能出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)故障，發(fā)生報文風暴，或者是出現(xiàn)大量惡意攻擊報文等等?！鰪V播限速報文上限值:采樣周期內(nèi)，實行廣播報文限速的最大值?！鼋M播限速報文上限值:采樣周期內(nèi)，實行組播報文限速的最大值?！鰡尾ハ匏賵笪纳舷拗?采樣周期內(nèi)，實行單播報文限速的最大值。這個值記作M。如圖2所示，在廣東東研網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司OLT系統(tǒng)中，以VISTA1600F型設(shè)備為例，這個值分別為:廣播報文:150個，組播報文:150個，單播報文:1500個。(3)限速周期(保證在這個周期的時間內(nèi)只處理特定報文)本發(fā)明首先的出發(fā)點就是用戶的體驗性。限速周期(也可稱作用戶服務(wù)周期)，是指在非正常網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)時，限速功能啟動的時間，這段時間只接受目的MAC為設(shè)備自己的報文，保證用戶程序(TELNET客戶端、網(wǎng)管)與OLT系統(tǒng)正常交互(操作能盡可能快的完成)。這個值是ー個范圍,這個值記作TI。在這個范圍的取值內(nèi)，實行限速功能(0LT系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接ロ配置為特定模式)，只接受用戶程序發(fā)送給OLT系統(tǒng)的報文，Tl越大，M值也越大，正常應(yīng)用的操作有充足的時間片完成(但是M值越大，達到啟動限速功能的間 隔也就越大)。(4)系統(tǒng)處理報文速率系統(tǒng)處理報文速率，是指在単位時間內(nèi)，系統(tǒng)處理發(fā)送的報文值。該值是一定的，由OLT系統(tǒng)的實際性能來決定，對于廣播、組播、單播報文處理，該值是不一樣的。這個值記作V。(5)采樣周期采樣周期，是指在限速功能關(guān)閉之后，開啟報文接收功能的時間。在這段時間內(nèi)開始對所有報文(包括正常業(yè)務(wù)報文和非正常的報文)進行采樣計數(shù)，在非正常網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)時，OLT接收到的所有報文中，正常報文所占比例會很小，CPU的大部分性能會被異常報文消耗棹。這個值得設(shè)定必須保證達到一定M值后，就實行限速功能，以不讓正常應(yīng)用等待過長而超吋。這個值也是ー個范圍，記為T2。T2值越小，M值也就越小，異常情況下OLT系統(tǒng)會很快進入限速功能，正常應(yīng)用會被響應(yīng)到(但是M值越小，留給應(yīng)用程序的時間片也越小)。(6)性能評估:上述這些數(shù)據(jù)是有效實施本發(fā)明中限速功能的保證，在不同規(guī)模的系統(tǒng)以及不網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的系統(tǒng)中，他們的值都不一樣，在實際工程應(yīng)用時要通過實際的需求以及實際測試來確定這些值。我們要從用戶程序的角度來評估限速功能的性能，這個由兩方面因素決定:a、用戶程序(TELNET客戶端、網(wǎng)管)與OLT系統(tǒng)(單次)交互間隔時間——采樣周期。在保證程序的體驗性好的情況下(即保證程序響應(yīng)速度，用戶覺得“不卡”)，測試程序能承受的最大時間，在這個時間內(nèi)程序不超時，且用戶操作也不覺得卡。這個時間作為T2的值。b、用戶程序被OLT系統(tǒng)服務(wù)的時間——限速周期，也就是在限速功能開啟的時間段，用戶程序被OLT系統(tǒng)服務(wù)時間長度，在這個時間內(nèi)要保證用戶程序至少能將它的一次操作完成(即保證程序服務(wù)質(zhì)量)。這個時間作為限速周期Tl的值。然后我們來看他們之間的關(guān)系:■限速報文下限值A(chǔ):采樣周期內(nèi)，正常期間接收到的報文。■限速報文上限值M:限速報文下限值+限速周期*系統(tǒng)處理報文速率即:M=A+T1*V■ T2正相關(guān)于M，即M越大，T2越大。分析知道，采樣·吋，T2值決定M的值，T2的值由用戶程序決定，T2越小，用戶程序被響應(yīng)的速度越快，故而不覺得卡，但是M值會越小，Tl值也會隨之小，程序交互時間短。故可得出知道，影響限速功能以及用戶體驗性的兩個參數(shù)為Tl和T2，且兩個值是正相關(guān)關(guān)系，T2越小越好，Tl越大越好。要達到最佳限速功能性能，Tl和T2的值必須達到ー個平衡，在滿足T2盡可能小的同時(滿足用戶響應(yīng)速度)也保證Tl盡可能的大(滿足用戶服務(wù)質(zhì)量)。因為Tl和T2是ー個范圍，在工程應(yīng)用中實際選取時，首先先確定T2的值，不同的應(yīng)用程序，T2值選取不同的大小。對于交互頻率大的的用戶程序來說，T2值取小一些，對于交互頻率較小的用戶程序來說，T2值取大些。對于網(wǎng)管以及TELNET等應(yīng)用來說，通過獲取網(wǎng)管與OLT交互超時時間以及兼顧用戶操作等待時間等因素決定T2的值。通過實際測試，T2值在0.1 0.5s比較合適，在保證合適的響應(yīng)周期，測試系統(tǒng)中在非正常網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的M的值，然后通過V值得出Tl的值。在廣東東研網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司OLT系統(tǒng)中，以VISTA1600F型設(shè)備為例，通過測試得出:T2=0.2s 左右。M的值分別為:廣播報文150個，組播報文150個，單播報文:1500個。A的值分別為:廣播報文75個，組播報文75個，單播報文:750個。V的值分別為:廣播報文300pps,組播報文300pps,單播報文3000pps(pps:packetper second,報文 / 秒)。Tl=0.25s,(150p_75p)/300pps 或(1500p_750p)/3000pps。2、報文接收端ロ的處理在網(wǎng)絡(luò)接ロ驅(qū)動程序中都會提供鉤子函數(shù)，通過在驅(qū)動程序中提供的接ロ函數(shù)——鉤子函數(shù)中做處理，在該函數(shù)中檢測報文接收，安置ー個統(tǒng)計廣播、組播、單播報文總個數(shù)的統(tǒng)計計數(shù)器，毎次接收到了廣播、組播、單播報文，就將相應(yīng)的計數(shù)器増加。毎次增加以后，檢測計數(shù)器的值是否超過了最大突發(fā)報文值，若超過，則關(guān)閉相應(yīng)報文的接收功能；若未達到最大突發(fā)報文值，按正常情況處理，繼續(xù)接收報文。( I)統(tǒng)計廣播、組播、單播報文總個數(shù)，累加相應(yīng)的計數(shù)器；如圖4所示。“broadcast_count++”表示姆收到ー個廣播報文,相應(yīng)的計數(shù)器加I ;“multicast_count++”表示姆收到一個組播報文，相應(yīng)的計數(shù)器加I ;“unicast_count++”表示每收到ー個單播報文，相應(yīng)的計數(shù)器加I。(2)檢測計數(shù)器值是否達到設(shè)定的限速報文上限值M ;如圖5所示。
(3)達到M點，即超過了設(shè)定的限速報文上限值時，則啟動限速功能，關(guān)閉對應(yīng)報文接收功能。注:限速功能函數(shù)需要在之前建立，用于控制報文的接收開關(guān)。具體完整的實現(xiàn)邏輯流程圖見說明書附7報文接收模塊。3、報文發(fā)送端ロ的處理對于系統(tǒng)處理報文，由于OLT系統(tǒng)處理報文速度是一定的(與性能等有夫)，啟動ー個定時器，這個定時器的定時周期是系統(tǒng)處理單位報文N (定時器周期處理報文數(shù))的時間(定時器周期可以根據(jù)具體情況設(shè)定)，即每次經(jīng)過定時器周期T后，定時器就超吋。定時器超時處理進程將廣播、組播、單播報文接收總個數(shù)的計數(shù)器減去系統(tǒng)發(fā)送的単位報文值N，然后檢測更新后的統(tǒng)計廣播、組播、單播報文總個數(shù)的計數(shù)器值，看是否低于限速報文下限值，若低于該值，則開啟相應(yīng)報文的接收處理功能；若未低于該值，不作處理。(I)定時器啟動，超時周期為T。因為OLT處理報文的速度一定,故而可以建立ー個定時器以一定的周期處理報文計數(shù)器的值，這個值的大小適中，且T く Tl。(2)超時后以步長N遞減廣播、組播、單播報文計數(shù)器值，若計數(shù)器總值小于步長值，則置零處理。如圖6 所示，N=V*T在廣東東研網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司OLT系統(tǒng)中，T值為10ms，該值N的設(shè)置分別為，廣播:3，組播:3，單播:30。(3)檢測計數(shù)器值是否低于設(shè)定的限速報文下限值，即計數(shù)器值是否達到A點。(4)計數(shù)器值低于A點則開啟對應(yīng)報文接收功能。具體完整的實現(xiàn)邏輯流程圖見說明書附8報文發(fā)送模塊。廣播、多播、單播限速功能由報文入口模塊和報文出口模塊這兩個模塊構(gòu)成。如圖7所示，報文入口模塊負責接收報文，計數(shù)器遞增以及控制報文接收功能關(guān)閉。如圖8所示，報文出口模塊負責處理報文，計數(shù)器的遞減以及控制報文接收功能開啟。
權(quán)利要求
1.用于OLT網(wǎng)絡(luò)管理通道的報文限制系統(tǒng)，其特征在于包括:報文入口模塊，用于接收報文、計數(shù)器遞增以及控制報文接收功能的關(guān)閉；報文出ロ模塊，用于處理報文、計數(shù)器的遞減以及控制報文接收功能開啟；這兩個模塊設(shè)置在光線路終端的網(wǎng)絡(luò)接ロ驅(qū)動程序中。
2.用于OLT網(wǎng)絡(luò)管理通道的報文限制方法，其特征在于包括: 51)光線路終端的網(wǎng)絡(luò)接ロ配置為接收所有網(wǎng)絡(luò)報文，并通過報文入口模塊的計數(shù)器對光線路終端在一個采樣周期T2內(nèi)接收到的報文進行統(tǒng)計； 52)—個采樣周期內(nèi)收到的報文達到上限M，則啟動限速，網(wǎng)絡(luò)接ロ配置為只接受目的MAC地址為光線路終端自身MAC地址的報文，并通過報文入ロ模塊關(guān)閉目的MAC地址不是光線路終端自身MAC地址報文的接收功能； 53)通過報文出ロ模塊啟動ー個定時器，如果定時器的值達到ー個周期T之后以步長N遞減相應(yīng)的報文計數(shù)器； 54)檢測計數(shù)器值是否低于設(shè)定的限速報文下限值A(chǔ)，如果低于A，進入步驟S5，否則返回到步驟S3 ； 55)通過報文出口模塊開啟所有報文的接收功能，然后返回SI，進行下ー個周期的報文限制過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟SI按照廣播、組播、單播報文分別統(tǒng)計，T2取值0.2s ;步驟S2的M值為:廣播報文150個，組播報文150個，單播報文1500個；步驟S4的每種報文的A值是廣播報文75個，組播報文75個，單播報文750個。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟S2的M=A+T1*V，其中Tl為限速周期，V為系統(tǒng)處理報文速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:步驟S3的T=10ms，T< Tl。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:T1取值0.25s。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:步驟S3的N=V*T，其中不同類型的報文的V值為:廣播報文300pps，組播報文300pps，單播報文3000pps。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于OLT網(wǎng)絡(luò)管理通道的報文限制系統(tǒng)及方法，該限制系統(tǒng)包括報文入口模塊，用于接收報文、計數(shù)器遞增以及控制報文接收功能的關(guān)閉；報文出口模塊，用于處理報文、計數(shù)器的遞減以及控制報文接收功能開啟；這兩個模塊設(shè)置在光線路終端的網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動程序中。本發(fā)明解決了因OLT設(shè)備管理通道中，報文風暴對OLT設(shè)備的沖擊的問題。
文檔編號H04Q11/00GK103117871SQ201210593789
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者張進, 王國鋒 申請人:廣東東研網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司