网络地址获取方法、系统及网络设备与流程

1.本发明涉及互联网技术领域，具体涉及一种网络地址获取方法、系统及网络设备。


背景技术：

2.在当前的dhcp(dynamic host configuration protocol，动态主机配置协议)系统中，网络设备与dhcp服务器可以按照图1所示的过程进行交互，从而完成网络地址的配置过程。
3.具体地，网络设备会先在网络中广播dhcp发现(discover)报文，接收到该dhcp发现报文的各个dhcp服务器都会向网络设备发送地址提供(dhcp offer)报文，在该地址提供报文中可以携带dhcp服务器准备为网络设备分配的网络地址。
4.网络设备可以仅针对第一个接收到的地址提供报文发起回应，以广播的方式在网络中发送dhcp请求(request)报文。第一个向网络设备发送地址提供报文的dhcp服务器在接收到该dhcp请求报文后，如果确认将之前的网络地址分配给网络设备，就可以向网络设备发送dhcp确认(ack)报文；而如果无法将之前的网络地址分配给网络设备，则可以向网络设备发送dhcp否定(nak)报文。
5.可见，网络设备通常会由第一个发送地址提供报文的dhcp服务器分配网络地址。但实际应用中，网络设备可能会需要从固定的某个dhcp服务器处获取动态网络地址，而按照现有技术中这种方式，无法保证该固定的dhcp服务器能够第一个向网络设备发送地址提供报文，从而导致网络设备无法从固定的dhcp服务器处获取到网络地址，进而导致网络设备在配置了网络地址后无法正常工作。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明实施方式提供了一种网络地址获取方法、系统及网络设备，能够允许网络设备从指定的dhcp服务器处获取网络地址。
7.本发明一方面提供了一种网络地址获取方法，所述方法应用于待获取网络地址的网络设备中，所述方法包括：在当前网络中广播dhcp发现报文，并从各个dhcp服务器反馈的地址提供报文中，识别出携带验证标识的目标地址提供报文；在所述验证标识与所述网络设备中内置的验证标识一致的情况下，在所述当前网络中广播dhcp请求报文，所述dhcp请求报文中至少携带服务器标识；其中，所述服务器标识为反馈所述目标地址提供报文的目标dhcp服务器的标识；接收所述目标dhcp服务器发来的确认报文，在所述确认报文中携带的验证标识与所述网络设备中内置的验证标识一致的情况下，根据所述确认报文为所述网络设备配置网络地址。
8.在一个实施方式中，从各个dhcp服务器反馈的地址提供报文中，识别出携带验证标识的目标地址提供报文包括：在接收到第一个dhcp服务器针对所述dhcp发现报文反馈的地址提供报文后，判断所述地址提供报文中是否携带验证标识；若所述地址提供报文中未携带验证标识，在指定时段内从其它dhcp服务器反馈的地址提供报文中识别携带验证标识
的目标地址提供报文。
9.在一个实施方式中，所述方法还包括：若在所述指定时段内未识别出携带验证标识的目标地址提供报文，在所述当前网络中广播携带所述第一个dhcp服务器的服务器标识的dhcp请求报文。
10.在一个实施方式中，所述方法还包括：接收所述第一个dhcp服务器发来的确认报文，所述第一个dhcp服务器发来的确认报文中未携带验证标识；探测所述第一个dhcp服务器发来的确认报文指定的网络地址是否存在地址冲突，若不存在，将所述第一个dhcp服务器发来的确认报文指定的网络地址分配给所述网络设备。
11.在一个实施方式中，所述方法还包括：若所述目标地址提供报文中的验证标识与所述网络设备中内置的验证标识不一致，丢弃所述目标地址提供报文，并按照以下任一方式继续进行处理：从所述各个dhcp服务器反馈的其它地址提供报文中，识别携带了所述内置的验证标识的地址提供报文，以基于识别的所述地址提供报文配置网络地址；或者结束当前轮次的网络地址配置过程，并在当前网络中重新广播dhcp发现报文；或者从所述各个dhcp服务器反馈的其它地址提供报文中，识别出最先收到的地址提供报文，并基于所述最先收到的地址提供报文配置网络地址。
12.在一个实施方式中，根据所述确认报文为所述网络设备配置网络地址包括：探测所述确认报文指定的网络地址是否存在地址冲突，若不存在，将所述确认报文指定的网络地址分配给所述网络设备。
13.在一个实施方式中，所述方法还包括：若所述确认报文中携带的验证标识与所述网络设备中内置的验证标识不一致，丢弃所述确认报文，并按照以下任一方式继续进行处理：从所述各个dhcp服务器反馈的其它地址提供报文中，识别携带了所述内置的验证标识的地址提供报文，以基于识别的所述地址提供报文配置网络地址；或者结束当前轮次的网络地址配置过程，并在当前网络中重新广播dhcp发现报文；或者从所述各个dhcp服务器反馈的其它地址提供报文中，识别出最先收到的地址提供报文，并基于所述最先收到的地址提供报文配置网络地址。
14.本发明另一方面还提供了一种网络地址获取系统，所述系统包括：报文识别单元，用于在当前网络中广播dhcp发现报文，并从各个dhcp服务器反馈的地址提供报文中，识别出携带验证标识的目标地址提供报文；请求广播单元，用于在所述验证标识与所述网络设备中内置的验证标识一致的情况下，在所述当前网络中广播dhcp请求报文，所述dhcp请求报文中至少携带服务器标识；其中，所述服务器标识为反馈所述目标地址提供报文的目标dhcp服务器的标识；地址配置单元，用于接收所述目标dhcp服务器发来的确认报文，在所述确认报文中携带的验证标识与所述网络设备中内置的验证标识一致的情况下，根据所述确认报文为所述网络设备配置网络地址。
15.本发明另一方面还提供了一种网络设备，所述网络设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的网络地址获取方法。
16.本发明另一方面还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的网络地址获取方法。
17.本技术提供的技术方案，当网络设备需要从指定的dhcp服务器处获取网络地址
时，可以事先在网络设备和dhcp服务器中配置验证标识。当网络设备在当前网络中广播了dhcp发现报文后，指定的dhcp服务器在发送地址提供报文时，会在该地址提供报文中添加上述的验证标识。而其它的dhcp服务器针对该dhcp发现报文，就不会添加验证标识。在这种情况下，网络设备可以根据携带验证标识的地址提供报文进行网络地址的获取过程。
18.具体地，如果地址提供报文中携带的验证标识与网络设备中内置的验证标识一致，那么网络设备就可以针对该地址提供报文，广播dhcp请求报文。后续，指定的dhcp服务器在发送dhcp确认报文时，也会添加对应的验证标识。同样地，如果dhcp确认报文中的验证标识与网络设备中内置的验证标识一致，网路设备就可以根据该dhcp确认报文来进行网络地址的配置。
19.可见，通过在报文中添加验证标识的方式，可以使得网络设备从指定的dhcp服务器处获取网络地址，从而保证了网络设备在进行地址配置后，能够正常工作，进而提高了整体系统的稳定性。
附图说明
20.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
21.图1示出了现有技术中dhcp的地址配置流程；
22.图2示出了本发明一个实施方式中vxlan组网的系统结构示意图；
23.图3示出了本发明一个实施方式中网络地址获取方法的步骤示意图；
24.图4示出了本发明一个实施方式中的报文处理流程图；
25.图5示出了本发明一个实施方式中地址配置的流程图；
26.图6示出了本发明一个实施方式中网络地址获取系统的功能模块示意图；
27.图7示出了本发明一个实施方式中网络设备的结构示意图。
具体实施方式
28.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
29.请参阅图2，在vxlan的一个组网中，可以包括核心交换机(spine)、汇聚交换机(leaf)、接入交换机(access)、终端设备等网络设备以及多个dhcp服务器。其中，多个dhcp服务器中可以包括vxlan组网中指定的dhcp服务器和其它私设的dhcp服务器，指定的dhcp服务器例如可以是图2中的dhcp服务器1，私设的dhcp服务器例如可以是图2中的dhcp服务器2和具备dhcp功能的家用路由器。
30.在vxlan组网中，核心交换机、汇聚交换机和接入交换机都是需要自动化上线的设备，在自动化上线过程中，这些设备需要从指定的dhcp服务器处获取vlan的ip地址。而如果按照现有的dhcp地址分配流量，自动化上线的设备可能会从dhcp服务器2或者家用路由器处获取ip地址，而并非是从dhcp服务器1处获取ip地址，这样会导致设备无法完成自动化上
线的过程。
31.鉴于此，本技术一个实施方式提供了一种网络地址获取方法，该方法可以应用于待获取网络地址的网络设备中，该网络设备例如可以是上述的核心交换机、汇聚交换机、接入交换机以及用户的终端设备。请参阅图3，所述方法可以包括以下多个步骤。
32.s1：在当前网络中广播dhcp发现报文，并从各个dhcp服务器反馈的地址提供报文中，识别出携带验证标识的目标地址提供报文。
33.在本实施方式中，针对vxlan组网中需要从指定的dhcp服务器处获取网络地址的网络设备，可以在这些网络设备和指定的dhcp服务器中均预先配置一个验证标识。该验证标识例如可以是企业编号，或者是其它全局唯一的标识。在网络设备和指定的dhcp服务器中，该验证标识需要保持一致。
34.按照现有的dhcp地址分配的基本流程，网络设备在启动后，可以在当前的vxlan组网中广播dhcp发现报文。具体地，网络设备可以向ip地址255.255.255.255发送该dhcp发现报文，从而达到广播的效果。该dhcp发现报文可以遵循现有的dhcp发现报文的格式。例如，dhcp发现报文中可以包含操作类型字段、硬件地址类型字段、硬件地址长度字段、中继数目字段、随机数字段等。
35.在本实施方式中，vxlan组网中的各个dhcp服务器都会接收到该dhcp发现报文，每个dhcp服务器可以根据自身维护的ip地址池，从中选择一个可用的ip地址，并构建包含该ip地址的地址提供报文。各个dhcp服务器可以将构建的地址提供报文均反馈给发送dhcp发现报文的网络设备。需要说明的是，在地址提供报文中，除了包含dhcp服务器拟分配的ip地址，还会携带dhcp服务器的服务器标识。该服务器标识是能够唯一表征dhcp服务器的字符串。例如，该服务器标识可以是dhcp服务器的ip地址，也可以是dhcp服务器的mac地址，还可以是ip地址与mac地址的组合等等。
36.在本实施方式中，网络设备并不会直接按照第一个接收到的地址提供报文来进行地址配置，而是会尝试从接收到的各个地址提供报文中，识别出携带验证标识的目标地址提供报文。
37.在本实施方式中，指定的dhcp服务器在向网络设备反馈地址提供报文时，会在地址提供报文中设置option 125字段，并在该option 125字段中填充上述的验证标识。当然，随着技术的进步和通信协议的更新，地址提供报文中还可以设置其它的option字段，并不局限于option 125字段，只要能够在option字段中填充对应的验证标识即可。
38.在本实施方式中，网络设备在接收到dhcp服务器反馈的地址提供报文时，会识别其中是否包含了option 125字段。如果包含option 125字段，表明地址提供报文中携带了验证标识。后续，可以进一步地判断地址提供报文中携带的验证标识是否与网络设备中内置的验证标识一致。而如果地址提供报文中没有包含option 125字段，则表明地址提供报文中未携带验证标识。
39.请参阅图4，在一个具体应用示例中，当网络设备接收到第一个dhcp服务器针对该dhcp发现报文反馈的地址提供报文后，会先判断该地址提供报文中是否携带验证标识。如果携带了验证标识，那么网络设备可以直接将接收到的该地址提供报文作为携带验证标识的目标地址提供报文。而如果第一个接收到的地址提供该报文中未携带验证标识，那么网络设备可以启动一个定时器，并在该定时器限定的指定时段内，从后续接收到的其它dhcp
服务器反馈的地址提供报文中识别携带验证标识的目标地址提供报文。具体地，网络设备可以依次对接收到的地址提供报文进行分析，直至分析到携带验证标识的地址提供报文为止。
40.在本实施方式中，设置定时器的目的在于，可以将本技术的方案兼容于现有的dhcp地址分配过程中。具体地，如果在当前网络中本来就没有指定的dhcp服务器，那么网络设备就无法接收到携带验证标识的地址提供报文。在这种情况下，为了避免网络设备无限地等待下去，可以通过定时器来限制网络设备的等待时间。如果在定时器限定的指定时段内，网络设备均无法识别出携带验证标识的目标地址提供报文，那么网络设备就可以采用现有的dhcp地址配置流程，直接处理第一个dhcp服务器反馈的地址提供报文。网络设备可以从第一个dhcp服务器反馈的地址提供报文中提取出拟分配的ip地址和该dhcp服务器的服务器标识，并构建包含该拟分配的ip地址和服务器标识的dhcp请求报文。然后，网络设备可以在当前的vxlan组网中广播该携带第一个dhcp服务器的服务器标识的dhcp请求报文。
41.s3：在所述验证标识与所述网络设备中内置的验证标识一致的情况下，在所述当前网络中广播dhcp请求报文，所述dhcp请求报文中至少携带服务器标识；其中，所述服务器标识为反馈所述目标地址提供报文的目标dhcp服务器的标识。
42.在本实施方式中，如果网络设备识别出了携带验证标识的目标地址提供报文，那么就可以进一步地验证该目标地址提供报文中的验证标识与本地内置的验证标识是否一致。如果不一致，表明反馈该目标地址提供报文的dhcp服务器并非是网络设备预先指定的dhcp服务器，此时可以将该目标地址提供报文丢弃。
43.在丢弃了目标地址提供报文后，可以根据实际场景的需求，确定下一步的处理方式。例如，可以从所述各个dhcp服务器反馈的其它地址提供报文中，识别携带了所述内置的验证标识的地址提供报文，以基于识别的所述地址提供报文配置网络地址。又例如，可以从所述各个dhcp服务器反馈的其它地址提供报文中，识别出最先收到的地址提供报文，并基于所述最先收到的地址提供报文配置网络地址。举例来说，可以按照第一个接收到的地址提供报文来进行地址配置。如果该目标地址提供报文就是第一个接收到的地址提供报文，那么可以按照第二个接收到的地址提供报文来进行地址配置。
44.此外，还可以直接结束当前轮次的dhcp地址配置过程，然后由网络设备重新广播新的dhcp发现报文，从而开始新一轮的dhcp地址配置过程。
45.在本实施方式中，如果目标地址提供报文中携带的验证标识与网络设备中内置的验证标识一致，则表明反馈该目标地址提供报文的dhcp服务器就是指定的dhcp服务器。此时，网络设备可以提取出目标地址提供报文中拟分配的ip地址和对应的服务器标识，并构建包含该拟分配的ip地址和服务器标识的dhcp请求报文。网络设备可以在vxlan组网中广播该dhcp请求报文。
46.s5：接收所述目标dhcp服务器发来的确认报文，在所述确认报文中携带的验证标识与所述网络设备中内置的验证标识一致的情况下，根据所述确认报文为所述网络设备配置网络地址。
47.在本实施方式中，各个dhcp服务器都会接收到网络设备广播的dhcp请求报文。通过分析其中携带的服务器标识，dhcp服务器便可以获知该dhcp请求报文是否是针对自己发出的。最终，反馈目标地址提供报文的目标dhcp服务器会对该dhcp请求报文进行分析。
48.具体地，如果目标dhcp服务器能够将dhcp请求报文中拟分配的ip地址分配给网络设备，那么目标dhcp服务器就可以构建包含该ip地址的dhcp确认报文，并向网络设备发送该dhcp确认报文。同时，在该dhcp确认报文中，目标dhcp服务器依然会设置option 125字段，并在该option125字段中填充验证标识。而如果目标dhcp服务器无法将dhcp请求报文中拟分配的ip地址分配给网络设备，则可以构建dhcp否定报文，并向网络设备发送该dhcp否定报文。
49.请参阅图5，如果网络设备接收到目标dhcp服务器发来的dhcp确认报文，可以先检测该dhcp确认报文中是否携带了验证标识。具体地，网络设备可以判断该dhcp确认报文中是否具备option 125字段，如果具备，则表明携带了验证标识。在dhcp确认报文中携带了验证标识的情况下，可以进一步判断该验证标识是否与网络设备中内置的验证标识一致。如果一致，则表明该dhcp确认报文是由指定的dhcp服务器发出的，因此可以按照该dhcp确认报文进行网络地址的配置过程。
50.在进行网络地址的配置过程时，网络设备可以通过arp(address resolution protocol，地址解析协议)探测该确认报文指定的网络地址是否存在地址冲突，若不存在，就可以将该确认报文指定的网络地址分配给网络设备。而如果存在冲突，那么便可以开始新一轮的dhcp配置过程。
51.如果dhcp确认报文中的验证标识与网络设备中内置的验证标识不一致，则表明该确认报文并非是指定的dhcp服务器发出的，此时可以丢弃该确认报文。丢弃确认报文后的处理方式，可以参见步骤s3中的描述，这里就不再赘述。
52.在一个实施方式中，如果网络设备接收到的确认报文中未携带验证标识，表明此时应该是按照现有的地址分配过程来进行地址分配的，该确认报文应当是第一个反馈地址提供报文的dhcp服务器发来的。为了兼容现有的地址分配过程，在这种情况下，网络设备可以直接按照确认报文进行地址配置。具体地，针对第一个dhcp服务器发来的该未携带验证标识的确认报文，网络设备可以通过arp探测该第一个dhcp服务器发来的确认报文指定的网络地址是否存在地址冲突，若不存在，可以将该第一个dhcp服务器发来的确认报文指定的网络地址分配给网络设备。而如果存在冲突，那么便可以开始新一轮的dhcp配置过程。
53.本技术提供的技术方案，当网络设备需要从指定的dhcp服务器处获取网络地址时，可以事先在网络设备和dhcp服务器中配置验证标识。当网络设备在当前网络中广播了dhcp发现报文后，指定的dhcp服务器在发送地址提供报文时，会在该地址提供报文中添加上述的验证标识。而其它的dhcp服务器针对该dhcp发现报文，就不会添加验证标识。在这种情况下，网络设备可以根据携带验证标识的地址提供报文进行网络地址的获取过程。
54.具体地，如果地址提供报文中携带的验证标识与网络设备中内置的验证标识一致，那么网络设备就可以针对该地址提供报文，广播dhcp请求报文。后续，指定的dhcp服务器在发送dhcp确认报文时，也会添加对应的验证标识。同样地，如果dhcp确认报文中的验证标识与网络设备中内置的验证标识一致，网路设备就可以根据该dhcp确认报文来进行网络地址的配置。
55.可见，通过在报文中添加验证标识的方式，可以使得网络设备从指定的dhcp服务器处获取网络地址，从而保证了网络设备在进行地址配置后，能够正常工作，进而提高了整体系统的稳定性。
56.请参阅图6，本技术一个实施方式中还提供一种网络地址获取系统，所述系统包括：
57.报文识别单元，用于在当前网络中广播dhcp发现报文，并从各个dhcp服务器反馈的地址提供报文中，识别出携带验证标识的目标地址提供报文；
58.请求广播单元，用于在所述验证标识与所述网络设备中内置的验证标识一致的情况下，在所述当前网络中广播dhcp请求报文，所述dhcp请求报文中至少携带服务器标识；其中，所述服务器标识为反馈所述目标地址提供报文的目标dhcp服务器的标识；
59.地址配置单元，用于接收所述目标dhcp服务器发来的确认报文，在所述确认报文中携带的验证标识与所述网络设备中内置的验证标识一致的情况下，根据所述确认报文为所述网络设备配置网络地址。
60.请参阅图7，本技术一个实施方式还提供一种网络设备，所述网络设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的网络地址获取方法。
61.本技术一个实施方式还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的网络地址获取方法。
62.其中，处理器可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
63.存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施方式中的方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施方式中的方法。
64.存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
65.本领域技术人员可以理解，实现上述实施方式方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施方式的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
66.虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。