一种接入设备实时探测以太网接入计算机在线状态的方法

摘要

本发明涉及一种接入设备实时探测以太网接入计算机在线状态的方法：接入设备主动向以太网接入用户发送ARP请求报文，根据ARP协议的要求，被请求的用户必须响应该报文，通过这种方法来判断接入计算机用户是否在线，真正实现按时间对计算机用户进行计费，并且实现IP地址的回收(对于通过DHCP协议分配IP地址的计算机用户)。使用这种方法，不需要接入计算机做出任何修改和配置，也不需要安装任何特殊软件，对于用户计算机正常功能没有不利影响。

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信领域中，一种可使接入设备能够实时判断以太网接入计算机是否在线的方法。

技术背景

常用的以太网组网方式如图1的“以太网接入组网图”所示，计算机的网卡和集线器(HUB)或者以太网交换机(LANSwitch)通过网线相连，一个HUB或者LANSwitch可以接多个计算机，HUB或者LANSwitch通过以太网线路接在接入设备上。其中，接入设备可以是具有用户管理功能的以太网交换机或者路由器，或者具有类似功能的以太网用户接入管理设备。图1是常见的组网图，在实际的组网中，可以有多种组网结构。在实际组网中，个人计算机可以直接接在接入设备中，个人计算机也可以通过甚高速数字用户线路(VDSL)和VDSL交换机(VDSL Switch)相连，其中在VDSL线路中传递的是以太网格式的报文。

在图1的组网中，当个人计算机接入时，接入设备内部会动态生成计算机的ARP表项，纪录了计算机的网卡硬件地址(MAC地址)和IP地址的对应关系。按照地址解析协议(ARP协议)的常用实现方法，该ARP表项会在接入设备上保存一段时间(一般是5分钟到20分钟)，如果在这段时间内该计算机没有在发送或者接收以太网报文，该ARP表项会自动删除。通常称呼这种ARP表项的删除方法为ARP表项老化。在实际网络中，计算机和网络连接情况具有很大的随意性，以下是几种典型的情况：

一台计算机A在发送或者接收报文后可能马上关机，或者网线连接断开，或者将计算机A(如笔记本计算机)移走。这时候在接入设备上察看ARP表还是存在计算机A的表项，但是计算机A实际上已经离开了网络，网络上的其他设备和该计算机A无法通讯。

一台计算机B在发送或者接收报文后，一段时间没有发送或者接收报文。这时候接入设备会将计算机B的ARP删除，此时察看接入设备的ARP表项，将没有计算机B的信息。但是实际上该计算机B仍然正常连接在网络上，此时其他计算机C通过接入设备向计算机B发送报文，接入设备查找不到用户的ARP表项，会发送ARP请求报文，主动查询计算机B的MAC地址，获取计算机B的MAC地址后，重新生成ARP表项，根据ARP表项中的计算机B的MAC地址，将计算机C的报文转发给计算机B，实现计算机B和计算机C之间的通讯。

在这种组网情况下，接入设备通过传统的方法不能判断接入计算机是否实时在线，不利于接入设备实现用户的管理和维护，不利于接入设备对接入计算机的实时计费。

如果接入计算机通过动态主机配置协议(DHCP协议)从接入设备(或者通过接入设备的DHCP中继作用)动态获取IP地址，即使计算机离开了接入网络，但是接入设备不能通过ARP表项判断用户是否真正再线，因此在IP地址的租用时间内，该IP地址将一直被占用。这将使IP地址不能有效利用。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的不足之处，提供一种使接入设备可以实时探测以太网接入计算机是否在线的方法，有利于接入设备实现对接入计算机用户的管理、维护，实现实时计费。对于通过DHCP协议分配IP地址的计算机实现IP地址的回收。

本发明的原理是：按照ARP协议要求，当计算机收到ARP请求报文时，如果请求的IP地址是自己的IP地址，则该计算机将发送ARP响应报文，在响应报文内容中携带自己的MAC地址。

本发明的步骤为：

(1)当计算机接入网络时，接入设备系统生成一种计算机接入数据信息表，该接入信息表包括计算机的IP地址和对应的MAC地址信息；

(2)间隔一段时间T₁后，接入设备向接入计算机发送ARP请求报文；

(3)接入设备侦听该计算机的ARP响应报文，如果在指定时间的内计算机没有响应，则接入设备再发送一个ARP请求报文，若在指定的时间内还没有响应，则继续发送，直到最长请求时间T₂或最大请求次数N次为止，接入设备在这个过程中进行如下判断：a.如果没有收到计算机的响应，则将该计算机进行下线处理；b.如果收到计算机的响应，则断响应报文中MAC地址是否是请求该计算机的MAC地址；若是，认为该计算机在线，继续进行步骤(2)；若不是，将该计算机进行下线处理。

所述的下线处理是指删除该计算机的信息；对于通过DHCP协议自动分配IP地址的计算机，删除该计算机信息，并把该IP地址设为空闲状态。

所述的间隔时间T₁为固定的时间，即无论接入计算机的数量多少，对于任何一个接入计算机，接入设备都以固定的时间间隔定期发送ARP请求报文。另一种方法是：间隔时间T₁为循环方式确定的时间，即接入设备对接入计算机按照一定顺序排列，依次向接入计算机发送ARP请求报文，接入设备对相邻接入计算机发送报文的时间间隔固定。

所述最长请求时间T₂和最大请求次数N次所用的时间均小于间隔时间T₁。

这种方法利用TCP/IP协议中的ARP协议，接入设备主动对接入用户发起ARP请求报文，按照ARP协议的要求，被请求的用户必须响应该报文，因此接入设备可以主动探测出接入用户是否实时在线，接入设备可以调整主动发送ARP请求报文的频率在实时性和性能负担上做出一个较好的平衡。

这种方法，不需要接入的计算机做出任何修改和配置，也不需要安装任何软件即可使用，对于用户计算机正常功能没有不利影响。便于接入设备维护和管理接入用户，真正实现按时间计费。还可以使通过DHCP协议分配的IP地址及时回收，使IP地址得以有效利用。

附图说明

图1是一种以太网接入组网图。

图2是实时探测以太网接入用户在线方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图进行进一步说明：

(1)当计算机A接入网络时，接入设备系统生成一种计算机接入数据信息表，该接入信息表包括计算机的IP地址IP_a和对应的MAC地址MAC_a；

(2)间隔一段时间T₁后，接入设备向接入计算机A发送ARP请求报文。按照ARP协议要求，当计算机收到ARP请求报文时，如果请求的IP地址是自己的IP地址，则该计算机将发送ARP响应报文，在响应报文内容中携带自己的MAC地址。

其中T₁可以为固定的时间，即无论接入计算机的数量多少，对于任何一个接入计算机，接入设备都以固定的时间间隔定期发送ARP请求报文。间隔时间T₁也可以为循环方式确定的时间，即接入设备对接入计算机按照一定顺序排列，依次向接入计算机发送ARP请求报文，接入设备对相邻接入计算机发送报文的时间间隔固定。

(4)接入设备侦听计算机A的ARP响应报文：在指定时间的内(例如10秒)该计算机没有响应，接入设备再发送一个ARP请求报文，若在指定的时间内还没有响应，则继续发送，直到最长请求时间T₂或最大请求次数N次为止判断是否响应。建议时间T₂可以选择1～3分钟之间的一个时间；建议最大请求次数N次可以选择3、4或5次。最长请求时间T₂和最大请求次数N次所用的时间均小于间隔时间T₁。接入设备在这个过程中进行如下判断：a.如果接入设备没有收到计算机A的响应，则将进行下线处理：删除该计算机的信息；对于通过DHCP协议自动分配IP地址的计算机，删除该计算机信息，并把该IP地址设为空闲状态。b.如果接入设备收到计算机的响应，判断响应报文中MAC地址是否是请求该计算机的MAC_a地址；若是，认为计算机A在线，继续进行步骤(2)；若不是，将计算机A进行下线处理。