WLAN网络旁路数据的负载均衡方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102946619 A (43)申请公布日 2013.02.27 C N 1 0 2 9 4 6 6 1 9 A *CN102946619A* (21)申请号 201210502621.0 (22)申请日 2012.11.30 H04W 28/08(2009.01) H04W 84/12(2009.01) (71)申请人武汉虹信通信技术有限责任公司 地址 430073 湖北省武汉市东湖高新技术开 发区东信路5号 (72)发明人童春月 李磊 明慧芳 (74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 42222 代理人鲁力 (54) 发明名称 WLAN网络

2、旁路数据的负载均衡方法 (57) 摘要 本发明提供一种WLAN网络旁路数据的负载 均衡方法。本方法将WLAN网络中AC上下联口旁 路接入的数据，按照IP地址、MAC地址及协议类型 区分出AAA、Portal、Capwap和上联口用户数据四 种类型。对大流量的上联口用户业务数据再按照 用户的IP地址取模分发给多个用户业务数据处 理板；对大流量的下联口Capwap业务数据进行提 取压缩，然后将Capwap控制数据和业务数据按AP 的IP地址取模，分发给多个Capwap数据处理板。 本发明应用于需要对WLAN网络中AC上下联口数 据进行旁路接入分析的场景中，便于WLAN网络规 模不断增大时旁路接入分

3、析系统的平行扩展。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1，将WLAN网络的旁路数据首先按照接口类型划分：即将WLAN网络的旁路数据 进行解析，根据IP地址、MAC地址及协议类型采用按接口类型的均衡方法将数据分为AAA、 Portal、Capwap和上联口用户业务数据四种类型，分发给不同类型的数据处理板； 步骤2，根据上述四种业务数据类型，选择执行以下步骤： 选择步骤1，

4、针对AAA、Portal以及Capwap业务数据，采用MAC地址与IP地址的学习 方法进行处理；处理后的AAA和Portal业务数据分别发送给AAA数据处理板、Portal数据 处理板后结束流程；处理后的Capwap业务数据执行步骤3； 选择步骤2，针对上联口用户业务数据，直接执行步骤3； 步骤3，将上述步骤2中处理后的Capwap业务数据采用AP取模均衡方法进行处理；处 理后的数据执行步骤4；将上联口用户业务数据采用IP地址取模均衡方法进行处理；处理 后的上联口用户业务数据发送给上联口业务数据处理板后结束流程； 步骤4，将步骤3中处理后的Capwap业务数据采用Capwap业务数据的提取与压

5、缩方法 进行处理，处理后发送给Capwap数据处理板后结束流程。 2.根据权利要求1所述的WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，其特征在于：所述的步 骤2中，MAC地址与IP地址的学习方法的具体步骤是：根据辨识出的AAA或Portal数据， 将数据包中包含的源或目的MAC地址加入AC上联口的MAC地址表中；根据辨识出的Capwap 控制数据，将Capwap封装的源或目的IP地址加入AC下联口的IP地址表中，在WLAN网络 扩展或设备变动时，分析系统能够自动学习到设备的MAC和IP地址信息。 3.根据权利要求1所述的WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，其特征在于： 所述的 步骤3中，AP取模均衡方

6、法的具体步骤是：对下联口Capwap数据，按AP的IP地址取模，模 值为Capwap数据处理板的个数，通过取模运算，获得数据处理板的编号，然后将大流量的 接口数据分发到多块数据处理板上，同时保证同一个用户或AP的数据在同一块处理板上。 4.根据权利要求1所述的WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，其特征在于：所述的步 骤3中，IP地址取模均衡方法的具体步骤是：对上联口用户业务数据按用户的IP地址取 模，模值为用户业务数据处理板的个数。 5.根据权利要求1所述的WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，其特征在于：所述的步 骤4中，Capwap业务数据的提取与压缩方法的具体步骤是：对于Capwap业务数

7、据，解析并 缓存用户的MAC地址、IP地址、数据长度信息，再将同一AP下的多个用户的信息压缩成一 个数据包发送给Capwap数据处理板。 权 利 要 求 书CN 102946619 A 1/4页 3 WLAN 网络旁路数据的负载均衡方法 技术领域 0001 本发明属于WLAN通信技术领域，具体涉及一种WLAN网络旁路数据的负载均衡方 法。该方法能够将AC上下联口旁路接入的大流量数据发送到多块数据处理板上进行处理， 使分流后的数据满足后续分析要求和处理板的处理能力，便于分析系统的平行扩展。 背景技术 0002 WLAN网络会存在信号覆盖、同频干扰、热点过载等问题，单纯依靠各个设备的网管 信息无法

8、客观全局地反映系统运行情况，也无法整体地呈现单个用户数据通过各个设备时 的关键信息。第三方的WLAN数据分析系统通过旁路接入AC上下联口的数据，可以在不影 响原WLAN网络运行的同时获得设备和用户的完整信息，并对数据进行关联分析，有利于快 速定位故障原因和全局地监控网络运行情况。但是，随着WLAN建设和应用规模的快速发 展，需要分析的数据流量将迅速增加，由于单块处理板的处理能力有限，分析系统必须具备 平行扩展的能力以适应WLAN网络的快速发展。 发明内容 0003 本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种将不同类型的数据分 发到不同类型的数据处理板，将相同类型的大流量数据分发到多块

9、处理板，从而在单块处 理板处理能力不变的同时提高系统的整体处理能力的一种WLAN网络旁路数据的负载均衡 方法。 0004 本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种将AC上下联口旁路 接入的大流量数据分发到多套数据处理板卡上进行处理，且保证每个AP或用户的数据在 同一块数据处理板上，使分流后的数据能够满足处理板对数据的后续处理要求的一种WLAN 网络旁路数据的负载均衡方法。 0005 一种WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1，将WLAN网络的旁路数据首先按照接口类型划分：即将WLAN网络的旁路数据 进行解析，根据IP地址、MAC地址及协议类型采用按接

10、口类型的均衡方法将数据分为AAA、 Portal、Capwap和上联口用户业务数据四种类型，分发给不同类型的数据处理板； 步骤2，根据上述四种业务数据类型，选择执行以下步骤： 选择步骤1，针对AAA、Portal以及Capwap业务数据，采用MAC地址与IP地址的学习 方法进行处理；处理后的AAA和Portal业务数据分别发送给AAA数据处理板、Portal数据 处理板后结束流程；处理后的Capwap业务数据执行步骤3； 选择步骤2，针对上联口用户业务数据，直接执行步骤3。 0006 步骤3，将上述步骤2中处理后的Capwap业务数据采用AP取模均衡方法进行处 理；处理后的数据执行步骤4；将上

11、联口用户业务数据采用IP地址取模均衡方法进行处理； 处理后上联口用户业务数据发送给上联口业务数据处理板后结束流程； 步骤4，将步骤3中处理后的Capwap业务数据采用Capwap业务数据的提取与压缩方法 说 明 书CN 102946619 A 2/4页 4 进行处理，处理发送给Capwap数据处理板后结束流程。 0007 在上述的WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，所述的步骤2中，MAC地址与IP地 址的学习方法的具体步骤是：根据辨识出的AAA或Portal数据，将数据包中包含的源或目 的MAC地址加入AC上联口的MAC地址表中；根据辨识出的Capwap控制数据，将Capwap封 装的源或目的

12、IP地址加入AC下联口的IP地址表中。这样，在WLAN网络扩展或设备变动 时，分析系统能自动学习到设备的MAC和IP地址信息。 0008 在上述的WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，所述的步骤3中，AP取模均衡方法 的具体步骤是：对下联口Capwap数据，按AP的IP地址取模，模值为Capwap数据处理板的 个数。通过取模运算，获得数据处理板的编号，从而将大流量的接口数据分发到多块数据处 理板上，同时保证同一个用户或AP的数据在同一块处理板上。 0009 在上述的WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，所述的步骤3中，IP地址取模均衡 方法的具体步骤是：对上联口用户业务数据按用户的IP地址取模，模

13、值为用户业务数据处 理板的个数。 0010 在上述的WLAN网络旁路数据的负载均衡方法，所述的步骤4中，Capwap业务数据 的提取与压缩方法的具体步骤是：对于Capwap业务数据，解析并缓存用户的MAC地址、IP 地址、数据长度等信息，再将同一AP下的多个用户的信息压缩成一个数据包发送给Capwap 数据处理板。 0011 本发明所涉及到的专业术语解释如下： WLAN(Wireless Local Area Network):无线局域网； AC（Access Controller）：无线接入集中器； AP（Access Point）：无线接入点； CAPWAP（Control And Pro

14、visioning of Wireless Access Point）：无线接入点控制 与配置协议，本文中指AP与AC之间的接口及其使用的协议； AAA（Authentication，Authorization，Accounting）：认证、授权与计费，本文中指AC 与AAA服务器之间的接口及其使用的协议； Portal：本文中指AC与Portal服务器之间的接口及其使用的协议； 因此，本发明具有如下优点：1. 将不同类型的数据分发到不同类型的数据处理板，将 相同类型的大流量数据分发到多块处理板，从而在单块处理板处理能力不变的同时提高系 统的整体处理能力的一种WLAN网络旁路数据；2. 将AC

15、上下联口旁路接入的大流量数据分 发到多套数据处理板卡上进行处理，且保证每个AP或用户的数据在同一块数据处理板上， 使分流后的数据能够满足处理板对数据的后续处理要求。3. 使用MAC与IP地址的学习方 法动态学习网络中的设备信息，实时地适应WLAN网络的变化。4.将Capwap数据进行提取 压缩，减少Capwap数据处理板的压力。 附图说明 0012 图1为本发明中负载均衡设备与数据处理板示意图。 0013 图2为本发明的实施例中的具体处理流程示意图。 具体实施方式 说 明 书CN 102946619 A 3/4页 5 0014 首先，介绍一下本发明所采用的技术，包括按接口类型的均衡算法、MAC

16、地址与IP 地址的学习算法、按AP或用户的IP地址取模的均衡算法、Capwap业务数据的提取与压缩 方法。 0015 1.按接口类型的均衡算法是指：按接入数据的接口类型进行负载均衡。根据IP地 址、MAC地址及协议类型将数据分为AAA、Portal、Capwap和上联口用户业务数据四种类型， 分发给不同类型的数据处理板。 0016 2.MAC地址与IP地址的学习算法是指：根据辨识出的AAA或Portal数据，将数据 包中包含的源或目的MAC地址加入AC上联口的MAC地址表中；根据辨识出的Capwap控制 数据，将Capwap封装的源或目的IP地址加入AC下联口的IP地址表中。这样，在WLAN网

17、 络扩展或设备变动时，分析系统能自动学习到设备的MAC和IP地址信息。 0017 3.按AP或用户的IP地址取模的均衡算法是指：大流量的上联口用户业务数据和 Capwap数据使用多块处理板，按照用户或者AP的IP地址进行分流，每个处理板负责一定流 量的数据。对上联口用户业务数据按用户的IP地址取模，模值为用户业务数据处理板的个 数；对下联口Capwap数据，按AP的IP地址取模，模值为Capwap数据处理板的个数。通过 取模运算，获得数据处理板的编号，从而将大流量的接口数据分发到多块数据处理板上，同 时保证同一个用户或AP的数据在同一块处理板上。当旁路流量增大时，只需增加数据处理 板的个数而不

18、必更改系统架构，便于系统的平行扩展。 0018 4.Capwap业务数据的提取与压缩方法是指：对于Capwap业务数据，解析并缓存用 户的MAC地址、IP地址、数据长度等信息，再将同一AP下的多个用户的信息压缩成一个数 据包发送给Capwap数据处理板。 0019 下面是本发明的具体实施例，该方法是基于网络处理器实现的，步骤如下： 1. 解析数据包的以太网头和IP头，如图2中标号201所示。在设备IP地址表中查找 源和目的IP地址，初步区分出数据类型，如图2中标号202所示。有以下几种情况： 1） 在AAA服务器的IP地址表中查到数据包的源或目的IP地址，该数据包为AAA数据 包。 0020

19、2） 在Portal服务器的IP地址表中查到数据包的源或目的IP地址，该数据包为 Portal数据包。 0021 3） 在AC下联口的IP地址表中查到数据包的源或目的IP地址， 该数据包为下联 口数据包。 0022 4） 在所有的IP地址表中均未查到数据包的源或目的IP地址，该数据包暂时标识 为未知类型。 0023 2. 根据步骤1区分出的数据类型，选择执行以下步骤： 1） 将Portal数据包的源或目的MAC地址加入到AC上联口的MAC地址表中，将数据包 发送给Portal数据处理板后结束流程，如图2中标号203所示。 0024 2） 将AAA数据包的源或目的MAC地址加入到AC上联口的MA

20、C地址表中，将数据 包发送给AAA数据处理板后结束流程，如图2中标号204所示。 0025 3） 对下联口和未知类型的数据包，按IP协议类型进行筛选，如图2中标号205所 示。分为以下情况： a) 非TCP和UDP数据包：对于下联口的数据包，丢弃后结束流程，如图2中标号207所 说 明 书CN 102946619 A 4/4页 6 示；对于未知类型的数据包，初步判断为上联口业务数据包，转到步骤4）。 0026 b) TCP和UDP数据包：转到步骤4）。 0027 4） 解析UDP/TCP头，如图2中标号208所示。根据端口号判断是否Capwap数据， 如图2中标号209所示。分为以下情况： a

21、) 是Capwap数据，转到步骤3。 0028 b) 非Capwap数据，在AC上联口MAC地址表中查找数据包的源或目的MAC，如图2 中标号210所示。若找到，则确认为上联口业务数据类型，转到步骤4；若没找到，丢弃数据 包后结束流程，如图2中标号211所示。 0029 3. 对步骤2中区分出的Capwap和上联口用户业务数据进行处理。具体步骤为： a) 对上联口用户业务数据按用户IP地址取模，将数据发送给上联口业务数据处理板 后结束流程，如图2中标号213所示。 0030 b) 解析Capwap消息，根据协议类型区分出Capwap控制数据和业务数据，如图2 中标号212所示。对于Capwap

22、控制数据，按源或目的IP地址取模，分发给Capwap数据处理 板，并将Capwap封装的源或目的IP地址加入AC下联口的IP地址表中，如图2中标号214 所示。对于Capwap业务数据，按照源或目的IP地址取模，分发给Capwap数据处理板，再转 到步骤4。 0031 4. 对于步骤3区分出的Capwap业务数据，解析并缓存用户的MAC、IP、数据长度 等信息，然后对Capwap封装的AP的IP地址取模，将同一AP下的多个用户信息压缩到同一 个包中，发送给Capwap数据处理板。如图2中标号215所示。 0032 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 说 明 书CN 102946619 A 1/2页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102946619 A 2/2页 8 图2 说 明 书 附 图CN 102946619 A