為設(shè)備設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的租約時(shí)間值的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種為設(shè)備設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的租約時(shí)間值的方法和系統(tǒng)。公開了一種用于確定設(shè)備類型和操作系統(tǒng)的基于DHCP消息的新穎被動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)。DHCP實(shí)現(xiàn)被示為在設(shè)備類型之間有所不同，并且對(duì)DHCP租約持續(xù)時(shí)間具有影響。為了提高網(wǎng)絡(luò)地址利用率而不引入任何協(xié)議更改，本發(fā)明提供一種考慮設(shè)備類型的新租借策略。與當(dāng)前方法相比，該策略使地址利用率提高六倍而沒有顯著增加DHCP開銷。
【專利說明】為設(shè)備設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的租約時(shí)間值的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)際協(xié)議(IP)地址管理，更具體地說，涉及動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP)管理。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP) [8]使能將設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)而無需手動(dòng)配置。但是，它需要在DHCP服務(wù)器處手動(dòng)配置訪問策略。DHCP服務(wù)器配置的一個(gè)最關(guān)鍵的參數(shù)是租約持續(xù)時(shí)間，其指示設(shè)備可以使用IP地址多長(zhǎng)時(shí)間。設(shè)置正確的DHCP租約值已經(jīng)成為一門藝術(shù)而不是一門科學(xué)。長(zhǎng)租約時(shí)間可以導(dǎo)致耗盡為DHCP分配的網(wǎng)絡(luò)地址池，而短租約時(shí)間可以導(dǎo)致增加的廣播業(yè)務(wù)以及功率受限設(shè)備不必要地激活無線接口。
[0003]有關(guān)DHCP租約時(shí)間[7、10]的研究很少，這些研究在智能電話對(duì)局域網(wǎng)的沖擊之前進(jìn)行。智能電話在正確配置DHCP租約方面提出挑戰(zhàn)。單個(gè)設(shè)備可以在一天內(nèi)獲得多個(gè)IP地址，這是由于其與校園無線網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)連接(休眠或活躍模式)所致。例如，當(dāng)學(xué)生從校園的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)時(shí)，她的設(shè)備可以與不同校園子網(wǎng)重新關(guān)聯(lián)，從而每次獲得不同的地址。在這種情形下，將DHCP租約時(shí)間設(shè)置為甚至低至一小時(shí)也未必能足以降低網(wǎng)絡(luò)地址利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]公開了一種用于確定設(shè)備類型和操作系統(tǒng)的基于DHCP消息的新穎被動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)。DHCP實(shí)現(xiàn)被示為在設(shè)備類型之間有所不同，并且對(duì)DHCP租約持續(xù)時(shí)間具有影響。為了提高網(wǎng)絡(luò)地址利用率而不引入任何協(xié)議更改，本發(fā)明提供一種考慮設(shè)備類型的新租借策略。與當(dāng)前方法相比，該策略使地址利用率提高六倍而沒有顯著增加DHCP開銷。
[0005]在一個(gè)實(shí)例中，公開一種為設(shè)備設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的租約時(shí)間值的新穎系統(tǒng)和方法。所述方法包括在主機(jī)系統(tǒng)處檢查由客戶機(jī)系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組。接下來，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組將所述客戶機(jī)系統(tǒng)分類為多個(gè)類別中的一個(gè)類別。使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值。在一個(gè)實(shí)例中，分類規(guī)則基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。可以使用用于學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)規(guī)則的算法，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求消息將所述客戶機(jī)系統(tǒng)分類為多個(gè)類別中的一個(gè)類另O。自動(dòng)將租約持續(xù)時(shí)間與每個(gè)設(shè)備類別關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)例中，本發(fā)明使用監(jiān)管式機(jī)器學(xué)習(xí)算法提供所述分類的定量結(jié)果。這些算法可以用于借助DHCP請(qǐng)求消息的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集而使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法自動(dòng)關(guān)聯(lián)所述租約值。例如，“if the Device-Class is IOS then theLease is30minutes (如果設(shè)備類別是IOS,則租約是30分鐘)”。
[0006]備選地，可以手動(dòng)執(zhí)行先前兩個(gè)步驟中的任何一個(gè)。例如，網(wǎng)絡(luò)管理員可以根據(jù)正則表達(dá)式“手動(dòng)創(chuàng)建”規(guī)則。一個(gè)此類手動(dòng)創(chuàng)建的規(guī)則可以采用以下形式:“if Vendor-Nameis APPLE and Host-Name contains IPHONE then the Device-Class is IOS (如果供應(yīng)商名稱是APPLE，并且主機(jī)名稱包含ΙΡΗ0ΝΕ，則設(shè)備類別是10S)”。同樣，管理員可以“手動(dòng)選擇”每個(gè)設(shè)備類型的租約時(shí)間，而不是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)標(biāo)識(shí)每個(gè)設(shè)備類別的租約時(shí)間。例如，它可以添加規(guī)則。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]在附圖中，單獨(dú)視圖中的相同參考標(biāo)號(hào)指相同或功能相似的元素，這些附圖與下面的詳細(xì)描述一起被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，用于進(jìn)一步示出根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，并解釋不同原理和所有優(yōu)點(diǎn)，這些附圖是:
[0008]圖1是示出DHCP服務(wù)器的操作環(huán)境的框圖；
[0009]圖2是客戶機(jī)生成的DHCP請(qǐng)求消息的DHCP傳輸?shù)钠聊唤貓D；
[0010]圖3是企業(yè)和教育網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)和DHCP服務(wù)器之間的消息交換的一系列累積分布函數(shù)圖；
[0011]圖4是具有不同租約時(shí)間設(shè)置的請(qǐng)求消息的時(shí)間間隔的一系列累積分布函數(shù)圖；
[0012]圖5是活躍和不活躍時(shí)間的時(shí)間線；
[0013]圖6是活躍和不活躍持續(xù)時(shí)間的一系列累積分布函數(shù)圖；
[0014]圖7是平均每天和每個(gè)設(shè)備的地址空間利用率、廣播消息和服務(wù)器負(fù)載相對(duì)于租約時(shí)間的一系列累積分布函數(shù)圖；
[0015]圖8是不同策略平均每天的地址空間利用率、廣播消息和服務(wù)器負(fù)載的一系列條形圖；
[0016]圖9是執(zhí)行本發(fā)明的操作階段的流程圖；以及
[0017]圖10是示出用于執(zhí)行圖9的操作的信息處理系統(tǒng)的詳細(xì)視圖的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了進(jìn)一步理解智能電話設(shè)備對(duì)DHCP租約時(shí)間的影響，分析了從企業(yè)和教育網(wǎng)絡(luò)收集的兩個(gè)為期一個(gè)月的分組跟蹤。本發(fā)明包括以下貢獻(xiàn):
[0019]公開一種基于DHCP消息的新穎設(shè)備和操作系統(tǒng)指紋識(shí)別技術(shù)，其與基于MAC層供應(yīng)商名稱和HTTP用戶代理信息[11]的組合的先前指紋識(shí)別技術(shù)相比，顯著提高了準(zhǔn)確性。
[0020]DHCP消息交換被示為跨設(shè)備類型(例如，膝上型計(jì)算機(jī)、智能電話)和跨操作系統(tǒng)(例如，iOS、Android、Windows、Mac OS X、Linux)有所不同，每個(gè)設(shè)備類型貢獻(xiàn)不同數(shù)量的DHCP相關(guān)業(yè)務(wù)，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址利用率具有不同的影響。
[0021]描述一種新的DHCP租借策略，其不需要任何協(xié)議更改，并且根據(jù)設(shè)備類型利用不同的使用模式。使用這些跟蹤驅(qū)動(dòng)的仿真結(jié)果，本發(fā)明使用新的租借策略，其與當(dāng)前方法相t匕，使網(wǎng)絡(luò)地址利用率提高六倍而沒有顯著增加DHCP開銷。
[0022]DHCP 背景
[0023]DHCP[8]使用主機(jī)和DHCP服務(wù)器之間的消息交換，在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置。圖1是示出DHCP服務(wù)器的操作環(huán)境的框圖100。私有網(wǎng)絡(luò)110在通信上耦合到公共網(wǎng)絡(luò)160。私有網(wǎng)絡(luò)110是公司或組織的私有網(wǎng)絡(luò)。公共網(wǎng)絡(luò)160是全球通信基礎(chǔ)架構(gòu)，例如因特網(wǎng)。在該實(shí)例中，私有網(wǎng)絡(luò)110和公共網(wǎng)絡(luò)160包括一個(gè)或多個(gè)類型的網(wǎng)絡(luò)，例如廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和/或無線網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)支持一個(gè)或多個(gè)協(xié)議，包括DNS、IMAP、SMTP、NTP、FTP、HTTP、SSH 和 RTP。
[0024]一個(gè)或多個(gè)客戶機(jī)系統(tǒng)130-140在通信上耦合到私有網(wǎng)絡(luò)110。還示出本地服務(wù)器128以及通過交換機(jī)126的DHCP服務(wù)器124。在該實(shí)例中，本地服務(wù)器128耦合到數(shù)據(jù)庫(kù)129。私有網(wǎng)絡(luò)110通常經(jīng)由防火墻150與公共網(wǎng)絡(luò)160通信。
[0025]參考私有網(wǎng)絡(luò)110，以下討論涉及DHCP協(xié)議消息。首先，廣播發(fā)現(xiàn)(discover)消息以便定位可用服務(wù)器。監(jiān)聽服務(wù)器使用包含客戶機(jī)MAC地址的提議(offer)回復(fù)。客戶機(jī)生成請(qǐng)求(request)(“選擇”狀態(tài))，該請(qǐng)求要求從一個(gè)服務(wù)器提供的參數(shù)并隱式拒絕來自所有其它服務(wù)器的提議。但是，存在其它情況，其中客戶機(jī)發(fā)出請(qǐng)求消息，例如在諸如系統(tǒng)重新引導(dǎo)(“啟動(dòng)-重新引導(dǎo)”狀態(tài))之后確認(rèn)先前分配的地址的正確性，或者延長(zhǎng)特定網(wǎng)絡(luò)地址的租約(“續(xù)訂”或“重新綁定”狀態(tài))。RFC-2131將“續(xù)訂”和“重新綁定”定義為不同的狀態(tài)。它們的唯一區(qū)別是請(qǐng)求租約延期的方式，即，廣播或多播。
[0026]服務(wù)器使用確認(rèn)(acknowledgement)(如果請(qǐng)求被允許)或否定確認(rèn)(negativeacknowledgement)(在參數(shù)不正確或租約到期的情況下)響應(yīng)請(qǐng)求。確認(rèn)包含網(wǎng)絡(luò)地址將有效的租約時(shí)間，作為新租約或作為更新。客戶機(jī)可以使用后續(xù)請(qǐng)求消息延長(zhǎng)其租約，這些后續(xù)請(qǐng)求消息在租約期限一半之后定期發(fā)送。例如，如果租約時(shí)間是14400秒，并且客戶機(jī)在7200秒之后仍然活躍，則它可以在此時(shí)生成請(qǐng)求消息以便通知服務(wù)器。如果租約時(shí)間到期，則服務(wù)器假設(shè)設(shè)備已與網(wǎng)絡(luò)斷開連接?？蛻魴C(jī)可以發(fā)出顯式釋放(release)消息，但這并不由RFC強(qiáng)制規(guī)定。
[0027]最后，從客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)送通知(inform)消息，以便請(qǐng)求本地配置參數(shù)。僅當(dāng)客戶機(jī)已經(jīng)具有外部配置的網(wǎng)絡(luò)地址時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)這種情況。
[0028]分組跟蹤分析
[0029]從兩個(gè)大型無線局域網(wǎng)捕獲分組跟蹤，一個(gè)來自企業(yè)辦公網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)來自教育校園網(wǎng)絡(luò)。表1匯總了兩個(gè)跟蹤 ，包括其靜態(tài)租借策略。
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種為設(shè)備設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的租約時(shí)間值的方法，所述方法包括: 在主機(jī)系統(tǒng)處檢查由客戶機(jī)系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組； 根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組將所述客戶機(jī)系統(tǒng)分類為多個(gè)類別中的一個(gè)類別；以及 使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值包括:接收從用戶到所述主機(jī)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)所述租約時(shí)間值的輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值包括:使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法通過請(qǐng)求消息的歷史數(shù)據(jù)而自動(dòng)關(guān)聯(lián)所述租約值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組將所述客戶機(jī)系統(tǒng)分類為多個(gè)類別中的一個(gè)類別包括:使用用于學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)規(guī)則的算法進(jìn)行分類。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值包括:接收從用戶到所述主機(jī)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)所述租約時(shí)間值的輸入，以及使用學(xué)習(xí)算法通過請(qǐng)求消息的歷史數(shù)據(jù)而自動(dòng)關(guān)聯(lián)所述租約值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中通過機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)關(guān)聯(lián)所述租約值包括:訓(xùn)練在所述主機(jī)處接收的請(qǐng)求消息的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值包括:使用所述客戶機(jī)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)和所述客戶機(jī)系統(tǒng)的類型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在主機(jī)系統(tǒng)處檢查由客戶機(jī)系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組包括:在所述主機(jī)系統(tǒng)處使用`DHCP服務(wù)器檢查是DHCP請(qǐng)求消息的請(qǐng)求分組。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在主機(jī)系統(tǒng)處檢查由客戶機(jī)系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組包括:檢查所述DHCP請(qǐng)求消息中的主機(jī)名稱字段、供應(yīng)商名稱字段、參數(shù)請(qǐng)求字段、組織唯一標(biāo)識(shí)符字段中的一個(gè)或多個(gè)字段以及一系列選項(xiàng)參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括: 使用已與所述客戶機(jī)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的所述租約時(shí)間響應(yīng)所述請(qǐng)求分組。
11.一種為設(shè)備設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的租約時(shí)間值的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 被配置為在主機(jī)系統(tǒng)處檢查由客戶機(jī)系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組的模塊； 被配置為根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組將所述客戶機(jī)系統(tǒng)分類為多個(gè)類別中的一個(gè)類別的模塊；以及 被配置為使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值的模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中被配置為使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值的模塊包括:被配置為接收從用戶到所述主機(jī)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)所述租約時(shí)間值的輸入的模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中被配置為使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值的模塊包括:被配置為使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法通過請(qǐng)求消息的歷史數(shù)據(jù)而自動(dòng)關(guān)聯(lián)所述租約值的模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中被配置為根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組將所述客戶機(jī)系統(tǒng)分類為多個(gè)類別中的一個(gè)類別的模塊包括被配置為使用用于學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)規(guī)則的算法進(jìn)行分類的模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中被配置為使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值的模塊包括:被配置為接收從用戶到所述主機(jī)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)所述租約時(shí)間值的輸入的模塊以及被配置為使用學(xué)習(xí)算法通過請(qǐng)求消息的歷史數(shù)據(jù)而自動(dòng)關(guān)聯(lián)所述租約值的模塊。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中通過機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)關(guān)聯(lián)所述租約值包括:訓(xùn)練在所述主機(jī)處接收的請(qǐng)求消息的數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中被配置為使用該類別關(guān)聯(lián)所述客戶機(jī)系統(tǒng)的租約時(shí)間值的模塊包括:被配置為使用所述客戶機(jī)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)和所述客戶機(jī)系統(tǒng)的類型的模塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中被配置為在主機(jī)系統(tǒng)處檢查由客戶機(jī)系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組的模塊包括:被配置為在所述主機(jī)系統(tǒng)處使用DHCP服務(wù)器檢查是DHCP請(qǐng)求消息的請(qǐng)求分組的模塊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系 統(tǒng)，其中被配置為在主機(jī)系統(tǒng)處檢查由客戶機(jī)系統(tǒng)生成的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求分組的模塊包括:被配置為檢查所述DHCP請(qǐng)求消息中的主機(jī)名稱字段、供應(yīng)商名稱字段、參數(shù)請(qǐng)求字段、組織唯一標(biāo)識(shí)符字段中的一個(gè)或多個(gè)字段以及一系列選項(xiàng)參數(shù)的模塊。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，還包括: 被配置為使用已與所述客戶機(jī)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的所述租約時(shí)間響應(yīng)所述請(qǐng)求分組的模塊。
【文檔編號(hào)】H04L29/12GK103795817SQ201310511314
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】E·N·納哈姆, I·帕帕帕納焦圖, V·帕帕斯 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司