数字视频变换盒, 一般也叫机顶盒, 在数字视频信息化发展过程中, 不可避免地与数据通讯领域进行通讯交互, 交互过程涉及宽带接入网、汇聚网、IDC中心机房等数据网络。机顶盒在数据通讯的管理网络中, 需要完成获取管理通讯地址, 数据初始化的过程;在业务通讯网络中, 需要完成获取业务通讯地址的过程, 因此机顶盒需要进行管理网络及业务网络地址切换的操作。目前, 机顶盒厂商, 设备厂商、运营商、服务提供商在地址分配、切换的通讯交互过程中, 统一采用DHCP协议实现。但是, 基于DHCP协议理解或实现不一致, 造成机顶盒在通讯地址切换过程中出现托管情况。
一、业务终端正常通讯过程
(1) 如图1所示, 机顶盒在数据通讯网络交互过程中, 至少存在两次不同环境中的地址通讯过程, 可以划分成三个步骤:步骤1, 机顶盒管理地址分配过程;步骤2, 机顶盒加载新配置过程;步骤3, 机顶盒业务地址分配过程。
(2) 如图1所示, 步骤1, 机顶盒管理地址分配过程, 机顶盒首次加电后, 携带厂商初始化信息发送DHCP discover数据包至宽带接入路由器 (DHCP Relay中继服务器) , 宽带接入服务器根据DHCP discover携带信息内容, 判断机顶盒为初始状态, 将数据报文发往管理用服务器 (DHCP Server#1) 。机顶盒管理服务器 (DHCP Server#1) 下发通讯用机顶盒地址, 版本机地址, 相关配置服务器TFTP地址, 通知机顶盒下载, 机顶盒获取管理通讯地址IP#1。
(3) 如图1所示, 步骤2, 机顶盒下载新版本及业务数据后, 进行机顶盒重启操作。机顶盒重启操作需要发送DHCP Release报文至宽带接入路由器 (DHCP Relay中继服务器) , 通知宽带接入路由器 ( (DHCP Relay中继服务器) 、管理用服务器 (DHCP Server#1) 释放地址资源。
(4) 如图1所示, 步骤3, 机顶盒业务地址分配过程, 机顶盒携带用户业务信息发送DHCP discover数据包至宽带接入路由器 (DHCP Relay中继服务器) , 宽带接入服务器根据DHCP discover携带信息内容, 判断机顶盒已经完成数据初始化, 本次请求业务通讯地址。宽带接入服务器 (DHCP Relay中继服务器) 将数据发往业务管理服务器 (DHCP Server#2) 。业务管理服务器 (DHCP Server#2) 下发业务通讯地址, 机顶盒获取业务通讯地址IP#2。
(5) 如图1所示, 机顶盒完成业务地址分配, 开始进行正常业务互访。
二、业务终端托管过程
(1) 步骤1, 机顶盒通过正常DHCP地址分配流程获取管理地址IP#1。
(2) 步骤2, 机顶盒设备在重新启动加载新数据前, 需要发送DHCP Release报文, 通知DHCP Relay及DHCP Server释放第一阶段占用的资源。由于机顶盒实现或者链路稳定性因素, 会出现DHCP Release报文没有发送、发送内容错误或者发送过程中丢失情况, 导致DHCP Relay及DHCP Server没有如期收到资源释放请求, 资源继续被占用。
(3) 步骤3, 机顶盒设备重启后发送DHCP discover报文, 请求业务通讯地址, 宽带接入路由器 (DHCP Relay中继服务器) 收到DHCP discover报文后, 发现机顶盒与管理服务器通讯连接仍然存在, 数据报文会投递到机顶盒管理服务器 (DHCP Server#1) 进行地址重新申请。机顶盒管理服务器 (DHCP Server#1) 收到请求报文后, 发现给机顶盒分配的地址IP#1仍然在正常使用, 机顶盒管理服务器 (DHCP Server#1) 使用IP#1进行回复, 机顶盒将分配到IP#1的管理地址。
(4) 机顶盒当前获取地址为IP#1, IP#1为管理网络使用地址, 在业务通讯网络中无法识别管理地址IP#1, 机顶盒出现挂死现象。此时, 需等待中继服务器DHCP-Relay、DHCP Server服务器上DHCP协议老化, 机顶盒才能分配正常地址, 过程中机顶盒重启不能解决挂死问题。
三、解决方法
(1) 机顶盒拨号发送DHCP discover数据报文, DHCP Relay中继服务器判断该机顶盒Client Mac Address是否已经被使用。
(2) 如果该机顶盒资源存在占用情况, 判断DHCP discover报文中option60选项 (Vendor class identifier) 或option12选项 (Host name) 内容与中继服务器中该机顶盒资源列表内容是否一致。
(3) 如果DHCP discover报文中option60选项 (Vendor class identifier) 或option12选项 (Host name) 内容与中继服务器中该机顶盒资源列表内容不一致, 释放宽带接入路由器 (DHCP Relay中继服务器) 中原机顶盒注册资源。
(4) 如果DHCP discover报文中option60选项 (Vendor class identifier) 或option12选项 (Host name) 内容与中继服务器中该机顶盒资源列表内容不一致, 宽带接入路由器 (DHCP Relay中继服务器) 向机顶盒管理服务器 (DHCP Server#1) 发送DHCP Release报文, 释放DHCP Server#1服务器上管理地址IP#1。
(5) 如果DHCP discover报文中option60选项 (Vendor class identifier) 或option12选项 (Host name) 内容与中继服务器中该机顶盒资源列表内容不一致, 宽带接入路由器 (DHCP Relay中继服务器) 不响应机顶盒本次DHCP discover报文, 等待机顶盒重新发起DHCP discover请求。
(6) 通过DHCP Relay中继服务器主动发起资源释放请求, 可以解决因为机顶盒DHCP Client丢失或发送错误的DHCP Release报文造成的机顶盒挂死问题。
四、小结
本文阐述数字机顶盒在通讯过程中的托管现象, 分析造成现象的原因, 并提供解决方案思路。解决方案思路考虑到数字终端机顶盒品牌、数量、厂家实现的差异性, 集中部署具备汇聚作用的中继服务器 (DHCP-Relay) 上, 可以支持不同的机顶盒厂商 (DHCP Client) 、服务提供商设备 (DHCP Server) 。可以无需对城域网已经投入使用的机顶盒设备做技术升级, 无需对当前机顶盒供货商、服务器提供商设备做统一技术整改要求, 具有良好的扩展及应用价值。
摘要：本文介绍机顶盒在数字视频业务开展过程中, 由于管理通讯地址及业务通讯地址切换造成的地址托管问题。本文涉及数据通信领域, 中继服务器 (DHCP-Relay) 设备, 及地址管理服务器 (DHCP-Server) 设备通讯交互, 并简要阐述不同厂商的通用性解决方案, 以供今后工作参考。
关键词：动态主机配置协议,二次地址分配,网络切换,地址切换
参考文献
[1] Alcott, Neall.DHCP For Windows 2000.ISBN:9781565928381.
[2] Droms, Ralph E.The DHCP Handbook.Sams.ISBN:9780672323270.