CN1852328A

CN1852328A - 一种无盘工作站启动系统和方法

Info

Publication number: CN1852328A
Application number: CN 200510089133
Authority: CN
Inventors: 赵文鹏; 胡小翔; 孙超; 田向远; 史俊杰
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2025-08-02
Also published as: CN1852328B

Abstract

本发明公开了一种无盘工作站启动系统，包含动态主机配置协议DHCP服务器、引导服务器，该系统还包含：无盘工作站，用于与DHCP服务器交互获取自身的IP地址，与引导服务器交互获取系统启动镜像文件名以及系统启动镜像文件。本发明还公开了一种无盘工作站启动方法。本发明能够使无盘工作站和引导服务器不仅可以在局域网内进行部署，也可以穿越三层网络进行部署。

Description

一种无盘工作站启动系统和方法

技术领域

本发明涉及无盘网络技术，特别涉及一种无盘工作站启动系统和方法。

背景技术

无盘工作站，一般是指通过网络下载并启动镜像工作的计算机，无盘工作站本身一般不带硬盘或带的硬盘较小，支持TCP/IP，通过网络与远端服务器进行连接，所有的软件是从远端的服务器(Server)侧下载到本地客户端(Client)的，因此无盘工作站的工作需要远程启动，即无盘工作站通过自身网卡启动芯片(BootRom)中的启动代码，存取远端服务器上的系统启动镜像文件来启动无盘工作站，使无盘工作站进入DOS或Windows操作系统。这里，网卡一般是独立的，但如果主板集成了网卡功能，包含在主板的BootRom信息也是属于网卡的。

请参见图1，图1为现有技术中基于局域网的无盘工作站启动系统的启动原理示意图。图1中的无盘工作站启动系统包含无盘工作站、动态主机配置协议(DHCP，Dynamic Host Configuration Protocol)Server、引导服务器(BootServer)等。其中，DHCP Server负责向无盘工作站发送无盘工作站的IP地址和子网掩码等网络配置信息、Boot Server的IP地址信息等；Boot Server负责向无盘工作站发送系统启动镜像文件名以及系统启动镜像文件。无盘工作站与DHCP Server交互获取自身和Boot Server的IP地址，与Boot Server交互获取系统启动镜像文件名，其中无盘工作站与DHCP Server、Boot Server交互时均采用DHCP，DHCP是一个基于TCP/IP的协议，它可以让无盘工作站从DHCP服务器获得IP地址和其他网络信息，实现与网络连接的功能。DHCP过程分为标准的和非标准的，举例来说，如果协议里规定的标准过程是：发送DHCP报文1时应答DHCP报文2，那么，发送DHCP报文1时应答DHCP报文3的过程就是非标准的DHCP过程。

目前主流的路由器和互联网接入设备都支持标准的DHCP过程，而不能支持非标准的DHCP过程，因此标准的DHCP过程可以穿越三层网络实现，无盘工作站可以用标准的DHCP过程完成同广域网中指定服务器之间的通信，而非标准的DHCP过程只能在局域网内实现，无盘工作站无法用非标准的DHCP过程完成与局域网外的、位于非相同网段的服务器之间的通信。

通常，DHCP报文的首报文采用广播方式发送，为了抑制广播风暴的发生，一般的路由器和互联网接入设备不转发广播信息。现有技术中DHCP Client与服务器跨网段进行通信时，需要经由DHCP代理服务器(Proxy Server)传递信息。

通信交互时所采用的DHCP报文中可以携带一些普通选项，即DHCP报文可以携带普通的扩展属性，如在图1所示的系统中，无盘工作站的子网掩码等网络配置信息就是通过DHCP报文中普通的扩展属性发送到无盘工作站的。DHCP报文中还可以携带一些专用选项，即DHCP报文可以携带专用的扩展属性，如在图1所示的系统中，Boot Server的IP地址和系统启动镜像文件名就是通过DHCP报文中专用的扩展属性发送到无盘工作站的。

图1的中间部分是现有技术中无盘工作站的启动过程示意图，现有技术中的启动过程包含以下步骤：

步骤101：无盘工作站通过标准的DHCP过程获得自身的IP地址信息和引导服务器的IP地址。具体就是：无盘工作站向DHCP Server发送包含普通选项和专用选项的DHCP报文，请求获得无盘工作站的IP地址等信息和Boot Server的IP地址信息；DHCP Server向无盘工作站发送包含普通选项和专用选项的DHCP报文，信息中包含无盘工作站的IP地址和子网掩码等网络配置信息以及Boot Server的IP地址；

步骤102：无盘工作站向Boot Server发送包含专用选项的DHCP报文，请求获得系统启动镜像文件名；Boot Server向无盘工作站发送包含专用选项的DHCP报文，信息中包含系统启动镜像文件名；

步骤103：无盘工作站向Boot Server发送请求，请求下载系统启动镜像文件；无盘工作站从Boot Server下载系统启动镜像文件，并执行所下载的系统启动镜像文件。

在实际应用中发现，图1所示流程的步骤102中无盘工作站获得系统启动文件名的过程是一个非标准的DHCP过程，因此当无盘工作站和Boot Server不在同一个网段时，无盘工作站无法从局域网外的Boot Server获得系统启动镜像文件名，进而导致整个过程的失败。也就是说，图1中无盘工作站和BootServer只能在同一局域网内，无法在三层网络内对无盘工作站进行管理。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一个无盘工作站启动系统，能够使无盘工作站和引导服务器不仅可以在局域网内进行部署，也可以穿越三层网络进行部署。

本发明的另一个目的在于提供一个无盘工作站启动方法，使启动信息可以穿越三层网络，能够在不改变现有网络结构的情况下部署系统，方便快捷，管理简单。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种无盘工作站启动系统，包含动态主机配置协议DHCP服务器、引导服务器，该系统还包含：

无盘工作站，用于与DHCP服务器交互获取自身的IP地址，与引导服务器交互获取系统启动镜像文件名以及系统启动镜像文件。

该系统还包含：域名系统DNS服务器，接收载入有DNS协议代码的无盘工作站发送的请求，并向无盘工作站发送引导服务器的IP地址。

所述的引导服务器与无盘工作站通过局域网连接，或通过广域网连接。

所述的DHCP服务器与无盘工作站通过局域网连接，或通过广域网连接。

所述的DNS服务器与无盘工作站通过局域网连接，或通过广域网连接。

该系统还包含：连接于无盘工作站和DHCP服务器之间的DHCP代理服务器，用于传递无盘工作站与DHCP服务器之间的交互信息。

一种无盘工作站启动方法，该方法至少包含以下步骤：

a、无盘工作站获得自身的IP地址和引导服务器的IP地址；

b、无盘工作站向引导服务器发送非DHCP的请求报文，请求获得系统启动镜像文件名，引导服务器向无盘工作站发送携带有系统启动镜像文件名的非DHCP的应答报文；

c、无盘工作站根据步骤b所获得的系统启动镜像文件名，从引导服务器下载并执行系统启动镜像文件。

所述步骤b具体包括以下步骤：

b1、无盘工作站向引导服务器发送携带有无盘工作站硬件信息的查询报文；

b2、引导服务器收到无盘工作站的查询报文后，根据报文中携带的无盘工作站硬件信息，查找适合该无盘工作站的系统启动镜像文件；

b3、引导服务器将查找到的系统启动镜像文件名通过应答报文发送给无盘工作站。

所述步骤a具体为：无盘工作站从DHCP服务器获得自身的IP地址和引导服务器的IP地址。

所述步骤a具体包括以下步骤：

a1、无盘工作站从DHCP服务器获得自身的IP地址；

a2、无盘工作站通过DNS协议从DNS服务器获得引导服务器的IP地址。

所述步骤a2进一步包括以下步骤：

a21、在无盘工作站的启动芯片中载入DNS协议的代码；

a22、无盘工作站启动DNS协议，向DNS服务器发送获取引导服务器IP地址的请求；

a23、DNS服务器对引导服务器的域名进行解析，并向无盘工作站发送引导服务器的IP地址。

所述请求报文和应答报文承载于用户数据报协议UDP上。

所述请求报文中至少包含报文类型、报文校验码以及无盘工作站的MAC地址；所述应答报文至少包含报文类型、报文校验码、系统启动镜像文件的获得路径以及系统启动镜像文件的文件名。

本发明的核心是无盘工作站通过非DHCP报文从Boot Server获得系统启动镜像文件名，使无盘工作站的启动信息突破了局域网的限制，在不改变现有网络结构的情况下，可以使无盘工作站和引导服务器穿越三层网络进行快速部署，以适应复杂的组网需求，简化网络管理。本发明同样适用于在局域网部署无盘工作站系统。本发明有以下的有益效果：

1)提高了系统的可管理性：由于为无盘工作站提供服务的各种Server可以不必局限在局域网内安装，因此可以在整个广域网内实现对系统的统一管理，统一维护，减少了维护工作量。

2)提高了系统支持终端的能力：现有技术系统中，可管理终端的数目受到局域网规模的限制，一般在同一网络中的计算机数目不能过多，否则会引起“广播风暴”，严重降低网络的性能；但是本发明的无盘工作站启动系统可以通过三层网络在广域网内部署，且在广域网内发送信息时不采用广播方式，这样在局域网中对客户端数目限制的问题，在本发明中就不存在了。

3)本发明系统可以适应多种组网方式，使应用部署更为容易，比如：

图2所示的组网方式1：包含多个无盘工作站的本地局域网，通过路由器直接接入广域网，本地局域网是广域网的一部分；

图3所示的组网方式2：包含多个无盘工作站的本地局域网，通过代理(proxy)服务器接入路由器，本地局域网内建有DHCP Server；

图4所示的组网方式3：无盘工作站直接通过互联网接入设备连接到广域网。

4)无盘工作站使用标准的DHCP过程获得自身的IP地址和子网掩码等网络配置信息，并通过DNS协议获得Boot Server的IP地址，再通过自定义的协议获得系统启动镜像文件的名称，这样做的好处是：在用户的网络部署改变后，只需要更新DNS服务器中Boot Server的域名所对应的IP地址，实现简单方便，复杂度低；

5)能够在广域网设置Boot Server的功能：由于无盘工作站不再受制于网络结构，因此Boot Server可以架设在广域网的任意节点，这样的好处是：便于统一管理维护，比如电信级的应用，Boot server就可以架设在中央机房，可以较方便地实现数据备份和供电备份等安全设置。同样，在Boot Server上可以开发系统启动镜像的管理系统，提供客户机的管理功能，甚至可以与用户管理系统/营帐系统结合，实现无盘工作站的计费等控制。

附图说明

图1为现有技术中基于局域网的无盘工作站启动系统的启动原理示意图；

图2为本发明的组网模式1示意图；

图3为本发明的组网模式2示意图；

图4为本发明的组网模式3示意图；

图5为本发明实施例1中基于广域网的无盘工作站启动系统的启动原理示意图；

图6为本发明实施例1中无盘工作站获得系统启动镜像文件名的过程流程图；

图7为本发明实施例2中基于广域网的无盘工作站启动系统的启动原理示意图；

图8为本发明实施例2中无盘工作站获得Boot Server的IP地址的过程流程图。

具体实施方式

以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1：无盘工作站通过非DHCP报文获得系统启动镜像文件名。

请参见图5，图5为本发明实施例1中基于广域网的无盘工作站启动系统的启动原理示意图。该系统包含无盘工作站、DHCP Server、Boot Server等。图5中无盘工作站与DHCP Server、Boot Server间可以通过局域网连接，也可以通过广域网连接。其中，DHCP Server向无盘工作站提供无盘工作站的IP地址和子网掩码等网络配置信息以及Boot Server的IP地址信息等，Boot Server负责向无盘工作站提供系统启动镜像文件。图5的中间部分是本发明实施例中无盘工作站的启动过程示意图，该过程包含以下步骤：

步骤501：无盘工作站通过标准的DHCP过程获得自身的IP地址信息和引导服务器的IP地址，即无盘工作站向DHCP Server发送包含普通选项和专用选项的DHCP报文，请求获得无盘工作站的IP地址等信息和Boot Server的IP地址信息；DHCP Server向无盘工作站发送包含普通选项和专用选项的DHCP报文，报文中包含无盘工作站的IP地址和子网掩码等网络配置信息以及BootServer的IP地址。

步骤502：无盘工作站向Boot Server发送非DHCP的请求报文，请求获得系统启动镜像文件名，Boot Server向无盘工作站发送包含系统启动镜像文件名的非DHCP的应答报文。

这里，请求报文中至少包含报文类型、报文的校验码、无盘工作站的MAC地址等信息，可以进一步包含无盘工作站的CPU类型、内存大小等信息；应答报文中至少包含报文类型、报文的校验码、系统启动镜像文件的获得路径、系统启动镜像文件的文件名等信息。

发送报文和应答报文均承载在用户数据报协议(UDP，User DatagramProtocol)上，由于根据现有技术，承载在UDP协议上的信息可以穿越三层网络，即：可以通过路由器或互联网接入设备传输，因此，无盘工作站可以从位于非相同网段的Boot Server获得系统启动镜像文件名。

其中，无盘工作站向Boot Server发送的请求报文和Boot Server向无盘工作站发送的应答报文可以采用表一所示的格式：

TypeID	MD5Code
TypeID	MD5Code	MessageBody

表一

如表一所示，报文分为报文头和报文体(MessageBody)两部分，报文头又包含两个字段：TypeID和MD5Code。其中，TypeID表示报文的类型，TypeID＝1表示请求文件名称的报文，TypeID＝2表示应答报文；MD5Code是报文的校验码，保证报文在传输过程中的安全性。如表一所示的报文在报文体中包含各种属性，其属性使用现有技术中常见的TLV方式，即：类型(AttrID)+长度(Length)+值(Value)的方式，具体的报文属性定义如表二所示。

属性	属性ID	说明
属性	属性ID	说明	ClientMAC	0x01	无盘工作站的MAC地址
CPUType	0x02	无盘工作站CPU类型	ClientMAC	0x01	无盘工作站的MAC地址
CPUType	0x02	无盘工作站CPU类型	Memory	0x03	无盘工作站内存大小
ImageFilePath	0x81	系统启动镜像文件的获得路径	Memory	0x03	无盘工作站内存大小
ImageFilePath	0x81	系统启动镜像文件的获得路径	ImageFileName	0x82	系统启动镜像文件名称
FtpServerUser	0x83	系统启动镜像文件的存放服务器用户名称	ImageFileName	0x82	系统启动镜像文件名称
FtpServerUser	0x83	系统启动镜像文件的存放服务器用户名称	FtpServerPassword	0x84	访问服务器的密码

表二

表二中，属性ID为0x01～0x03的属性是请求报文中包含的属性，属性ID为0x81～0x84的属性是应答报文中包含的属性。表二中的属性在实现图5中步骤502时，请求报文中至少包含无盘工作站的MAC地址属性，可以进一步包含无盘工作站CPU类型、无盘工作站内存大小等属性；应答报文中至少包含系统启动镜像文件的获得路径、系统启动镜像文件名称等属性，可以进一步包含系统启动镜像文件的存放服务器用户名称、访问服务器的密码等属性。

根据现有技术，无盘工作站和Boot Server发送信息时会指定目的地IP地址，就是说无盘工作站向Boot Server发送信息时指定接收方即Boot Server的IP地址，Boot Server向无盘工作站发送信息时也指定接收方即无盘工作站的IP地址。

步骤503：无盘工作站向Boot Server发送请求，请求下载系统启动镜像文件，请求中携带有步骤502获得的系统启动镜像文件名的信息；Boot Server将对应的系统启动镜像文件发给无盘工作站，无盘工作站接收系统启动镜像文件并执行该系统启动镜像文件。

当无盘工作站与DHCP Server不在同一个网段时，无盘工作站与DHCPServer之间的通信需要经由DHCP Proxy Server传递信息，DHCP Proxy Server如何传递信息的方法属于现有技术。

图5中的步骤502可采用图6所示的方法获取系统启动镜像文件的文件名。

参见图6所示，图6为本发明实施例1中无盘工作站获得系统启动镜像文件名的流程图，该过程中无盘工作站与Boot Server之间采用双方可识别的报文格式进行交互获得系统启动镜像文件名，所述双方可识别报文的格式及属性可以采用表一、表二所示的格式和属性，获得系统启动镜像文件名的具体过程包括以下步骤：

步骤601：无盘工作站向Boot Server发送查询报文，报文中包含无盘工作站的硬件信息，其中，无盘工作站的硬件信息中包含了可以表示无盘工作站性能强弱的信息；

步骤602：Boot Server收到无盘工作站的查询报文后，分析报文中无盘工作站的硬件信息；

步骤603：Boot Server根据无盘工作站的硬件信息，查找适合该无盘工作站的系统启动镜像文件，比如：如果无盘工作站的性能强，Boot Server可能会给无盘工作站选择Windows NT，如果无盘工作站的性能差，Boot Server可能会给无盘工作站选择Windows95或Windows98等；

步骤604：Boot Server向无盘工作站发送应答报文，报文中包含Boot Server找到的系统启动镜像文件名。

步骤601～604是采用自定义协议实现的交互过程，采用自定义协议获得系统启动镜像文件名的好处在于：无盘工作站不仅可以从位于局域网外的BootServer获得系统启动镜像文件，而且可以根据自身的性能强弱获得适合的系统启动镜像文件。

除了图6所示的方法，无盘工作站也可以采用其他的方法获得系统启动镜像文件名，如：针对图5的步骤502，Boot Server中仅包含一个系统启动镜像文件的文件名，那么，Boot Server收到无盘工作站的请求后，就将这个系统启动镜像文件名发送给无盘工作站；也可以将系统启动镜像文件名固定地写在无盘工作站中。

实施例2：用DNS协议获得Boot Server的IP地址。

图5中无盘工作站是从DHCP Server获得自身的IP地址和Boot Server的IP地址的。无盘工作站也可以通过DNS协议获得Boot Server的IP地址。

请参见图7，图7为本发明实施例2中基于广域网的无盘工作站启动系统的启动原理示意图。该系统包含无盘工作站、DHCP Server、DNS Server、BootServer等。图7中无盘工作站与DHCP Server、DNS Server、Boot Server间可以通过局域网连接，也可以通过广域网连接，其中，DHCP Server向无盘工作站提供无盘工作站的IP地址等信息，DNS Server向无盘工作站提供Boot Server的IP地址，Boot Server负责向无盘工作站提供系统启动镜像文件。图7的中间部分是本发明实施例中无盘工作站的启动过程示意图，该过程包含以下步骤：

步骤701：无盘工作站通过标准的DHCP过程获得自身的IP地址信息，即无盘工作站向DHCP Server发送包含普通选项的DHCP报文，请求获得无盘工作站的IP地址等信息；DHCP Server向无盘工作站发送包含普通选项的DHCP报文，报文中包含无盘工作站的IP地址和子网掩码等网络配置信息；

步骤702：无盘工作站向DNS Server发送请求，请求获得Boot Server的IP地址，DNS Server向无盘工作站发送包含Boot Server IP地址的信息；

步骤703：无盘工作站向Boot Server发送请求，请求获得系统启动镜像文件名，Boot Server向无盘工作站发送包含该系统启动镜像文件名的信息；

步骤704：无盘工作站向Boot Server发送请求，请求下载系统启动镜像文件，请求中携带有步骤703获得的系统启动镜像文件名的信息；Boot Server将对应的系统启动镜像文件发给无盘工作站，无盘工作站收到系统启动镜像文件并执行该文件。

步骤701中，当无盘工作站与DHCP Server不在同一个网段时，无盘工作站与DHCP Server之间的通信需要经由DHCP Proxy Server传递信息，DHCPProxy Server如何传递信息的方法属于现有技术。

图7中步骤703可以采用如图6所示的方法，也可以采用如下方法：在BootServer中只包含一个系统启动镜像文件的文件名，Boot Server收到无盘工作站的请求后，就将这个文件名发送给无盘工作站；或者将系统启动镜像文件名固定地写在无盘工作站中，等等。

请参见图8，图8为本发明实施例中无盘工作站获得Boot Server的IP地址的过程流程图，图8是对图7中步骤702的进一步说明，其步骤如下：

步骤801：在无盘工作站的BootRom中载入DNS协议的代码，其中，由于现有的无盘工作站网卡的BootRom都不支持DNS协议，本发明需要事先在无盘工作站网卡的BootRom中载入DNS协议的代码，如何在网卡BootRom中载入DNS协议代码的方法属于现有技术；

步骤802：无盘工作站网卡BootRom中载入的DNS协议代码启动DNS协议，向DNS Server发送携带有Boot Server域名的请求，请求DNS Server对BootServer的域名进行解析，此处所述的域名是Boot Server预先已经申请并获得的；

步骤803：DNS Server根据域名与IP地址的对应关系将对应于Boot Server域名的IP地址，即Boot Server的IP地址返回给无盘工作站。

本发明还可以使用其他自定义的协议得到Boot Server的IP地址，比如：可以把Boot Server的IP地址固定地写在Client计算机内，达到获得Boot Server的IP地址的目的；也可以在启动Client的时候手工或其他方式现场输入BootServer的IP地址，来达到获得Boot Server的IP地址的目的。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1、一种无盘工作站启动系统，包含动态主机配置协议DHCP服务器、引导服务器，其特征在于，该系统还包含：

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包含：域名系统DNS服务器，接收载入有DNS协议代码的无盘工作站发送的请求，并向无盘工作站发送引导服务器的IP地址。

3、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的引导服务器与无盘工作站通过局域网连接，或通过广域网连接。

4、根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述的DHCP服务器与无盘工作站通过局域网连接，或通过广域网连接。

5、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的DNS服务器与无盘工作站通过局域网连接，或通过广域网连接。

6、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包含：连接于无盘工作站和DHCP服务器之间的DHCP代理服务器，用于传递无盘工作站与DHCP服务器之间的交互信息。

7、一种无盘工作站启动方法，其特征在于，该方法至少包含以下步骤：

a、无盘工作站获得自身的IP地址和引导服务器的IP地址；

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤b具体包括以下步骤：

9、根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述步骤a具体为：无盘工作站从DHCP服务器获得自身的IP地址和引导服务器的IP地址。

10、根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述步骤a具体包括以下步骤：

a1、无盘工作站从DHCP服务器获得自身的IP地址；

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤a2进一步包括以下步骤：

a21、在无盘工作站的启动芯片中载入DNS协议的代码；

12、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述请求报文和应答报文承载于用户数据报协议UDP上。

13、根据权利要求7或12所述的方法，其特征在于，所述请求报文中至少包含报文类型、报文校验码以及无盘工作站的MAC地址；所述应答报文至少包含报文类型、报文校验码、系统启动镜像文件的获得路径以及系统启动镜像文件的文件名。