TR069協(xié)議在家庭網(wǎng)關(guān)中的實(shí)現(xiàn)

李健江

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及程度不斷提高，因此如今家庭網(wǎng)關(guān)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)管理中的重要組成部分。家庭網(wǎng)關(guān)管理更多是在運(yùn)維支撐當(dāng)中，但是網(wǎng)關(guān)所處位置也大大提高了管理難度，在運(yùn)維支撐的研究當(dāng)中， ZERO -TOUCH已經(jīng)成為重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題?；诖?，該文重點(diǎn)探究TR069協(xié)議在家庭網(wǎng)關(guān)中的實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：TR069協(xié)議；家庭網(wǎng)關(guān)；實(shí)現(xiàn)；管理；方法

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）20-0037-03

1 背景

在過(guò)去對(duì)用戶側(cè)設(shè)備管理模型實(shí)現(xiàn)當(dāng)中，主要是從網(wǎng)絡(luò)管理層和元素管理層兩個(gè)方面出發(fā)，并以設(shè)備作為管理中心，設(shè)備參數(shù)也是采用人工配置方法，重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備事件與警告信息。但此模式在實(shí)際應(yīng)用中兩大缺陷：1）設(shè)備必須要始終通電，否則無(wú)法估算哪些時(shí)候可以操作；2）要求設(shè)備使用一個(gè)固定的IP地址，從而保障網(wǎng)關(guān)主動(dòng)發(fā)起操作的路由。當(dāng)今人們也意識(shí)到了這兩項(xiàng)缺陷問(wèn)題，逐漸讓設(shè)備管理為中心轉(zhuǎn)向以業(yè)務(wù)為中心的模式。如今網(wǎng)關(guān)管理的理念范圍非常大，但主要是集中在業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)和部署當(dāng)中。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理模型存在著管理、業(yè)務(wù)脫節(jié)等問(wèn)題，而經(jīng)實(shí)踐證明，采用TR069協(xié)議即可解決以上幾點(diǎn)問(wèn)題。

2 什么是TR069協(xié)議

TR069協(xié)議全稱為“TR069廣域網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)管理協(xié)議”，是DSL論壇定義終端管理框架中的重要組成部分，TR069協(xié)議主要負(fù)責(zé)三層以上復(fù)雜業(yè)務(wù)配置過(guò)程，核心技術(shù)理念是通過(guò)一套ACS和CPE間自動(dòng)協(xié)商交互協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)終端的自動(dòng)匹配。

TR069協(xié)議規(guī)范是B-NT自動(dòng)配置框架中高級(jí)復(fù)雜業(yè)務(wù)配置協(xié)議的一部分，通過(guò)ACS（自動(dòng)配置管理服務(wù)器）、CPE（用戶駐地設(shè)備，即被管理的終端）、業(yè)務(wù)配置管理服務(wù)器、管理接口構(gòu)成。在實(shí)際以應(yīng)用當(dāng)中通過(guò)配置ACS和CPE間的自動(dòng)協(xié)商協(xié)議，這樣即可讓終端自動(dòng)方法業(yè)務(wù)并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置，實(shí)現(xiàn)軟硬件的自動(dòng)升級(jí)、管理以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)、性能監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)診斷等功能。如圖1，整個(gè)系統(tǒng)中主要包含兩個(gè)接口：一個(gè)是業(yè)務(wù)完成從服務(wù)器中朝向ACS發(fā)送業(yè)務(wù)配置接口；另一個(gè)是業(yè)務(wù)完成由ACS向CPE配置管理的接口。

2.1 TR069協(xié)議棧

TR069之所以能夠獲得多種設(shè)備的支持，主要是其中融入了很多現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)子協(xié)議，其中IP協(xié)議尤為重要，可以保證TR069協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的物理介質(zhì)；SOAP協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)TR069設(shè)備的互操作功能；XML可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一概述；HTTP協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)信息交互；RPC協(xié)議實(shí)現(xiàn)了CPE和ACS的交互；SSL/TLS保證網(wǎng)絡(luò)信息傳遞的安全性。

使用以上現(xiàn)存的廣泛子協(xié)議，可以大大降低TR069系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工作量，讓TR069設(shè)備更好地融入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，CPE、WAN管理協(xié)議棧見(jiàn)表1。

2.2 TR069的工作過(guò)程

在對(duì)CPE進(jìn)行基礎(chǔ)加電之后，這時(shí)會(huì)率先運(yùn)行TR069 APP模塊，并由APP模塊在FLASH存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)中獲取相關(guān)信息數(shù)據(jù)，讓DB模塊初始化。先要從配置文件當(dāng)中獲取到ACS地址，并在此地址中連接到ACS進(jìn)行通信，如果通信通道建立失敗，則可以采用DHCP Server獲得ACS地址，之后再發(fā)起ACS連接，成功連接成功之后，會(huì)向ACS主動(dòng)上報(bào)信息數(shù)據(jù)，主要包括設(shè)備的配置文件版本號(hào)、固件版本號(hào)等，這部分信息通過(guò)SOAP數(shù)據(jù)格式在HTTP包體中填充。CPE需要通過(guò)ACS進(jìn)行認(rèn)證，在認(rèn)證完成之后（合法用戶），可以把RPC組成SOAP包發(fā)送到CPE中，CPE將SOAP解析成RPC，在本地網(wǎng)關(guān)中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，在指令執(zhí)行完成之后即可將最終的執(zhí)行結(jié)果反饋到ACS中，這樣即可對(duì)CPE進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制。應(yīng)用TR069協(xié)議不僅可能實(shí)現(xiàn)ACS的一對(duì)一管理，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)一對(duì)多形式。

3 TR069在家庭網(wǎng)關(guān)中的實(shí)現(xiàn)

結(jié)合TR069協(xié)議的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以劃分為三大模塊，包括協(xié)議棧模塊、APP模塊、DB模塊。其中，協(xié)議棧模塊主要是用作于客戶端和服務(wù)器認(rèn)證、解析SOAP、RPC調(diào)度等；APP模塊主要是對(duì)TR069功能模塊進(jìn)行初始化、執(zhí)行RPC方法；DB模塊主要是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫(kù)，APP可以通過(guò)此接口直接獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中的各項(xiàng)數(shù)值，如參數(shù)值、設(shè)定指定參數(shù)等。

TR069協(xié)議棧作為實(shí)現(xiàn)各類功能的基礎(chǔ)，其中也包含著諸多模塊，有HTTP_SERVER、HTTP_CLIENT、HTTP_Author、 HTTP_DB、 TR069 APP、HTTP_Schedule等模塊。這些模塊可以分別實(shí)現(xiàn)的功能包括：監(jiān)聽(tīng)ACS發(fā)起的連接請(qǐng)求以及處理相應(yīng)、HTTP基本認(rèn)證、遠(yuǎn)程下載與上傳功能、SOAP解析與RPC調(diào)度等。TR069協(xié)議棧關(guān)聯(lián)見(jiàn)圖2。

3.1 HTTP_Client/HTTP_Server模塊

HTTP_Client主要是負(fù)責(zé)和ACS間通信，傳輸、接收相關(guān)數(shù)據(jù)。如CPE向ACS發(fā)送通信請(qǐng)求時(shí)，生成調(diào)度即可采用Http_ConnectTo向服務(wù)器發(fā)送連接，如果連接過(guò)程超過(guò)時(shí)限（通常為10ms）或成功，則 HTTP_Client即可調(diào)用OnConnect回調(diào)函數(shù)，也就是實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的處理功能。在連接成功之后，會(huì)在連接狀態(tài)位顯示信息，代表此時(shí)可以進(jìn)行信息的收發(fā)。

需要在HTTP_Client中建立接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，如果所傳送的數(shù)據(jù)包體積過(guò)大，一次發(fā)送無(wú)法全部發(fā)送，則將剩余的數(shù)據(jù)信息暫時(shí)貯存在HTTP_Client發(fā)送緩沖區(qū)，在上一階段發(fā)送完畢后自動(dòng)開(kāi)展下一階段的數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)接收過(guò)程中，需要將網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)據(jù)事先拷貝到接收緩沖區(qū)，并通過(guò)緩沖區(qū)逐步下載信息數(shù)據(jù)。

如果CPE是服務(wù)端，可以直接獲取到ACS的連接請(qǐng)求，如果ACS要向CPE發(fā)送連接，需要先向HTTP Server發(fā)出一個(gè)HTTPGET請(qǐng)求，從而構(gòu)建一個(gè)連接通信渠道。在CPE接受了該請(qǐng)求后，先判定HTTP_Client是否閑置，如果正在執(zhí)行任務(wù)則會(huì)直接拒絕該請(qǐng)求；反之，在HTTP_Client閑置狀態(tài)下，則要判定請(qǐng)求是否符合標(biāo)準(zhǔn)，之后再接受連接，啟動(dòng)HTTP_Client的功能模塊。

3.2 HTTP_Author模塊

該模塊主要是負(fù)責(zé)報(bào)文解析工作，認(rèn)證HTTP。在CPE向ACS發(fā)送相關(guān)請(qǐng)求之后，此時(shí)CPE是認(rèn)證客戶端，開(kāi)展客戶端認(rèn)證工作。在建立了會(huì)話后，會(huì)自動(dòng)向ACS上報(bào)信息，接受認(rèn)證。之后在HTTP_Author模塊中把HTTP_Client接收緩沖區(qū)獲取ACS傳輸?shù)紺PE報(bào)文，并對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析，從WWW -Authorization包頭字段獲得認(rèn)證方式。如果此認(rèn)證是基礎(chǔ)認(rèn)證，則對(duì)用戶賬號(hào)、密碼進(jìn)行編碼，把編碼后的數(shù)據(jù)直接放到Authorization包頭字段中，構(gòu)建HTTP包，并發(fā)送到ACS當(dāng)中等待認(rèn)證結(jié)果。

如果采用了摘要認(rèn)證，需要通過(guò)服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨^信息中，賬號(hào)、密碼、自身信息需要展開(kāi)摘要運(yùn)算，并將最終的運(yùn)算結(jié)果和自身信息組成HTTP包頭傳輸?shù)紸CS中并進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)兩個(gè)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如果兩個(gè)運(yùn)算結(jié)果對(duì)等則認(rèn)證通過(guò)，并主動(dòng)連接到CPE中，此時(shí)的CPE是認(rèn)證服務(wù)端，與客戶端認(rèn)證相同。

3.3 TR069 APP模塊

該模塊主要是負(fù)責(zé)協(xié)議棧和DB模塊初始化，并對(duì)RPC進(jìn)行處理，二者通信的重要平臺(tái)，其邏輯框架如圖3。

TR069 APP模塊能夠?qū)崿F(xiàn)的功能包括：

1）ACS相應(yīng)功能；2）IP綁定；3）特定情況通知ACS功能；4）配置功能（如文件升級(jí)、參數(shù)設(shè)置）；5）功能升級(jí)（包括固件、程序、資源文件等）；6）監(jiān)控狀態(tài)性能；7）診斷故障（包括恢復(fù)出廠等）；8）協(xié)議棧配置啟動(dòng)。

3.4 HTTP_Schedule模塊

該模塊主要是負(fù)責(zé)SOAP報(bào)文構(gòu)建與解析，并在三個(gè)隊(duì)列中同時(shí)計(jì)算，對(duì)報(bào)文進(jìn)行認(rèn)證后，該模塊會(huì)把HTTP包傳輸?shù)紿TTP_SCHDULE模塊當(dāng)中，此時(shí)包體就是SOAP報(bào)文。在獲得報(bào)文后，會(huì)對(duì)SOPA解析器進(jìn)行調(diào)用、解析，包頭中含有一些標(biāo)頭信息數(shù)據(jù)， SOAP Body中主要包括RPC方法和參數(shù)信息，在解析完成后把RPC壓入ACS_Request隊(duì)列中。

SOAP構(gòu)造的主要功能是調(diào)用CPE向ACS發(fā)起請(qǐng)求，也包括ACS發(fā)起的RPC調(diào)用處理。在此條件下，SOAP會(huì)結(jié)合信息數(shù)據(jù)生成報(bào)文。報(bào)文解析構(gòu)造見(jiàn)圖4。

3.5 TR069 DB模塊

是整個(gè)TR069協(xié)議中的數(shù)據(jù)庫(kù)，是數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)的重要模塊，其中包含著對(duì)象、實(shí)例、屬性等。在整個(gè)TR069 DB模塊中構(gòu)建數(shù)據(jù)目錄樹，如N.NN.NNN.NNNNN等，并在每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象后用“.”標(biāo)記，但屬性后則不需要加標(biāo)記，所以之前的N.NN.NNN是對(duì)象，而NNNNN是屬性。從本質(zhì)上和實(shí)際應(yīng)用層面來(lái)說(shuō)，TR069 DB模塊主要就是保存該兩類數(shù)據(jù)類型，即對(duì)象和屬性。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在家庭網(wǎng)關(guān)中融入TR069協(xié)議對(duì)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理有著重要意義，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。TR069協(xié)議能夠高效完成CPE家庭網(wǎng)關(guān)的管理工作，并實(shí)現(xiàn)了零配置安裝與運(yùn)行維護(hù)，對(duì)于未來(lái)家庭網(wǎng)關(guān)領(lǐng)域發(fā)展有著巨大的推動(dòng)作用。

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