一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，包括以下步驟：1)將網(wǎng)絡(luò)通信模塊抽象為三層：信號(hào)層、冗余層和傳輸層，將應(yīng)用層與通信層隔離；2)信號(hào)層處理消息，包括初始化、處理發(fā)送消息、處理接收消息；3)冗余層處理消息，包括初始化、處理發(fā)送消息、處理接收消息；4)傳輸層處理消息，包括初始化、發(fā)送消息、接收消息；5)驗(yàn)證并添加動(dòng)態(tài)通信節(jié)點(diǎn)；6)查詢動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)，調(diào)用該功能后，將動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)信息返回給應(yīng)用：7)刪除動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有支持動(dòng)態(tài)添加通信節(jié)點(diǎn)功能，降低了配置工作的復(fù)雜性，安全性和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)添加方法，尤其是涉及一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軌道交通系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信通常采用基于Socket底層API維護(hù)的通訊方式，采用雙網(wǎng)冷備的方式組成冗余通信網(wǎng)，對(duì)于不同的設(shè)備模型需要用不同的方法實(shí)現(xiàn)，這些方法存在以下的不足:
[0003]I)雙網(wǎng)通訊采用冷備的方式，在網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬間的閃斷和設(shè)備的重新初始化。
[0004]2)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)和廣播需要上層邏輯層自己處理相關(guān)的封裝，一旦系統(tǒng)需要添加新的要求，相關(guān)的實(shí)現(xiàn)也要隨之更改，耗時(shí)費(fèi)力。
[0005]3)本地與遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)均需要配置對(duì)方的信息，否則無法進(jìn)行通信，靈活性較差。
[0006]4)當(dāng)通信過程中出現(xiàn)故障時(shí)，無法在短時(shí)間查找故障的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，將系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊抽象成形成安全層、冗余層和傳輸層共三層，從而將應(yīng)用層與通信層隔離，應(yīng)用層只需維護(hù)應(yīng)用邏輯，不用參與底層通信實(shí)現(xiàn)；采用紅藍(lán)雙網(wǎng)熱備傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)一條網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，另一條網(wǎng)絡(luò)能正常傳輸，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可靠性；通過序列號(hào)過濾重復(fù)包，保證冗余網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的惟一性；根據(jù)節(jié)點(diǎn)的配置信息來拒絕非法連接，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全連接；采用動(dòng)態(tài)加載節(jié)點(diǎn)技術(shù)，使系統(tǒng)更具靈活性，減少?gòu)?fù)雜的配置工作。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0009]一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]I)將網(wǎng)絡(luò)通信模塊抽象為三層:信號(hào)層、冗余層和傳輸層，將應(yīng)用層與通信層隔離；
[0011]2)信號(hào)層處理消息，包括初始化、處理發(fā)送消息、處理接收消息；
[0012]3)冗余層處理消息，包括初始化、處理發(fā)送消息、處理接收消息；
[0013]4)傳輸層處理消息，包括初始化、發(fā)送消息、接收消息；
[0014]5)驗(yàn)證并添加動(dòng)態(tài)通信節(jié)點(diǎn)；本發(fā)明支持動(dòng)態(tài)添加通信節(jié)點(diǎn)的功能，即與不在配置文件中節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。當(dāng)本地節(jié)點(diǎn)A正確配置了遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)B的信息，但B中并沒有配置A的信息。當(dāng)A向B發(fā)送消息時(shí)，B會(huì)對(duì)A進(jìn)行驗(yàn)證，如果配置信息正確B會(huì)將A加入動(dòng)態(tài)配置表，A和B可正常通信。
[0015]6)查詢動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)，調(diào)用該功能后，將動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)信息返回給應(yīng)用
[0016]7)刪除動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用可指定要?jiǎng)h除動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)，本發(fā)明會(huì)將該節(jié)點(diǎn)從配置表中刪除。
[0017]所述的信號(hào)層負(fù)責(zé)發(fā)送應(yīng)用層傳送來的數(shù)據(jù)和接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)并傳到應(yīng)用層；
[0018]所述的冗余層作為信號(hào)層的下層，接收信號(hào)層消息包，并增加冗余層消息頭，完成應(yīng)用消息冗余組包和過濾收到的重復(fù)消息包；
[0019]所述的傳輸層為冗余層的下層，負(fù)責(zé)將冗余層消息通過UDP協(xié)議冗余發(fā)送到遠(yuǎn)程和接收消息，維護(hù)本地和遠(yuǎn)程的紅藍(lán)網(wǎng)IP地址和端口信息。
[0020]所述的信號(hào)層處理消息具體過程如下:
[0021]I)初始化；
[0022]2)等待調(diào)用接口，判斷是發(fā)送消息還是接收消息，若為發(fā)送消息，執(zhí)行步驟3)，若為接收消息，執(zhí)行步驟4):
[0023]3)接收應(yīng)用層數(shù)據(jù)組包成信號(hào)層消息后傳輸給冗余層；
[0024]4)解包信號(hào)層消息，并進(jìn)行驗(yàn)證，若驗(yàn)證通過，將解包后的消息傳給應(yīng)用層，否則將消息丟棄。
[0025]所述的冗余層處理消息具體過程如下:
[0026]I)初始化；
[0027]2)等待調(diào)用接口，判斷是發(fā)送消息還是接收消息，若為發(fā)送消息，執(zhí)行步驟3)，若為接收消息，執(zhí)行步驟4)；
[0028]3)接收信號(hào)層消息組包冗余層消息后傳輸給傳輸層；
[0029]4)解包冗余層消息，并進(jìn)行驗(yàn)證，判斷是否驗(yàn)證通過，若為是，執(zhí)行步驟5)，否則丟棄消息；
[0030]5)判斷該消息是否為冗余消息，若為是，將該消息傳輸給信號(hào)層，否則丟棄消息。
[0031]所述的傳輸層處理消息具體過程如下:
[0032]I)初始化；
[0033]2)接收冗余層消息和紅藍(lán)網(wǎng)發(fā)送消息，同時(shí)接收消息線程循環(huán)偵聽；
[0034]3)對(duì)接收消息進(jìn)行驗(yàn)證，判斷是否驗(yàn)證通過，若為是，將接收消息傳給冗余層，否則進(jìn)行動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證。
[0035]所述的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證具體為:
[0036]根據(jù)傳輸層配置信息進(jìn)行驗(yàn)證，若失敗則忽略該消息；若成功則調(diào)用冗余層驗(yàn)證函數(shù)，冗余層判斷消息的目的節(jié)點(diǎn)設(shè)備ID和本地設(shè)備ID是否一致，若失敗忽略該消息；若成功調(diào)用信號(hào)層驗(yàn)證函數(shù)，信號(hào)層驗(yàn)證消息的應(yīng)用類型是否與本地一致，若成功則添加動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)，若失敗則忽略該消息。
[0037]所述的添加動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)具體為:
[0038]本地節(jié)點(diǎn)的傳輸層、冗余層、信號(hào)層依次添加遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的信息，若失敗則返回錯(cuò)誤號(hào)，若成功則將該包消息傳遞給遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用。
[0039]所述的紅藍(lán)網(wǎng)為紅藍(lán)雙網(wǎng)熱備冗余，一條網(wǎng)絡(luò)故障各子系統(tǒng)可直接通過另一條網(wǎng)絡(luò)通信。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0041]I)本發(fā)明是一種安全、冗余、靈活的通用網(wǎng)絡(luò)通信模塊，通過高度抽象實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)通信層的隔離。[0042]2)通過安裝兩塊以太網(wǎng)卡組成紅藍(lán)雙網(wǎng)熱備冗余，一條網(wǎng)絡(luò)故障各子系統(tǒng)可直接通過另一條網(wǎng)絡(luò)通信，無需切換網(wǎng)絡(luò)，對(duì)系統(tǒng)不產(chǎn)生任何影響，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性、易用性和可維護(hù)性。
[0043]3)本發(fā)明支持動(dòng)態(tài)添加通信節(jié)點(diǎn)功能，降低了配置工作的復(fù)雜性。同時(shí)保證整個(gè)動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證過程嚴(yán)格，這樣不會(huì)降低系統(tǒng)的安全性和可靠性。目前該功能將用于聯(lián)鎖系統(tǒng)中SDM維護(hù)臺(tái)與站點(diǎn)的通信。
[0044]4)本發(fā)明提供錯(cuò)誤號(hào)返回和錯(cuò)誤回調(diào)函數(shù)功能，在初始化、發(fā)送、接收消息時(shí)，若發(fā)生錯(cuò)誤，可返回相應(yīng)的錯(cuò)誤號(hào)給應(yīng)用；在傳輸層驗(yàn)證消息失敗時(shí)，將該條消息內(nèi)容通過錯(cuò)誤回調(diào)函數(shù)返回給應(yīng)用。使用本發(fā)明可以提高軟件調(diào)試的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖2為本發(fā)明信號(hào)層消息處理流程圖；
[0047]圖3為本發(fā)明冗余層消息處理流程圖:
[0048]圖4為本發(fā)明傳輸層消息處理流程圖；
[0049]圖5為本發(fā)明添加動(dòng)態(tài)通信節(jié)點(diǎn)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0051]實(shí)施例
[0052]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2、圖3、圖4分別為信號(hào)層、冗余層、傳輸層的處理流程圖，三層之間通過回調(diào)函數(shù)相互聯(lián)系。圖5為動(dòng)態(tài)添加通信節(jié)點(diǎn)的流程圖。結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0053]I)配置:本地節(jié)點(diǎn)A(節(jié)點(diǎn)設(shè)備ID = 0x0101,應(yīng)用類型=0x01,紅網(wǎng)IP =192.168.0.LPORT == 10000，藍(lán)網(wǎng) IP = 192.168.1.LPORT = 20000)的配置文件中配置了遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)B (節(jié)點(diǎn)設(shè)備ID = 0x0202，應(yīng)用類型=0x01，紅網(wǎng)IP = 192.168.0.2，PORT =10001，藍(lán)網(wǎng)IP = 192.168.1.2,PORT = 20001)的信息，遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)B未配置本地節(jié)點(diǎn)A的相
關(guān)信息。
[0054]2)初始化:本地節(jié)點(diǎn)A和遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)B的應(yīng)用分別調(diào)用信號(hào)層、冗余層和傳輸層的初始化接口，如果初始化失敗返回錯(cuò)誤號(hào)。
[0055]3)發(fā)送消息:節(jié)點(diǎn)A應(yīng)用調(diào)用信號(hào)層發(fā)送函數(shù)，將應(yīng)用數(shù)據(jù)組包成信號(hào)層消息；信號(hào)層調(diào)用冗余層函數(shù)，組成N包冗余的消息(N>= 1，具體數(shù)值由應(yīng)用配置)，消息的序列號(hào)SN = 0，...，N-1 ;冗余層調(diào)用傳輸層發(fā)送函數(shù)，將N包冗余消息通過紅藍(lán)雙網(wǎng)發(fā)送到遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)B。
[0056]4)接收消息:節(jié)點(diǎn)B傳輸層接收到節(jié)點(diǎn)A發(fā)來的消息，先在本地的配置表中進(jìn)行查找節(jié)點(diǎn)A的配置信息，如果找到，直傳遞給冗余層，由冗余層根據(jù)SN將相同消息過濾，傳遞給信號(hào)層，信號(hào)層驗(yàn)證后傳給應(yīng)用層。如果沒有找到A的信息，則執(zhí)行步驟5)。
[0057]5)驗(yàn)證動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn):節(jié)點(diǎn)B根據(jù)傳輸層配置信息進(jìn)行驗(yàn)證，若失敗則忽略該消息；若成功則調(diào)用冗余層驗(yàn)證函數(shù)。冗余層判斷消息的目的節(jié)點(diǎn)設(shè)備ID和本地設(shè)備ID是否一致，若失敗忽略該消息；若成功調(diào)用信號(hào)層驗(yàn)證函數(shù)。信號(hào)層驗(yàn)證消息的應(yīng)用類型是否與本地一致，若成功則執(zhí)行步驟6)，若失敗則忽略該消息。
[0058]6)添加動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn):節(jié)點(diǎn)B的傳輸層、冗余層、信號(hào)層依次添加節(jié)點(diǎn)A的信息，若失敗則返回錯(cuò)誤號(hào)，若成功則將該包消息傳遞給節(jié)點(diǎn)B的應(yīng)用。當(dāng)B節(jié)點(diǎn)中已配置好A節(jié)點(diǎn)的信息后，A與B可以正常通信。
[0059]7)查詢動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn):將節(jié)點(diǎn)A的配置信息傳給節(jié)點(diǎn)B的應(yīng)用。
[0060]8)刪除動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn):節(jié)點(diǎn)B的應(yīng)用根據(jù)設(shè)備ID和應(yīng)用類型將節(jié)點(diǎn)A從B的配置表中刪除。
【權(quán)利要求】
1.一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將網(wǎng)絡(luò)通信模塊抽象為三層:信號(hào)層、冗余層和傳輸層，將應(yīng)用層與通信層隔離； 2)信號(hào)層處理消息，包括初始化、處理發(fā)送消息、處理接收消息； 3)冗余層處理消息，包括初始化、處理發(fā)送消息、處理接收消息； 4)傳輸層處理消息，包括初始化、發(fā)送消息、接收消息； 5)驗(yàn)證并添加動(dòng)態(tài)通信節(jié)點(diǎn)； 6)查詢動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)，調(diào)用該功能后，將動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)信息返回給應(yīng)用； 7)刪除動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，其特征在于，所述的信號(hào)層負(fù)責(zé)發(fā)送應(yīng)用層傳送來的數(shù)據(jù)和接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)并傳到應(yīng)用層； 所述的冗余層作為信號(hào)層的下層，接收信號(hào)層消息包，并增加冗余層消息頭，完成應(yīng)用消息冗余組包的過濾； 所述的傳輸層為冗余層的下層，負(fù)責(zé)將冗余層消息通過UDP協(xié)議冗余發(fā)送到遠(yuǎn)程和接收消息，維護(hù)本地和遠(yuǎn)程的紅藍(lán)網(wǎng)IP地址和端口信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，其特征在于，所述的信號(hào)層處理消息具體過程如下: 1)初始化； 2)等待調(diào)用接口，判斷是發(fā)送消息還是接收消息，若為發(fā)送消息，執(zhí)行步驟3)，若為接收消息，執(zhí)行步驟4)； 3)接收應(yīng)用層數(shù)據(jù)組包成信號(hào)層消息后傳輸給冗余層； 4)解包信號(hào)層消息，并進(jìn)行驗(yàn)證，若驗(yàn)證通過，將解包后的消息傳給應(yīng)用層，否則將消息丟棄。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，其特征在于，所述的冗余層處理消息具體過程如下: 1)初始化； 2)等待調(diào)用接口，判斷是發(fā)送消息還是接收消息，若為發(fā)送消息，執(zhí)行步驟3)，若為接收消息，執(zhí)行步驟4)； 3)接收信號(hào)層消息組包冗余層消息后傳輸給傳輸層； 4)解包冗余層消息，并進(jìn)行驗(yàn)證，判斷是否驗(yàn)證通過，若為是，執(zhí)行步驟5)，否則丟棄消息； 5)判斷該消息是否為冗余消息，若為是，將該消息傳輸給信號(hào)層，否則丟棄消息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，其特征在于，所述的傳輸層處理消息具體過程如下: 1)初始化； 2)接收冗余層消息和紅藍(lán)網(wǎng)發(fā)送消息，同時(shí)接收消息線程循環(huán)偵聽； 3)對(duì)接收消息進(jìn)行驗(yàn)證，判斷是否驗(yàn)證通過，若為是，將接收消息傳給冗余層，否則進(jìn)行動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，其特征在于，所述的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證具體為:根據(jù)傳輸層配置信息進(jìn)行驗(yàn)證，若失敗則忽略該消息；若成功則調(diào)用冗余層驗(yàn)證函數(shù)，冗余層判斷消息的目的節(jié)點(diǎn)設(shè)備ID和本地設(shè)備ID是否一致，若失敗忽略該消息；若成功調(diào)用信號(hào)層驗(yàn)證函數(shù)，信號(hào)層驗(yàn)證消息的應(yīng)用類型是否與本地一致，若成功則添加動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)，若失敗則忽略該消息。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，其特征在于，所述的添加動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)具體為: 本地節(jié)點(diǎn)的傳輸層、冗余層、信號(hào)層依次添加遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的信息，若失敗則返回錯(cuò)誤號(hào)，若成功則將該包消息傳遞給遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于冗余網(wǎng)絡(luò)通信的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)添加方法，其特征在于，所述的紅藍(lán)網(wǎng)為紅 藍(lán)雙網(wǎng)熱備冗余，一條網(wǎng)絡(luò)故障各子系統(tǒng)可直接通過另一條網(wǎng)絡(luò)通信。
【文檔編號(hào)】H04L12/24GK103888298SQ201410117386
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】夏偉, 蔣建金, 汪明新, 孫軍峰, 江偉, 陳慶安 申請(qǐng)人:卡斯柯信號(hào)有限公司