基于profinet的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾韺?shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PROFINET的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾韺?shí)現(xiàn)方法，該以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾碇饕獙?shí)現(xiàn)探測(cè)工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)的各種設(shè)備信息，比如各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、路由器、打印機(jī)、交換機(jī)等信息，以及設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，用圖表的形式讓用戶了解本網(wǎng)絡(luò)中所擁有的設(shè)備以及檢測(cè)各種設(shè)備是否能夠正常工作。其中，本發(fā)明通過(guò)對(duì)設(shè)備站點(diǎn)信息、路由器、交換機(jī)等設(shè)備的探測(cè)，檢測(cè)各種設(shè)備是否能夠正常工作。
【專利說(shuō)明】基于即0「1呢了的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾韺?shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于？如？1肥I的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾韺?shí)現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]？如？1肥I由？如？1冊(cè)3國(guó)際組織⑴如？〗冊(cè)3 1^61-^101181, 推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，？如？1肥I為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，囊括了諸如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線(如？如？1冊(cè)3)技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。
[0003]在過(guò)去的幾年間，工業(yè)機(jī)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模經(jīng)歷了爆炸式的增長(zhǎng)。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已經(jīng)深入到人們生產(chǎn)的每一個(gè)角落，成為必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴性的加強(qiáng)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性也提出了更高的要求:第一，有穩(wěn)定、高效、安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境:第二，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)的檢測(cè)出故障原因并修復(fù)。可以看出，網(wǎng)絡(luò)故障診斷對(duì)保持網(wǎng)絡(luò)的健康狀態(tài)具有重要的意義。然而在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)故障診斷遇到了前所未有的困難，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面；控制器網(wǎng)絡(luò)無(wú)論從規(guī)模上，還是從網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和業(yè)務(wù)多樣性上都有了巨大的發(fā)展。大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的故障關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，故障原因和故障現(xiàn)象之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系模糊，大大提高了故障診斷的難度。
[0004]網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜性也提高了故障診斷的難度。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜性有兩個(gè)含義:第一是新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷推出，功能越來(lái)越多，越來(lái)越復(fù)雜；第二是設(shè)備提供商數(shù)量眾多，產(chǎn)品規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。
[0005]隨著？如？1肥I的廣泛應(yīng)用，控制器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到迅速發(fā)展，新的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)不僅擁有多種業(yè)務(wù)流量，而且采用了多種融合的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。不斷采用的網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障診斷提出了越來(lái)越高的要求；正是由于上述困難的存在，傳統(tǒng)的依靠網(wǎng)絡(luò)專家人工方式進(jìn)行的故障診斷已經(jīng)不能滿足需要了。當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)呼喚智能化的故障診斷技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障診斷的自動(dòng)化，將人從繁重的診斷工作中解放出來(lái)。
[0006]智能化網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)有下列四個(gè)方面的難點(diǎn):
[0007]第一，故障發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生的不確定性和網(wǎng)絡(luò)軟硬件構(gòu)架的動(dòng)態(tài)變化，使得包括專家在內(nèi)的知識(shí)受到了局限。
[0008]第二，故障定位一個(gè)設(shè)備產(chǎn)生故障會(huì)影響很多和它相連的設(shè)備或子系統(tǒng)，甚至?xí)?dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，這種現(xiàn)象就叫做故障關(guān)聯(lián)。
[0009]第三，故障檢測(cè)常規(guī)的故障檢測(cè)方法需要建立數(shù)學(xué)模型，而數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性和精確性難以滿足高速網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)需求；簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型又導(dǎo)致實(shí)際控制效果不能令人滿
?匕、0
[0010]第四，故障表示由于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣性與不斷更新，現(xiàn)在還不能找到一個(gè)明確的函數(shù)能表示所有的應(yīng)用層故障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種基于？如？1肥I的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾韺?shí)現(xiàn)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)的各種設(shè)備信息的探測(cè)，以及設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，為工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷提供有利的設(shè)備信息，為后續(xù)工作提供有效數(shù)據(jù)。
[0012]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0013]一種基于？如？1肥I的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾韺?shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟:
[0014]八:獲取工業(yè)以太網(wǎng)中設(shè)備站點(diǎn)信息
[0015]基于工業(yè)以太網(wǎng)服務(wù)器的扣?/〗？協(xié)議族，獲取所有存在于工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備站點(diǎn)信息，包括設(shè)備的I？地址、嫩￠:地址、廣播幀數(shù)、通信幀數(shù)、操作系統(tǒng)。
[0016]八1:假設(shè)全局系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)本機(jī)，且設(shè)本機(jī)的兩個(gè)全局變量分別為代表本機(jī)I？地址，嫩01(1(1代表本機(jī)的嫩地址。
[0017]八2:首先進(jìn)行主動(dòng)探測(cè)；
[0018]本機(jī)周期性的向局域網(wǎng)中所有可能存在的每一臺(tái)主機(jī)發(fā)送一個(gè)八欺騙包，從而獲取接收主機(jī)的I？地址和嫩地址。
[0019]八3:根據(jù)八欺騙包的應(yīng)答回復(fù)遍歷每一臺(tái)主機(jī)的I？地址；
[0020]若I？地址的嫩(:地址已知，則遍歷其它主機(jī)的I？地址；并且，以其它I？地址和本機(jī)嫩地址為發(fā)送端，以選中的I？地址和選中的嫩地址為目的端，構(gòu)造并發(fā)送仙？欺騙包；
[0021]若I？地址的嫩地址未知，則以本機(jī)I？地址和本機(jī)嫩地址為發(fā)送端，以選中的I？地址為目的端，構(gòu)造并發(fā)送正常的八即請(qǐng)求包。
[0022]八4:針對(duì)主機(jī)的仙？高速緩存為靜態(tài)的系統(tǒng)，再進(jìn)行被動(dòng)探測(cè)；
[0023]^4.1:系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)戶…乂犯」)八丁八結(jié)構(gòu)體；
[0024]八4.2:本機(jī)每收到一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，如八請(qǐng)求/應(yīng)答包，執(zhí)行一次分析判斷，并刷新發(fā)送端主機(jī)的數(shù)據(jù)信息；
[0025]^4.3:將每個(gè)I？地址的相關(guān)數(shù)據(jù)信息整合在一起。
[0026]8:探取工業(yè)以太網(wǎng)中的路由器；
[0027]81:方式一；
[0028]81.1:首先通過(guò)3匪？查詢?cè)撛O(shè)備中的118-11中的1^(1(11^11廿7表，如果沒(méi)有返回，初步認(rèn)定該設(shè)備不是路由器；
[0029]81.2:若該設(shè)備有兩個(gè)或者更多的接口，且1奸01'冊(cè)1x11118節(jié)點(diǎn)被設(shè)置為1，認(rèn)定該設(shè)備是一個(gè)路由器。
[0030]82:方式二 ；
[0031]根據(jù)非廣播I？報(bào)文中外網(wǎng)I？與本地工業(yè)以太網(wǎng)通信的嫩地址為本地子網(wǎng)嫩地址這一特性來(lái)確定本地子網(wǎng)的監(jiān)0地址，且外網(wǎng)報(bào)文通過(guò)路由器后，其監(jiān)0地址將被轉(zhuǎn)換為網(wǎng)關(guān)的歡地址，由此判定是否為路由器。
[0032]83:方式三；
[0033]通過(guò)路由器使用的尋徑協(xié)議，進(jìn)行判定。
[0034]0:探取工業(yè)以太網(wǎng)中的交換機(jī)；
[0035]若設(shè)備為交換機(jī)，應(yīng)該支持81*1(186-118，而且應(yīng)該實(shí)現(xiàn)三個(gè)主要節(jié)點(diǎn):
[0036]①:端口的數(shù)量節(jié)點(diǎn)；
[0037]②:從當(dāng)前橋節(jié)點(diǎn)到根橋節(jié)點(diǎn)的路徑值；
[0038]③:從點(diǎn)前橋節(jié)點(diǎn)到根橋節(jié)點(diǎn)的端口數(shù)量。
[0039]本發(fā)明工業(yè)以太網(wǎng)拓?fù)涔芾碇饕獙?shí)現(xiàn)探測(cè)工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)的各種設(shè)備信息，比如各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、路由器、打印機(jī)、交換機(jī)等信息，以及設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，用圖表的形式讓用戶了解本網(wǎng)絡(luò)中所擁有的設(shè)備以及檢測(cè)各種設(shè)備是否能夠正常工作。其中，本發(fā)明通過(guò)對(duì)設(shè)備站點(diǎn)信息、路由器、交換機(jī)等設(shè)備的探測(cè)，檢測(cè)各種設(shè)備是否能夠正常工作。
[0040]進(jìn)一步，設(shè)備站點(diǎn)信息能夠?yàn)橛脩籼峁┕I(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備站點(diǎn)的詳細(xì)信息，比如I？地址、嫩地址、廣播幀數(shù)、通信幀數(shù)、操作系統(tǒng)等等。對(duì)于用戶了解本地網(wǎng)絡(luò)信息，迅速查找和定位工業(yè)網(wǎng)絡(luò)故障提供強(qiáng)有力的參考。設(shè)備站點(diǎn)列表采用主動(dòng)探測(cè)和被動(dòng)探測(cè)結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0041]路由器信息的列表顯示本工業(yè)以太網(wǎng)的路由器信息，并能夠?yàn)橛脩羰褂帽鞠到y(tǒng)設(shè)置路由信息提供參考。路由器了解整個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)，維持互連工業(yè)以太網(wǎng)的拓?fù)洌私夤I(yè)以太網(wǎng)的狀態(tài)，因而可使用最有效的路徑發(fā)送包。
[0042]交換機(jī)用于整個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的交換，為工業(yè)以太網(wǎng)提供可靠的橋
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【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1為本發(fā)明的流程框圖；
[0044]圖2為本發(fā)明的獲取工業(yè)以太網(wǎng)中設(shè)備站點(diǎn)信息流程圖；
[0045]圖3為本發(fā)明的探取工業(yè)以太網(wǎng)中的路由器的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0046]如圖1圖2和圖3所示，本發(fā)明包括以下步驟:
[0047]八:獲取工業(yè)以太網(wǎng)中設(shè)備站點(diǎn)信息
[0048]基于工業(yè)以太網(wǎng)服務(wù)器的扣?/〗？協(xié)議族，獲取所有存在于工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備站點(diǎn)信息，包括設(shè)備的I？地址、嫩地址、廣播幀數(shù)、通信幀數(shù)、操作系統(tǒng)；
[0049]八1:假設(shè)全局系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)本機(jī)，且設(shè)本機(jī)的兩個(gè)全局變量分別為代表本機(jī)I？地址，嫩01(1(1代表本機(jī)的嫩地址；
[0050]八2:首先進(jìn)行主動(dòng)探測(cè)；
[0051]本機(jī)周期性的向局域網(wǎng)中所有可能存在的每一臺(tái)主機(jī)發(fā)送一個(gè)八欺騙包，從而獲取接收主機(jī)的I？地址和嫩地址；
[0052]八3:根據(jù)八欺騙包的應(yīng)答回復(fù)遍歷每一臺(tái)主機(jī)的I？地址；
[0053]若I？地址的嫩(:地址已知，則遍歷其它主機(jī)的I？地址；并且，以其它I？地址和本機(jī)嫩地址為發(fā)送端，以選中的I？地址和選中的嫩地址為目的端，構(gòu)造并發(fā)送仙？欺騙包；
[0054]若I？地址的嫩(:地址未知，則以本機(jī)I？地址和本機(jī)嫩地址為發(fā)送端，以選中的I？地址為目的端，構(gòu)造并發(fā)送正常的八即請(qǐng)求包；
[0055]八4:針對(duì)主機(jī)的八高速緩存為靜態(tài)的系統(tǒng)，再進(jìn)行被動(dòng)探測(cè)；
[0056]^4.1:系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)戶八“工犯」)八丁八結(jié)構(gòu)體；
[0057]八4.2:本機(jī)每收到一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，如八請(qǐng)求/應(yīng)答包，執(zhí)行一次分析判斷，并刷新發(fā)送端主機(jī)的數(shù)據(jù)信息；
[0058]八4.3:將每個(gè)I？地址的相關(guān)數(shù)據(jù)信息整合在一起；
[0059]8:探取工業(yè)以太網(wǎng)中的路由器；
[0060]81:方式一；
[0061]81.1:首先通過(guò)3匪？查詢?cè)撛O(shè)備中的118-11中的1^(1(11^11廿7表，如果沒(méi)有返回，初步認(rèn)定該設(shè)備不是路由器；
[0062]81.2:若該設(shè)備有兩個(gè)或者更多的接口，且1奸01'冊(cè)1x11118節(jié)點(diǎn)被設(shè)置為1，認(rèn)定該設(shè)備是一個(gè)路由器；
[0063]82:方式二 ；
[0064]根據(jù)非廣播I？報(bào)文中外網(wǎng)I？與本地工業(yè)以太網(wǎng)通信的嫩地址為本地子網(wǎng)嫩地址這一特性來(lái)確定本地子網(wǎng)的監(jiān)0地址，且外網(wǎng)報(bào)文通過(guò)路由器后，其監(jiān)0地址將被轉(zhuǎn)換為網(wǎng)關(guān)的歡地址，由此判定是否為路由器；
[0065]83:方式三；
[0066]通過(guò)路由器使用的尋徑協(xié)議，進(jìn)行判定；
[0067]0:探取工業(yè)以太網(wǎng)中的交換機(jī)；
[0068]若設(shè)備為交換機(jī)，應(yīng)該支持81*1(186-118，而且應(yīng)該實(shí)現(xiàn)三個(gè)主要節(jié)點(diǎn):
[0069]①:端口的數(shù)量節(jié)點(diǎn)；
[0070]②:從當(dāng)前橋節(jié)點(diǎn)到根橋節(jié)點(diǎn)的路徑值；
[0071]③:從點(diǎn)前橋節(jié)點(diǎn)到根橋節(jié)點(diǎn)的端口數(shù)量。
[0072]工業(yè)以太網(wǎng)拓?fù)涔芾碇饕獙?shí)現(xiàn)探測(cè)工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)的各種設(shè)備信息，比如各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、路由器、打印機(jī)、交換機(jī)等信息，以及設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，用圖表的形式讓用戶了解本網(wǎng)絡(luò)中所擁有的設(shè)備以及檢測(cè)各種設(shè)備是否能夠正常工作。對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)服務(wù)器的探測(cè)主要是應(yīng)用扣?/〗？協(xié)議族，此外還可以使用服務(wù)器特定的一些協(xié)議族，比如1？乂等。
[0073]下面，舉例詳細(xì)說(shuō)明某些設(shè)備的信息獲取過(guò)程:
[0074]—，設(shè)備站點(diǎn)信息獲取
[0075]設(shè)備站點(diǎn)信息能夠?yàn)橛脩籼峁┕I(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備站點(diǎn)(如等)的詳細(xì)信息，比如I？地址、嫩地址、廣播幀數(shù)、通信幀數(shù)、操作系統(tǒng)等等。對(duì)于用戶了解本地網(wǎng)絡(luò)信息，迅速查找和定位工業(yè)網(wǎng)絡(luò)故障提供強(qiáng)有力的參考。設(shè)備站點(diǎn)列表采用主動(dòng)探測(cè)和被動(dòng)探測(cè)結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0076]采用主動(dòng)探測(cè)能夠讓用戶在短時(shí)間內(nèi)收到所需信息，并且對(duì)于交換式工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境的特點(diǎn)，必須采用主動(dòng)探測(cè)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)的探測(cè)。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)使用兩個(gè)全局變量“…況代表本機(jī)I？地址，嫩…況代表本機(jī)的嫩地址。系統(tǒng)中維護(hù)一個(gè)存放主機(jī)信息的鏈表中。當(dāng)控制器接收到八即應(yīng)答數(shù)據(jù)包的時(shí)候，就會(huì)對(duì)本地的八即緩存進(jìn)行更新，將應(yīng)答中的I？和嫩地址存儲(chǔ)在仙？緩存中。本系統(tǒng)通過(guò)周期性的向局域網(wǎng)中每一臺(tái)主機(jī)發(fā)送仙？欺騙包來(lái)獲取所需I？地址和嫩地址信息。
[0077]系統(tǒng)程序創(chuàng)建一個(gè)八欺騙包，向本局域網(wǎng)內(nèi)所有可能存在的I？地址發(fā)送一次八尺？請(qǐng)求。根據(jù)仙？應(yīng)答回復(fù)來(lái)遍歷主機(jī)鏈表的每一個(gè)I？地址，如果此I？地址的嫩地址已知，則遍歷主機(jī)鏈表中其它I？地址，以其它I？地址和本機(jī)的嫩地址為發(fā)送端，以選中的I？地址和嫩地址為目的端，構(gòu)造并發(fā)送仙？應(yīng)答欺騙包；如果此I？地址的嫩地址未知，則以本機(jī)I？地址和獄地址為發(fā)送端，以選中的I？地址為目的端，構(gòu)造并發(fā)送正常的八尺？請(qǐng)求包。
[0078]這種八欺騙是以主機(jī)的八高速緩存可以動(dòng)態(tài)改變?yōu)榍疤岬?，如果八即高速緩存中某?I？的職地址被設(shè)為靜態(tài)(^社化)，則對(duì)此I？的欺騙顯然不成立。為了盡快的掌握工業(yè)以太網(wǎng)中主機(jī)的地址信息，應(yīng)至少對(duì)八即請(qǐng)求包和八應(yīng)答包都處理。如果只處理八請(qǐng)求包，則在此刻只能掌握發(fā)端主機(jī)的信息，并只能欺騙發(fā)端主機(jī)。在實(shí)際的I？包捕獲中，就會(huì)看到單邊數(shù)據(jù)包。當(dāng)然，在程序運(yùn)行一段時(shí)間后，所有主機(jī)信息也能全部掌握，但效率顯然是不高。如果再加上對(duì)未知嫩的I？的主動(dòng)請(qǐng)求，則捕獲所有數(shù)據(jù)包可在較短時(shí)間內(nèi)完成。
[0079]這種主動(dòng)探測(cè)方法人為發(fā)出一系列數(shù)據(jù)包，而且大多為廣播數(shù)據(jù)包，這就增加了工業(yè)以太網(wǎng)流量，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重的工業(yè)以太網(wǎng)及其不利。在這種情況下，就需要結(jié)合被動(dòng)測(cè)試來(lái)完成。
[0080]設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)體中，將每個(gè)I？地址的相關(guān)數(shù)據(jù)信息都整合在一起。被動(dòng)探測(cè)的解析需要對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)的各種協(xié)議進(jìn)行分析判斷，提取有用信息。每收到一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包比如八即請(qǐng)求/應(yīng)答包，就執(zhí)行一次分析過(guò)程并刷新該設(shè)備的數(shù)據(jù)信息。
[0081]二，路由器的探測(cè)
[0082]路由器信息的列表顯示本工業(yè)以太網(wǎng)的路由器信息，并能夠?yàn)橛脩羰褂帽鞠到y(tǒng)設(shè)置路由信息提供參考。路由器了解整個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)，維持互連工業(yè)以太網(wǎng)的拓?fù)?，了解工業(yè)以太網(wǎng)的狀態(tài)，因而可使用最有效的路徑發(fā)送包。
[0083]路由器是一種負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)尋徑的工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備，它在互連工業(yè)以太網(wǎng)中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網(wǎng)絡(luò)路徑提供給用戶通信。路由器用于連接多個(gè)邏輯上分開的工業(yè)以太網(wǎng)。對(duì)用戶提供最佳的通信路徑，路由器利用路由表為數(shù)據(jù)傳輸選擇路徑，路由表包含網(wǎng)絡(luò)地址以及各地址之間距離的清單，利用路由表查找數(shù)據(jù)包從當(dāng)前位置到目的地址的正確路徑。路由器使用最少時(shí)間算法或最優(yōu)路徑算法來(lái)調(diào)整信息傳遞的路徑，如果某一網(wǎng)絡(luò)路徑發(fā)生故障或堵塞，路由器可選擇另一條路徑，以保證信息的正常傳輸。路由器可進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，成為不同協(xié)議之間工業(yè)以太網(wǎng)互連的必要設(shè)備。根據(jù)不同的情況，路由器的探測(cè)的實(shí)現(xiàn)采用了三種方法相結(jié)合的方式。
[0084]方案一:
[0085]決定一個(gè)設(shè)備是否是一個(gè)路由器，通過(guò)3匪？查詢?cè)撛O(shè)備中的118-11中的1^(1(11-2111:1-7表，如果沒(méi)有返回，就可以初步認(rèn)定該設(shè)備不是路由器，繼續(xù)通過(guò)其他操作判斷設(shè)備類型。如果該設(shè)備有兩個(gè)或者更多的接口，且11^011^(11118節(jié)點(diǎn)被設(shè)置為1，就可以認(rèn)定該設(shè)備是一個(gè)路由器。通過(guò)該路由器可以發(fā)現(xiàn)其他的網(wǎng)段，就可以繼續(xù)查找其他網(wǎng)端的設(shè)備。
[0086]簡(jiǎn)單性是3匪？標(biāo)準(zhǔn)取得成功的主要原因。因?yàn)樵诖笮偷摹⒍鄰S商產(chǎn)品構(gòu)成的復(fù)雜工業(yè)以太網(wǎng)中，管理協(xié)議的明晰是至關(guān)重要的，但同時(shí)這又是3匪？的缺陷所在，為了使協(xié)議簡(jiǎn)單易行，3匪？簡(jiǎn)化了不少功能，如:沒(méi)有提供成批存取機(jī)制，對(duì)大塊數(shù)據(jù)進(jìn)行存取效率很低；沒(méi)有提供足夠的安全機(jī)制，安全性很差；只在扣?/〗？協(xié)議上運(yùn)行，不支持別的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議；沒(méi)有提供與之間通信的機(jī)制，只適合集中式管理，而不利于進(jìn)行分布式管理；只適于監(jiān)測(cè)工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備，不適于監(jiān)測(cè)工業(yè)以太網(wǎng)本身。3匪？協(xié)議運(yùn)用于獲取信息時(shí)，設(shè)備必須有正確的可用的I？以及被探測(cè)設(shè)備3匪？的0)111111111110。這對(duì)于一個(gè)移動(dòng)設(shè)備來(lái)講，是致命的缺點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)陌生環(huán)境的子網(wǎng)或者沒(méi)辦法聯(lián)系到工業(yè)維修人員甚至存在工業(yè)以太網(wǎng)故障的子網(wǎng)來(lái)說(shuō)，獲取一個(gè)正確的可用的I？確實(shí)是件令人頭痛的問(wèn)題。而對(duì)于路由器來(lái)講，為保證工業(yè)以太網(wǎng)的安全健康，一般3匪？設(shè)備的03111111111111:7需要保密。因此僅僅上述主方案并不能保證確定我們能獲取所需要的相關(guān)信息，必須考慮其他的方案并結(jié)合上述方案來(lái)共同實(shí)現(xiàn)。
[0087]方案二:
[0088]以太網(wǎng)通信是根據(jù)獄實(shí)現(xiàn)的，而不是通過(guò)I？實(shí)現(xiàn)的。因此外網(wǎng)報(bào)文通過(guò)路由器后，其嫩地址將被轉(zhuǎn)換為網(wǎng)關(guān)的嫩地址。因此可以根據(jù)非廣播I？報(bào)文中外網(wǎng)I？與本地工業(yè)以太網(wǎng)通信的嫩地址為本地子網(wǎng)嫩地址這一特性來(lái)確定本地子網(wǎng)的嫩地址。
[0089]方案三:
[0090]從路由器使用的尋徑協(xié)議出發(fā)，我們可以從此判斷是否是路由器。按照031參考模型，路由器是一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)層系統(tǒng)。路由器分為單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器。路由器在選擇路徑時(shí)常用的算法有兩種:一是距離向量；二是鏈路狀態(tài)。前一種由路由選擇信息協(xié)議(虹?)使用，后一種由開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議((^--)使用。
[0091]本軟件考慮常見(jiàn)的路由選擇協(xié)議有虹？路由信息協(xié)議、03？？開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議(內(nèi)部路由協(xié)議協(xié)議。當(dāng)路由器啟動(dòng)時(shí)，它定期在所有廣播或多播傳送接口上發(fā)送通告報(bào)文。準(zhǔn)確地說(shuō)，這些通告報(bào)文不是定期發(fā)送的，而是隨機(jī)傳送的，以減小與子網(wǎng)上其他路由器發(fā)生沖突的概率。一般每?jī)纱瓮ǜ骈g隔450秒和600秒。一份給定的通告報(bào)文默認(rèn)生命周期是30分鐘。
[0092]路由器在一份報(bào)文中可以通告多個(gè)地址。地址數(shù)指的是報(bào)文中所含的地址數(shù)。地址項(xiàng)大小指的是每個(gè)路由器地址326“字的數(shù)目，始終為2。生存期指的是通告地址有效的時(shí)間(秒數(shù))。
[0093]也就是說(shuō)路由器要實(shí)現(xiàn)選路，則必須定時(shí)更新其選路信息。而這一點(diǎn)又必須依賴工業(yè)以太網(wǎng)報(bào)文來(lái)實(shí)現(xiàn)。那么就可以對(duì)該類型的工業(yè)以太網(wǎng)報(bào)文的進(jìn)行過(guò)濾分析來(lái)確定路由器的位置。
[0094]三，交換機(jī)的探測(cè)
[0095]3匪？協(xié)議在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)五種技術(shù)中，使用頻率比較高的一種。如果對(duì)方工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持3匪？協(xié)議，通信雙方就可以通過(guò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理、維護(hù)和控制通信設(shè)備。3匪？協(xié)議可以獲取一個(gè)大型交換工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上的很多詳細(xì)信息，比如哪些端口的負(fù)載較高，哪些端口存在擁塞或高錯(cuò)誤率。并且3匪？協(xié)議可以擴(kuò)展咖01讓用戶自定義所需的協(xié)議信息。這就讓3匪？在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)上明顯發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。但在網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)上，3匪？協(xié)議也存在它的不足，3匪？協(xié)議的使用有一個(gè)前提，在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持3匪？情況下，還必須知道對(duì)方的設(shè)備團(tuán)體名((?.111110)。而設(shè)備團(tuán)體名一般是保密設(shè)置的，對(duì)檢測(cè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)健康的用戶來(lái)講，不一定能夠知道所有的設(shè)備的設(shè)備團(tuán)體名。
[0096]一個(gè)設(shè)備支持3匪？以后，如果是交換機(jī)，應(yīng)該支持81*1(186-118，而且應(yīng)該實(shí)現(xiàn)其中的幾個(gè)主要節(jié)點(diǎn):
[0097]⑴端口的數(shù)量節(jié)點(diǎn)；
[0098](2)從當(dāng)前橋節(jié)點(diǎn)到根橋節(jié)點(diǎn)的路徑值；
[0099](3)從點(diǎn)前橋節(jié)點(diǎn)到根橋節(jié)點(diǎn)的端口數(shù)量；
[0100]如果以上三點(diǎn)支持，可以把它認(rèn)為是一個(gè)交換機(jī)。為了得到交換機(jī)的端口列表以及相關(guān)的屬性，可以讀取以下的值:
[0101](1)由端口值，得到接口索引值，該值定義在118-11，端口通信值。
[0102](2)由端口值，得到端口的當(dāng)前狀態(tài)，也就是通過(guò)生成樹協(xié)議來(lái)定義。
[0103](3)由端口值，得到接口的速度和索引。以上的信息可以作為端口對(duì)象以及相關(guān)的屬性信息來(lái)查詢收集。
【權(quán)利要求】
1.一種基于？如？1肥I的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾韺?shí)現(xiàn)方法，其特征在于:包括以下步驟: 八:獲取工業(yè)以太網(wǎng)中設(shè)備站點(diǎn)信息； 基于工業(yè)以太網(wǎng)服務(wù)器的扣?/〗？協(xié)議族，獲取所有存在于工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備站點(diǎn)信息，包括設(shè)備的I？地址、嫩地址、廣播幀數(shù)、通信幀數(shù)、操作系統(tǒng)； 八1:假設(shè)全局系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)本機(jī)，且設(shè)本機(jī)的兩個(gè)全局變量分別為:1？八(1(1代表本機(jī)I？地址，嫩01(1(1代表本機(jī)的嫩地址； 八2:首先進(jìn)行主動(dòng)探測(cè)； 本機(jī)周期性的向局域網(wǎng)中所有可能存在的每一臺(tái)主機(jī)發(fā)送一個(gè)八即欺騙包，從而獲取接收主機(jī)的I？地址和監(jiān)0地址； 八3:根據(jù)八欺騙包的應(yīng)答回復(fù)遍歷每一臺(tái)主機(jī)的I？地址； 若I？地址的嫩地址已知，則遍歷其它主機(jī)的I？地址；并且，以其它I？地址和本機(jī)^0地址為發(fā)送端，以選中的I？地址和選中的嫩地址為目的端，構(gòu)造并發(fā)送仙？欺騙包；若I？地址的嫩地址未知，則以本機(jī)I？地址和本機(jī)嫩地址為發(fā)送端，以選中的I？地址為目的端，構(gòu)造并發(fā)送正常的八即請(qǐng)求包； 八4:針對(duì)主機(jī)的八高速緩存為靜態(tài)的系統(tǒng)，再進(jìn)行被動(dòng)探測(cè)； 八4.1:系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)戶…乂犯」)八I'八結(jié)構(gòu)體； 八4.2:本機(jī)每收到一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，如八請(qǐng)求/應(yīng)答包，執(zhí)行一次分析判斷，并刷新發(fā)送端主機(jī)的數(shù)據(jù)信息； 八4.3:將每個(gè)I？地址的相關(guān)數(shù)據(jù)信息整合在一起； . 8:探取工業(yè)以太網(wǎng)中的路由器； . 81:方式一； .81.1:首先通過(guò)3匪？查詢?cè)撛O(shè)備中的118-11中的1^(1(11^11廿7表，如果沒(méi)有返回，初步認(rèn)定該設(shè)備不是路由器； .81.2:若該設(shè)備有兩個(gè)或者更多的接口，且'冊(cè)節(jié)點(diǎn)被設(shè)置為1，認(rèn)定該設(shè)備是一個(gè)路由器； 82:方式二 ； 根據(jù)非廣播I？報(bào)文中外網(wǎng)I？與本地工業(yè)以太網(wǎng)通信的監(jiān)0地址為本地子網(wǎng)監(jiān)0地址這一特性來(lái)確定本地子網(wǎng)的嫩￠:地址，且外網(wǎng)報(bào)文通過(guò)路由器后，其嫩￠:地址將被轉(zhuǎn)換為網(wǎng)關(guān)的歡地址，由此判定是否為路由器； .83:方式三； 通過(guò)路由器使用的尋徑協(xié)議，進(jìn)行判定； .0:探取工業(yè)以太網(wǎng)中的交換機(jī)； 若設(shè)備為交換機(jī)，應(yīng)該支持81*1(186-118，而且應(yīng)該實(shí)現(xiàn)三個(gè)主要節(jié)點(diǎn): ①:端口的數(shù)量節(jié)點(diǎn)； ②:從當(dāng)前橋節(jié)點(diǎn)到根橋節(jié)點(diǎn)的路徑值； ③:從點(diǎn)前橋節(jié)點(diǎn)到根橋節(jié)點(diǎn)的端口數(shù)量。
【文檔編號(hào)】H04L12/24GK104506339SQ201410673386
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】孟瑾, 王德吉, 吳雪芹, 孟霞, 石懷忠, 楊彬, 劉博
申請(qǐng)人:河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司