時間:2023-03-07 15:17:34
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論文摘要:隨著計算機技術(shù)的廣泛普及與計算機遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運而生,它實現(xiàn)了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過了不同的發(fā)展歷程。
數(shù)據(jù)通信是以“數(shù)據(jù)”為業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng),數(shù)據(jù)是預(yù)先約定好的具有某種含義的數(shù)字、字母或符號以及它們的組合。數(shù)據(jù)通信是20世紀(jì)50年代隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展,以及兩者之間的相互滲透與結(jié)合而興起的一種新的通信方式,它是計算機和通信相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計算機技術(shù)的廣泛普及與計算機遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運而生,它實現(xiàn)了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過了不同的發(fā)展歷程。
1通信系統(tǒng)傳輸手段
電纜通信:雙絞線、同軸電纜等。市話和長途通信。調(diào)制方式:SSB/FDM。基于同軸的PCM時分多路數(shù)字基帶傳輸技術(shù)。光纖將逐漸取代同軸。
微波中繼通信:比較同軸,易架設(shè)、投資小、周期短。模擬電話微波通信主要采用SSB/FM/FDM調(diào)制,通信容量6000路/頻道。數(shù)字微波采用BPSK、QPSK及QAM調(diào)制技術(shù)。采用64QAM、256QAM等多電平調(diào)制技術(shù)提高微波通信容量,可在40M頻道內(nèi)傳送1920~7680路PCM數(shù)字電話。
光纖通信:光纖通信是利用激光在光纖中長距離傳輸?shù)奶匦赃M行的,具有通信容量大、通信距離長及抗干擾性強的特點。目前用于本地、長途、干線傳輸,并逐漸發(fā)展用戶光纖通信網(wǎng)。目前基于長波激光器和單模光纖,每路光纖通話路數(shù)超過萬門,光纖本身的通信纖力非常巨大。幾十年來,光纖通信技術(shù)發(fā)展迅速,并有各種設(shè)備應(yīng)用,接入設(shè)備、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。光纖通信設(shè)備有光電轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號處理單元兩部分組成。
衛(wèi)星通信:通信距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、覆蓋面積大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技術(shù)使用模擬調(diào)制、頻分多路及頻分多址。數(shù)字衛(wèi)星通信采用數(shù)字調(diào)制、時分多路及時分多址。
移動通信:GSM、CDMA。數(shù)字移動通信關(guān)鍵技術(shù):調(diào)制技術(shù)、糾錯編碼和數(shù)字話音編碼。
2數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成原理
數(shù)據(jù)終端(DTE)有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計算機、數(shù)字傳真機、智能用戶電報終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設(shè)備(PAD)、用戶分組交換機、專用電話交換機(PABX)、可視圖文接入設(shè)備(VAP)、局域網(wǎng)(LAN)等各種專用終端設(shè)備;非分組型終端有個人計算機終端、可視圖文終端、用戶電報終端等各種專用終端。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE)組成,如果傳輸信道為模擬信道,DCE通常就是調(diào)制解調(diào)器(MODEM),它的作用是進行模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換;如果傳輸信道為數(shù)字信道,DCE的作用是實現(xiàn)信號碼型與電平的轉(zhuǎn)換,以及線路接續(xù)控制等。傳輸信道除有模擬和數(shù)字的區(qū)分外,還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網(wǎng)線路之分。交換網(wǎng)線路要通過呼叫過程建立連接,通信結(jié)束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計算機系統(tǒng)中的通信控制器用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來處理由數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)。
3數(shù)據(jù)通信的分類
3.1有線數(shù)據(jù)通信
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)由用戶環(huán)路、DDN節(jié)點、數(shù)字信道和網(wǎng)絡(luò)控制管理中心組成。DDN是利用光纖或數(shù)字微波、衛(wèi)星等數(shù)字信道和數(shù)字交叉復(fù)用設(shè)備組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。也可以說DDN是把數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、光遷通信技術(shù)以及數(shù)字交叉連接技術(shù)結(jié)合在一起的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字信道應(yīng)包括用戶到網(wǎng)絡(luò)的連接線路,即用戶環(huán)路的傳輸也應(yīng)該是數(shù)字的,但實際上也有普通電纜和雙絞線,但傳輸質(zhì)量不如前。
分組交換網(wǎng)。分組交換網(wǎng)(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎(chǔ)的,所以又稱為X.25網(wǎng)。它是采用存儲——轉(zhuǎn)發(fā)方式,將用戶送來的報文分成具用一定長度的數(shù)據(jù)段,并在每個數(shù)據(jù)段上加上控制信息,構(gòu)成一個帶有地址的分組組合群體,在網(wǎng)上傳輸。分組交換網(wǎng)最突出的優(yōu)點是在一條電路上同時可開放多條虛通路,為多個用戶同時使用,網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)路由選擇功能和先進的誤碼檢錯功能,但網(wǎng)絡(luò)性能較差。
幀中繼網(wǎng)。幀中繼網(wǎng)絡(luò)通常由幀中繼存取設(shè)備、幀中繼交換設(shè)備和公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)3部分組成。幀中繼網(wǎng)是從分組交換技術(shù)發(fā)展起來的。幀中繼技術(shù)是把不同長度的用戶數(shù)據(jù)組均包封在較大的幀中繼幀內(nèi),加上尋址和控制信息后在網(wǎng)上傳輸。
3.2無線數(shù)據(jù)通信
無線數(shù)據(jù)通信也稱移動數(shù)據(jù)通信,它是在有線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。有線數(shù)據(jù)通信依賴于有線傳輸,因此只適合于固定終端與計算機或計算機之間的通信。而移動數(shù)據(jù)通信是通過無線電波的傳播來傳送數(shù)據(jù)的,因而有可能實現(xiàn)移動狀態(tài)下的移動通信。狹義地說,移動數(shù)據(jù)通信就是計算機間或計算機與人之間的無線通信。它通過與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián),把有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的應(yīng)用擴展到移動和便攜用戶
4.1計算機網(wǎng)絡(luò)
計算機網(wǎng)絡(luò)(ComputerNetwork),就是通過光纜、雙絞電話線或有、無線信道將兩臺以上計算機互聯(lián)的集合。通過網(wǎng)絡(luò)各用戶可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享,如文檔、程序、打印機和調(diào)制解調(diào)器等。計算機網(wǎng)絡(luò)按地理位置劃分,可分為網(wǎng)際網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、和局域網(wǎng)四種。Internet是世界上最大的網(wǎng)際網(wǎng);廣域網(wǎng)一般指連接一個國家內(nèi)各個地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)一般分布距離在100-1000公里之間;城域網(wǎng)又稱為都市網(wǎng),它的覆蓋范圍一般為一個城市,方圓不超過10-100公里;局域網(wǎng)的地理分布則相對較小,如一棟建筑物,或一個單位、一所學(xué)校,甚至一個大房間等。
局域網(wǎng)是目前使用最多的計算機網(wǎng)絡(luò),一個單位可使用多個局域網(wǎng),如財務(wù)部門使用局域網(wǎng)來管理財務(wù)帳目,勞動人事部門使用局域網(wǎng)來管理人事檔案、各種人才信息等等。
4.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是兩臺計算機之間進行網(wǎng)絡(luò)對話所使用的語言,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議很多,有面向字符的協(xié)議、面向比特的協(xié)議,還有面向字節(jié)計數(shù)的協(xié)議,但最常用的是TCP/IP協(xié)議。它適用于由許多LAN組成的大型網(wǎng)絡(luò)和不需要路由選擇的小型網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議的特點是具有開放體系結(jié)構(gòu),并且非常容易管理。
TCP/IP實際上是一種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,是有關(guān)協(xié)議的集合,它包括傳輸控制協(xié)議(TransportControlProtocol)和因特網(wǎng)協(xié)議(InternetProtocol)。TCP協(xié)議用于在應(yīng)用程序之間傳送數(shù)據(jù),IP協(xié)議用于在程序與主機之間傳送數(shù)據(jù)。由于TCP/IP具有跨平臺性,現(xiàn)已成為Internet的標(biāo)準(zhǔn)連接協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為如下四層:網(wǎng)絡(luò)接口層:負(fù)責(zé)接收和發(fā)送物理幀;網(wǎng)絡(luò)層:負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點之間的通信;傳輸層:負(fù)責(zé)起點到終端的通信;應(yīng)用層:提供諸如文件傳輸、電子郵件等應(yīng)用程序要把數(shù)據(jù)以TCP/IP協(xié)議方式從一臺計算機傳送到另一臺計算機,數(shù)據(jù)需經(jīng)過上述四層通信軟件的處理才能在物理網(wǎng)絡(luò)中傳輸。
目前的IP協(xié)議是由32位二進制數(shù)組成的,如202.0.96.133就表示連接到因特網(wǎng)上的計算機使用的IP地址,在整個因特網(wǎng)上IP地址是唯一的。
要與新電能表進行通訊,除了要保證硬件回路沒問題,通訊規(guī)約也要符合新電能表的要求,這主要體現(xiàn)在通信報文的正確識別上。要讀取電能表的讀數(shù)主要有以下通訊報文:(1)向電能表發(fā)出通訊請求西門子PLC發(fā)出的報文如下:(報文都以16進制ASCII碼表示,下同)1B0203(1B代表ESC的ASCII碼,02為電能表識別的報文開始位,03代表報文停止位。下面的所有報文都是以02開頭,以03結(jié)尾)電能表接到請求信息后,返回一個確認(rèn)報文如下:020606A403(其中第二位06代表ACK的ASCII碼,跟著的06A4是這個報文的CRC校驗碼。(2)向電能表發(fā)送用戶名和密碼中調(diào)規(guī)定廣蓄B廠所有的電能表一般用戶的名稱和密碼如下:USERID:settime(不區(qū)分大小寫)Password:cxb032(不區(qū)分大小寫)PLC要登陸電能表必須向它發(fā)送正確用戶名稱和密碼,報文如下:024C53455454494D452C43584230333200C02A03其中:02代表報文的開始位:4C代表登陸電能表的命令L(load);53455454494D45代表settime;2C代表逗號;435842303332代表cxb032;00為密碼結(jié)束的中止位;C02A為計算出的CRC校驗碼;03為停止位;這個報文轉(zhuǎn)換為字母就是:02LSETTIME,CXB03200C02A03。待電能表收到報文并確認(rèn)密碼正確后,回復(fù)報文跟前面一樣為:020606A403(3)讀取電能表中的寄存器由于新電能表采用CRC校驗,CRC校驗中規(guī)定,如發(fā)現(xiàn)在除了頭02,尾03的其他報文中,有02,03,10,11,13,就把此報文變?yōu)閮蓚€字節(jié)10,40+這個字節(jié)數(shù)據(jù),這樣做的目的是在數(shù)據(jù)體中區(qū)分一些特殊字符。因此要讀取這些值,要依次發(fā)出4個報文給電能表,報文如下:0252016910537803025200692049030252104369751A030252104269462B03其中報文開頭和結(jié)尾的02和03還是分別代表報文的開始和停止位。52代表電能表讀取命令“R”(read)。接下來的0169/0069/104369/104269則分別代表0169、0069、0369和0269四個電能表寄存器號。105378/2049/751A/462B分別為4個報文的CRC校驗碼。電能表在依次收到讀取報文后,也依次發(fā)出4個包含有寄存器數(shù)據(jù)的報文給RTU。報文格式大致舉例如下:0252016900000000789A03等等其中00000000即為所需要0169寄存器中的電度值,它是一個4個字節(jié)的浮點數(shù),采用IEEE浮點數(shù)表示形式,789A為假設(shè)的CRC校驗碼。
2西門子CP544的通訊協(xié)議
CP544卡是西門子S5系列的專門的點對點串口通訊卡。它有3種通訊協(xié)議,分別是RK512、3964和OPENDRIVER協(xié)議。其中前兩種協(xié)議因為需要設(shè)置西門子PLC能識別的目的地址,所以只能在西門子系列的設(shè)備中使用。要與電能表進行通訊,只能采用OPENDRIVER協(xié)議。該協(xié)議的特點是不管通訊設(shè)備的地址,只需確定西門子PLC側(cè)的發(fā)送地址和接收地址即可。圖3為西門子PLC通過CP544卡與電能表通訊的示意圖。在圖3中,PLC程序?qū)⒅付ǖ陌l(fā)送數(shù)據(jù)塊通過SEND發(fā)送程序塊,在物理上經(jīng)CP544通訊卡與新電能表進行串口通訊,將請求報文發(fā)送給電能表。而電能表中的數(shù)據(jù)報文也通過串口通訊方式經(jīng)CP544卡再經(jīng)過RECEIVE-ALL接收程序塊存放到指定的接收數(shù)據(jù)塊中。串口通訊一個最基本的要求就是通訊雙方的通訊參數(shù)設(shè)置必須一致。根據(jù)電能表的要求,CP544卡有以下設(shè)置。通訊基本參數(shù):通訊模式選擇:MODE2Variableusefuldatalength(endcharacter)波特率:2400b/s數(shù)據(jù)位:8位停止位:1位奇偶校驗:無流量控制:無字節(jié)傳送監(jiān)控時間:20ms第一個結(jié)束識別字節(jié)(endcharacter1):03H(這個非常關(guān)鍵,設(shè)置03是為了與電能表的報文終止位相適應(yīng),否則通訊不能成功)第二個結(jié)束識別字節(jié)(endcharacter2):00H另外數(shù)據(jù)接收地址也在CP544卡設(shè)置軟件中進行設(shè)置如表2:在表2中,分別設(shè)置了CP544卡兩個通訊接口的接收地址分別為DB11和DB12,接收字長最大為64個字。通訊接口從CP544卡到RS485/232轉(zhuǎn)換器,再到電能表的通訊鏈路的通訊接口接線如圖4所示。
3通訊程序編寫
按照前面部分所述的報文收發(fā)格式及CP544的相關(guān)協(xié)議要求,對西門子PLC與電能表通訊的控制程序進行了重新編寫和調(diào)試,在程序的編寫調(diào)試過程中,解決了電能表報文應(yīng)答式收發(fā)存儲、電能表數(shù)據(jù)CRC校驗碼解碼、不同數(shù)制格式的轉(zhuǎn)換和臨界數(shù)據(jù)顯示不穩(wěn)定等幾個技術(shù)難點,實現(xiàn)了新的電能表與PLC的數(shù)據(jù)通訊,使得電度值在上位機上得以重新顯示并自動打印。
4總結(jié)
1.報文交換。所謂的報文交換,是指將用戶的報文暫存在交換機的存儲器當(dāng)中,當(dāng)所需要輸出電路是空閑的時候,就將該報文發(fā)到所需要接收的交換機或者是終端,這種傳輸方式可以有效的提高斷線和電路的利用率,更重要的是可以提高其工作效率。
2.分組交換。所謂的分組交換,指的是將用戶發(fā)過來的報文的整體分成若干個定長的數(shù)據(jù)段,然后將這些分好的數(shù)據(jù)段進行存儲,在網(wǎng)內(nèi)進行傳輸。每一個數(shù)據(jù)段也就是一個分組,每一個分組都標(biāo)識著接收地址和發(fā)送的地址。同時不同的用戶的分組數(shù)據(jù)都采用的動態(tài)傳輸,也就是同一條路徑可以有不同的用戶在進行分組傳送,因此,這種方式的傳輸效率較高。
二、數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用及發(fā)展前景
(一)移動數(shù)據(jù)通信在業(yè)務(wù)上的應(yīng)用。1.移動數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用是利用移動通信的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信,它不僅可以作為固定的數(shù)據(jù)通信,還能夠?qū)崿F(xiàn)移動的圖文傳真、計算機聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)取S捎谝苿訑?shù)據(jù)的通信設(shè)備具有個性化的特點,因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候往往會由于一個網(wǎng)絡(luò)端口會被人們多次使用,所以會經(jīng)常出現(xiàn)擁堵的情況,由此便造成了多個連接終端不順利進數(shù)據(jù)傳輸。但是移動數(shù)據(jù)通信就不會出現(xiàn)這種情況,我們只需要根據(jù)正常的程序進行,一個終端只負(fù)責(zé)一個用戶,提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省3酥猓苿訑?shù)據(jù)通信還能夠?qū)崿F(xiàn)電腦與電腦之間的遠(yuǎn)程操作和簡單的數(shù)據(jù)傳送,這樣就利于人們在業(yè)務(wù)頻繁的時候,可以隨時隨地的進行數(shù)據(jù)傳輸,從而達到省時高效的目的。由此可以發(fā)現(xiàn),移動數(shù)據(jù)的通信可以使用戶及時的收發(fā)消息。2.幀中繼技術(shù)應(yīng)用。所謂的幀中繼應(yīng)用,主要是指使用光纖作為主要的傳輸方式,由于幀中繼由于具有出錯率低的技術(shù)特點,從而受到了人們的廣泛關(guān)注。目前為止,這種技術(shù)被作為主要的寬帶數(shù)據(jù)接口,也是交換數(shù)據(jù)的一種手段。但是這種方式不適用語音或者是視頻這類傳輸,其具有特定的服務(wù)特性。
(二)數(shù)據(jù)通信的發(fā)展前景。從目前的情景來看,數(shù)據(jù)的通信已經(jīng)成為了現(xiàn)代人們生活的重要組成部分,無論是在人們的工作中還是學(xué)習(xí)中,都離不開數(shù)據(jù)的通信,只有通過大量的信息的傳輸和累積,才可以使我國的數(shù)據(jù)通信更加成功,如此才能走得更加長遠(yuǎn)。
三、結(jié)束語
隨著信息技術(shù)的發(fā)展,以信息技術(shù)、計算機技術(shù)為主的高新技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在社會多個生產(chǎn)領(lǐng)域,它們已經(jīng)成為高新技術(shù)的代名詞。而計算機數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為分布交互仿真的關(guān)鍵技術(shù)之一,它也是造成我國信息技術(shù)與國外信息技術(shù)差距的主要原因。因此我們有必要對分布交互仿真的概念和特征進行研究和分析。
1.1分布交互仿真概念
分布交互仿真是一種綜合性仿真環(huán)境,它一般采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議,通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將分散在各地的仿真設(shè)備進行互聯(lián),其特點主要表現(xiàn)為分布性、交互性、異構(gòu)性、時空一致性和開放性。分布交互仿真技術(shù)主要解決兩個問題:一是使大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的仿真成為可能;二是降低仿真成本。分布交互式仿真技術(shù)可以實時計算并生成一個反映實體對象變化的三維圖形環(huán)境。通過計算機等設(shè)備,實驗人員不僅可以“進入”這種虛擬環(huán)境(主要是視覺聽覺環(huán)境),直接觀察事物的內(nèi)在變化并與其發(fā)生相互作用,還能通過開放式的中斷處理來模擬各種隨機事件,給人一種“身臨其境”的真實感。
1.2分布交互仿真的發(fā)展
在分布式交互仿真發(fā)展的早期階段,通訊層和應(yīng)用層是很難截然分開的。在應(yīng)用層,為了能將實體的數(shù)據(jù)傳給其它實體,每個仿真應(yīng)用都為自己所生成的實體定義了一個結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)塊,其中包括了傳送實體信息所必要的數(shù)據(jù)定義。這樣的數(shù)據(jù)可稱之為“不規(guī)范的數(shù)據(jù)”。可以說,這種數(shù)據(jù)定義方式完全滿足了實體間數(shù)據(jù)交換的需要,但缺點是每個實體的數(shù)據(jù)定義各不相同。每個仿真應(yīng)用中不但要有本地實體的數(shù)據(jù)定義,還要有其它節(jié)點的實體的數(shù)據(jù)定義,才能在接到一個數(shù)據(jù)包后按照正確的格式來理解它。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中要增加一個新實體時,其它仿真應(yīng)用中都要增加這一實體的數(shù)據(jù)定義。也就是說,每增加一個實體就要對網(wǎng)絡(luò)中所有的仿真應(yīng)用進行一次修改。
1.3分布交互方針的特征
分布交互仿真最大的特征便是沒有中央服務(wù)器。分布交互仿真是嚴(yán)格的對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在它里面所有數(shù)據(jù)傳送給所有仿真應(yīng)用,而數(shù)據(jù)的拒絕與接收依賴于接收者的需要。取消了中央服務(wù)器,分布交互仿真減少了由于一個仿真應(yīng)用向另一個仿真應(yīng)用傳送信息的時間延遲。時間延遲嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)仿真的實時性和有效性。舉例說明,當(dāng)一仿真應(yīng)用向目標(biāo)開火以后,被擊中的目標(biāo)必須盡可能快知道將要發(fā)生的軍事行動,使其作出相應(yīng)的防衛(wèi)反應(yīng),通訊設(shè)備的延遲引入可能導(dǎo)致對方力量的加強,戰(zhàn)場態(tài)勢的變化。
2分布交互仿真中數(shù)據(jù)通信的研究
隨著信息技術(shù)為主的高新技術(shù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用,計算機數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到前所未有的重視,它已成為分布交互仿真技術(shù)中的關(guān)鍵所在,這也是造成我國分布交互仿真技術(shù)與國外存在差距的主要原因之一。同時,由于我國沒有分布交互仿真技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),這使得我國的分布交互仿真技術(shù)研究存在多樣、復(fù)雜以及多元化特征,因此就需要我們在工作中給予高度重視也探索。在目前的實時數(shù)據(jù)通信技術(shù)分析中,它主要包含了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、及時性,數(shù)據(jù)發(fā)送的可行性、方便和快捷性,信息接收系統(tǒng)的智能性和自動化要求。
2.1數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用現(xiàn)狀
經(jīng)過的一段時間的研究表明,分布交互仿真技術(shù)中實體的數(shù)量在不斷增多,仿真性能和仿真優(yōu)越性也發(fā)生了翻天覆地的變化,這就給接受領(lǐng)域的額工作人員大大的增加了負(fù)擔(dān),使得整個管理實體數(shù)量發(fā)生了一個瓶頸。此外,在這種交互方式中,我們需要滿足人們在回路上存在的仿真需要,但是對事件驅(qū)動、時間驅(qū)動上存在的仿真問題則無需要給予過多的重視和分析。
2.2實時數(shù)據(jù)通信協(xié)議分析
實施數(shù)據(jù)通信是基于網(wǎng)絡(luò)條件下的計算機數(shù)據(jù)分析,它在應(yīng)用的過程中是以網(wǎng)絡(luò)通信部分和實現(xiàn)基礎(chǔ)為標(biāo)準(zhǔn)的,它在應(yīng)用中需要解決的問題就是如何將信息從網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點快速、準(zhǔn)確的傳遞給另外一個節(jié)點,這個過程中是一個快速、及時傳遞的過程,它和人與人之間的交流一樣,采用合理、簡單的語言進行溝通無疑要比復(fù)雜的語言快捷的多。因此,在通信協(xié)議的制定中,它是針對網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)開展的,協(xié)議利用是否合理、科學(xué)和科學(xué)將直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn),也決定著網(wǎng)絡(luò)通信工作的開展。在一個分布式交互仿真系統(tǒng)中,必須要以科學(xué)的通信標(biāo)準(zhǔn)進行控制。在目前的交互仿真系統(tǒng)中,常見的協(xié)議包含了TCP/IP協(xié)議,它在應(yīng)用中是以傳輸控制協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)訪問協(xié)議為核心,它已經(jīng)廣泛的被世界多個國家重視和認(rèn)可。目前,HLA網(wǎng)關(guān)能轉(zhuǎn)化各種協(xié)議使用的PDU類型:實體狀態(tài)、開火、爆炸和碰撞,這些能夠支持DIS的仿真器。HLA網(wǎng)關(guān)預(yù)定是以聯(lián)邦對象模型(FOM)為依據(jù)的數(shù)據(jù),它們放在設(shè)置文件中,且在運行時改變。另外RTI還提供詢問、刪除以及時間管理等服務(wù)。
3結(jié)束語
1.1過程數(shù)據(jù)鏈路層接口1)數(shù)據(jù)集上層協(xié)議通過LPI訪問通信存儲器中的過程數(shù)據(jù),LPI提供鏈路層端口初始化,包括數(shù)據(jù)集的讀寫以及同步操作等功能的原語。LPI規(guī)定了數(shù)據(jù)集的訪問。在一個設(shè)備內(nèi),數(shù)據(jù)集由其數(shù)據(jù)集標(biāo)識符(DS_Name)來識別。DS_Name由4位的通信存儲器標(biāo)志(traffic_store_id)和12位的端口地址(port_address)組成。2)LPI原語及調(diào)用流程鏈路層上各個原語及其先后調(diào)用關(guān)系如圖2所示。由圖2可知,進行通信前,發(fā)送者側(cè)和用戶側(cè)需要對鏈路層進行初始化(lp_init),然后調(diào)用原語ds_subscribe來預(yù)訂一個用于同步的數(shù)據(jù)集。接著者調(diào)用原語lp_put_dataset將數(shù)據(jù)集寫入相應(yīng)的通信存儲器中,在進行此操作時,需要解析DS_Name。當(dāng)數(shù)據(jù)集通過了物理層發(fā)送完成后,用戶通過調(diào)用原語lp_get_dataset將數(shù)據(jù)集從通信存儲器中取出。這樣就完成了數(shù)據(jù)集的發(fā)送和接收。最后雙方共同調(diào)用原語ds_desubscribe,從預(yù)定表中移去用于同步的數(shù)據(jù)集。
1.2過程變量應(yīng)用層接口1)過程變量標(biāo)識符在一個設(shè)備內(nèi),過程變量由其所在的數(shù)據(jù)集(DS_Name)和其在數(shù)據(jù)集中的位偏移量(Var_Offset)來標(biāo)識[6]。通過總線傳送時,過程變量由邏輯地址和被傳送的數(shù)據(jù)集的位偏移量來識別。2)AVI原語應(yīng)用變量接口AVI定義了變量提供給總線的服務(wù)。應(yīng)用變量接口原語只訪問通信存儲器的端口,并沒有觸發(fā)總線的通信。在應(yīng)用變量接口中,過程變量是單個訪問的,屬于數(shù)據(jù)集的一部分。為了提高傳輸效率,屬于同一個數(shù)據(jù)集的過程變量作為一個堅固的整體進行傳送和存儲。過程變量和其所在數(shù)據(jù)集的刷新定時器一起在一次不可分割的操作中獲取[7]。應(yīng)用變量接口AVI原語分為3類:單個變量訪問,集合訪問,群集訪問。
2過程數(shù)據(jù)通信設(shè)計思路
2.1過程數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)計
2.1.1過程數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計在鏈路層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)屬于數(shù)據(jù)集的一部分,數(shù)據(jù)集由其DS_Name來標(biāo)識。
2.1.2過程數(shù)據(jù)鏈路層接口函數(shù)設(shè)計此函數(shù)用于實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)模塊的初始化功能。首先,讀取配置文件建立相應(yīng)的端口屬性表來建立初值。然后進行差錯判斷,分為通信存儲器標(biāo)識和端口地址的判斷,如果超出了系統(tǒng)設(shè)定的最大值,那么初始化過程失敗。只有在以上條件為真的情況下,才初始化強制變量表和數(shù)據(jù)集預(yù)定表。2)過程“l(fā)p_put_dataset”此函數(shù)用于數(shù)據(jù)集的發(fā)送,從應(yīng)用拷貝一個數(shù)據(jù)集到通信存儲器中的端口。首先,要對輸入?yún)?shù)的合法性進行檢查,主要是對通信存儲器和端口地址進行檢查,判斷是否在系統(tǒng)設(shè)定的范圍內(nèi)。在完成參數(shù)檢查后,開始進行數(shù)據(jù)的發(fā)送,將數(shù)據(jù)拷入相應(yīng)的端口中,同時,前一次的數(shù)據(jù)集將被覆蓋。3)過程“l(fā)p_get_dataset”此函數(shù)用于接收數(shù)據(jù)集,即從端口拷貝一個數(shù)據(jù)集和其刷新定時器到應(yīng)用層。首先,要檢查輸入?yún)?shù)的合法性,分別是對通信存儲器標(biāo)識和端口地址的值的判斷。然后,根據(jù)相應(yīng)的端口屬性表,將端口中的數(shù)據(jù)集和刷新定時器拷貝到應(yīng)用提供的內(nèi)存中。
2.2過程變量應(yīng)用層的設(shè)計
2.2.1過程變量應(yīng)用層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計1)單個變量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計對于單個變量,利用結(jié)構(gòu)體PV_NAME來描述一個變量,如下:2)集合變量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集合變量使用結(jié)構(gòu)體PV_SET來標(biāo)識同一個數(shù)據(jù)集的一組變量,包括每個變量拷入(或拷出)的內(nèi)存地址以及整個數(shù)據(jù)集的刷新定時器。3)群集變量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)群集結(jié)構(gòu)體PV_Cluster標(biāo)識一組PV_Set,由通信存儲器進行排序。
2.2.2過程數(shù)據(jù)應(yīng)用層接口函數(shù)設(shè)計1)函數(shù)“ap_put_variable”此函數(shù)用于單個變量的發(fā)送,從應(yīng)用內(nèi)存地址空間拷貝一個單個過程變量及檢查變量到通信存儲器。首先,檢查PV_NAME參數(shù)的合法性,從PV_NAME中獲取數(shù)據(jù)集DS_NAME的信息,接著調(diào)用lp_get_dataset函數(shù)從相應(yīng)的端口讀取數(shù)據(jù)集,然后根據(jù)PV_NAME中var_type類型,分7種情況進行數(shù)組元素個數(shù)和數(shù)據(jù)派生類型的計算,根據(jù)計算結(jié)果將過程變量和檢查變量拷貝到數(shù)據(jù)集中,變量上一次的值被覆蓋。在上述過程完成后,調(diào)用lp_put_dataset函數(shù)將數(shù)據(jù)集拷貝到宿端口中。2)函數(shù)“ap_get_variable”此函數(shù)用于單個變量的接收,從通信存儲器拷貝一個過程變量及檢查變量和刷新定時器到應(yīng)用內(nèi)存的地址空間。首先,要對PV_NAME進行參數(shù)檢查,然后根據(jù)PV_NAME獲取的端口信息,調(diào)用lp_get_dataset函數(shù)從相應(yīng)的端口獲取數(shù)據(jù)集。接著就根據(jù)算法從數(shù)據(jù)集中獲取過程變量和檢查變量。3)函數(shù)“ap_put_set”此函數(shù)用于集合變量的發(fā)送,在一次不可分割的操作中,從應(yīng)用內(nèi)存地址空間拷貝集合變量到端口。首先,獲取PV_LIST中DS_NAME信息,根據(jù)相應(yīng)的ts_id和port_address調(diào)用lp_get_dataset函數(shù)獲取數(shù)據(jù)集。接著,將變量寫進數(shù)據(jù)集中,在進行此操作前,先對PV_LIST進行參數(shù)的檢查。在檢查完成后,調(diào)用lp_put_dataset函數(shù)將數(shù)據(jù)集拷貝至相應(yīng)的端口。4)函數(shù)“ap_get_set”此函數(shù)用于集合變量的接收,在一次不可分割的操作中,從端口拷貝屬于同一個集合中的過程變量到應(yīng)用內(nèi)存地址空間。首先,對PV_LIST進行參數(shù)的檢查,檢查通過后,根據(jù)PV_LIST中DS_NAME的信息,調(diào)用lp_get_dataset函數(shù)獲取數(shù)據(jù)集,然后根據(jù)算法將數(shù)據(jù)集中的變量進行提取,實現(xiàn)群集變量接收的功能。5)函數(shù)“ap_put_cluster”此函數(shù)用于群集變量的發(fā)送,從應(yīng)用拷貝一個變量群集到通信存儲器中,屬于同一個PV_SET的變量一起拷貝。其實現(xiàn)的過程和函數(shù)ap_put_set相同,只是在參數(shù)檢查上改為對PV_SET的檢查。6)函數(shù)“ap_get_cluster”此函數(shù)用于群集變量的接收,從通信存儲器拷貝過程變量的一個群集到本地用戶實體。其實現(xiàn)的過程和函數(shù)ap_get_set基本相同,不同點在于參數(shù)檢查是對PV_SET的檢查。
3過程數(shù)據(jù)實時協(xié)議通信測試驗證
3.1測試驗證平臺由于變量服務(wù)對于MVB和WTB通信存儲器的訪問原理和實現(xiàn)過程相同,因此測試基于MVB設(shè)備間的過程數(shù)據(jù)通信來驗證鏈路層和應(yīng)用層接口功能[8]。本測試連接以D113為核心的MVB主設(shè)備、UIC網(wǎng)關(guān)A、B兩組的MVB通信板以及MVB協(xié)議分析設(shè)備,組成擁有一主、三從的MVB通信網(wǎng)絡(luò),如圖3所示,連接無誤后各套設(shè)備上電準(zhǔn)備,UIC網(wǎng)關(guān)的兩組從設(shè)備分別與電腦主機通過以太網(wǎng)相連,MVB協(xié)議分析設(shè)備通過USB與電腦主機相連。
3.2過程數(shù)據(jù)鏈路層測試及驗證首先啟動D113MVB板卡的PC104核心模塊進入winxp系統(tǒng),啟動UIC網(wǎng)關(guān)MVB板下位機VxWorks系統(tǒng)。然后啟動上位機Tornado集成開發(fā)環(huán)境,運行FTP服務(wù)器程序Tftpd32,建立連接后,下載MVB實時協(xié)議棧代碼。接著就開始進行端口配置,在測試中,配置0x001,0x002,0x005為源端口,接收來自D113MVB板卡發(fā)出的數(shù)據(jù),3個端口功能碼分別為0,1,4,接收字節(jié)數(shù)為2,4,32,配置0x008,0x009,0x00a為宿端口,向D113MVB板發(fā)送數(shù)據(jù),功能碼為2,接收的字節(jié)數(shù)為8,測試結(jié)果如圖4,圖5所示。鏈路層接口向上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)集的讀寫操作,對于應(yīng)用是不可見的,因此,為了測試的可視性,在上層應(yīng)用中設(shè)計了兩個函數(shù)ap_get_dataset和ap_put_dataset,這兩個函數(shù)調(diào)用了鏈路層lp_put_dataset和lp_get_dataset這兩個收發(fā)數(shù)據(jù)集的函數(shù),測試時能實時反應(yīng)出收發(fā)數(shù)據(jù)的情況。通過以上兩個結(jié)果圖可以看出,D113板卡和UIC網(wǎng)關(guān)的MVB板卡能準(zhǔn)確地互相接收和發(fā)送數(shù)據(jù),驗證了過程數(shù)據(jù)鏈路層能正常的進行數(shù)據(jù)通信,功能得以實現(xiàn)。
3.3過程數(shù)據(jù)應(yīng)用層測試及驗證應(yīng)用層的測試針對集合和群集變量的收發(fā)進行了試驗。在進行集合變量測試時,配置主設(shè)備端口0x004為源端口,功能碼為4,從設(shè)備配置相應(yīng)的宿端口。群集變量測試配置0x003端口,數(shù)據(jù)0x10和0xAA在數(shù)組1中,0xA1A2在數(shù)組2中,兩個數(shù)組整合成一個變量集合發(fā)送。測試結(jié)果如圖6~8所示。根據(jù)圖6~8,集合變量和群集變量能準(zhǔn)確的收發(fā)和接收,驗證了實時協(xié)議變量應(yīng)用層接口能正常使用,功能得以驗證。
4結(jié)束語
非分組型終端分為可視圖文終端、用戶電報終端、PC機終端等;而分組型終端包括數(shù)字傳真機、計算機、智能用戶電報終端(TeLetex)、專用電話交換機(PABX)、用戶分組裝拆設(shè)備(PAD)、用戶分組交換機、局域網(wǎng)(LAN)、可視圖文接入設(shè)備(VAP)等。數(shù)據(jù)電路可分為終端設(shè)備(DCE)和傳輸信道,傳輸信道分為模擬信道和數(shù)字信道。
2數(shù)據(jù)通信的分類
1)有線數(shù)據(jù)通信。①數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN),主要由四部分組成,分別是用戶環(huán)路、DDN節(jié)點、數(shù)字信道及網(wǎng)絡(luò)控制管理中心。DDN是一種數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò),它把數(shù)字通信技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、光遷通信技術(shù)以及數(shù)字交叉連接技術(shù)有機的結(jié)合在一起。②分組交換網(wǎng)(PSPDN),又稱為X.25網(wǎng),采用CCITTX.25協(xié)議。PSPDN采用存儲—轉(zhuǎn)發(fā)的方式,將用戶傳來的報文分割成一定長度的數(shù)據(jù)段,并在各數(shù)據(jù)段上添加控制信息,構(gòu)成一個能在網(wǎng)上傳輸?shù)膸в械刂返姆纸M組合群體。PSPDN的主要優(yōu)點是為了達到多用戶同時使用,可同時開放多條虛通路于一條電路上,并具有先進的誤碼檢錯功能和動態(tài)路由選擇功能,但通信性能較差。③幀中繼網(wǎng),起源于X.25分組交換技術(shù),主要包括存取設(shè)備、交換設(shè)備、公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)三部分。幀中繼網(wǎng)它可在幀中繼幀中將不同長度的用戶數(shù)據(jù)組包封,并在網(wǎng)絡(luò)傳輸前添加控制及尋址信息。2)無線數(shù)據(jù)通信。無線數(shù)據(jù)通信是以有線數(shù)據(jù)通信為基礎(chǔ),而采用無線電波傳送數(shù)據(jù)的通信方式,也可稱為移動數(shù)據(jù)通信,它是計算機網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信相結(jié)合的產(chǎn)物,可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)計算機之間或人與計算機終端之間的通信。無線數(shù)據(jù)通信也是依靠有線數(shù)據(jù)網(wǎng)將網(wǎng)路應(yīng)用擴展至便攜式用戶。
3網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議
1)計算機網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)絡(luò)(ComputerNetwork),是指通過通信線路將多臺具有獨立功能、地理位置不同的計算機系統(tǒng)連接起來,并通過網(wǎng)絡(luò)軟件及通信協(xié)議實現(xiàn)信息傳遞和資源共享。按地理位置劃分,計算機網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、網(wǎng)際網(wǎng)四種。局域網(wǎng)是在一個較小的局部的地理范圍內(nèi),如一棟樓、一所學(xué)校等,它是目前使用最多的一種計算機網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)覆蓋范圍較局域網(wǎng)大,一般在10-100公里范圍內(nèi),通常是在一個城市轄區(qū)內(nèi);廣域網(wǎng)一般覆蓋范圍是整個國家(100-1000公里之間),連接該國家內(nèi)各個地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)際網(wǎng)一般指覆蓋全球的Internet。2)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是指在計算機網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)交換所使用的語言,它分為很多類型,如OSPF、LDAP、HSRP、EIGRP、TCP/IP等,我們?nèi)粘J褂玫膮f(xié)議一般是TCP/IP。它適用于各種大小不同的網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議具有開放體系結(jié)構(gòu)的特點,易于用戶管理。TCP/IP是相關(guān)協(xié)議的集合體,是一種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(含因特網(wǎng)協(xié)議和傳輸控制協(xié)議),它提供一種可靠的數(shù)據(jù)流服務(wù),在程序之間傳送數(shù)據(jù),IP協(xié)議(網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議)用于計算機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與通信。TCP/I協(xié)議具有跨平臺性,采用四層層級結(jié)構(gòu):網(wǎng)絡(luò)接口層,利用實際網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù),即接收和發(fā)送物理幀;網(wǎng)絡(luò)層:負(fù)責(zé)基本的數(shù)據(jù)封包傳送;傳輸層:負(fù)責(zé)節(jié)點間數(shù)據(jù)傳送;應(yīng)用層:負(fù)責(zé)應(yīng)用程序間的溝通。目前,IP協(xié)議采用二進制,共計32位,如200.10.85.120可用來表示網(wǎng)絡(luò)上某臺計算機終端所使用的IP地址,它在網(wǎng)絡(luò)上是獨一無二的。
4結(jié)束語
在數(shù)據(jù)通信中應(yīng)用多線程技術(shù),主要是通過編程設(shè)計實現(xiàn)的,其設(shè)計的框架主要包括以下幾方面:Scheduler——在主循環(huán)方面,主要是通過scheduler實現(xiàn)的,事件處理程序存在時,將向scheduler發(fā)出聲明,從而實現(xiàn)對事件的監(jiān)視,反之,在事件發(fā)生時,scheduler將通知事件處理程序。
eventHandler——在事件處理程序基類方面,主要是通過eventHandler實現(xiàn)的,eventHandler中具有一個通用接口setevent(),從而保證了scheduler對事件的監(jiān)視,同時在接口中,還擁有回調(diào)函數(shù)checkevent()和event-callback(),從而實現(xiàn)了事件的處理。inputHandler——在事件處理程序子類方面,主要是通過inputHandler實現(xiàn)的,主要的功能便是對文件輸入信息數(shù)據(jù)的各種處理,在子類的基礎(chǔ)上可以派生出其他的類,同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對函數(shù)event-callback()的重寫,從而對文件輸入信息數(shù)據(jù)在執(zhí)行時進行某種特定的操作。
timerHandler——在eventHandler類的子類方面,主要是通過timerHandler實現(xiàn)的,主要的功能便是對定時器的各種處理,在子類的基礎(chǔ)上也可以派生出其他的類,并且也可以實現(xiàn)對函數(shù)event-callback()的重寫,進而通過特定的操作,處理超時定時器[3]。
各類的主要操作為:SetInput(),將這個函數(shù)接受一個指向fd-set結(jié)構(gòu)的指針,將其代表的文件描述符置1;SetTimeout(),將這個函數(shù)接受一個指向timeval結(jié)構(gòu)的指針,將設(shè)置定時器在超時前所需要的時間;InputReadCallback(),將這個函數(shù)進行輸入處理;CheckInput(),將這個函數(shù)接受一個指向fd-set結(jié)構(gòu)的指針,并對其文件上描述符上的數(shù)據(jù)進行檢查,從而準(zhǔn)備好輸入;TimeoutCallback(),將這個函數(shù)進行超時處理;CheckTimeout(),將這個函數(shù)對比傳遞到timeval結(jié)構(gòu)中,從而確定當(dāng)前時間值是否超時,如果存在超時,則要調(diào)用TimeoutCallback。這一系統(tǒng)運用的是國際標(biāo)準(zhǔn),從而保證了系統(tǒng)的互連與互操作性,同時這一系統(tǒng)的設(shè)計,提升了其實現(xiàn),降低了其維護的難度,如圖1所示。
2總結(jié)
1.1加大對安全性的評估力度
有效保障數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性,就必須充分發(fā)揮技術(shù)人力資源的作用,積極構(gòu)建起健全完善的數(shù)據(jù)通信平臺,并積極對系統(tǒng)平臺的安全性進行科學(xué)的全面的評估。作為一名合格具備專業(yè)化技術(shù)的人員,應(yīng)按照相關(guān)制度要求和標(biāo)準(zhǔn)流程,設(shè)置科學(xué)的評估方式,對整個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行系統(tǒng)的評估,并適時給予安全調(diào)整,準(zhǔn)確分析潛在的用戶群體以及信息源,并對他們進行安全評估和識別,充分了解數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展實際,以此為出發(fā)點開展系統(tǒng)安全性的分析活動。
1.2及時排查隱存的安全威脅
定期開展網(wǎng)絡(luò)安全的檢查與維修活動,以及時確保數(shù)據(jù)信息的可靠性與真實性得到有效的安全確認(rèn),避免服務(wù)器的終端設(shè)備以及信息網(wǎng)中的硬件設(shè)備和軟件設(shè)備受到惡意破壞,防止系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)受到不法分子的嚴(yán)重攻擊,達到對數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的信息進行保密的目的。所以這就要求專業(yè)化的技術(shù)人員需以對網(wǎng)絡(luò)安全性的有效評估為前提,全面仔細(xì)存在的隱形的安全威脅,積極設(shè)置高效的網(wǎng)管設(shè)置等形式,不斷優(yōu)化系統(tǒng)漏洞,拒絕一切不法分析用戶的對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的入侵和攻擊,降低安全風(fēng)險的發(fā)生。
2路由器與交換機漏洞的發(fā)現(xiàn)和防護
作為通過遠(yuǎn)程連接的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享是大部分用戶均會使用到的,不管這樣的連接方式是利用何種方式進行連接,都難以避開負(fù)載路由器以及交換機的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),這是這樣,這些設(shè)備存在著某些漏洞極容易成為黑客的攻擊的突破口。從路由器與交換機存在漏洞致因看,路由與交換的過程就是于網(wǎng)絡(luò)中對數(shù)據(jù)包進行移動。在這個轉(zhuǎn)移的過程中,它們常常被認(rèn)為是作為某種單一化的傳遞設(shè)備而存在,那么這就需要注意,假如某個黑客竊取到主導(dǎo)路由器或者是交換機的相關(guān)權(quán)限之后,則會引發(fā)損失慘重的破壞。縱觀路由與交換市場,擁有最多市場占有率的是思科公司,并且被網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域人員視為重要的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),也正因為該公司的產(chǎn)品普及應(yīng)用程度較高,所以更加容易受到黑客攻擊的目標(biāo)。比如,在某些操作系統(tǒng)中,設(shè)置有相應(yīng)的用于思科設(shè)備完整工具,主要是方便管理員對漏洞進行定期的檢查,然而這些工具也被攻擊者注意到并利用工具相關(guān)功能查找出設(shè)備的漏洞所在,就像密碼漏洞主要利用JohntheRipper進行攻擊。所以針對這類型的漏洞防護最基本的防護方法是開展定期的審計活動,為避免這種攻擊,充分使用平臺帶有相應(yīng)的多樣化的檢查工具,并在需要時進行定期更新,并保障設(shè)備出廠的默認(rèn)密碼已經(jīng)得到徹底清除;而針對BGP漏洞的防護,最理想的辦法是于ISP級別層面處理和解決相關(guān)的問題,假如是網(wǎng)絡(luò)層面,最理想的辦法是對攜帶數(shù)據(jù)包入站的路由給予嚴(yán)密的監(jiān)視,并時刻搜索內(nèi)在發(fā)生的所有異常現(xiàn)象。
3交換機常見的攻擊類型
3.1MAC表洪水攻擊
交換機基本運行形勢為:當(dāng)幀經(jīng)過交換機的過程會記下MAC源地址,該地址同幀經(jīng)過的端口存在某種聯(lián)系,此后向該地址發(fā)送的信息流只會經(jīng)過該端口,這樣有助于節(jié)約帶寬資源。通常情況下,MAC地址主要儲存于能夠追蹤和查詢的CAM中,以方便快捷查找。假如黑客通過往CAM傳輸大量的數(shù)據(jù)包,則會促使交換機往不同的連接方向輸送大量的數(shù)據(jù)流,最終導(dǎo)致該交換機處在防止服務(wù)攻擊環(huán)節(jié)時因過度負(fù)載而崩潰。
3.2ARP攻擊
這是在會話劫持攻擊環(huán)節(jié)頻發(fā)的手段之一,它是獲取物理地址的一個TCP/IP協(xié)議。某節(jié)點的IP地址的ARP請求被廣播到網(wǎng)絡(luò)上后,這個節(jié)點會收到確認(rèn)其物理地址的應(yīng)答,這樣的數(shù)據(jù)包才能被傳送出去。黑客可通過偽造IP地址和MAC地址實現(xiàn)ARP欺騙,能夠在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生大量的ARP通信量使網(wǎng)絡(luò)阻塞,ARP欺騙過程如圖1所示。
3.3VTP攻擊
以VTP角度看,探究的是交換機被視為VTP客戶端或者是VTP服務(wù)器時的情況。當(dāng)用戶對某個在VTP服務(wù)器模式下工作的交換機的配置實施操作時,VTP上所配置的版本號均會增多1,當(dāng)用戶觀察到所配置的版本號明顯高于當(dāng)前的版本號時,則可判斷和VTP服務(wù)器實現(xiàn)同步。當(dāng)黑客想要入侵用戶的電腦時,那他就可以利用VTP為自己服務(wù)。黑客只要成功與交換機進行連接,然后再本臺計算機與其構(gòu)建一條有效的中繼通道,然后就能夠利用VTP。當(dāng)黑客將VTP信息發(fā)送至配置的版本號較高且高于目前的VTP服務(wù)器,那么就會致使全部的交換機同黑客那臺計算機實現(xiàn)同步,最終將全部除非默認(rèn)的VLAN移出VLAN數(shù)據(jù)庫的范圍。
4安全防范VLAN攻擊的對策
4.1保障TRUNK接口的穩(wěn)定與安全
通常情況下,交換機所有的端口大致呈現(xiàn)出Access狀態(tài)以及Turnk狀態(tài)這兩種,前者是指用戶接入設(shè)備時必備的端口狀態(tài),后置是指在跨交換時一致性的VLAN-ID兩者間的通訊。對Turnk進行配置時,能夠避免開展任何的命令式操作行為,也同樣能夠?qū)崿F(xiàn)于跨交換狀態(tài)下一致性的VLAN-ID兩者間的通訊。正是設(shè)備接口的配置處于自適應(yīng)的自然狀態(tài),為各項攻擊的發(fā)生埋下隱患,可通過如下的方式防止安全隱患的發(fā)生。首先,把交換機設(shè)備上全部的接口狀態(tài)認(rèn)為設(shè)置成Access狀態(tài),這樣設(shè)置的目的是為了防止黑客將自己設(shè)備的接口設(shè)置成Desibarle狀態(tài)后,不管以怎樣的方式進行協(xié)商其最終結(jié)果均是Accese狀態(tài),致使黑客難以將交換機設(shè)備上的空閑接口作為攻擊突破口,并欺騙為Turnk端口以實現(xiàn)在局域網(wǎng)的攻擊。其次是把交換機設(shè)備上全部的接口狀態(tài)認(rèn)為設(shè)置成Turnk狀態(tài)。不管黑客企圖通過設(shè)置什么樣的端口狀態(tài)進行攻擊,這邊的接口狀態(tài)始終為Turnk狀態(tài),這樣有助于顯著提高設(shè)備的可控性[3]。最后對Turnk端口中關(guān)于能夠允許進出的VLAN命令進行有效配置,對出入Turnk端口的VLAN報文給予有效控制。只有經(jīng)過允許的系類VLAN報文才能出入Turnk端口,這樣就能夠有效抑制黑客企圖通過發(fā)送錯誤報文而進行攻擊,保障數(shù)據(jù)傳送的安全性。
4.2保障VTP協(xié)議的有效性與安全性
VTP(VLANTrunkProtocol,VLAN干道協(xié)議)是用來使VLAN配置信息在交換網(wǎng)內(nèi)其它交換機上進行動態(tài)注冊的一種二層協(xié)議,它主要用于管理在同一個域的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)VLANs的建立、刪除以及重命名。在一臺VTPServer上配置一個新的VLAN時,該VLAN的配置信息將自動傳播到本域內(nèi)的其他所有交換機,這些交換機會自動地接收這些配置信息,使其VLAN的配置與VTPServer保持一致,從而減少在多臺設(shè)備上配置同一個VLAN信息的工作量,而且保持了VLAN配置的統(tǒng)一性。處于VTP模式下,黑客容易通過VTP實現(xiàn)初步入侵和攻擊,并通過獲取相應(yīng)的權(quán)限,以隨意更改入侵的局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部架構(gòu),導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞和混亂。所以對VTP協(xié)議進行操作時,僅保存一臺設(shè)置為VTP的服務(wù)器模式,其余為VTP的客戶端模式。最后基于保障VTP域的穩(wěn)定與安全的目的,應(yīng)將VTP域全部的交換機設(shè)置為相同的密碼,以保證只有符合密碼相同的情況才能正常運作VTP,保障網(wǎng)絡(luò)的安全。
5結(jié)語
1)微波中繼通信方式
通信載體為微波,亦稱微波接力通信,是采用中繼(接力)方式在地球表面進行無線通信的方式。具有傳輸頻帶寬容量大、跨越空間能力強、傳輸信號穩(wěn)定質(zhì)量高等特點。模擬微波通信采用的調(diào)制技術(shù)一般為SSB/FM/FDM,數(shù)字微波通信采用的調(diào)制技術(shù)有,BPSK、QPSK及QAM。
2)移動通信
主要分為全球移動通訊系統(tǒng)(GSM)和碼分多址傳輸技術(shù)(CDMA)。數(shù)字移動通信主要包括以下關(guān)鍵技術(shù):調(diào)制技術(shù)、糾錯編碼技術(shù)和數(shù)字話音編碼技術(shù)。
3)衛(wèi)星通信方式
其實質(zhì)也是一種微波通信,該系統(tǒng)的中繼站是衛(wèi)星,由其發(fā)射微波信號,并在各地面基站之間傳輸。主要特點是通信覆蓋面積大、傳輸容量大、受地域限制少、可靠性高等。數(shù)字衛(wèi)星通信多采用數(shù)字調(diào)制、頻分多址技術(shù)。
2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)終端(DTE)
分為非分組型終端(NPT)及分組型終端(PT)兩類。非分組型終端分為可視圖文終端、用戶電報終端、PC機終端等;而分組型終端包括數(shù)字傳真機、計算機、智能用戶電報終端(TeLetex)、專用電話交換機(PABX)、用戶分組裝拆設(shè)備(PAD)、用戶分組交換機、局域網(wǎng)(LAN)、可視圖文接入設(shè)備(VAP)等。數(shù)據(jù)電路可分為終端設(shè)備(DCE)和傳輸信道,傳輸信道分為模擬信道和數(shù)字信道。
3數(shù)據(jù)通信的分類
1)有線數(shù)據(jù)通信
①數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN),主要由四部分組成,分別是用戶環(huán)路、DDN節(jié)點、數(shù)字信道及網(wǎng)絡(luò)控制管理中心。DDN是一種數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò),它把數(shù)字通信技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、光遷通信技術(shù)以及數(shù)字交叉連接技術(shù)有機的結(jié)合在一起。②分組交換網(wǎng)(PSPDN),又稱為X.25網(wǎng),采用CCITTX.25協(xié)議。PSPDN采用存儲—轉(zhuǎn)發(fā)的方式,將用戶傳來的報文分割成一定長度的數(shù)據(jù)段,并在各數(shù)據(jù)段上添加控制信息,構(gòu)成一個能在網(wǎng)上傳輸?shù)膸в械刂返姆纸M組合群體。PSPDN的主要優(yōu)點是為了達到多用戶同時使用,可同時開放多條虛通路于一條電路上,并具有先進的誤碼檢錯功能和動態(tài)路由選擇功能,但通信性能較差。③幀中繼網(wǎng),起源于X.25分組交換技術(shù),主要包括存取設(shè)備、交換設(shè)備、公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)三部分。幀中繼網(wǎng)它可在幀中繼幀中將不同長度的用戶數(shù)據(jù)組包封,并在網(wǎng)絡(luò)傳輸前添加控制及尋址信息。
2)無線數(shù)據(jù)通信
無線數(shù)據(jù)通信是以有線數(shù)據(jù)通信為基礎(chǔ),而采用無線電波傳送數(shù)據(jù)的通信方式,也可稱為移動數(shù)據(jù)通信,它是計算機網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信相結(jié)合的產(chǎn)物,可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)計算機之間或人與計算機終端之間的通信。無線數(shù)據(jù)通信也是依靠有線數(shù)據(jù)網(wǎng)將網(wǎng)路應(yīng)用擴展至便攜式用戶。
4網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議
1)計算機網(wǎng)絡(luò)
計算機網(wǎng)絡(luò)(ComputerNetwork),是指通過通信線路將多臺具有獨立功能、地理位置不同的計算機系統(tǒng)連接起來,并通過網(wǎng)絡(luò)軟件及通信協(xié)議實現(xiàn)信息傳遞和資源共享。按地理位置劃分,計算機網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、網(wǎng)際網(wǎng)四種。局域網(wǎng)是在一個較小的局部的地理范圍內(nèi),如一棟樓、一所學(xué)校等,它是目前使用最多的一種計算機網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)覆蓋范圍較局域網(wǎng)大,一般在10-100公里范圍內(nèi),通常是在一個城市轄區(qū)內(nèi);廣域網(wǎng)一般覆蓋范圍是整個國家(100-1000公里之間),連接該國家內(nèi)各個地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)際網(wǎng)一般指覆蓋全球的Internet。
2)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
預(yù)計1個月內(nèi)審稿 省級期刊
北京市統(tǒng)計局主辦
預(yù)計1個月內(nèi)審稿 統(tǒng)計源期刊
工業(yè)和信息化部主辦
預(yù)計1個月內(nèi)審稿 省級期刊
貴州出版集團公司主辦
預(yù)計1個月內(nèi)審稿 部級期刊
中國人民公安大學(xué)法學(xué)院主辦
預(yù)計1-3個月審稿 CSCD期刊
中國科學(xué)院主辦
預(yù)計1個月內(nèi)審稿 部級期刊
信息產(chǎn)業(yè)部主辦