CN104202443A - 对ip地址冲突进行容灾处理的方法和装置、以及相应设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种对IP地址冲突进行容灾处理的方法和装置、以及相应设备。该容灾处理方法包括：管理设备接收工作设备发送的携带工作设备的IP地址和唯一特征码的冲突检测请求报文；响应于冲突检测请求报文，根据该IP地址映射得到工作设备所属节点的节点编号；判断是否已保存与节点编号对应且与该唯一特征码不同的唯一特征码；如果是，向工作设备发送冲突检测不通过响应报文，以使工作设备进入冲突模式，否则，向工作设备发送冲突检测通过响应报文，以使工作设备进入正常模式；备用设备与其工作设备的工作模式保持一致。根据本发明实施例，可有效对单冗余网络以及双冗余网络中的IP地址冲突问题进行容灾处理，降低事故发生概率。

Description

对IP地址冲突进行容灾处理的方法和装置、以及相应设备

技术领域

本发明涉及工业控制领域，特别是涉及对IP地址冲突进行容灾处理的方法和装置以及相应设备。

背景技术

在工业控制系统的网络中，每个设备的IP(Internet Protocol，网络协议)地址必须是唯一的，并且与每个设备长期绑定。因此，一般采用静态分配每个设备的IP地址的方式，如，利用拨码开关或人机界面点对点操作等手段，而不采用DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)等方式进行自动分配。

但是，有的时候仍然可能因为人为失误或拨码开关损坏(如，遭到腐蚀)等原因，从而出现IP地址冲突的问题。所谓“IP地址冲突”就是指同一网络中的不同设备的IP地址重复。一旦出现IP地址冲突的问题，就会使设备发送或接收错误的数据包，进而导致工作控制系统的网络的通信发生异常，最终酿成事故。为此，就需要对地址冲突的设备进行容灾处理。

通常，在现有技术中，每个设备会采用ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)技术自己进行IP地址冲突检测，一旦通过检测发现自己的IP地址与其它设备的IP地址冲突，就会进入冲突模式，否则，就会进入正常模式。在正常模式下，设备可以执行任何工作，而在冲突模式下，设备不可以执行除IP地址冲突检测之外的其它工作。这样，就认为对地址冲突的设备进行了容灾处理。

在实现本发明的过程中，本发明的发明人发现现有技术中至少存在如下问题：如果工业控制系统的网络为非冗余网络，即，网络和设备都不冗余，可以利用ARP技术能对其中任意一个有IP地址冲突问题的设备进行容灾处理。或者，如果工业控制系统的网络为一种单冗余网络，即，网络不冗余，设备存在冗余，也可以利用ARP技术其中有IP地址冲突问题的非冗余设备进行容灾处理。

但是，ARP技术却无法对该单冗余网络中有IP地址冲突问题的冗余设备进行容灾处理。同样的问题也会出现在双冗余网络(即，网络和设备都存在冗余)中的冗余设备上。

此外，针对另一种单冗余网络，即，设备不冗余，网络存在冗余，ARP技术也无法对该单冗余网络中有IP地址冲突问题的设备进行容灾处理。同样的问题也会出现在双冗余网络中的非冗余设备以及冗余设备上。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了对IP地址冲突进行容灾处理方法和装置以及相应设备，以有效对各种单冗余网络以及双冗余网络中出现的IP地址冲突问题进行容灾处理，从而降低事故发生概率。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种对IP地址冲突进行容灾处理的方法，包括：

管理设备接收工作设备发送的冲突检测请求报文，所述冲突检测请求报文中携带有所述工作设备的IP地址和唯一特征码；

响应于所述冲突检测请求报文，管理设备根据所述工作设备的IP地址映射得到所述工作设备所属节点的节点编号；

管理设备判断是否已保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码；

如果是，管理设备向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文，如果否，管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文；

其中，所述冲突检测通过响应报文用于触发所述工作设备进入正常模式，所述冲突检测不通过响应报文用于触发所述工作设备进入冲突模式，所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致。

一种对IP地址冲突进行容灾处理的装置，包括：

接收单元，用于接收工作设备发送的冲突检测请求报文，所述冲突检测请求报文中携带有所述工作设备的IP地址和唯一特征码；

映射单元，用于响应于所述冲突检测请求报文，根据所述工作设备的IP地址映射得到所述工作设备所属节点的节点编号；

第一判断单元，用于判断是否已保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码；

发送单元，用于如果所述第一判断单元的判断结果为是，管理设备向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文，如果所述第一判断单元的判断结果为否，管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文；

其中，所述冲突检测通过响应报文用于触发所述工作设备进入正常模式，所述冲突检测不通过响应报文用于触发所述工作设备进入冲突模式，所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点在于：

管理设备可以以节点(包括冗余节点和非冗余节点)为单位，授权和管理每个节点的工作模式(即，正常模式或冲突模式)。即，针对每一个节点，该节点中的工作设备都会请求管理设备进行冲突检测，如果管理设备发现两个节点的设备包含有相同的IP地址，为了避免出现地址冲突，让先请求进行冲突检测的工作设备进入正常模式，而让后请求进行冲突检测的工作设备进入冲突模式。如果该节点为冗余节点，该节点中的备用设备会跟随工作设备的工作模式，从而使该节点中的工作设备和备用设备的工作模式保持一致。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种单冗余网络的网络拓扑图；

图2为现有技术中另一种单冗余网络的网络拓扑图；

图3为现有技术中一种双冗余网络的网络拓扑图；

图4为本发明提供的一种对IP地址冲突进行容灾处理的方法的一个实施例的流程图；

图5为本发明中工作设备的工作模式迁移示意图；

图6为本发明中冗余节点内的设备实现通信的示意图；

图7为本发明提供的一种对IP地址冲突进行容灾处理的方法的另一个实施例的流程图；

图8为本发明中备用设备的工作模式迁移示意图；

图9为本发明提供的一种对IP地址冲突进行容灾处理的装置的一个实施例的结构图；

图10为本发明提供的一种对IP地址冲突进行容灾处理的装置的另一个实施例的结构图；

图11为本发明提供的一种对IP地址冲突进行容灾处理的装置的另一个实施例的结构图；

图12为本发明提供的一种设备的一个实施例的结构图；

图13为本发明提供的一种设备的另一个实施例的结构图；

图14为本发明提供的一种设备的另一个实施例的结构图；

图15为本发明提供的一种设备的另一个实施例的结构图；

图16为本发明中一种双冗余网络的网络拓扑图。

具体实施方式

如果工业控制系统的网络为网络不冗余，设备存在冗余的单冗余网络，该网络拓扑图如图1所示，设备A和B共同构成一个冗余节点，并且，在该冗余节点中，当其中一个设备为工作设备时，另一个设备即为备用设备，以便实现冗余切换；设备C构成一个非冗余节点，并且，在该非冗余节点中，设备C为唯一的工作设备。

如果工业控制系统的网络为设备不冗余，网络存在冗余的单冗余网络，该网络拓扑图如图2所示，网络1和网络2共同构成一个冗余网络，设备A和B分别构成一个非冗余节点。

如果工业控制系统的网络为网络和设备都冗余的双冗余网络，该网络的拓扑图如图3所示，网络1和网络2共同构成一个冗余网络，设备A和B(其中一个为工作设备，另一个为备用设备)共同构成一个冗余节点，设备C和D(其中一个为工作设备，另一个为备用设备)共同构成另一个冗余节点，设备E和F分别构成一个非冗余节点。

针对图1所示的单冗余网络，假设设备C的IP地址为172.20.1.2，而设备A和B的IP地址分别为172.20.1.2和172.20.1.3。显然，设备A和设备C的IP地址重复。根据之前的ARP技术进行检测，设备A和C能够互相检测出自身与对方之间的地址冲突问题，并进入冲突模式，而由于设备B不存在地址冲突问题，并且，设备B也检测不到设备A与设备C之间的地址冲突问题，因此，设备B顺利进入正常模式，并成为工作设备。但是，在实际应用中，由于设备A处于冲突模式，由设备A和设备B构成的冗余节点应该整体进入冲突模式(即，该冗余节点不进入网络)，以防止当工作设备从设备B切换为设备A时所出现的通信故障。

上述问题也同样会出现在图3所示的双冗余网络中，例如，设备E在网络1上的IP地址为172.20.1.2，而设备A和B在网络1上的IP地址分别为172.20.1.2和172.20.1.3。

针对图3所示的双冗余网络，类似的情况还存在于两个冗余节点之间。假设设备A和B在网络1上的IP地址分别为172.20.1.2和172.20.1.3，设备C和D在网络1上的IP地址也分别为172.20.1.2和172.20.1.3。显然，设备A和设备C的IP地址重复，设备B和设备D的IP地址重复。如果设备B和设备C与网络1断开，根据之前的ARP技术进行检测，设备A检测不到自身与设备C的IP地址重复，设备D也检测不到自身与设备B的IP地址重复，因此，设备A和设备D都会进入正常模式，并成为工作设备。但是，在实际应用中，由设备A和设备B构成的冗余节点以及由设备C和D构成的冗余节点都应该整体进入冲突模式。

针对图2所示的单冗余网络，假设设备A在网络1和2上的IP地址分别为172.20.1.2和172.21.1.2，设备B在网络1和2上的IP地址也分别为172.20.1.2和172.21.1.2。显然，设备A和设备B的IP地址重复。如果设备A与网络2断开，设备B与网络1断开，根据之前的ARP技术进行检测，设备A和B都检测不到自身与对方的IP地址重复，因此，设备A和设备B都会进入正常模式，并成为工作设备。但是，在实际应用中，设备A和设备B都应该整体进入冲突模式。

上述问题也同样会出现在图3所示的双冗余网络中，例如，设备E在网络1和2上的IP地址分别为172.20.1.2和172.21.1.2，设备F在网络1和2上的IP地址也分别为172.20.1.2和172.21.1.2。

针对图3所示的双冗余网络，类似的情况还存在于两个冗余节点之间。假设设备A和B在网络1上的IP地址分别为172.20.1.2和172.20.1.3，在网络2上的IP地址分别为172.21.1.2和172.21.1.3。设备C和D在网络1上的IP地址也分别为172.20.1.2和172.20.1.3，在网络2上的IP地址也分别为172.21.1.2和172.21.1.3。显然，由设备A和B构成的冗余节点与由设备C和D构成的冗余节点在网络1和2上的IP地址完全相同。如果设备B与网络1和2都断开，设备C与网络1和2也都断开，设备A与网络2断开，设备D与网络1断开，根据之前的ARP技术进行检测，设备A和D都检测不到地址重复，因此，设备A和设备D都会进入正常模式，并成为工作设备。但是，在实际应用中，由设备A和设备B构成的冗余节点以及由设备C和D构成的冗余节点都应该整体进入冲突模式。

本发明实施例提供了对IP地址冲突进行容灾处理的方法和装置、以及相关设备。在本发明实施例的技术方案中，选择网络上的任意一个设备作为管理设备，除管理设备之外的其它设备为从设备。可以理解的，在所有从设备中，有一些设备独立构成一个非冗余节点，独立构成非冗余节点的设备即为工作设备。还有一些设备与另一个设备一起共同构成一个冗余节点，在冗余节点中，其中一个设备为工作设备，而另一个设备为该工作设备的备用设备。并且，工作设备和备用设备之间可以进行切换。

从网络上选择出管理设备之后，管理设备可以以节点(包括冗余节点和非冗余节点)为单位，授权和管理每个节点的工作模式(即，正常模式或冲突模式)。即，针对每一个节点，该节点中的工作设备都会请求管理设备进行冲突检测，如果管理设备发现两个节点包含有相同的IP地址，为了避免出现地址冲突，管理设备会让先请求进行冲突检测的工作设备进入正常模式，而让后请求进行冲突检测的工作设备进入冲突模式。如果该节点为冗余节点，该节点中的备用设备会跟随工作设备的工作模式，从而使该节点中的工作设备和备用设备的工作模式保持一致。

需要说明的是，网络可以任意一种单冗余网络，也可以是双冗余网络。当然，本发明实施例的技术方案也同样适用于非冗余网络。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

方法实施例

请参阅图4，其为本发明提供的一种对IP地址冲突进行容灾处理的方法的一个实施例的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤401：管理设备接收工作设备发送的冲突检测请求报文，所述冲突检测请求报文中携带有所述工作设备的IP地址和唯一特征码。

一旦确定了网络内的管理设备，该管理设备可以定期(如，以1s为周期)向网络发送免费的ARP报文，作为广播型的申明报文，以便通过该ARP报文向网络中的其它设备表明自己的管理者身份。另外，该ARP报文中还可以携带该管理设备的IP地址。每个工作设备根据管理设备的IP地址可以以点对点通信的方式向管理设备发送冲突检测请求报文，该冲突检测请求报文中携带有该工作设备的IP地址和唯一特征码。

在本发明的一个优选实施方式中，唯一特征码可以为工作设备的MAC地址。在本发明的另一个优选实施方式中，唯一特征码可以为工作设备的MAC地址与上电次数的组合。

其中，通过软件设计保证每当工作设备和管理设备更改IP地址时，必须自动复位一次，即，会触发一次重上电。通过结构设计保证工作设备和管理设备每当更改安装位置时，必须自动复位一次，即，会触发一次重上电。

步骤402：响应于所述冲突检测请求报文，管理设备根据所述工作设备的IP地址映射得到所述工作设备所属节点的节点编号。

一般情况下，无论是冗余节点还是非冗余节点，该节点中的设备在网络(可以是冗余网络，也可以是非冗余网络)上占用的IP地址不仅需要符合一定的编制规则，而且，该节点的节点编号也与该节点中的设备的IP对应。例如，对于冗余节点来说，该节点中除了包含有工作设备之外，还包含有备用设备。该冗余节点在冗余网络中最多可以占用4个IP地址。例如，该冗余节点上的两个设备在网络1上的IP地址分别为172.20.1.2N和172.20.1.2N+1，该冗余节点上的两个设备在网络2上的IP地址分别为172.21.1.2N和172.21.1.2N+1，其中，N即为该冗余节点的节点编号。通常，1≤N≤126。

因此，根据冗余节点中的工作设备所反馈的IP地址，管理设备可以映射得到该工作设备所属节点的节点编号。

步骤403：管理设备判断是否已保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码，如果是，进入步骤404，否则，进入步骤405。

步骤404：管理设备向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文，所述冲突检测不通过响应报文用于触发所述工作设备进入冲突模式，所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致，结束流程。

步骤405：管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文，所述冲突检测通过响应报文用于触发所述工作设备进入正常模式，所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致，结束流程。

如果管理设备已经保存了不同于该工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码，并且该其它唯一特征码与该节点编号具有对应关系，说明根据另一个工作设备(即，其它唯一特征码所指示的设备)的IP地址也可以映射得到该节点编号，也就是说，根据两个不同的工作设备的IP地址可以映射得到相同的节点编号，因此，该工作设备所属的节点与另一个工作设备所属节点必然存在IP地址重复的问题。为了避免IP地址的冲突，管理设备向该工作设备发送冲突检测不通过响应报文，以便触发该工作设备进入冲突模式。

如果管理设备没有保存其它特征码，或者保存的其它特征码并不与该节点编号具有对应关系，说明该工作设备所属的节点不会与其它节点存在IP地址重复的问题。因此，管理设备向该工作设备发送冲突检测通过响应报文，以便触发该工作设备进入正常模式。

在本发明的另一个优选实施方式中，如果管理设备没有保存其它特征码，或者保存的其它特征码并不与该节点编号具有对应关系，管理设备可以保存所述工作设备的唯一特征码和所述节点编号，且所述工作设备的唯一特征码与所述节点编号之间具有对应关系。

可以理解的，管理设备可以维护一个数据表，在该数据表的每一个表项中，保存有一个节点上的工作设备的唯一特征码以及该节点的节点编号，并且，两者之间存在一一对应的关系。

在冗余节点中，如果其中一个设备上电后为工作设备，该工作设备生成唯一特征码；如果其中另一个设备上电后为备用设备，该备用设备不生成唯一特征码。即使之后该备用设备切换为工作设备，也不再另生成唯一特征码，而是等待工作设备发送唯一特征码。

因此，在本发明的一个优选实施方式中，当所述工作设备的备用设备切换为工作设备时，所述工作设备将所述工作设备的唯一特征码发送给所述工作设备的备用设备，并继续作为所述工作设备的备用设备的唯一特征码。

另外，还需要说明的是，当工作设备每次上电之后，可以先进入未联网模式。在该模式下，工作设备不向网络发送任何报文。当工作设备接收到管理设备发送的广播型申明报文，并获得管理设备的IP地址之后，进入待检测模式。在该模式下，工作设备可以定期向管理设备发送冲突检测请求报文。当工作设备进入待检测模式、正常模式或冲突模式之后，如果在预定时间内没有接收到管理设备发送的广播型申明报文，就会重新返回到初始的未联网模式。当工作设备进入冲突模式之后，如果冲突问题解除，也会重新返回到初始的未联网模式。工作设备的工作模式的迁移过程如图5所示的工作设备的工作模式迁移示意图。

对于冗余节点来说，如果工作设备进入了某一种工作模式，该工作设备的备用设备可以跟随该工作设备的工作模式，从而使该冗余节点中的工作设备和备用设备的工作模式达成一致。

例如，如图6所示，可以在工作设备与备用设备之间建立一个通信通道，工作设备可以通过该通信通道将自己当前所处的工作模式发送给备用设备，以便备用设备根据工作设备当前所处的工作模式调整自己的工作模式。

另外，工作设备还可以定期向管理设备发送携带工作模式信息的工作模式维护报文，如果在预设的时间内，管理设备没有接收到工作设备发送的工作模式维护报文，就可以将某一个表项中的该工作设备的唯一特征码删除。

在实际应用中，存在IP地址冲突的两个节点上的工作设备有可能同时或几乎同时向管理设备发送冲突检测请求报文，在某种情况下，管理设备可能会同时或几乎同时向两个节点上的工作设备发送冲突检测通过响应报文，最终导致两个节点上的工作设备都进入正常模式。

为了避免上述问题的出现，当管理设备确定没有保存与映射得到的节点编号具有对应关系的其它唯一特征码时，先缓存工作设备的唯一特征码，并启动一个定时器，如果在该定时器的定时时间内，管理设备没有接收到与该节点编号具有对应关系的其它唯一特征码，管理设备才向工作设备发送冲突检测通过响应报文。如果该该定时器的定时时间内，管理设备接收到了与该节点编号具有对应关系的其它唯一特征码，为了避免IP地址冲突，管理设备向工作设备发送冲突检测不通过响应报文。

请参阅图7，其为本发明提供的一种对IP地址冲突进行容灾处理的方法的另一个实施例的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤701：管理设备接收工作设备发送的冲突检测请求报文，所述冲突检测请求报文中携带有所述工作设备的IP地址和唯一特征码。

步骤702：响应于所述冲突检测请求报文，管理设备根据所述工作设备的IP地址映射得到所述工作设备所属节点的节点编号。

步骤703：管理设备判断是否已保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码，如果是，进入步骤704，否则，进入步骤705。

步骤704：管理设备向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文，所述冲突检测不通过响应报文用于触发所述工作设备进入冲突模式，所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致，结束流程。

步骤705：管理设备判断在预定时间内是否接收到与所述节点编号具有对应关系的其它唯一特征码，如果是，返回步骤704，否则，进入步骤706。

步骤706：管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文，所述冲突检测通过响应报文用于触发所述工作设备进入正常模式，所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致，结束流程。

例如，在步骤705中，如果管理设备在预定时间内接收到另一个工作设备发送的携带有另一个工作设备的IP地址以及唯一特征码的冲突检测请求报文，另一个设备唯一特征码即为其它唯一特征码。并且，管理设备根据另一个工作设备的IP地址映射得到的节点编号与步骤702中所得到的节点编号相同，说明管理设备接收到了与步骤702中所得到的节点编号具有对应关系的其它唯一特征码。

通常，通信网络规定冗余节点中的两个设备的IP地址应该符合特定的匹配规则。如，一个设备的IP地址为172.20.1.2N，另一个设备的IP地址为172.20.1.2N+1。如图3所示的双冗余网络的网络拓扑图，假设设备A和B共同构成一个冗余节点，设备C和D共同构成一个冗余节点。正常情况下，设备A在网络1的IP地址为172.20.1.2，设备B在网络1的IP地址为172.20.1.3，设备C在网络1的IP地址为172.20.1.4，设备D在网络1的IP地址为172.20.1.5。但是，由于IP地址设置出错，因此，实际情况是设备B和设备D的地址发生了互换，即IP地址失配。此时，如果上位机想要通过172.20.1.3寻址设备B，就会出现寻址错误，其真正寻址到的是设备D，最终造成输入输出错误。同样的问题也会出现在单冗余网络中的冗余节点上。

由于此时网络上的所有设备的IP地址并无重复，各不相同，若使用之前的ARP技术，无法检测到此类错误。

为了解决上述技术问题，冗余节点中的工作设备除了被管理设备进行检测之外，还需要进行自我检测，即，检测自身的IP地址是否与其备用设备的IP地址匹配。如果匹配，该工作设备维持现有的工作模式，如果不匹配，该工作设备进入冲突模式。

例如，备用设备可以通过工作设备与备用设备之间的通信通道向工作设备发送该备用设备的IP地址，以便工作设备进行匹配性检测。

需要说明的是，工作设备可以在任意一种工作模式下进行匹配性检测。一种优选的方式是，在工作设备进入未联网模式或者进入到待检测模式下时进行匹配性检测。如图5所示。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述工作设备根据ARP技术检测自身是否存在IP地址冲突问题；如果存在，所述工作设备进入冲突模式，如果不存在，所述工作设备位置现有的工作模式。

另外，还需要说明的是，工作设备可以在任意一种工作模式下进行ARP技术检测。一种优选的方式是，在工作设备进入未联网模式或者进入到待检测模式下时进行ARP技术检测。如图5所示。

另外，对于工作设备的备用设备来说，也可以检测自身的IP地址与所述工作设备的IP地址是否匹配；如果不匹配，可以直接进入冲突模式，而无需再跟随工作设备的工作模式，如果匹配，再自动跟随所述工作设备的工作模式，以便保证备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致。备用设备的工作模式迁移示意图如图8所示。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点在于：

管理设备可以以节点(包括冗余节点和非冗余节点)为单位，授权和管理每个节点的工作模式(即，正常模式或冲突模式)。即，针对每一个节点，该节点中的工作设备都会请求管理设备进行冲突检测，如果管理设备发现两个节点的设备包含有相同的IP地址，为了避免出现地址冲突，让先请求进行冲突检测的工作设备进入正常模式，而让后请求进行冲突检测的工作设备进入冲突模式。如果该节点为冗余节点，该节点中的备用设备会跟随工作设备的工作模式，从而使该节点中的工作设备和备用设备的工作模式保持一致。

装置实施例

与上述一种对IP地址冲突进行容灾处理的方法相对应，本发明实施例还提供了一种对IP地址冲突进行容灾处理的装置。请参阅图9，其为本发明提供的一种对IP地址冲突进行容灾处理的装置的一个实施例的结构图，该装置包括：接收单元901、映射单元902、第一判断单元903和发送单元904。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

接收单元901，用于接收工作设备发送的冲突检测请求报文，所述冲突检测请求报文中携带有所述工作设备的IP地址和唯一特征码；

映射单元902，用于响应于所述冲突检测请求报文，根据所述工作设备的IP地址映射得到所述工作设备所属节点的节点编号；

第一判断单元903，用于判断是否已保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码；

发送单元904，用于如果所述第一判断单元的判断结果为是，管理设备向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文，如果所述第一判断单元的判断结果为否，管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文；

其中，所述冲突检测通过响应报文用于触发所述工作设备进入正常模式，所述冲突检测不通过响应报文用于触发所述工作设备进入冲突模式，所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致。

在本发明的一个优选实施方式中，所述工作设备的唯一特征码为所述工作设备的MAC地址，或者为所述工作设备的MAC地址与上电次数的组合。

在本发明的另一个优选实施方式中，如图10所示，该装置还包括：

第二判断单元905，用于在发送单元904向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文之前，判断在预定时间内是否接收到与所述节点编号具有对应关系的其它唯一特征码；

发送单元904具体用于，如果所述第二判断单元的判断结果为否，向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文。

在本发明的另一个优选实施方式中，发送单元904还用于，如果所述第二判断单元的判断结果为是，向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文。

在本发明的一个优选实施方式中，如图11所示，该装置还包括：

保存单元906，用于如果管理设备没有保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码，保存所述工作设备的唯一特征码和所述节点编号，且所述工作设备的唯一特征码与所述节点编号之间具有对应关系。

本发明实施例还提供了一种设备。请参阅图12，其为本发明提供的一种设备的一个实施例的结构图，当所述设备为工作设备时，该设备包括：发送单元1201、接收单元1202和第一工作模式触发单元。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

发送单元1201，用于向管理设备发送冲突检测请求报文，所述冲突检测请求报文中携带有所述工作设备的IP地址和唯一特征码；

接收单元1202，用于接收所述管理设备发送的冲突检测响应报文，所述冲突检测响应报文包括冲突检测通过响应报文和冲突检测不通过响应报文；

第一工作模式触发单元1203，用于当接收到冲突检测通过响应报文时，触发所述工作设备进入正常模式，当接收到冲突检测不通过响应报文时，触发所述工作设备进入冲突模式。

在本发明的一个优选实施方式中，如图13所示，该设备还包括：

第一检测单元1204，用于检测所述工作设备的IP地址与所述工作设备的备用设备的IP地址是否匹配；

第一工作模式触发单元1203还用于，如果所述第一检测单元的检测结果为是，触发所述工作设备维持现有的模式，如果所述第一检测单元的检测结果为否，触发所述工作设备进入冲突模式。

在本发明的一个优选实施方式中，上述第一检测单元可以替换为第二检测单元，即，该设备还包括：

第二检测单元1204，用于根据ARP技术检测所述工作设备是否存在IP地址冲突问题；

第一工作模式触发单元1203还用于，如果所述第二检测单元的检测结果为是，触发所述工作设备进入冲突模式，如果所述第二检测单元的检测结果为否，触发所述工作设备维持现有的工作模式。

在本发明的一个优选实施方式中，发送单元1203还用于，当所述工作设备的备用设备切换为工作设备时，将所述工作设备的唯一特征码发送给所述工作设备的备用设备，并继续作为所述工作设备的备用设备的唯一特征码。

在本发明的另一个优选实施方式中，如图14所示，当该设备从工作设备切换为备用设备时，该设备还包括：

工作模式跟随单元1205，用于自动跟随所述备用设备的工作设备的工作模式。

在本发明的另一个优选实施方式中，如图15所示，该设备还包括：

第三检测单元1206，用于检测所述备用设备的IP地址与所述备用设备的工作设备的IP地址是否匹配；

工作模式跟随单元1205还用于，用于如果所述第三检测单元的检测结果为是，自动跟随所述备用设备的工作设备的工作模式。

在本发明的另一个优选实施方式中，该设备还包括：

第二工作模式触发单元1207，用于如果所述第三检测单元的检测结果为否，触发所述备用设备进入冲突模式。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点在于：

管理设备可以以节点(包括冗余节点和非冗余节点)为单位，授权和管理每个节点的工作模式(即，正常模式或冲突模式)。即，针对每一个节点，该节点中的工作设备都会请求管理设备进行冲突检测，如果管理设备发现两个节点的设备包含有相同的IP地址，为了避免出现地址冲突，让先请求进行冲突检测的工作设备进入正常模式，而让后请求进行冲突检测的工作设备进入冲突模式。如果该节点为冗余节点，该节点中的备用设备会跟随工作设备的工作模式，从而使该节点中的工作设备和备用设备的工作模式保持一致。

下面以某个工业控制系统的网络为例进行说明，在该网络上，包括1个控制节点(控制节点上有控制设备)和若干个设备节点(设备节点上有工作设备)，所有节点均可选择冗余配置也可选择非冗余配置，网络可支持冗余配置也可支持非冗余配置，假设网络拓扑图16所示。

在该双冗余网络中约定以下规则：

1、网络最多可以有126个节点，每个节点均可冗余配置也可非冗余配置。

2、网络内有且仅有1个控制节点。

3、1个冗余的设备节点在网络1上的IP地址分别为172.20.1.2N和172.20.1.2N+1，在网络2上的IP地址分别为172.21.1.2N和172.21.1.2N+1，其中N为该冗余的设备节点的节点编号，且1≤N≤126。

4、如果多个工作设备向管理设备发送冲突检测请求报文的时间间隔小于3s，认为多个工作设备同时向管理设备发送冲突检测请求报文。

5、如果多个工作设备向管理设备发送冲突检测请求报文的时间间隔大于或等于3s，认为多个工作设备先后向管理设备发送冲突检测请求报文。

在应用本发明时，具体应用方案如下：

管理设备以1s为周期向网络发送免费的ARP报文(ARP报文中携带有管理设备的IP地址)并作为广播型的申明报文，同时，工作设备也以1s为周期向网络发送免费的ARP报文(ARP报文中携带有工作设备的IP地址)以进行IP地址冲突检测。工作设备在上电后先进入未联网模式，并使用自身的MAC地址+上电次数生成一个唯一特征码。如果工作设备在3s内接收到控制设备发送的ARP报文，且在3s内未接收到携带的IP地址与自身的IP地址相同的其它工作设备发送的ARP报文，则进入待检测模式。当工作设备进入待检测模式之后，以1s为周期向管理设备发送冲突检测请求报文(冲突检测请求报文中携带有工作设备的唯一特征码和IP地址)。管理设备根据工作设备的IP地址映射得到一个节点编号，相当于节点编号与工作设备的唯一特征码是对应的。管理设备暂存工作设备提交的唯一特征码，且暂存时间为3s，即，若在3s内没有其它工作设备提交与同一节点编号对应的另一个唯一特征码，就会向工作设备发送冲突检测通过响应报文，否则，就会向工作设备发送冲突检测不通过响应报文。当工作设备接收到冲突检测通过响应报文后，工作设备进入正常模式，并以1s为周期向管理设备发送工作模式维护报文(工作模式维护报文中携带有工作模式信息)。当工作设备接收到冲突检测不通过响应报文后，工作设备进入冲突模式。

通过软件设计保证每当工作设备和管理设备更改IP地址时，必须自动复位一次，即，会触发一次重上电。通过结构设计保证工作设备和管理设备每当更改安装位置时，必须自动复位一次，即，会触发一次重上电。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述到的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，可以采用软件功能单元的形式实现。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上对本发明所提供的对IP地址冲突进行容灾处理的方法、装置以及相应设备进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (22)

1.一种对IP地址冲突进行容灾处理的方法，其特征在于，包括：

管理设备接收工作设备发送的冲突检测请求报文，所述冲突检测请求报文中携带有所述工作设备的IP地址和唯一特征码；

响应于所述冲突检测请求报文，管理设备根据所述工作设备的IP地址映射得到所述工作设备所属节点的节点编号；

管理设备判断是否已保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码；

如果是，管理设备向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文，如果否，管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文；

其中，所述冲突检测通过响应报文用于触发所述工作设备进入正常模式，所述冲突检测不通过响应报文用于触发所述工作设备进入冲突模式，所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作设备的唯一特征码为所述工作设备的MAC地址，或者为所述工作设备的MAC地址与上电次数的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文之前，所述方法还包括：管理设备判断在预定时间内是否接收到与所述节点编号具有对应关系的其它唯一特征码；

则所述管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文具体为：

如果管理设备在预定时间内没有接收到与所述节点编号具有对应关系的其它唯一特征码，管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果管理设备在预定时间内接收到与所述节点编号具有对应关系的其它唯一特征码，向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文。

5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果管理设备没有保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码，保存所述工作设备的唯一特征码和所述节点编号，且所述工作设备的唯一特征码与所述节点编号之间具有对应关系。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述工作设备检测自身的IP地址与所述工作设备的备用设备的IP地址是否匹配；

如果是，所述工作设备维持现有的工作模式，如果否，所述工作设备进入冲突模式。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述工作设备根据地址解析协议ARP技术检测自身是否存在IP地址冲突问题；

如果是，所述工作设备进入冲突模式，如果否，所述工作设备维持现有的工作模式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述工作设备的备用设备检测自身的IP地址与所述工作设备的IP地址是否匹配；

所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致具体为：

如果所述工作设备的备用设备检测自身的IP地址与所述工作设备的IP地址匹配，所述工作设备的备用设备自动跟随所述工作设备的工作模式，以便保证自身与所述工作设备的工作模式保持一致。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述工作设备的备用设备检测自身的IP地址与所述工作设备的IP地址匹配，所述工作设备的备用设备直接进入冲突模式。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述工作设备的备用设备切换为工作设备时，所述工作设备将所述工作设备的唯一特征码发送给所述工作设备的备用设备，并继续作为所述工作设备的备用设备的唯一特征码。

11.一种对IP地址冲突进行容灾处理的装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收工作设备发送的冲突检测请求报文，所述冲突检测请求报文中携带有所述工作设备的IP地址和唯一特征码；

映射单元，用于响应于所述冲突检测请求报文，根据所述工作设备的IP地址映射得到所述工作设备所属节点的节点编号；

第一判断单元，用于判断是否已保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码；

发送单元，用于如果所述第一判断单元的判断结果为是，管理设备向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文，如果所述第一判断单元的判断结果为否，管理设备向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文；

其中，所述冲突检测通过响应报文用于触发所述工作设备进入正常模式，所述冲突检测不通过响应报文用于触发所述工作设备进入冲突模式，所述工作设备的备用设备与所述工作设备的工作模式保持一致。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述工作设备的唯一特征码为所述工作设备的MAC地址，或者为所述工作设备的MAC地址与上电次数的组合。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二判断单元，用于在所述发送单元向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文之前，判断在预定时间内是否接收到与所述节点编号具有对应关系的其它唯一特征码；

所述发送单元具体用于，如果所述第二判断单元的判断结果为否，向所述工作设备发送冲突检测通过响应报文。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述发送单元还用于，如果所述第二判断单元的判断结果为是，向所述工作设备发送冲突检测不通过响应报文。

15.根据权利要求11或13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

保存单元，用于如果管理设备没有保存与所述节点编号具有对应关系且不同于所述工作设备的唯一特征码的其它唯一特征码，保存所述工作设备的唯一特征码和所述节点编号，且所述工作设备的唯一特征码与所述节点编号之间具有对应关系。

16.一种设备，其特征在于，当所述设备为工作设备时，所述设备包括：

发送单元，用于向管理设备发送冲突检测请求报文，所述冲突检测请求报文中携带有所述工作设备的IP地址和唯一特征码；

接收单元，用于接收所述管理设备发送的冲突检测响应报文，所述冲突检测响应报文包括冲突检测通过响应报文和冲突检测不通过响应报文；

第一工作模式触发单元，用于当接收到冲突检测通过响应报文时，触发所述工作设备进入正常模式，当接收到冲突检测不通过响应报文时，触发所述工作设备进入冲突模式。

17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

第一检测单元，用于检测所述工作设备的IP地址与所述工作设备的备用设备的IP地址是否匹配；

所述第一工作模式触发单元还用于，如果所述第一检测单元的检测结果为是，触发所述工作设备维持现有的模式，如果所述第一检测单元的检测结果为否，触发所述工作设备进入冲突模式。

18.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

第二检测单元，用于根据ARP技术检测所述工作设备是否存在IP地址冲突问题；

所述第一工作模式触发单元还用于，如果所述第二检测单元的检测结果为是，触发所述工作设备进入冲突模式，如果所述第二检测单元的检测结果为否，触发所述工作设备维持现有的工作模式。

19.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述发送单元还用于，当所述工作设备的备用设备切换为工作设备时，将所述工作设备的唯一特征码发送给所述工作设备的备用设备，并继续作为所述工作设备的备用设备的唯一特征码。

20.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，当所述设备从工作设备切换为备用设备时，所述设备还包括：

工作模式跟随单元，用于自动跟随所述备用设备的工作设备的工作模式。

21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

第三检测单元，用于检测所述备用设备的IP地址与所述备用设备的工作设备的IP地址是否匹配；

则所述工作模式跟随单元还用于，用于如果所述第三检测单元的检测结果为是，自动跟随所述备用设备的工作设备的工作模式。

22.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

第二工作模式触发单元，用于如果所述第三检测单元的检测结果为否，触发所述备用设备进入冲突模式。