CN104272670B - 通信设备及通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种通信方法，其用于第一通信设备与第二通信设备间收发报文，根据本发明的一个实施例，所述通信方法包括以下步骤：第一通信设备确认第二通信设备的用户值；第一通信设备将经确认的第二通信设备的用户值与第一通信设备的用户值相比较；根据比较的结果，第一通信设备将第一通信设备或第二通信设备设定为具有通信主动性的发起者并且将另一个设定为不具有通信主动性的应答者。

Description

通信设备及通信方法
技术领域
本公开涉及一种通信设备及通信方法，更具体地，涉及一种安全通信设备及安全通信方法。
背景技术
目前，工业领域需要实用的安全通信解决方案。特别地，为了保护工作人员的安全，避免对环境造成影响，防止安全相关问题的发生，从而要求工业控制系统能够维持信息以指定的或更高标准的完整性来通过网络传输。
为了满足这样的完整性需求，从而要求工业控制系统能够处理关于讹误(corruption)、无意识的重复(unintended repetition)、错误序列(incorrectsequence)、丢包(loss)、无法容忍的延迟(unacceptable delay)、插帧(insertion)、欺诈(masquerade)、寻址(addressing)等问题。
关于讹误的问题，工业控制系统应能够对正在传输的数据中是否以指定的或更高标准的概率发生错误来做出判定。
关于无意识的重复的问题，工业控制系统应能够对非人为的恶意数据重复是否以指定的或更高标准的概率发生来做出判定。
关于错误序列的问题，工业控制系统应能够对数据的发送序列是否以指定的或更高标准的概率改变来做出判定。
关于丢包的问题，工业控制系统应能够对已发送的数据部分是否以指定的或更高标准的概率损坏来做出判定。
关于无法容忍的延迟的问题，工业控制系统应能够对发送数据时无法容忍的延迟是否以指定的或更高标准的概率发生来做出判定。
关于插帧的问题，工业控制系统应能够对发送数据时无意识的数据是否以指定的或更高标准的概率插入来做出判定。
关于欺诈的问题，工业控制系统应能够对数据是否以指定的或更高标准的概率被人为恶意地更改做出判定。
关于寻址的问题，工业控制系统应能够对数据是否以指定的或更高标准的概率向正确的接收器发送来做出判定。
IEC 61508提出了使用SIL的错误发生概率，其如下面的表1所示。
[表1]
SIL4 >＝10-9,<10-8
SIL3 >＝10-8,<10-7
SIL2 >＝10-7,<10-6
SIL1 >＝10-6,<10-5
例如，为了满足SIL3，错误发生的概率应满足10-9。
然而，要使用目前的以太网帧结构来满足工业控制系统的完整性要求十分困难。
发明内容
技术问题
实施例提供了一种通信设备和通信方法，其防止工业控制系统网络中可能生成的不必要的报文的传输，并提高网络性能。
技术方案
在一个实施例中，提供了一种通信方法，其通过第一通信设备，向第二通信设备发送报文或接收来自所述第二通信设备的报文，所述方法包括：通过所述第一通信设备校验所述第二通信设备的用户值；通过所述第一通信设备，将经校验的所述第二通信设备的用户值与所述第一通信设备的用户值进行比较；以及通过所述第一通信设备，根据比较的结果而将所述第一通信设备和第二通信设备中的任一个通信设备设定为具有通信主动性的发起者而将另外一个通信设备设定为不具有通信主动性的应答者。
有益效果
根据实施例，能够通过防止不必要的报文传输来提高网络性能。
附图说明
图1是示出根据实施例的安全通信设备的模块图。
图2是示出根据实施例的通信方法的梯形图。
图3是用于解释根据实施例的唯一标识符的图示。
图4是示出了根据另一实施例的通信方法的梯形图。
具体实施方式
在下文中，将详细描述根据本公开实施例的移动终端，在附图中图示出其实例。在下面的说明书中，文中选用的用于指代元件的后缀词“模块”和“单元”仅仅是为了便于本发明的说明，这些术语本身不具有任何重要的意义。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的实施例的安全通信设备及安全通信方法。
图1是示出根据实施例的安全通信设备的模块图。
如图1所示，安全通信设备100可以包括报文接收单元110、用户值校验单元120、用户值比较单元130、设定单元140、报文发送单元150和控制器160。
报文接收单元110可以接收来自另一安全通信设备的请求报文或响应报文。
用户值校验单元120可以根据请求报文来校验另一安全通信设备的用户值。在实施例中，用户值可以指设备ID或介质访问控制(MAC)地址中的任何一个，或可以是通过设定而预先确定的值。
用户值比较单元130可以将经校验的用户值与其自身的用户值相比较。具体而言，用户值比较单元130可以比较另一安全通信单元的用户值与其自身的用户值中的哪一个值更大。
设定单元140可以将安全通信设备100设定为发起者或应答者。设定单元140可以起到在安全通信设备间设定发起者的作用。
具体而言，被设定为发起者的安全通信设备可以忽略请求报文，即使接收到来自被设定为应答者的安全通信设备的请求报文，而是通过将从被设定为应答者的安全通信设备接收到的请求报文发送到另一安全通信设备来接收对应的响应报文。
被设定为应答者的安全通信设备可以接收来自被设定为发起者的安全通信设备的请求报文，并向被设定为发起者的安全通信设备发送与接收到的请求报文相对应的响应报文。被设定为应答者的安全通信设备可以向被设定为发起者的安全通信设备发送请求报文，但不会接收与其相应的响应报文。
报文发送单元150可以发送用于与另一安全通信设备建立连接的请求报文或响应报文。
控制器160可以控制安全通信设备100的全部操作。特别地，即使接收到来自被设定为应答者的安全通信设备100的请求报文，被设定为发起者的安全通信设备100的控制器160也会忽略用于建立连接的请求报文。
图2是示出根据实施例的通信方法的梯形图。
执行安全通信设备之间的通信的阶段包括连接阶段和数据发送阶段。
连接阶段是在发送用于执行安全通信设备之间的操作的实质数据之前用于相互建立连接的阶段，并且数据发送阶段可以指在完成连接阶段之后发送用于执行操作的实质数据的阶段。
连接阶段可以包括复位状态、连接状态以及参数状态。
复位状态可以是这样的状态：在检测到安全通信设备间的通信错误之后，初始化和准备安全通信设备之间的连接。
连接状态可以是安全通信设备相互识别以便连接的状态。
参数状态可以指安全通信设备通过彼此发送和接收涉及安全通信的参数以及涉及安全应用的参数而完成连接状态，并准备进入数据发送阶段的状态。
一种根据实施例的安全通信设备100之间的通信方法可以在连接阶段和数据发送阶段之间的连接阶段中实现的过程。
特别地，图2示出的根据实施例的安全通信设备100间的通信方法可以是在连接阶段的复位状态下实现的过程。换言之，在这样的情况下，安全通信设备100均处在复位状态。
第一安全通信设备100A的报文发送单元110可以向第二安全通信设备100B发送请求报文(操作S101)。在实施例中，请求报文可以包括唯一标识符。当请求报文包括唯一标识符时，操作S101可以是在连接阶段的复位状态下实现的过程。将参照图3做出关于唯一标识符的描述。
图3是根据实施例的用于解释唯一标识符的图示。
如图3所示，根据实施例的唯一标识符可以由用户值和MAC地址的组合而形成。
用户值可以是以下任一预定的任意值：通过用户设定而指定的在特定范围内的值，安全通信设备的标识符，以及安全通信设备的地址。
图3中示出的用户值可以是设备ID的值。这里，设备ID可以指安全通信设备的ID。
MAC地址可以包括用于以太网接入的信息。
根据实施例的唯一标识符的大小可以是64比特，但并不限于此。
设备ID的大小可以是16比特，MAC地址的大小可以是48比特。但它们长度不限于此。
再次参照图2，第二安全通信设备100B的用户值校验单元120可以使用接收到的请求报文来校验用户值(操作S103)。这里，安全通信设备的用户值可以指设备ID、MAC地址或其组合中的任一者，并且可以是通过通过设定而预先确定的值。
第二安全通信设备100B的用户值比较单元130将第一安全通信设备100A的用户值与第二安全通信设备100B的用户值相比较，并且校验两者中的哪个用户值较大(操作S105)。
当校验得到第二安全通信设备100B的用户值较大时，则第二安全通信设备100B的设定单元140可以将第一安全通信设备100A设定为应答者并且将第二安全通信设备100B设定为发起者(操作S107)。具体而言，第二安全通信设备100B的设定单元可以根据用户值的比较来设定哪个设备具有通信主动性。
具体而言，第二安全通信设备100B的设定单元140可以根据用户值的比较而将具有较大用户值的安全通信设备设定为发起者而将具有较小用户值的安全通信设备设定为应答者。
发起者和应答者的设定是用于设定在安全通信设备间哪个设备具有通信主动性的任务。当被设定为发起者的安全通信设备向被设定为应答者的安全通信设备发送请求报文时，被设定为应答者的安全通信设备可以向被设定为发起者的安全通信设备发送与请求报文相应的响应报文。然而，当被设定为应答者的安全通信设备向被设定为发起者的安全通信设备发送请求报文时，被设定为发起者的安全通信设备会忽略该请求报文，并且向被设定为应答者的安全通信设备发送请求报文并接收与其相应的响应报文。
在实施例中，当第一安全通信设备100A的用户值为5，并且第二安全通信设备100B的用户值为10时，则第二安全通信设备100B的设定单元可以将第一安全通信设备100A设定为应答者并且将第二安全通信设备100B设定为发起者。
第二安全通信设备100B的控制器160根据设定单元的设定而忽略接收到的第一安全通信设备100A的请求报文(操作S109)。
第二安全通信设备100B的报文发送单元110向第一安全通信设备100A发送请求报文(操作S111)，并且第二安全通信设备100B的报文接收单元150可以接收与请求报文对应的响应报文(操作S113)。相应地，第一安全通信设备100A和第二安全通信设备100B完成相互连接的建立，并进入互相正常发送与接收数据的状态。
此外，当校验得到第二安全通信设备100B的用户值较小时，第二安全通信设备100B的设定单元140可以将第一安全通信设备100A设定为发起者并且将第二安全通信设备100B设定为应答者(操作S115)。
第二安全通信设备100B的报文发送单元110向第一安全通信设备100A发送与请求报文对应的响应报文(操作S117)。相应地，第一安全通信设备100A和第二安全通信设备100B完成相互连接的建立，并进入互相正常发送与接收数据的状态(操作S119)。
图4是示出根据另一实施例的通信方法的梯形图。
根据实施例的安全通信设备100间的通信方法可以是在连接阶段和数据发送阶段之间的连接阶段中实现的过程。
特别地，图4所示的根据实施例的安全通信设备100间的通信方法可以是在这样的状态下实现的过程：在连接阶段中安全通信设备100中只有一个处在复位状态或其都处在复位状态。
参照图4，第二安全通信设备100B的用户值校验单元120校验第一安全通信设备100A和第二安全通信设备100B的用户值(操作S201)。这里，安全通信设备100的用户值可以指设备ID、MAC地址，及其组合的任一者，并也可以是通过设定而预先确定的值。关于用户值的详细描述与根据图3中描述的相同。
第二安全通信设备100B可以提前已知第一安全通信设备100A的用户值。
第二安全通信设备100B的用户值比较单元130将校验过的第一安全通信设备100A的用户值与第二安全通信设备100B的用户值相比较，并校验得到它们中哪一个较大(操作S203)。
当校验得到第二安全通信设备100B的用户值较大时，则第二安全通信设备100B的设定单元140将第一安全通信设备100A设定为应答者并且将第二安全通信设备100B设定为发起者(操作S205)。具体而言，第二安全通信设备100B的设定单元140可以根据用户值的比较来设定它们中的哪一个设备具有通信主动性。
当校验得到第二安全通信设备100B的用户值较大时，则第二安全通信设备100B作为具有通信主动性的发起者工作，而第一安全通信设备100A作为不具有通信主动性的应答者工作。
当第二安全通信设备100B接收到来自第一安全通信设备100A的请求报文时(操作S207)，第二安全通信设备100B的控制器160将安全通信设备100的工作状态转变为不安全状态(操作S209)。
在不安全状态下，安全通信设备100停止安全通信，直到接收到用于复位的用户输入。特别地，在不安全状态下，安全通信设备100可以停止或不停止除了涉及安全数据的通信之外的通信，但是至少停止涉及安全数据的通信。第二安全通信设备100B的报文发送单元110可以向第一安全通信设备100A发送请求报文(操作S211)，并且第二安全通信设备100B的报文接收单元150可以接收与请求报文对应的来自第一安全通信设备100A的响应报文(操作S213)。
换言之，在与第一安全通信设备100A的关系中，第二安全通信设备100B可以处在具有通信主动性的发起者地位，其向第一安全通信设备100A发送请求报文，并且接收与请求报文对应的响应报文。然而在与第二安全通信设备100B的关系中，第一安全通信设备100A处在不具有通信主动性的应答者地位，其等待来自第二安全通信设备100B的请求报文，并且当接收到来自第二安全通信设备100B的请求报文时，向第二安全通信设备100B发送与请求报文对应的响应报文。
此外，当校验得到第二安全通信设备100B的用户值比第一安全通信设备100A的用户值小时，第二安全通信设备100B的设定单元140可以将第一安全通信设备100A设定为发起者并且将第二安全通信设备100B设定为应答者(操作S215)。
在此情况下，由于在与第一安全通信设备100A的关系中第二安全通信设备100B不具有通信主动性，从而其等待来自第一安全通信设备100A的请求报文(操作S217)。
当第二安全通信设备100B的报文接收单元150接收到来自第一安全通信设备100A的请求报文时(操作S219)，则第二安全通信设备100B的报文发送单元110向第一安全通信设备100A发送与接收到的请求报文对应的响应报文(操作S221)。
根据实施例的上述的方法还可以具体实施为计算机可读记录介质中的计算机可读代码。计算机可读记录介质是任何能够存储数据并且可以被计算机读取其中的数据的数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储设备并且还可以以载波的形式来实现(例如，通过互联网的数据传输)。
从前面的说明中能够看出，移动终端不限于上述实施例的配置和方法，而是实施例的全部或一些部件可以构造成选择性地组合以实现各种实施例的变型例。

Claims (4)

1.一种通信方法，其通过第一通信设备向第二通信设备发送报文或接收来自所述第二通信设备的报文，所述方法包括：
通过所述第一通信设备校验所述第二通信设备的用户值，其中用户值是设备ID、MAC地址以及所述设备ID和MAC地址的组合中的一个；
通过所述第一通信设备将经校验的所述第二通信设备的用户值与所述第一通信设备的用户值进行比较；以及
如果经校验的所述第二通信设备的用户值小于所述第一通信设备的用户值，通过所述第一通信设备，根据比较的结果而将所述第一通信设备设定为具有通信主动性的发起者，以及将所述第二通信设备设定为不具有通信主动性的应答者；
其特征在于，
如果被设定为发起者的所述第一通信设备接收到来自被设定为应答者的所述第二通信设备的请求报文，所述第一通信设备忽略所述请求报文，并将工作状态改变为通信停止的状态，直到接收到用于复位的用户输入；
如果被设定为发起者的所述第一通信设备发送所述请求报文至被设定为应答者的所述第二通信设备，所述第一通信设备接收来自所述第二通信设备的对应于所述请求报文的响应报文。
2.根据权利要求1所述的通信方法，所述比较包括：比较经校验的所述第二通信设备的用户值是否大于所述第一通信设备的用户值，并且
所述设定包括：当经校验的所述第二通信设备的用户值大于所述第一通信设备的用户值时，则将所述第一通信设备设定为应答者而将所述第二通信设备设定为发起者。
3.根据权利要求2所述的通信方法，进一步包括：通过被设定为应答者的所述第一通信设备，接收来自被设定为发起者的所述第二通信设备的请求报文；以及
向所述第二通信设备发送与所述请求报文对应的响应报文。
4.根据权利要求1所述的通信方法，所述用户值包括唯一标识符，并且所述唯一标识符是表示所述第一通信设备和第二通信设备之间的连接关系的标识符。
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