CN104580149B - 一种主/备模式网络物理链路应急智能切换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，包括服务器、被保护设备、备份设备、客户端、第一和第二子控制模块；服务器与第一子控制模块的输入端连接；第一子控制模块的输出端分别与被保护设备和备份设备的输入端连接；所述被保护设备和备份设备的输出端与第二子控制模块的输入端连接；第二子控制模块的输出端与客户端连接；被保护设备通过心跳控制线与切换系统连接。本发明提供的切换系统适用于当被保护设备在出现故障时，将被保护设备切换到备份设备而保证网络不受影响。可对不同路由设备提供主备保护。为客户提供灵活的网络设备应急保护方案，帮助网络平台实现大流量数据流畅、实时传输，提高数据可用性、安全性、稳定性和可靠性。

Description

一种主/备模式网络物理链路应急智能切换系统

技术领域

本发明涉及网络安全及切换领域，特别涉及一种主/备模式网络物理链路应急智能切换系统。

背景技术

随着各行各业对网络宽带需求的增加，1000M网络和1000M通信逐渐在网络市场扩张，各大公司提供的防火墙、路由器、服务器产品也逐步更换为1000M链路。因此，随着网络带宽的扩展和用户量的增加，网络安全和网络稳定越来越受到人们的重视。

网络安全设备一般都是应用在两个或更多的网络之间，比如内网和外网之间，网络安全设备内的应用程序会对通过他的网络封包来进行分析，以判断是否有威胁存在，处理完后再按照一定的路由规则将封包转发出去，而如果这台网络安全设备出现了故障，比如断电或死机后，那连接这台设备上所有网段也就彼此失去联系了，这个时候如果要求各个网络彼此还需要处于连通状态，采用备份设备使用主备切换功能，将网络切换到备份设备上，维持网络的主备的正常工作；使用备份设备进行替代使用，使网络能够在较短时间内恢复正常。这往往需要网管人员即时赶到现场进行人工操作，延迟了故障恢复时间，而且需要具备专业技能的人员才能完成的现场操作，如果使用带主备功能的设备，则只有高端产品才具备，并且带这种功能的设备价格极高，对于一些中小客户来说，是可望不可及的，并且不同厂家的产品也不能兼容，传统的路由设备必须使用同一厂家的设备，需要一次性投资购买主设备和备份设备，初期投资很大；现有的Bypass只能对二层网络设备提供应急保护，对三层网络设备就无能为力，只有高端产品才具备主备功能。

因此需要一种能保护整个网络的安全且极大地提高网络稳定性和可靠性的网络切换设备。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种主/备模式网络物理链路应急智能切换系统。

本发明提供的一种主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，包括服务器、被保护设备、备份设备、客户端、切换系统；

所述服务器，用于处理和存储网络切换信息；

所述切换系统，用于控制网络物理链接切换过程；

所述切换系统包括第一子控制模块和第二子控制模块；

所述服务器与第一子控制模块的输入端连接；所述第一子控制模块的输出端分别与被保护设备和备份设备的输入端连接；所述被保护设备和备份设备的输出端与第二子控制模块的输入端连接；所述第二子控制模块的输出端与客户端连接；

所述被保护设备通过心跳控制线与所述切换系统的心跳控制模块连接；

所述第一子控制模块和第二子控制模块为网络物理链路切换控制模块，所述网络物理链路切换控制模块包括SFP模块、信号转换器、电子矩阵开关、子处理器、存储器、工作状态选择开关、工作模式选择开关和人工控制选择开关；

所述SFP模块，用于实现网络链路与信号转换器的物理连接；

所述信号转换器，用于改变信号频率；

所述电子矩阵开关，用于实现各SFP模块的端口电气连通或断开；

所述子处理器，用于接收中央处理的下发的控制命令，及人工控制开关的开关状态，并进行分析处理，产生控制电子矩阵开关的控制信号；

所述存储器，用于存储当前的工作参数和当前各SFP模块的端口电气连通或断开状态；

所述人工控制选择开关，用于选择子处理器的输入信号,如果人工控制选择开关为导通状态，使用中央处理器作为子处理器的输入信号，如果人工控制选择开关为关闭状态，则使用工作模式选择开关和工作状态选择开关作为子处理器的输入信号；

所述工作模式选择开关，用于选择网络链路的工作模式；

所述工作状态选择开关，用于控制各SFP模块的端口电气连通或断开状态；

所述SFP模块与信号转换器连接；所述信号转换器与电子矩阵开关连接；所述子处理器用于接收电子矩阵开关、存储器、工作状态选择开关、工作模式选择开关、人工控制选择开关以及外部控制命令,并进行分析处理产生用于控制与SFP模块连接的被监测设备的数据链路切换控制信号。

进一步，所述信号转换器包括降频模块和升频模块；所述降频模块连接于电子矩阵开关和SFP模块之间，用于将高频信号转换为低频信号；所述升频模块连接于电子矩阵开关和SFP模块之间，用于将低频信号转换为高频信号。

进一步，所述SFP模块包括第一SFP模块、第二SFP模块、第三SFP模块和第四SFP模块；所述信号转换器包括第一变频模块、第二变频模块、第三变频模块和第四变频模块；

所述第一SFP模块与第一变频模块连接形成第一链接支路；

所述第二SFP模块与第二变频模块连接形成第二链接支路；

所述第三SFP模块与第三变频模块连接形成第三链接支路；

所述第四SFP模块与第四变频模块连接形成第四链接支路；

所述第一链接支路、第二链接支路、第三链接支路和第四链接支路分别与电子矩阵开关连接。

进一步，所述中央处理的下发的控制命令，包括工作模式命令和工作状态命令；所述工作模式命令又包括主/备模式和正常/旁路模式；所述工作状态命令包括主/备模式下的工作状态控制命令和正常/旁路模式下的工作状态控制命令，主/备模式下的工作状态控制命令包括：主模式连接控制命令和备模式连接控制命令；正常/旁路模式下的工作状态控制命令包括：正常链路连接控制命令和旁路连路控制命令。

进一步，所述切换器还包括心跳信号检测模块，所述心跳信号检测模块包括心跳信号接收模块、心跳信号解调模块、心跳信号调制模块和心跳信号镜像输出端口；

所述心跳信号接收模块，用于获取被监测设备心跳信号；

所述心跳信号解调模块，用于将接收到的心跳信号进行解调；

所述心跳信号调制模块，用于调制心跳信号；

所述心跳信号镜像输出端口，用于将心跳信号转发到另一心跳信号检测模块；

所述心跳信号接收模块一端与被监测设备连接；所述心跳信号接收模块另一端与心跳信号解调模块连接；所述心跳信号解调模块与心跳信号调制模块和心跳信号镜像输出端口连接；所述心跳信号解调模块将输出信号输入到中央处理器中进行处理；所述心跳信号镜像输出端口与另一心跳信号检测模块的输入端连接。

进一步，还包括心跳信号指示灯；

所述心跳信号指示灯，用于显示心跳信号的工作状态；

所述心跳信号指示灯与心跳信号解调模块连接。

进一步，所述心跳信号接收模块包括主心跳信号接收模块和备心跳信号接收模块；所述主心跳信号接收模块用于获取主被监测设备心跳信号；所述备心跳信号接收模块用于获取备被监测设备心跳信号。

本发明的有益效果在于：本发明提供的采用网络物理链路应急智能切换系统是一种通道控制设备，可用于保护设备在出现故障(电源中断、硬件故障、软件死机、连接中断等)时，将被保护的设备旁路绕过此节点而保证网络不受影响。具有掉电旁路、也可设置为无心跳信号旁路等功能。主要应用于流控设备保护、防火墙设备保护等。该网络物理链路应急智能切换系统可对不同厂家、不同型号的路由设备提供主备保护。该设备可为客户提供灵活的网络设备应急保护方案，帮助网络平台实现大流量数据流畅、实时传输，提高数据可用性、安全性、稳定性和可靠性。

实现了多种配置管理方式，可通过命令行、配套管理软件、按键设置、开关快速切换、远程短信、远程电话设置方式对各种工作状态进行设置和管理；当单台网络物理链路应急智能切换系统的端口数不能满足现场需求时，可将多台切换系统进行级联，接受被保护设备的统一控制，使端口数量不再受限；设备勿需定制，即插即用，使用标准SFP接口与被保护设备连接，单模、多模、长距离、短距离，光口、电口均由用户自己现场选择，安装通用模块，并且每一组上单模、多模、或者是电口可混合使用；网络物理链路应急智能切换系统可受多台设备的信号控制，使各组接口工作于不同的模式；可加装短信模块，当触发切换动作时，可短信告知网管人员，即时排除故障；主/备模式可对不同厂家、不同型号的设备提供同样的保护。

本发明提供的心跳信号是指串口间的心跳信号，通过对心跳信号的解码得到需要调制的心跳信号，通过对解码心跳信号进行重新调制成解码前的心跳信号，使得传输中的心跳信号维持原有的心跳信号强度，补偿了心跳信号在传输过程中的衰减，达到了心跳信号可以多次中继传输效果，保持了心跳信号在级联和堆叠过程的信号强度。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施例提供的主/备模式示意图；

图2为本发明实施例提供的网络物理链路切换控制模块；

图3为本发明实施例提供的单路主/备模式切换控制模式示意图；

图4为本发明实施例提供的正常旁路模式切换控制模式示意图；

图5为本发明实施例提供的网络物理链路切换心跳信号检测模块原理框图；

图6为本发明实施例提供的多条链路切换连接示意图；

图7为本发明实施例提供的无切换器网络连接示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1-4所示，本发明提供的一种主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，包括服务器、被保护设备、备份设备、客户端、切换系统；

所述服务器，用于处理和存储网络切换信息；

所述切换系统，用于控制网络物理链接切换过程；

所述切换系统包括第一子控制模块和第二子控制模块；

所述服务器与第一子控制模块的输入端连接；所述第一子控制模块的输出端分别与被保护设备和备份设备的输入端连接；所述被保护设备和备份设备的输出端与第二子控制模块的输入端连接；所述第二子控制模块的输出端与客户端连接；

所述被保护设备通过心跳控制线与所述切换系统的心跳控制模块连接。

所述第一子控制模块和第二子控制模块为网络物理链路切换控制系统，所述网络物理链路切换控制系统包括SFP模块、变频模块、电子矩阵开关、子处理器、存储器、工作状态选择开关、工作模式选择开关和人工控制选择开关；

所述SFP模块，用于实现网络链路的物理连接；

所述变频模块，用于将高频信号降频以及将低频信号升频；

所述电子矩阵开关，用于将各端口的SFP模块实现电气连通或断开操作；

所述子处理器，用于接收中央处理的下发的控制命令，及人工控制开关的开关状态，再依据该控制命令或人工控制开关的开关状态，控制电子矩阵开关的动作；

所述存储器，用于存储当前的工作参数；

所述人工控制选择开关，用于选择子处理器的输入信号,如果该开关为导通状态，使用中央处理器作为子处理器的输入信号，如果为关闭状态，则使用人工开关作为子处理器的输入信号；

所述工作模式选择开关，用于选择网络链路的工作模式；

所述工作状态选择开关，用于人工手动控制各端口SFP模块之间的导通状态；

所述SFP模块与变频模块连接；所述变频模块与电子矩阵开关连接；所述子处理器用于接收电子矩阵开关、存储器、工作状态选择开关、工作模式选择开关、人工控制选择开关以及外部控制命令并进行分析处理产生用于控制与SFP模块连接的被监测设备的数据链路切换命令。

所述数据链路切换命令存储于存储器中。

所述SFP模块包括第一SFP模块、第二SFP模块、第三SFP模块和第四SFP模块；所述变频模块包括第一变频模块、第二变频模块、第三变频模块和第四变频模块；

所述第一SFP模块与第一变频模块连接形成第一链接支路；

所述第二SFP模块与第二变频模块连接形成第二链接支路；

所述第三SFP模块与第三变频模块连接形成第三链接支路；

所述第四SFP模块与第四变频模块连接形成第四链接支路；

所述第一链接支路、第二链接支路、第三链接支路和第四链接支路分别与电子矩阵开关连接。

图5为本发明实施例提供的网络物理链路切换心跳信号检测模块原理框图。所述切换器还包括心跳信号检测模块，所述心跳信号检测模块包括心跳信号接收模块、心跳信号解调模块、心跳信号调制模块和心跳信号镜像输出端口；

所述心跳信号接收模块，用于获取被监测设备心跳信号；

所述心跳信号解调模块，用于将接收到的心跳信号进行解调；

所述心跳信号调制模块，用于调制心跳信号；

所述心跳信号镜像输出端口，用于将心跳信号转发到另一心跳信号检测模块；

所述心跳信号接收模块一端与被监测设备连接；所述心跳信号接收模块另一端与心跳信号解调模块连接；所述心跳信号解调模块与心跳信号调制模块和心跳信号镜像输出端口连接；所述心跳信号解调模块将输出信号输入到中央处理器中进行处理；所述心跳信号镜像输出端口与另一心跳信号检测模块的输入端连接。

还包括心跳信号指示灯；

所述心跳信号指示灯，用于显示心跳信号的工作状态；

所述心跳信号指示灯与心跳信号解调模块连接。

所述心跳信号接收模块包括主心跳信号接收模块和备心跳信号接收模块；所述主心跳信号接收模块用于获取主被监测设备心跳信号；所述备心跳信号接收模块用于获取备被监测设备心跳信号。

如图3所示，图3为单路主/备模式切换控制模式，端口1-4分别对应于SFP模块，端口1-2连通为主/备模式正常状态；端口1-3导通为主/备模式异常状态。

如图4所示，图4为正常旁路模式切换控制模式，端口1-4分别对应于SFP模块，端口1-2和端口3-4连通为正常旁路模式的正常状态；端口1-4导通为正常旁路模式的异常状态。

本实施例的存储器为掉电不丢失数据的存储器。本实施例所述的根据控制信令来实现各端口的通断，是指同一子模块上的两个端口间的通断。

图6为本发明实施例提供的多条链路切换连接示意图；图7为本发明实施例提供的无切换器网络连接示意图，图6是在图7所示的基础上为实现设备主备功能加装切换器后为实现设备主备功能加装切换器后的示意图，本实施例还可以将被保护设备上的多个链路进行整体同时切换，如图6所示，被保护设备设置有三条或三条以上的链路分别与同一个切换器上的三个子控制模块连接，心跳信号被分发到本地子控制模块上，通过切换系统同时将三条链路切换到被保护设备的备份设备上。

被保护设备设置有三条或三条以上的链路还可以分别与不同的切换器上的三个子控制模块堆叠连接或级联连接，心跳信号被分发对应的子控制模块上，在心跳信号的控制下同时将三条链路切换到被保护设备的备份设备上。

图7为没有使用本切换系统的网络链路，两个端口分别连接路由器1和路由器2，设备无法实现切换。

本实施例提供的切换系统可以作为级联(和堆叠)或被级联(和堆叠)的，即其它切换系统的心跳级联(和堆叠)输出信号可以作为本切换系统的输入端；也可将心跳信号作为本切换系统的级联(和堆叠)输出端输出到其它切换系统上；也可以两者同时使用，即本切换系统作为心跳级联(和堆叠)信号的输入端的同时，作为心跳级联(和堆叠)信号的输出端，没有主从的区别。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明所限定的精神和范围。

Claims (7)

1.一种主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，其特征在于：包括服务器、被保护设备、备份设备、客户端、切换器；

所述服务器，用于处理和存储网络切换信息；

所述切换器，用于控制网络物理链接切换过程；

所述切换器包括第一子控制模块和第二子控制模块；

所述服务器与第一子控制模块的输入端连接；所述第一子控制模块的输出端分别与被保护设备和备份设备的输入端连接；所述被保护设备和备份设备的输出端与第二子控制模块的输入端连接；所述第二子控制模块的输出端与客户端连接；

所述被保护设备通过心跳控制线与所述切换系统的心跳控制模块连接；

所述第一子控制模块和第二子控制模块为网络物理链路切换控制模块，所述网络物理链路切换控制模块包括SFP模块、信号转换器、电子矩阵开关、子处理器、存储器、工作状态选择开关、工作模式选择开关和人工控制选择开关；

所述SFP模块，用于实现网络链路与信号转换器的物理连接；

所述信号转换器，用于改变信号频率；

所述电子矩阵开关，用于实现各SFP模块的端口电气连通或断开；

所述子处理器，用于接收中央处理的下发的控制命令，及人工控制开关的开关状态，并进行分析处理，产生控制电子矩阵开关的控制信号；

所述存储器，用于存储当前的工作参数和当前各SFP模块的端口电气连通或断开状态；

所述人工控制选择开关，用于选择子处理器的输入信号,如果人工控制选择开关为导通状态，使用中央处理器作为子处理器的输入信号，如果人工控制选择开关为关闭状态，则使用工作模式选择开关和工作状态选择开关作为子处理器的输入信号；

所述工作模式选择开关，用于选择网络链路的工作模式；

所述工作状态选择开关，用于控制各SFP模块的端口电气连通或断开状态；

所述SFP模块与信号转换器连接；所述信号转换器与电子矩阵开关连接；所述子处理器用于接收电子矩阵开关、存储器、工作状态选择开关、工作模式选择开关、人工控制选择开关以及外部控制命令,并进行分析处理产生用于控制与SFP模块连接的被监测设备的数据链路切换控制信号。

2.根据权利要求1所述的主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，其特征在于：所述信号转换器包括降频模块和升频模块；所述降频模块连接于电子矩阵开关和SFP模块之间，用于将高频信号转换为低频信号；所述升频模块连接于电子矩阵开关和SFP模块之间，用于将低频信号转换为高频信号。

3.根据权利要求1所述的主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，其特征在于：所述SFP模块包括第一SFP模块、第二SFP模块、第三SFP模块和第四SFP模块；所述信号转换器包括第一变频模块、第二变频模块、第三变频模块和第四变频模块；

所述第一SFP模块与第一变频模块连接形成第一链接支路；

所述第二SFP模块与第二变频模块连接形成第二链接支路；

所述第三SFP模块与第三变频模块连接形成第三链接支路；

所述第四SFP模块与第四变频模块连接形成第四链接支路；

所述第一链接支路、第二链接支路、第三链接支路和第四链接支路分别与电子矩阵开关连接。

4.根据权利要求1所述的主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，其特征在于：所述中央处理的下发的控制命令，包括工作模式命令和工作状态命令；所述工作模式命令又包括主/备模式和正常/旁路模式；所述工作状态命令包括主/备模式下的工作状态控制命令和正常/旁路模式下的工作状态控制命令，主/备模式下的工作状态控制命令包括：主模式连接控制命令和备模式连接控制命令；正常/旁路模式下的工作状态控制命令包括：正常链路连接控制命令和旁路连路控制命令。

5.根据权利要求1所述的主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，其特征在于：所述切换器还包括心跳信号检测模块，所述心跳信号检测模块包括心跳信号接收模块、心跳信号解调模块、心跳信号调制模块和心跳信号镜像输出端口；

所述心跳信号接收模块，用于获取被监测设备心跳信号；

所述心跳信号解调模块，用于将接收到的心跳信号进行解调；

所述心跳信号调制模块，用于调制心跳信号；

所述心跳信号镜像输出端口，用于将心跳信号转发到另一心跳信号检测模块；

所述心跳信号接收模块一端与被监测设备连接；所述心跳信号接收模块另一端与心跳信号解调模块连接；所述心跳信号解调模块与心跳信号调制模块和心跳信号镜像输出端口连接；所述心跳信号解调模块将输出信号输入到中央处理器中进行处理；所述心跳信号镜像输出端口与另一心跳信号检测模块的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，其特征在于：还包括心跳信号指示灯；

所述心跳信号指示灯，用于显示心跳信号的工作状态；

所述心跳信号指示灯与心跳信号解调模块连接。

7.根据权利要求5所述的主/备模式网络物理链路应急智能切换系统，其特征在于：所述心跳信号接收模块包括主心跳信号接收模块和备心跳信号接收模块；所述主心跳信号接收模块用于获取主被监测设备心跳信号；所述备心跳信号接收模块用于获取备被监测设备心跳信号。