CN105959231A - 一种代理端口通信流量控制方法和冗余设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种代理端口通信流量控制方法和冗余装置，应用于包括多个冗余设备的冗余网络中，其中该方法包括：建立代理节点交换表；提取代理节点发送的报文中的第一地址信息，并将所述第一地址信息保存在所述代理节点交换表中；提取冗余端口接收的报文的第二地址信息，在所述代理节点交换表中查找与所述第二地址信息相对应的第一地址信息；如果不存在与所述第二地址信息相对应的第一地址信息则不向代理节点端口发送所述冗余端口接收的报文。本发明通过建立代理节点交换表，在代理节点交换表中存储和查找目的地址所对应的源地址，在目的地址对应的源地址的情况下，再通过代理节点向网桥发报文，可以有效降低了网桥的通信流量。

Description

一种代理端口通信流量控制方法和冗余设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种代理端口通信流量控制方法和冗余设备。

背景技术

随着我国经济的快速发展和工业制造水平不断提高，工业生产所需的机器设备越来越先进，生产过程的自动化程度大幅度提高，这就使得生产工艺和设备变得复杂，因而设备的安全性也变得极为重要，安全控制系统能够有效避免工作人员在操作中发生人机事故，保障人员的生命安全和设备安全。安全控制系统广泛应用于化工、煤炭、石油天然气等工业领域。

目前，工业以太网的核心技术之一的冗余技术被越来越多的使用，工业组网中为了增强网络的可靠性，一般都会组建冗余网络。网络冗余技术是提高工业控制系统可靠性的重要手段，网络冗余技术就是对网络通信链路进行冗余备份以确保信息传输的可靠性和稳定性。工业控制系统中的控制网络按照拓扑结构可以分为环型网络、总线型网络和网状网络。其中，环网的基本的原理是在环网中，逻辑阻塞一个端口，当某个链路断开时，主动告知阻塞节点打开，这样便可达到冗余备份的目的。当环网冗余链路发生异常断开，那么原来阻塞点便主动打开，并且环网中的所有节点都将清除其动态MAC地址表，使表项重新学习，使环网的所有节点都可正常访问。

在符合IEC62439-3的冗余盒RedBox的LRE(Link RedundancyEntity，链路冗余实体)内设置有ProxyNodeTable(代理节点表)，此表用于从RedBox的代理接口所接收报文的源MAC地址。环网冗余链路上连接在RedBox上的被代理节点可为多个，不保持静默的节点运行一段时间后，所有被代理节点的源MAC地址都会被记录到此ProxyNodeTable中。当HSR(Hierarchical State Routing，分层状态路由)的冗余端口接收到一个报文后，经过LRE对复制报文的处理，只剩下一条报文，则提取该报文的源MAC关键字，并查此RedBox的ProxyNodeTable表，如果表中有符合条件的记录，则表明此报文为连接在此RedBox上的被代理节点发出，因此再在向连接RedBox的被代理节点端口发送此报文，即实现了禁止RedBox被代理节点接收到自己发出的报文的目的。虽然现有的方法通过设置ProxyNodeTable表通过查找并处理防止被代理节点接收到自己发出的报文的目的，但仍然不能避免将不存在目的地址的报文继续向连接到RedBox的网络交换桥发送，容易造成网络交换桥通信流量过大。

发明内容

要解决的技术问题如何防止冗余设备将目的地址不是连接在网络交换桥上的设备的报文向网络交换桥传送。

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种代理端口通信流量控制方法和冗余设备，可以有效降低网桥的通信流量。

第一方面，本发明提供了一种代理端口通信流量控制方法，其应用于包括多个冗余设备的冗余网络中，所述方法包括：

建立代理节点交换表；

提取代理节点发送的报文中的第一地址信息，并将所述第一地址信息保存在所述代理节点交换表中；

提取冗余端口接收的报文的第二地址信息，在所述代理节点交换表中查找与所述第二地址信息相对应的第一地址信息；

如果不存在与所述第二地址信息相对应的第一地址信息则不向代理节点端口发送所述冗余端口接收的报文。

可选地，还包括：

如果存在与所述第二地址信息相对应的第一地址信息则向代理节点端口发送所述冗余端口接收的报文。

可选地，所述第一地址信息是源地址信息；

所述第二地址信息是目的地址信息。

可选地，还包括对冗余端口接收到报文去重的步骤，包括：

提取冗余端口接收到报文中的标志字段，根据报文中的报文序列号在来判断当前报文是否接收过，如果当前报文已经接收过，则丢弃当前报文。

可选地，还包括如果当前报文未接收过，则向代理节点端口发送当前报文。

可选地，还包括删除所述冗余端口接收的报文中路径信息。

另一方面，本发明提供了一种代理端口通信流量控制的冗余设备，其特征在于，包括：

数据存储单元，用于建立代理节点交换表；

信息提取单元，用于提取代理节点发送的报文中的第一地址信息，并将所述第一地址信息保存在所述代理节点交换表中；

所述信息提取单元还用于提取冗余端口接收的报文的第二地址信息；

信息比对单元，用于在所述代理节点交换表中查找与所述第二地址信息相对应的第一地址信息；

信息转发单元，用于所述代理节点交换表中不存在与所述第二地址信息相对应的第一地址信息时，不向代理节点端口发送所述冗余端口接收的报文。

可选地，还包括：

信息转发单元，还用于所述代理节点交换表中存在与所述第二地址信息相对应的第一地址信息则向代理节点端口发送所述冗余端口接收的报文。

可选地，

所述信息提取单元，还用于提取冗余端口接收到报文中的标志字段，如果当前报文已经接收过，则丢弃当前报文。

所述信息比对单元，还用于根据报文中的报文序列号在来判断当前报文是否接收过；

信息转发单元，还用于如果当前报文已经接收过，则丢弃当前报文。

可选地，还包括信息筛选单元，用于删除所述冗余端口接收的报文中路径信息。

由上述技术方案可知，本发明提供的代理端口通信流量控制方法和冗余设备，通过建立代理节点交换表，在代理节点交换表中存储和查找目的地址所对应的源地址，在目的地址对应的源地址的情况下，再通过代理节点向网桥发报文，可以有效降低了网桥的通信流量。

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一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中一种代理端口通信流量控制方法流程示意图；

图2为本发明一个实施例中一种冗余网络结构示意图；

图3为本发明一个实施例中一种代理端口通信流量控制冗余设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种代理端口通信流量控制方法，应用于包括多个冗余设备的冗余网络中，方法包括：建立代理节点交换表；提取代理节点发送的报文中的第一地址信息，并将第一地址信息保存在代理节点交换表中；提取冗余端口接收的报文的第二地址信息，在代理节点交换表中查找与第二地址信息相对应的第一地址信息；如果不存在与第二地址信息相对应的第一地址信息则不向代理节点端口发送冗余端口接收的报文。下面对本发明提供的代理端口通信流量控制方法展开详细的说明。

如图2所示，本发明提供的代理端口通信流量控制方法，应用于包括多个冗余设备的冗余网络中。例如，多个冗余设备组成环网。在冗余网络中的每个冗余设备在上电后，开始监控代理节点端口的以太网数据通信，向所有环网中的冗余设备发送一条报文，该报文中包含当前冗余设备所连接的被代理节点的地址信息。该地址信息为当前冗余设备所连接的被代理节点的MAC地址。每个冗余设备在上电后都建立一个代理节点交换表Table_MAC。当前设备收到被代理节点所发送的报文后，从该报文中提取被代理节点所发送报文的地址信息，并将该被代理节点设备的地址信息保存在代理节点交换表中。在本发明中，代理节点交换表优选是建立在LRE内的。当当前的冗余设备的代理节点端口接收到图中连接在RedBox上的网桥所连接的被代理节点发出的报文后，则提取该报文的源MAC，并且存储源MAC地址。

当前的冗余设备从被代理节点的端口收到报文(连接在RedBox上的网桥发出的报文)后，从该接收到的被代理节点的报文中提取被代理节点发出报文的的地址信息(第一地址信息)，并在代理节点交换表中建立一条对应的记录，将被代理节点设备的地址信息(第一地址信息)保存在代理节点交换表中。当前的冗余设备从HSR的冗余端口接收到一个报文后先提取报文中的标志字段(例如，源地址SMAC和报文序列号SeqNr),根据报文中的源地址和报文序列号在来判断当前报文是否接收过，如果该报文已经接收过，丢弃该报文。反之则认为该报文是第一次被接收，则进一步提取目的地址的关键字，在代理节点交换表中查找当前目的地址(第二地址信息)对应的源地址(第一地址信息)。如果代理节点交换表中存在与当前目的地址(第二地址信息)对应的源地址(第一地址信息)，则认为在当前冗余设备的代理节点端口上连接有目的节点，将该报文通过代理节点发送出去。如果代理节点交换表中不存在与当前源地址(第二地址信息)对应的目的地址(第一地址信息)，则认为在当前冗余设备的代理节点端口上没连接有目的节点，将该报文丢弃，不发给代理节点发送出去。因此，报文会在LRE被截止，降低了连接早RedBox的代理节点口的交换桥的通信流量。

在包括多个冗余设备的冗余网络中，为了保证发送数据的完整性，提高冗余网络的安全性，由冗余设备发出的报文均复制成两份(A-frame；B-frame)，在冗余设备的两个冗余端口同时发出由两个不同的路径在冗余网络中传输。当然冗余设备收到的报文也是两份，由于两个复制的报文在冗余网络中沿两个不同的路径传输，而达到目的节点的报文可能存在一个时间差，作为目的节点，接收先到的报文，丢弃后到的报文。在本发明中，具体地，冗余设备从HSR的冗余端口接收到一个报文A-frame后先提取报文中的标志字段(例如，源地址SMAC和报文序列号SeqNr),根据报文中的源地址和报文序列号在来判断当前报文是否接收过，如果该报文A-frame已经接收过，丢弃该报文A-frame。反之则认为该报文A-frame是第一次被接收，并将该报文传输至信息筛选单元。在本发明中，第一地址信息为源地址信息，第一地址信息与第三地址信息相同。冗余设备在去重完报文后信息筛选单元将报文中记载有路径信息的字段(HSR_tag)删除，将删除路径信息后的报文进一步提取目的地址信息，并在代理节点交换表中查找与目的信息对应的源地址信息。

在本发明中，提取报文中的源地址信息之前需要确定当前设备的工作模式，如果要是当前设备不在SAN工作模式下，则不在本发明考虑的范围之内。另外在删除路径信息之前，也需要确定当前设备的工作模式，如果要是当前设备不在SAN工作模式下，则不在本发明考虑的范围之内。因此，首先需要确定本冗余设备是否在SAN工作模式下，再删除报文中的HSR tag，然后提取该报文中的目的MAC地址，并在Table_MAC表中进行查找是否有匹配的表项，如果有，则向后面的网桥发送此报文，否则不想后面的网桥发送此报文，如此相应的降低了网桥的通信流量。

如图3所示，为了进一步体现本法发明提供的代理端口通信流量控制方法的优越性，本发明还提供一种应用上述方法的冗余设备，包括：数据存储单元，用于建立代理节点交换表；信息提取单元，用于提取代理节点发送的报文中的第一地址信息，并将第一地址信息保存在代理节点交换表中；信息提取单元还用于提取冗余端口接收的报文的第二地址信息；信息比对单元，用于在代理节点交换表中查找与第二地址信息相对应的第一地址信息；信息转发单元，用于代理节点交换表中存在与第二地址信息相对应的第一地址信息时，向代理节点端口发送冗余端口接收的报文。下面对本发明提供的代理端口通信流量控制的冗余设备展开详细的说明。

如图2所示，本发明提供的代理端口通信流量控制方法，应用于包括多个冗余设备的冗余网络中。例如，多个冗余设备组成环网。在冗余网络中的每个冗余设备在上电后，开始监控代理节点端口的以太网数据通信，向所有环网中的冗余设备发送一条报文，该报文中包含当前冗余设备所连接的被代理节点的地址信息。该地址信息为当前冗余设备所连接被大力节点的MAC地址。每个冗余设备在上电后，数据存储单元都建立一个代理节点交换表Table_MAC。当前设备收到被代理节点设备发送的报文后，信息提取单元从该报文中提取被代理节点的地址信息，并将该被代理节点设备的地址信息保存在代理节点交换表中。在本发明中，代理节点交换表优选是建立在LRE内的。当前的冗余设备的代理节点端口接收到图中连接在RedBox上的网桥发出的报文后，则提取该报文的源MAC，并在代理节点交换表中建立一条对应的记录，将该报文地址信息(第一地址信息)保存在代理节点交换表中。信息比对单元在代理节点交换表中查找当前目的地址(第二地址信息)对应的源地址(第一地址信息)。如果代理节点交换表中存在与当前目的地址(第二地址信息)对应的源地址(第一地址信息)，则认为在当前冗余设备的代理节点端口上连接有目的节点，信息转发单元将该报文通过代理节点发送出去。如果代理节点交换表中不存在与当前源地址(第二地址信息)对应的目的地址(第一地址信息)，则认为在当前冗余设备的代理节点端口上没连接有目的节点，信息转发单元将该报文丢弃，不发给代理节点发送出去。

在包括多个冗余设备的冗余网络中，为了保证发送数据的完整性，提高冗余网络的安全性，由冗余设备发出的报文均复制成两份(A-frame；B-frame)，在冗余设备的两个冗余端口同时发出由两个不同的路径在冗余网络中传输。当然冗余设备收到的报文也是两份，由于两个复制的报文在冗余网络中沿两个不同的路径传输，而达到目的节点的报文可能存在一个时间差，作为目的节点，接收先到的报文，丢弃后到的报文。在本发明中，在去重前后到达冗余设备的报文时，信息提取单元，第一通信流量控制装置从HSR的冗余端口接收到一个报文A-frame后先提取报文中的标志字段(例如，源地址SMAC和报文序列号SeqNr),根据报文中的源地址和报文序列号在来判断当前报文是否接收过，如果该报文A-frame已经接收过，丢弃该报文A-frame。反之则认为该报文A-frame是第一次被接收，则进一步提取报文A-frame的目的地址的关键字，在代理节点交换表中查找当前目的地址(第二报文标识)对应的源地址(第一报文标识)。两个冗余端口接收到的报文中源地址信息SMAC和报文序列号SeqNr相同，则认为当前报文已经接收过，信息转发单元，丢弃冗余端口接收的报文。

冗余设备在去重完报文后，需要通过包括信息筛选单元将报文中记载有路径信息的字段(HSR_tag)删除，将删除路径信息后的报文进一步提取源信息，并在代理节点交换表中查找与目的信息对应的源地址信息。

综上所述，本发明提供的代理端口通信流量控制方法和冗余设备，通过建立代理节点交换表，在代理节点交换表中存储和查找目的地址所对应的源地址，在目的地址对应的源地址的情况下，再通过代理节点向网桥发报文，可以有效降低了网桥的通信流量。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种代理端口通信流量控制方法，其特征在于，应用于包括多个冗余设备的冗余网络中，所述方法包括：

建立代理节点交换表；

提取代理节点发送的报文中的第一地址信息，并将所述第一地址信息保存在所述代理节点交换表中；

提取冗余端口接收的报文的第二地址信息，在所述代理节点交换表中查找与所述第二地址信息相对应的第一地址信息；

如果不存在与所述第二地址信息相对应的第一地址信息则不向代理节点端口发送所述冗余端口接收的报文。

2.根据权利要求1所述的代理端口通信流量控制方法，其特征在于，还包括：

如果存在与所述第二地址信息相对应的第一地址信息则向代理节点端口发送所述冗余端口接收的报文。

3.根据权利要求1或2所述的代理端口通信流量控制方法，其特征在于，所述第一地址信息是源地址信息；

所述第二地址信息是目的地址信息。

4.根据权利要求1所述的代理端口通信流量控制方法，其特征在于，还包括对冗余端口接收到报文去重的步骤，包括：

提取冗余端口接收到报文中的标志字段，根据报文中的报文序列号在来判断当前报文是否接收过，如果当前报文已经接收过，则丢弃当前报文。

5.根据权利要求4所述的代理端口通信流量控制方法，其特征在于，还包括如果当前报文未接收过，则向代理节点端口发送当前报文。

6.根据权利要求1所述的代理端口通信流量控制方法，其特征在于，还包括删除所述冗余端口接收的报文中路径信息。

7.一种代理端口通信流量控制的冗余设备，其特征在于，包括：

数据存储单元，用于建立代理节点交换表；

信息提取单元，用于提取代理节点发送的报文中的第一地址信息，并将所述第一地址信息保存在所述代理节点交换表中；

所述信息提取单元还用于提取冗余端口接收的报文的第二地址信息；

信息比对单元，用于在所述代理节点交换表中查找与所述第二地址信息相对应的第一地址信息；

信息转发单元，用于所述代理节点交换表中不存在与所述第二地址信息相对应的第一地址信息时，不向代理节点端口发送所述冗余端口接收的报文。

8.根据权利要求7所述的冗余设备，其特征在于，还包括：

信息转发单元，还用于所述代理节点交换表中存在与所述第二地址信息相对应的第一地址信息则向代理节点端口发送所述冗余端口接收的报文。

9.根据权利要求1所述的冗余设备，其特征在于，

所述信息提取单元，还用于提取冗余端口接收到报文中的标志字段，如果当前报文已经接收过，则丢弃当前报文。

所述信息比对单元，还用于根据报文中的报文序列号在来判断当前报文是否接收过；

信息转发单元，还用于如果当前报文已经接收过，则丢弃当前报文。

10.根据权利要求1所述的冗余设备，其特征在于，还包括信息筛选单元，用于删除所述冗余端口接收的报文中路径信息。