CN106160852B - 一种传输设备的网络系统及其远程升级方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种传输设备的网络系统及其远程升级方法。近端设备及远端设备均具备2个网卡和2个网络IP地址，整个传输设备系统组网具备2个网络IP段，选定其中一个网络段地址用于外部通信，另一个网络段用于设备系统内部网络传输。采用三层转发技术和NAT网络地址转换技术来完成网卡间路由功能，实现网卡之间不同网络段的网络数据通信，该方式设备之间的数据传输通过IP数据包来完成，远程升级功能是通过FTP文件传输协议实现的。设备之间传输数据吞吐量大，传输速度快，稳定性好。设备升级功能支持断点续传，拥有完善的用户权限管理系统，安全性高。辅助支撑的技术文档比较成熟，维护性高。

Description

一种传输设备的网络系统及其远程升级方法

技术领域

本发明涉及光纤通信及无线通信领域，尤其涉及一种传输设备的网络系统及其远程升级方法。

背景技术

在目前已知的数字光纤直放站设备中，设备之间通过HDLC（高级数据链路控制）链路来进行监控数据传输。设备远程升级功能是建立在HDLC链路传输数据基础上实现的。近端设备通过私有的上位机软件将升级包文件加载到近端系统中，然后将升级文件分解成若干包，通过HDLC链路发送单一包数据到远端系统中，经过若干次传输后，远端设备接收到完整的升级数据包，远端设备开始进行软件更新。

传统数字光纤直放站设备的HDLC链路存在数据传输吞吐量小、数据传输速度慢的缺点，因此传统远程升级方案升级速度比较慢，花费较多的时间。由于传统远程升级需要分包传输，导致设备远程升级丢包率高，稳定性差。用于HDLC链路的私有软件数据传输协议，需要花费大量时间和精力进行维护和更新，通用性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服上述技术缺点，提出了一种传输设备的网络系统及其远程升级方法。

本发明提出了一种传输设备的网络系统及其远程升级方法，该方式设备之间的数据传输通过IP数据包来完成。远程升级功能是通过FTP文件传输协议实现的。设备之间数据传输吞吐量大，传输速度快，稳定性好。设备升级功能支持断点续传，拥有完善的用户权限管理系统，安全性高。辅助支撑的技术文档比较成熟，维护性高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种传输设备的网络系统，包括：近端设备、远端设备；

近端设备及远端设备均具备N（N>=2）个网卡和N（N>=2）个网络IP地址，整个传输设备系统组网具备N（N>=2）个网络IP段，选定其中一个网络段地址用于外部通信，其余网络段（N-1）用于设备系统内部网络传输；

传输设备通过FTP文件传输协议实现升级文件传输，采用三层转发技术和NAT网络地址转换技术来完成网卡间路由功能，实现网卡之间不同网络段的网络数据通信，传输设备之间通过IP数据包来完成数据传输，传输的物理通道是数字激光器和光纤。

其中，近端设备及远端设备均安装2个物理网卡，具备2个MAC地址和2个网络IP地址；

其中，网卡1对应的网口主要与PC端连接，PC端通过专用的上位机软件来控制传输设备，进行单机测试；网卡2对应数字激光器模块接口，近端设备通过光纤接入远端设备的数字激光器模块。

其中，与近端设备连接的PC端的网络IP地址与近端设备IP1地址为同一网络段，主要用于外部通信；近端设备IP2地址与近端设备IP1地址不是同一网络段，主要用于系统内部数据通信传输。

其中，传输设备远程升级功能具备升级文件的安全验证功能，通过用户名和密码等方式加密，传输设备升级功能支持断点续传，拥有完善的用户权限管理系统。

一种采用上述所述的传输设备的网络系统的远程升级方法，包括以下步骤：

步骤S1、设置PC端网络IP地址与近端设备IP1地址同一网络段，设置近端设备IP2地址与近端设备IP1地址不是同一网络段；

步骤S2、在PC端上位机软件中设置远程升级配置信息，PC端将携带有远程升级配置信息的升级功能数据文件封装成IP数据包，启动FTP文件传输功能将IP数据包传输到近端设备的网卡1中；

步骤S3、近端设备的网卡1接收到IP数据包后进行解析，得到IP数据包的目的地址，判断IP数据包中的目的地址与网卡1的IP地址是否属于同一网络段，如果在同一网络段中，表示网卡1收到单机控制功能数据包，不是升级功能数据包，进行正常的数据响应；如果不在同一网络段，表示IP数据包需要转发，启动三层转发技术，经过路由选择功能，将IP数据包发送到网卡2中；

步骤S4、近端设备网卡2接收到IP数据包后启动NAT网络地址转换功能，更改IP数据包的源地址以处于同一网段，IP数据包的目的地址保持不变，近端设备网卡2完成NAT网络地址转换功能后，将新的IP数据包传输到数字激光器模块然后通过光纤传输到远端设备；

步骤S5、远端设备的网卡2接收到IP数据包，进行解析，判断IP数据包的目的地址与自身网卡2的IP地址是否匹配，如果不匹配，则将IP数据包发送到下一级远端设备；如果匹配，网卡2接收IP数据包后，启动FTP文件传输协议解析IP数据包，提取升级文件数据，传输到软件应用层，进行程序升级。

其中，所述步骤S2中在PC端上位机软件中设置远程升级配置信息，包括进行远程升级的设备网络IP地址，网络端口号、用户名、密码、升级文件的文件名、升级文件的路径、文件升级控制方式。

其中，还包括远端设备的网卡2将软件升级完成的应答信息通过数字激光器模块传出，近端设备的网卡2接收到网络转发的升级应答IP数据包，进行解析协议后，通过NAT网络地址转换技术和三层转发技术实现路由选择，将应答IP数据包传输到近端设备的PC端。

与现有的数字光纤直放站设备相比较，本发明技术方案的优点在于：

1）区别于常用数字光纤直放站的监控数据传输方式，本技术方案使用IP数据包进行监控数据传输，能够极大的提高传输速率和数据吞吐量，效率更高；

2）使用IP数据包传输方式，相对于传统的私有监控数据处理协议，IP协议稳定性更有保证，同时技术方案更加成熟稳定。目前IP协议的解释说明文档比较普及，知识通用性较高，容易理解和维护，能够节约开发时间和人力资源成本，性价比更高；

3）通过双网卡的系统物理链路设计，使得监控数据传输可靠性得到提升，功能更加完善；

4）本方案使用FTP文件传输协议来实现远程升级功能的文件传输，FTP文件传输协议完全基于网络，具有网络文件的上传与下载特性，可以支持断点续传，不受工作组与IP地址限制。同时拥有完善的用户权限管理系统，安全性高，可以进行数据的加密传输，可靠性更高。

5）本方案使用的双网卡物理链路建立的监控数据通信网络，除了具备远程升级功能外，通过该网络可以实现近端设备控制远端设备系统的更多功能，包括远端设备文件系统的控制，网络功能的控制，软件操作系统的控制等，具有强大的延伸功能，系统可控性更加强大，运用方式更加灵活，应用范围更广。

附图说明

图1是一种公知的数字直放站星形组网方式；

图2是本发明提供的一种传输设备组网方式，系统采用星形组网方式；

图3为本发明实施例的系统框图；

图4为本发明实施例的软件流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

以星形组网方式为例，如图2所示，在图1的基础上提出一种传输设备的网络系统，包括PC端、近端设备、4个远端设备。近端设备和远端设备都包含4个数字激光器模块（简称SFP光模块）、网卡1、网卡2。

PC端的网络IP地址设置为与近端设备IP1地址同一网络段，主要用于外部通信；近端设备IP2地址与IP1地址不是同一网络段，主要用于系统内部数据通信传输。其中网卡1对应的网口主要与PC端连接，PC端通过专用的上位机软件来控制传输设备，进行单机测试；网卡2对应数字激光器模块接口，近端设备通过光纤接入远端设备的数字激光器模块。

PC端通过网线连接近端设备的网卡1，近端设备的网卡2数据信号输出到SFP光模块1-4。

近端设备的SFP光模块1和SFP光模块2通过光纤分别输出信号至远端设备1和远端设备2。远端设备1的SFP光模块2通过光纤输出信号至远端设备3，远端设备2的SFP光模块2通过光纤输出信号至远端设备4。需要说明的是，近端设备及远端设备中的SFP光模块个数是根据实际组网方式设置的，不限于本实施例。

如图3所示，在本发明提出的一种传输设备的网络系统中，假定PC端的网络IP地址为（网络段A：地址编号1），近端设备网卡1的网络IP地址为（网络段A：地址编号2），网卡2的网络IP地址为（网络段B：地址编号2），远端设备1-6的网卡1的IP地址为（网络段A：地址编号3~8），网卡2的IP地址为（网络段B：地址编号3~8）。采用该网络系统进行远程升级的过程如下：

步骤1）、首先，近端设备及远端设备均安装2个物理网卡，具备2个MAC地址和网络IP地址。

网卡1对应的网口主要与外部的PC端连接，外部的PC端通过专用的上位机软件来控制传输设备，进行单机测试。网卡2对应数字激光器模块接口，近端设备通过光纤接入远端设备的数字激光器模块。传输设备软件系统的监控数据通过IP数据包的方式在光纤中传输到远端设备；

步骤2）、PC端网络IP地址设置为与近端设备IP1地址同一网段，默认设置为A网段，近端设备IP2地址与IP1地址不是同一网络段，设置为B网段。A网段主要用于外部通信，B网段主要用于系统内部数据通信传输。

假定PC端网络IP地址为（网络段A：地址编号1），近端设备网络地址为：IP1（网络段A：地址编号2），IP2（网络段B：地址编号2）。需要远程升级的远端设备网络地址为：IP1（网络段A：地址编号8），IP2（网络段B：地址编号8）。

PC端通过上位机，通过连接网络地址（网络段B：地址编号8），来实现与需要远程升级的远端设备网络通信。同时在上位机软件中，设置远程升级配置参数，开启远程升级功能。PC端通过网络，将升级功能数据文件封装成IP数据包，传输到近端设备的MAC1对应的网卡1中；

步骤3）、近端设备网卡1接收到IP数据包后进行解析，得到IP数据包的目的地址，经过分析比对确认IP数据包目的地址与网卡1的IP地址不属于同一网络段。近端设备启动三层转发技术，经过路由选择功能，将IP数据包发送到网卡2中。

步骤4）、近端设备网卡2接收到IP数据包后启动NAT（网络地址转换）功能，更改IP数据包的源地址，主要是将源地址由（网络段A：地址编号1）更改成（网络段B：地址编号2），IP数据包的目的地址（网络段B：地址编号8）保持不变。近端设备网卡2完成NAT功能后，将新的IP数据包通过光纤传输到远端设备。

步骤5）、远端设备光纤连接的网卡2接收到IP数据包，进行数据解析。经过分析判定IP数据包的目的地址与网卡2的IP地址是否匹配。如果不匹配，就将IP数据包发送到下一级远端设备；如果匹配，网卡2接收IP数据包后，启动FTP文件传输协议解析IP数据包，提取升级文件数据，传输到软件应用层，进行程序升级。

本发明提出了一种传输设备的网络系统，该系统设备之间的数据传输通过IP数据包来完成。远程升级功能是通过FTP文件传输协议实现的。设备之间数据传输吞吐量大，传输速度快，稳定性好。设备升级功能支持断点续传，拥有完善的用户权限管理系统，安全性高。辅助支撑的技术文档比较成熟，维护性高。

需要说明的是，当需要远程升级的远端设备为多个时，分别发出多个IP数据包，每个IP数据包携带有一个需要远程升级的远端设备的目的地址，对于每个需要远程升级的远端设备的升级过程如上述所述。

实施例2：

本实施例2为方法实施例，与上述系统实施例1属于统一技术构思，在方法实施例中未详尽描述的内容，请参见系统实施例。

在一种传输设备的网络传输系统中，本发明提出的新型远程升级的方法，以图3组网方式中的远端设备6为需要远程升级的设备为例，其具体实施过程如下：

步骤1）、按照图3完成传输设备的组网，在PC端，运行传输设备的上位机软件。通过上位机软件可以实现在近端设备上完成对远端设备6的远程升级功能。

步骤2）、首先在上位机软件上正确配置如下信息：进行远程升级的设备网络IP地址，网络端口号、用户名、密码、升级文件的文件名、升级文件的路径、文件升级控制方式。完成配置后，开始进行远端设备6的远程升级。

步骤3）、PC端的上位机软件启动FTP文件传输功能，利用网络通道，发送携带升级文件信息的IP数据包到近端设备。近端设备网卡1接收到IP数据包，进行协议解析。判定收到的IP数据包中目的IP地址是否与自身的网络IP地址在同一网络段中。如果在同一网络段中，表示网卡1收到单机控制功能数据包，不是升级功能数据包，进行正常的数据响应；只有当两者不在同一网络段，表示IP数据包需要转发。通过三层转发技术，开启路由选择功能，将升级功能IP数据包，发送到网卡2中。

步骤4）、网卡2收到升级功能IP数据包后，开启NAT网络地址转换功能，更改IP数据包的源地址。原有IP数据包，源地址为（网络段A：地址编号1），目的地址为（网络段B：地址编号8）。更改后的IP数据包，源地址为（网络段B：地址编号2），目的地址为（网络段B：地址编号8）。完成NAT功能后，IP数据包传输到SFP光模块1，通过光纤发送到远端设备1。

步骤5）、远端设备1的网卡2（网络段B：地址编号3）接收到升级功能IP数据包，通过协议解析，判定该IP数据包的目的IP地址与自身IP地址不相符，将该IP数据包继续转发到下一级远端设备。通过网络转发，升级功能IP数据包最终传输到远端设备6。

步骤6）、远端设备6通过SFP光模块1单元接收到IP数据包，传输到网卡2中。网卡2（网络段B：地址编号8）进行协议解析，判定IP数据包目的地址与自身IP地址一致。启动FTP文件传输功能，进行升级文件的接收与存储，同时将软件升级完成的应答信息通过SFP光模块1传出。

步骤7）、近端设备的网卡2接收到网络转发的升级应答IP数据包，进行解析协议后，通过NAT网络地址转换技术和三层转发技术实现路由选择，应答数据包传输到PC单元，启动IP数据包，完成远程升级功能。

本发明提出的远程升级功能，软件系统通过FTP文件传输协议进行软件升级功能，具体的软件流程如图3所示。

第一步：软件系统进行升级功能IP数据包的协议解析，得到以下配置信息：进行远程升级的设备网络IP地址，网络端口号、用户名、密码、升级文件的文件名、升级文件的路径、文件升级控制方式。软件系统填充升级设备的网络IP地址和端口号，判定接收的网络端口号是否正确，进行容错检测。如果网络端口号不正确，发送升级失败信息，退出升级功能。如果网络端口号正确，进入第二步。

第二步：软件系统依据正确的升级设备网络IP地址和网络端口号建立网络连接。同时检测网络连接的建立是否成功。如果网络连接没有成功，退出本次软件升级。只有检测到网络连接成功建立后，进入第三步。

第三步：软件系统完成网络连接建立后，进行FTP服务器登录操作。软件系统首先进行服务器用户名和密码的检验。判定通过解析升级功能IP数据包获取的服务器用户名和密码与远端设备6自身存储的默认服务器用户名和密码是否一致。如果检验失败，发送升级失败信息，退出升级功能。只有服务器用户名和密码都一致，才能进入第四步。通过对服务器用户名和密码的校验，增加了远程升级功能的安全性，使得设备远程升级更加安全。

第四步：软件系统对服务器用户名和密码校验成功后，建立FTP服务器数据通道。依据协议解析获取的升级文件的文件名和升级文件的路径来进行升级文件的下载。软件系统会依次进行下面的判定：

1）判定升级文件名是否正确，如果不正确，发送升级失败信息，退出升级；如果正确进入下一步；

2）判定升级文件路径是否正确，如果不正确，发送升级失败信息，退出升级；如果正确，依据正确的文件名和文件路径进行下载，然后进入下一步；

3）判定升级文件是否下载成功，如果不成功，发送升级失败信息，并进行升级失败的相关数据处理。如果下载成功，进入下一步；

第五步：文件下载成功后，对升级文件进行解压和备份等处理，然后进行软件程序升级，在升级完成之后，软件系统自动重启，确保升级的程序能够正常运行。

本发明提出的远程升级的实施方案，能够较大提升远程升级功能的文件传输速率和数据吞吐量，传输效率有较大提高。同时支持断点续传，拥有完善的用户权限管理系统，安全性较高。支持数据的加密传输，远程升级更加可靠。在发明的方案还支持远程设备网络控制功能，通过近端设备可以进行远程设备的文件系统控制、网络功能控制、软件操作系统的控制，具备更加广泛的应用场景。

本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例，做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种传输设备的远程升级方法，包括：近端设备、远端设备；

近端设备及远端设备均具备N个网卡和N个网络IP地址，整个传输设备系统组网具备N个网络IP段，选定其中一个网络段地址用于外部通信，其余N-1个网络段用于设备系统内部网络传输，其中，N>＝2；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、设置PC端网络IP地址与近端设备IP1地址同一网络段，设置近端设备IP2地址与近端设备IP1地址不是同一网络段；

步骤S2、在PC端上位机软件中设置远程升级配置信息，PC端将携带有远程升级配置信息的升级功能数据文件封装成IP数据包，启动FTP文件传输功能将IP数据包传输到近端设备的网卡1中；

步骤S3、近端设备的网卡1接收到IP数据包后进行解析，得到IP数据包的目的地址，判断IP数据包中的目的地址与网卡1的IP地址是否属于同一网络段，如果在同一网络段中，表示网卡1收到单机控制功能数据包，不是升级功能数据包，进行正常的数据响应；如果不在同一网络段，表示IP数据包需要转发，启动三层转发技术，经过路由选择功能，将IP数据包发送到网卡2中；

步骤S4、近端设备网卡2接收到IP数据包后启动NAT网络地址转换功能，更改IP数据包的源地址以处于同一网段，IP数据包的目的地址保持不变，近端设备网卡2完成NAT网络地址转换功能后，将新的IP数据包传输到数字激光器模块然后通过光纤传输到远端设备；

步骤S5、远端设备的网卡2接收到IP数据包，进行解析，判断IP数据包的目的地址与自身网卡2的IP地址是否匹配，如果不匹配，则将IP数据包发送到下一级远端设备；如果匹配，网卡2接收IP数据包后，启动FTP文件传输协议解析IP数据包，提取升级文件数据，传输到软件应用层，进行程序升级。

2.根据权利要求1所述的一种传输设备的远程升级方法，其特征在于，所述步骤S2中在PC端上位机软件中设置远程升级配置信息，包括进行远程升级的设备网络IP地址、以及网络端口号、用户名、密码、升级文件的文件名、升级文件的路径、文件升级控制方式。

3.根据权利要求1所述的一种传输设备的远程升级方法，其特征在于，还包括远端设备的网卡2将软件升级完成的应答信息通过数字激光器模块传出，近端设备的网卡2接收到网络转发的升级应答IP数据包，进行解析协议后，通过NAT网络地址转换技术和三层转发技术实现路由选择，将应答IP数据包传输到近端设备的PC端。

4.根据权利要求1所述的一种传输设备的远程升级方法，其特征在于，近端设备及远端设备均安装2个物理网卡，具备2个MAC地址和2个网络IP地址；

其中网卡1对应的网口与PC端连接，PC端通过专用的上位机软件来控制传输设备，进行单机测试；网卡2对应数字激光器模块接口，近端设备通过光纤接入远端设备的数字激光器模块。

5.根据权利要求4所述的一种传输设备的远程升级方法，其特征在于，与近端设备连接的PC端的网络IP地址与近端设备IP1地址为同一网络段，用于外部通信；近端设备IP2地址与近端设备IP1地址不是同一网络段，主要用于系统内部数据通信传输。

6.根据权利要求1所述的一种传输设备的远程升级方法，其特征在于，传输设备远程升级功能具备升级文件的安全验证功能，通过用户名和密码方式加密，传输设备升级功能支持断点续传，拥有完善的用户权限管理系统。