CN109861871A - 具备自监控功能的以太网旁路设备 - Google Patents

Abstract

本发明首次提出了一种具备自监控功能的以太网旁路设备。在实现旁路设备的基本功能外，设备具有自监控功能。设备之间的各个模块可实现互相监控，当其中某一模块或多个模块故障时，设备能够自动进入“旁路状态”。可实现设备电源的监控，当设备的一路或多路电源异常时，设备能够自动进入“旁路状态”。在设备完全不受控时，设备可通过紧急切换按钮进入“旁路状态”。将极大地提高设备的安全性和可靠性，对保证网络可靠性有重大的意义。

Description

具备自监控功能的以太网旁路设备

(一)技术领域：

本发明涉及网络分析监控领域，尤其涉及一种具备自监控功能的以太网旁路设备。

(二)背景技术：

以太网旁路设备(也称Bypass或Tap设备)是网络分析监控的常用设备，如图1所示，其能够串入到两个正在彼此通信的被监控设备A、B之间，对传输的数据提取。正常工作时旁路设备处于“串入状态”，被监控设备A、B之间的通信链路为从L1到N1到L2到N2到L3到N3到L4。

当旁路设备自身断电或后端设备异常时旁路设备处于“旁路状态”被监控设备A、B之间的通信链路为从L1到N4到L4，从而保证被监控设备A、B之间的正常通信。

链路M为后端设备与旁路设备之间的管理接口，通常通过心跳包的方式由后端设备向旁路设备发送心跳包，表示后端设备正常。

有以上可见旁路设备实现旁路功能，就是实现N1、N3到N4链路的切换。对于电接口以太网一般通过继电器切换实现，对于光接口以太网一般通过光开关切换实现。

旁路设备本身由诸多部分组成，当其中一部分或多部分发生故障时，设备已经无法工作或处于不受控的状态，这必将影响被监控设备A、B之间的正常通信，造成重大事故。

本发明为解决了上述的问题，提出了一种具备自监控功能的以太网旁路设备，在实现旁路设备的基本功能外，新增了如下功能：

设备之间的各个模块可实现互相监控，当其中某一模块或多个模块故障时，设备能够自动进入“旁路状态”。

设备的一路或多路电源异常时，设备能够自动进入“旁路状态”。

设备完全不受控时，设备可通过紧急切换按钮进入“旁路状态”。将极大地提高设备的安全性和可靠性。

(三)发明内容：

本发明首次提出了一种具备自监控功能的以太网旁路设备。在实现旁路设备的基本功能外，设备具有自监控功能，内容包括：

设备各个模块之间的心跳接口；

设备的切换模块控制电路；

设备各电源监控电路；

设备完全不受控时的紧急切换按钮。

(四)附图说明：

图1旁路设备的应用场景和切换链路；

图2设备内主要模块结构图；

图3设备主要模块心跳接口图；

图4设备切换模块电源控制图；

(五)具体实施方式：

为了使本发明的优点更加明晰，以下结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。相关领域的技术人员应当理解，此处描述的具体实例仅仅用于理解本发明，并不用于限定本发明。

以太网旁路设备的主要模块由CPU、FPGA、CPLD、切换模块组成，如图2所示。

其中CPU负责设备管理、监控后端设备心跳、响应后端设备切换指令等功能。

FPGA可通过加载不同的镜像文件，实现千兆或万兆以太网的物理层。

CPLD负责设备的一些逻辑控制和接口扩展。

切换模块负责设备的状态切换，实现电接口时为继电器，实现光接口时为光开关。切换模块在通电时使设备进入“串入状态”，断电时使设备进入“旁路状态”。

各个模块之间的心跳接口，设计如下：

为了实现自监控功能，在设备主要器件CPU、FPGA、CPLD之间加心跳接口如图3所示，其中CPU与FPGA、CPLD通过心跳接口互联，FPGA与CPLD之间通过心跳接口互联。心跳接口可以是任何形式的物理接口，如并行总线、IIC、SPI等，可以实现寄存器读取功能即可，也可在原有其他业务接口上多设置几组寄存其实现。详细说明如下：

FPGA用逻辑实现可供CPU通过心跳接口访问的寄存器，以及CPLD通过心跳接口可访问的寄存器。

CPLD用逻辑实现可供CPU通过心跳接口访问的寄存器，以及FPGA通过心跳接口可访问的寄存器。

CPU用模拟可供FPGA通过心跳接口访问的寄存器，以及CPLD通过心跳接口可访问的寄存器。

CPU、FPGA、CPLD三者之间正常运行时定期更新固定寄存器的值，并将自己的更新后的寄存器值通过心跳接口分享给其他二者。当CPU、FPGA、CPLD其中一方的程序或周边相关器件异常时(如时钟消失，电源异常，程序死机等)，寄存器值会不变化或读取不到。这样其他二者均可通过监控其寄存器值的方式，来判断其是否正常运行。从而实现三者互相监督的功能。

设备的切换模块控制电路设计如下：

切换模块的控制不再单一控制，而是由CPU、FPGA、CPLD各出一路I/O管脚控制，并实现相“与”关系，其中任何一路不允许切换模块切换则切换模块不动作，如图4所示。这样当当CPU、FPGA、CPLD其中一方出现异常时可直接控制切换模块，使设备进入“旁路状态”，保证设备A和B之间的正常通信。

设备各模块的电源监控电路，设计如下：

由于FPGA和CPU经常使用多种电源，因此在CPLD选型时应选用一种电源供电的CPLD，当FPGA和CPU周边电源异常使其无法工作时，可通过心跳接口监控到。

CPLD的供电电源与切换模块的供电电源使用同一电源。在此路电源添加一电压监控芯片如图4所，监控电压在不满足需求时，切断切换模块的供电使设备进入“旁路状态”，保证设备A和B之间的正常通信。

设备完全不受控是的紧急切换按钮设计如下：

紧急切换按钮所处的位置在切换模块的供电端，在设备完全不受控的情况下，此按钮可以切断切换模块的供电使设备进入“旁路状态”，保证设备A和B之间的正常通信。

通过上述描述可得到如下结论：

当以太网旁路设备的主要模块，因各种原因出现异常时，设备的其他主要模块将使设备自动进入“旁路状态”，保证设备A和B之间的正常通信。

当CPU和FPGA周边电源异常时，设备的CPLD模块将使设备自动进入“旁路状态”，保证设备A和B之间的正常通信。

当CPLD的电源异常时，设备的电源监控芯片将使设备自动进入“旁路状态”，保证设备A和B之间的正常通信。

当设备完全不受控时，设备的紧急切换按钮将使设备进入“旁路状态”，保证设备A和B之间的正常通信。

因此增加了此种功能的以太网旁路设备将极大地提高设备的安全性和可靠性，对保证网络可靠性有重大的意义。

Claims (6)

1.一种具备自监控功能的以太网旁路设备，主要模块由CPU、FPGA、CPLD、切换模块组成，所述的自监控功能通过以下内容实现：

设备各个模块之间的心跳接口；

设备的切换模块控制电路；

设备各电源监控电路；

设备完全不受控时的紧急切换按钮。

2.根据权利要求1所述的设备各个主要模块之间的心跳接口，其特征在于：主要模块之间的心跳接口提供相互的寄存器读取功能，所读取的内容为各主要模块定期更新寄存器的值，其他模块之间相互读取寄存器值的变化来互相监控模块的运行状态，若不能读到某一模块的寄存器值或寄存器值不变则认为该模块异常。

3.根据权利要求1所述的设备的切换控制电路，其特征在于：设备各主要模块均通过一I/O来控制切换模块，其控制逻辑为相“与”关系，其中任何模块通过心跳接口检测到其他模块异常时，均可使设备进入“旁路状态”。

4.根据权利要求1所述的设备电源监控电路，其特征在于：选取的CPLD为单一电源供电的CPLD，且该供电电源与切换模块的供电电源相同。

5.根据权利要求1所述的设备电源监控电路，其特征在于：在切换模块的供电电源处添加一电压监控芯片，并结合周边控制电路实现供电电压不满足要求时不给切换模块上电，使设备进入“旁路状态”。

6.根据权利要求1所述的紧急切换按钮，其特征在于：设备设有紧急切换按钮，用于切断切换模块的供电使设备进入“旁路状态”。