CN111290769B - 一种在线更新配置数据的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在线更新配置数据的方法，该方法以安全的方式在线更改配置数据文件，包括：更新工具在线更新配置数据的处理过程和下位机在线更新配置数据的处理过程。与现有技术相比，本发明通过网络对安全平台进行在线更新配置数据，提高了操作的便捷性；减少了人为操作，降低了人工操作出错的可能性；设置了地理标识校验、授权码校验和临时配对校验等机制，确保了在线更新配置数据的正确性；安全平台采用2乘2取2架构，提高了在线更新配置过程的安全性和可靠性；该方法适用于不同的现场环境，提高了安全设备的可维护性。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据更新方法，尤其是涉及一种在线更新配置数据的方法。
背景技术
安全计算机平台是一个通用的SIL4等级的安全计算机系统，为轨道交通安全信号设备所运用。这些安全信号设备在日常使用过程中，经常会出现配置数据版本变更的情况，目前升级配置数据的主要方式是，人工到达现场，使用烧录器、配置数据存储器等进行更新，存在的主要问题有：
(1)当安全设备较多或者配置文件种类和个数较多时，现场人员需要逐个进行更新，操作繁琐，耗时较长；
(2)当人工操作频繁时，存在一定的出错率，导致安全设备不能正常运行，安全性差；
(3)由于安全设备使用的现场环境各异，对于一些偏远或环境恶劣地区，人工现场更新配置数据极为不方便。
如何通过网络在线更新安全设备的配置数据，提高工作效率，降低人工操作出错的可能性，并提升更新配置数据的正确性、可维护性、可靠性和安全性，成为当下急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种在线更新配置数据的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种在线更新配置数据的方法，该方法以安全的方式在线更改配置数据文件，包括：更新工具在线更新配置数据的处理过程和下位机在线更新配置数据的处理过程。
优选地，所述的更新工具在线更新配置数据的处理过程具体包括：
(101)更新工具向下位机发送在线更新配置请求文件，该文件中包含发送方的安全客户端标识；
(102)更新工具收到在线更新配置请求的确认消息后，向下位机发送读取下位机初始化状态的请求文件；
(103)更新工具收到下位机初始化状态文件后，若检查到下位机初始化阶段完成，向下位机分包上传配置数据扇区文件；
(104)更新工具收到配置数据扇区文件的确认消息后，向下位机发送读取配置数据扇区上传状态的请求文件；
(105)更新工具收到配置数据扇区的上传状态文件后，若检查到配置数据扇区上传完成，则向下位机上传下一个配置数据扇区，并返回进入步骤(104)，直至最后一个配置数据扇区文件上传完成后，执行步骤(106)；
(106)更新工具收到最后一个配置数据扇区的上传状态文件并检查上传完成后，向下位机发送重配置授权文件；
(107)更新工具收到重配置授权文件的确认消息后，向下位机发送读取授权码检查状态的请求文件；
(108)更新工具收到授权码检查状态文件后，若检查到下位机授权码检查成功，则向下位机发送读取重配置临时配对检查状态的请求文件；
(109)更新工具收到重配置临时配对检查状态文件后，若检查到重配置临时配对检查成功，则向下位机发送鉴定配置数据是否有效的请求文件；
(110)更新工具收到鉴定配置数据是否有效的确认消息后，向下位机发送读取配置数据是否有效的答复文件的请求；
(111)更新工具收到配置数据是否有效的答复文件后，提取并供用户使用。
优选地，所述的(101)中的安全客户端标识由用户设置。
优选地，所述的(103)中，更新工具按照0x10000个字节为1个扇区包，向下位机分包上传配置数据文件，其中配置数据扇区中包含下位机所需的配置数据。
优选地，所述的(106)中的重配置授权文件中包含安全客户端标识和下位机两个CPU的授权码。
优选地，所述的下位机在线更新配置数据的处理过程具体包括：
(201)下位机收到在线更新配置请求文件后，回复在线更新配置请求确认消息；
(202)下位机收到下位机初始化状态的请求文件后，检查地理标识GID的一致性、计算重配置新鲜度和目标新鲜度，并将检查结果和计算结果填充到下位机初始化状态文件，回复给更新工具；
(203)下位机收到配置数据扇区文件后，回复配置数据扇区文件确认消息；
(204)下位机收到配置数据扇区上传状态的请求文件后，通过循环冗余校验码CRC算法校验配置数据扇区文件的完整性，将配置数据扇区文件存入本地内存；下位机将CRC校验结果和本阶段完成的标志填充到上传配置数据扇区状态文件，并回复给更新工具；下位机返回步骤(203)从而接收下一个配置数据扇区文件，直至最后一个配置数据扇区的上传状态文件回复完成后，执行步骤(205)；
(205)下位机收到重配置授权文件后，回复重配置授权文件确认消息；
(206)下位机收到授权码检查状态的请求文件后，检查重配置授权文件中解析出的授权码和本地计算出的授权码的一致性，将临时配对值刷写到非易失性内存中；下位机将授权码检查结果填充到授权码检查状态文件，并回复给更新工具；
(207)下位机收到重配置临时配对检查状态的请求文件后，将存放于内存中的配置数据按扇区刷写到ConfigPlug中；当所有配置数据刷写完毕，下位机重启；
(208)下位机重启过程中，进行临时配对检查，将临时配对检查结果、从ConfigPlug中获取的全局数据校验码，填充到重配置临时配对检查状态文件，回复给更新工具；
(209)下位机收到鉴定配置数据是否有效的请求文件后，回复对应文件的确认消息；
(210)下位机收到读取配置数据是否有效的答复文件的请求后，计算配置码，填充到答复文件并回复给更新工具。
优选地，所述的CRC算法采用CRC-32校验机制。
优选地，该方法应用的安全平台采用2乘2取2架构，更新工具可与任意一块下位机板卡通信，并通过内部总线实现在线更新配置消息的转发；所有的输入文件必须经过双通道间的2取2一致性比较通过后，才可以进入在线更新配置的下一过程。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过网络对安全平台进行在线更新配置数据，提高了操作的便捷性；减少了人为操作，降低了人工操作出错的可能性，提高了更新配置的成功率；
(2)配置数据传输过程中，对每个重配置相关的传输文件采用CRC-32校验机制，同时，更新工具和下位机设置了重传机制，避免通信质量等问题导致配置数据传输出错。下位机设置了地理标识校验、授权码校验和临时配对校验三种机制，都确保了在线更新配置数据的正确性；
(3)在线更新配置数据时，可能出现意外断电、通信中断等，导致重配置过程被终止，下位机设置了失败防御机制，当处于上传配置数据扇区阶段时，若重配置过程被终止，则下位机可以正常重启，且重启后以重配置之前的配置数据运行；
(4)安全平台采用2乘2取2架构，更新工具可以和任意一块下位机板卡通信，并通过内部总线实现在线更新配置消息的转发；所有的输入文件必须经过双通道间的2取2一致性比较通过后，才可以进入在线更新配置的下一过程。2乘2取2架构提高了在线更新配置过程的安全性和可靠性；
(5)安全设备使用的现场环境各异，而在线更新配置的方式灵活性高，适用性强，可应用于不同的现场环境，提高了安全设备的可维护性。
附图说明
图1为本发明涉及的装置示意图；
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
图1为本发明中涉及的装置示意图，具体包括：
(1)安全客户端包含用户和更新工具，用户设置输入数据给更新工具，更新工具将输出数据反馈给用户。
(2)安全平台采用2乘2oo2架构，一个主机和一个备机构成2乘2，每个下位机的CPU_A都连在内部总线上，用于交互数据。主机和备机一样，各包含两个CPU，实现2取2，分别为CPU_A和CPU_B，CPU_A和CPU_B之间通过串口通信。
(3)每个下位机的CPU_A通过SPI总线各连接一个存储配置数据的装置，称作ConfigPlug。
(4)在线更新配置数据时，更新工具和下位机之间通过网络互传消息，下位机进行一系列的处理，最终将配置数据写入到ConfigPlug中。
图2为安全在线更新配置数据方法的流程图，具体步骤如下：
阶段1：
步骤101：更新工具向下位机发送在线更新配置数据请求，该请求文件中包含安全客户端标识(SafetyClient_Id)，每个CPU的地理标识(GID)和新鲜度标识(Freshness_Id)；
步骤102：下位机向更新工具发送在线更新配置数据请求的确认消息；
步骤103：更新工具向下位机发送读取设备初始化状态的请求；
步骤104：下位机收到读取设备初始化状态的请求后，检查在线更新配置数据请求文件中的GID和本地GID的一致性，并按照下列方法计算配置新鲜度(Conf_Freshness)和目标新鲜度(Goal_Freshness)：
-Conf_Freshness＝Freshness_Id^SafetyClient_Id
-Goal_Freshness＝GID^SysChkWd^(Freshness_Id+SafetyClient_Id)
其中，SysChkWd为系统校核字，配置新鲜度和目标新鲜度则确保了在线更新配置的实时性。若GID一致性检查不通过，表示不是对应站点的配置数据，则重配置过程被终止；若GID一致性检查通过，则下位机将GID检查结果、Conf_Freshness、Goal_Freshness和本阶段完成的标志填充到设备初始化状态文件；
步骤105：下位机向更新工具发送设备初始化状态文件。
阶段2：
步骤201：更新工具检查到设备初始化阶段完成，则按照0x10000个字节为1个扇区包，向下位机分包上传配置数据文件，该配置数据扇区中包含下位机所需的配置数据；
步骤202：下位机向更新工具发送配置数据扇区文件的确认消息；
步骤203：更新工具向下位机发送读取配置数据扇区上传状态的请求，若2s内没有收到回复，则重发该请求，若连续10次仍未收到回复，则重配置过程被终止；
步骤204：下位机每收到一个配置数据扇区，校验其CRC完整性，若校验成功，则将该配置数据扇区存入本地内存。下位机将CRC校验结果和本阶段完成的标志填充到配置数据扇区上传状态文件，并回复给更新工具；
步骤205：更新工具收到配置数据扇区上传状态文件后，若检查到扇区CRC校验成功且阶段完成标志为FALSE，则更新工具进入步骤201，继续上传下一个配置数据扇区；若检查到扇区CRC校验成功且阶段完成标志为TRUE，则所有配置数据上传完成，进入阶段3；若检查到扇区CRC校验失败，则重新上传上一个配置数据扇区，等待下位机回复的状态文件，若连续3次检查到扇区CRC校验失败，则重配置过程被终止。
阶段3：
步骤301：更新工具向下位机发送重配置授权文件，该文件中包含安全客户端标识(SafetyClient_Id)，每个CPU的授权码(AuthoCode)，其中授权码可表示为：
-AuthoCode＝GFP^XorValue^SysChkWd^(Freshness_Id+SafetyClient_Id)
其中，GFP表示全局数据校验码，是由全部配置数据计算出的CRC值，XorValue表示异或值，为常量；
步骤302：下位机向更新工具发送重配置授权文件的确认消息；
步骤303：更新工具向下位机发送授权码检查状态的请求，若2s内没有收到回复，则重发该请求，若连续10次仍未收到回复，则重配置过程被终止；
步骤304：下位机检查重配置授权文件里解析出的GFP和本地计算出的GFP的一致性，若一致性检查通过，则下位机将重配置临时配对值(Temp_Pairing＝GFP^SysChkWd)写入非易失性内存中，授权码检查成功；若连续3次一致性检查不通过，则授权码检查结果为失败。下位机将授权码检查结果填充到授权码检查状态文件；
步骤305：下位机将授权码检查状态文件回复给更新工具；
步骤306：更新工具收到授权码检查状态文件后，若检查到授权码检查成功，则向下位机发送重配置临时配对检查状态的请求文件；若检查到授权码检查失败，则重配置过程被终止；
步骤307：下位机将存放于本地内存的配置数据按扇区刷写到ConfigPlug中，当所有配置数据刷写完毕，将所有下位机板卡重启。
阶段4：
步骤401：下位机在重新启动阶段，进行临时配对检查，根据临时配对检查结果为成功或失败，进入正常运行态或启动失败态。下位机将临时配对检查结果、从ConfigPlug中获取的GFP填充到重配置临时配对检查状态文件；
步骤402：下位机将重配置临时配对检查状态文件回复给更新工具；
步骤403：更新工具收到重配置临时配对检查状态文件后，若检查到临时配对检查成功，则向下位机发送鉴定配置数据是否有效的请求，该请求中包含安全客户端标识(SafetyClient_Id)；若检查到临时配对检查失败，则重配置过程被终止；
步骤404：下位机向更新工具发送鉴定配置数据是否有效请求的确认消息；
步骤405：更新工具向下位机发送读取配置数据是否有效的答复文件的请求；
步骤406：下位机计算配置码(ConfCode)：
-ConfCode＝GFP^XorValue^SysChkWd^VCU_Type^(Freshness_Id+SafetyClient_Id)
其中，根据下位机是主机或备机，VCU_Type的取值不同。下位机将计算结果填充到配置数据是否有效的答复文件中；
步骤407：下位机向更新工具发送配置数据是否有效的答复文件。
上述步骤还有以下特点：
1、更新工具和下位机之间的通信消息以文件的形式传输，每个文件都包含由文件整体数据计算出的CRC值，提供给下位机用于CRC完整性校验，确保每个消息文件的正确性。
2、步骤407后，当更新工具收到配置数据是否有效的答复文件，将提取其中的配置码(ConfCode)，并反馈给用户，由用户进行二次确认，确保所更新的配置数据的有效性。
3、安全平台采用2乘2oo2架构，确保了在线更新配置数据的安全性和可靠性：
(1)两块下位机板卡分别配置不同的IP地址和网络端口号，更新工具可以和任意一块下位机板卡通信。和更新工具通信的下位机板卡，通过内部总线将重配置消息转发给另一块下位机板卡，从而两块下位机板卡都能处理重配置过程；
(2)安全在线更新配置数据方法的步骤中，所有的输入文件必须经过双通道间的2取2一致性比较。所有步骤在下位机的双CPU通道都会执行，只有双通道都执行正确，重配置过程正常进行；若任一通道执行出错，重配置过程被终止。
4、在线更新配置失败的防御机制：
(1)当处于上传配置数据扇区阶段时，若重配置过程被终止，则下位机可以正常重启，且重启后以重配置之前的配置数据运行；
(2)当处于刷写配置数据扇区到ConfigPlug阶段时，若重配置过程被终止，则下位机重启后进入启动失败态，不能正常运行，需要人工更新ConfigPlug中的配置数据。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种在线更新配置数据的方法，其特征在于，该方法以安全的方式在线更改配置数据文件，包括：更新工具在线更新配置数据的处理过程和下位机在线更新配置数据的处理过程；
所述的更新工具在线更新配置数据的处理过程具体包括：
(101)更新工具向下位机发送在线更新配置请求文件，该文件中包含发送方的安全客户端标识；
(102)更新工具收到在线更新配置请求的确认消息后，向下位机发送读取下位机初始化状态的请求文件；
(103)更新工具收到下位机初始化状态文件后，若检查到下位机初始化阶段完成，向下位机分包上传配置数据扇区文件；
(104)更新工具收到配置数据扇区文件的确认消息后，向下位机发送读取配置数据扇区上传状态的请求文件；
(105)更新工具收到配置数据扇区的上传状态文件后，若检查到配置数据扇区上传完成，则向下位机上传下一个配置数据扇区，并返回进入步骤(104)，直至最后一个配置数据扇区文件上传完成后，执行步骤(106)；
(106)更新工具收到最后一个配置数据扇区的上传状态文件并检查上传完成后，向下位机发送重配置授权文件；
(107)更新工具收到重配置授权文件的确认消息后，向下位机发送读取授权码检查状态的请求文件；
(108)更新工具收到授权码检查状态文件后，若检查到下位机授权码检查成功，则向下位机发送读取重配置临时配对检查状态的请求文件；
(109)更新工具收到重配置临时配对检查状态文件后，若检查到重配置临时配对检查成功，则向下位机发送鉴定配置数据是否有效的请求文件；
(110)更新工具收到鉴定配置数据是否有效的确认消息后，向下位机发送读取配置数据是否有效的答复文件的请求；
(111)更新工具收到配置数据是否有效的答复文件后，提取并供用户使用；
所述的下位机在线更新配置数据的处理过程具体包括：
(201)下位机收到在线更新配置请求文件后，回复在线更新配置请求确认消息；
(202)下位机收到下位机初始化状态的请求文件后，检查地理标识GID的一致性、计算重配置新鲜度和目标新鲜度，并将检查结果和计算结果填充到下位机初始化状态文件，回复给更新工具；
(203)下位机收到配置数据扇区文件后，回复配置数据扇区文件确认消息；
(204)下位机收到配置数据扇区上传状态的请求文件后，通过循环冗余校验码CRC算法校验配置数据扇区文件的完整性，将配置数据扇区文件存入本地内存；下位机将CRC校验结果和本阶段完成的标志填充到上传配置数据扇区状态文件，并回复给更新工具；下位机返回步骤(203)从而接收下一个配置数据扇区文件，直至最后一个配置数据扇区的上传状态文件回复完成后，执行步骤(205)；
(205)下位机收到重配置授权文件后，回复重配置授权文件确认消息；
(206)下位机收到授权码检查状态的请求文件后，检查重配置授权文件中解析出的授权码和本地计算出的授权码的一致性，将临时配对值刷写到非易失性内存中；下位机将授权码检查结果填充到授权码检查状态文件，并回复给更新工具；
(207)下位机收到重配置临时配对检查状态的请求文件后，将存放于内存中的配置数据按扇区刷写到ConfigPlug中；当所有配置数据刷写完毕，下位机重启；
(208)下位机重启过程中，进行临时配对检查，将临时配对检查结果、从ConfigPlug中获取的全局数据校验码，填充到重配置临时配对检查状态文件，回复给更新工具；
(209)下位机收到鉴定配置数据是否有效的请求文件后，回复对应文件的确认消息；
(210)下位机收到读取配置数据是否有效的答复文件的请求后，计算配置码，填充到答复文件并回复给更新工具。
2.根据权利要求1所述的一种在线更新配置数据的方法，其特征在于，所述的(101)中的安全客户端标识由用户设置。
3.根据权利要求1所述的一种在线更新配置数据的方法，其特征在于，所述的(103)中，更新工具按照0x10000个字节为1个扇区包，向下位机分包上传配置数据文件，其中配置数据扇区中包含下位机所需的配置数据。
4.根据权利要求1所述的一种在线更新配置数据的方法，其特征在于，所述的(106)中的重配置授权文件中包含安全客户端标识和下位机两个CPU的授权码。
5.根据权利要求1所述的一种在线更新配置数据的方法，其特征在于，所述的CRC算法采用CRC-32校验机制。
6.根据权利要求1所述的一种在线更新配置数据的方法，其特征在于，该方法应用的安全平台采用2乘2取2架构，更新工具可与任意一块下位机板卡通信，并通过内部总线实现在线更新配置消息的转发；所有的输入文件必须经过双通道间的2取2一致性比较通过后，才可以进入在线更新配置的下一过程。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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