CN111355618A - 一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法 - Google Patents

一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111355618A
CN111355618A CN202010445834.9A CN202010445834A CN111355618A CN 111355618 A CN111355618 A CN 111355618A CN 202010445834 A CN202010445834 A CN 202010445834A CN 111355618 A CN111355618 A CN 111355618A
Authority
CN
China
Prior art keywords
serial port
data
address
protocol
conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010445834.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111355618B (zh
Inventor
马春来
马涛
李强
束妮娜
杨星
常超
刘俊
黄郡
张亮
王勇
贺小川
赵军民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN202010445834.9A priority Critical patent/CN111355618B/zh
Publication of CN111355618A publication Critical patent/CN111355618A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111355618B publication Critical patent/CN111355618B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/04—Network management architectures or arrangements
    • H04L41/044—Network management architectures or arrangements comprising hierarchical management structures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0803—Configuration setting
    • H04L41/0813—Configuration setting characterised by the conditions triggering a change of settings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/14—Network analysis or design
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
    • H04L61/09—Mapping addresses
    • H04L61/25—Mapping addresses of the same type
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
    • H04L61/50—Address allocation
    • H04L61/5007—Internet protocol [IP] addresses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08—Protocols for interworking; Protocol conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/16—Implementation or adaptation of Internet protocol [IP], of transmission control protocol [TCP] or of user datagram protocol [UDP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Communication Control (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Computer And Data Communications (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法，所述系统包括：交互层、支撑层、设备层；交互层与用户交互，用于对物理设备进行配置、管理、状态监控；支撑层与交互层相交互，用于对各类数据、规则、配置方式的存储提供支撑；设备层与支撑层相交互，用于完成物理设备的串口数据处理，设备层具有与物理设备数量相同的串口适配设备；所述串口适配设备用于实现所述物理设备的串口数据与网口数据的相互转换、实现物理设备的串口协议与TCP/IP协议的相互转换。根据本发明的方案，解决现有非RJ45、非TCP/IP协议的网络实体设备无法进行半实物网络仿真的技术问题，可以灵活的对物理设备进行半实物网络仿真。

Description

一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法
技术领域
本发明涉及无线网络仿真领域，尤其涉及一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法。
背景技术
计算机网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟仿真网络行为，从而获取特定的网络特性参数的技术。实物网络仿真是指将网络实物设备与网络仿真软件中的仿真模型互联进行仿真的技术。
目前的半实物网络仿真主要针对具有标准RJ45接口、采用TCP/IP及802.3协议体系的网络设备进行半实物仿真。主要包括HLA接口方法、硬件在环方法，HLA接口方法利用网络仿真软件HLA接口模块，将网络仿真环境作为HLA标准的联邦成员加入到联邦中，通过HLA联邦体系结构将网络仿真环境与外部的实际设备连接起来，能够实现协同的半实物网络仿真。硬件在环方法通过Libpcap数据包捕获函数库把网卡设置为混杂模式，并从数据链路层直接捕获报文，之后交由相应的接口进行转换及处理，实现多个实际网络接口与虚拟网络中不同网络接口之间的映射，从而使物理设备能够与网络仿真软件进行交互。
但现有技术主要是针对具有标准RJ45接口，采用TCP/IP及802.3协议体系的网络设备进行仿真。但对于未采用RJ45接口的网络设备，例如采用了RS232、RS485、USB、T1串口的网络设备，由于缺少专用转换设备，无法利用上述方法进行半实物网络仿真。并且，现有技术对数据进行地址转换时方式单一、不能支持多种地址的动态转换。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法，所述串口设备适配系统及使用方法，用以解决现有技术中缺少专用转换设备，无法、进行半实物网络仿真，以及对数据进行地址转换时方式单一、不能支持多种地址的动态转换的技术问题，特别是用以解决现有非RJ45、非TCP/IP协议的网络实体设备无法进行半实物网络仿真的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，包括：
所述用于半实物网络仿真的串口设备适配系统自顶向下，具有交互层、支撑层、设备层；
交互层包括Web管理端、CS客户端，所述交互层与用户交互，用于对物理设备进行配置、管理、状态监控，且所述物理设备的串口为RS232、RS485、USB或T1，所述物理设备用于生成、发送和接收网络业务流量，物理设备数量至少为1；用户通过Web、CS客户端程序对物理设备进行配置、管理，包括串口数据收发参数配置、地址映射规则配置、协议转换模式配置、协议转换规则配置、上位机连接模式配置；用户还可以通过Web、CS客户端程序查看、监控半实物网络仿真状态，以及串口数据收发参数、地址映射规则、协议转换模式、协议转换规则、上位机连接模式；
支撑层与交互层相交互，用于对各类数据、规则、配置方式的存储提供支撑，所述支撑层包括协议特征数据库、协议规约数据库、转换配置数据库、地址映射规则数据库；
设备层与支撑层相交互，用于完成物理设备的串口数据处理，还用于转换控制、IP隧道、协议转换、IP收发、接口转换、流量映射；设备层具有与物理设备数量相同的串口适配设备，一个串口适配设备连接一个物理设备；所述串口适配设备用于实现所述物理设备的串口数据与网口数据的相互转换、实现物理设备的串口协议与TCP/IP协议的相互转换。
进一步地，所述协议特征数据库存储串口协议的特征数据，用于识别串口协议类型；所述协议规约数据库存储串口协议的协议格式、字段含义、约束规则，用于提取半实物网络仿真的网络业务流量的数据；所述转换配置数据库存储转换配置参数，用于进行模式转换及设置转换参数；所述地址映射规则数据库存储串口地址与IP地址的映射规则，用于半实物网络仿真过程中进行数据交换。
进一步地，所述串口适配设备实现了物理设备、以太网交换机之间的连接，串口适配设备包括串口数据处理模块、转换控制模块、IP隧道模块、协议转换模块、IP数据收发处理模块；所述串口数据处理模块通过物理设备接口与物理设备相连，IP数据收发处理模块通过RJ45接口与以太网交换机相连；
所述串口数据处理模块用于通过对应的物理设备接口处理数据，对数据的处理包括对数据的接收、缓存、校验、分帧、流量控制、发送；
所述转换控制模块用于配置、管理数据处理模块、IP隧道模块、协议转换模块，即根据载入的配置，对数据处理模块进行流量控制、队列管理、拥塞控制、速率控制；并根据载入的配置，选择IP隧道模块支撑的透传模式或协议转换模块支撑的协议转换模式进行转换；再根据选择的模式进行配置；
所述IP隧道模块用于将全部串口数据作为IP数据载荷封装，生成IP数据包；所述协议转换模块用于构造新的IP地址，并提取出串口协议载荷作为IP数据，进行载荷封装，生成IP数据包；
所述IP数据收发处理模块接收所述IP隧道模块或所述协议转换模块发送的数据，对接收到的数据进行处理，并将其通过RJ45接口发送给以太网交换机。
进一步地，所述物理设备接口可以为RS232接口、RS485接口、USB接口、E1接口。
进一步地，所述转换控制模块，根据串口类型及设置参数，对串口数据处理模块进行速率、队列、流量的控制；与串口数据处理模块进行数据交互，根据使用需要，可以从所述串口数据处理模块读取数据，也可以向所述串口数据处理模块写入数据；根据外部输入的配置项信息设置数据转换模式，若数据转换模式为IP隧道模式，则触发IP 隧道模式模块，将生成IP数据包发送给IP数据收发处理模块，得到IP数据；若数据转换模式为协议转换模式，则触发协议转换模块，将生成IP数据包发送给IP数据收发处理模块，得到IP数据。
进一步地，串口适配设备的IP隧道模块的工作方法为：
步骤S401：接收串口数据，提取串口协议数据特征；
步骤S402：将串口协议数据特征与协议特征库进行对比，识别串口数据协议类型；
步骤S403：根据外界输入，判断是否需要进行地址转换；若是，进入步骤S404；若否，进入步骤S406；
步骤S404：提取串口数据的源地址、目的地址；
步骤S405：根据地址转换规则，将串口数据的源地址、目的地址分别转换为IP源地址、IP目的地址；进入步骤S407；
步骤S406：根据外界输入设置IP地址，所述外界输入可以为用户配置项、外部配置文件；
步骤S407：将全部串口数据作为IP数据包载荷；
步骤S408：将IP数据包载荷进行封装。
进一步地，串口适配设备的工作方法为：
步骤S501：接收串口数据，提取串口协议数据特征；
步骤S502：将串口协议数据特征与协议特征库进行对比，识别串口数据协议类型；
步骤S503：提取串口数据的源地址、目的地址；
步骤S504：根据地址转换规则，将串口数据的源地址、目的地址分别转换为IP源地址、IP目的地址；
步骤S505：提取串口数据中数据载荷部分，同时完成其他字段的映射和转换；
步骤S506：将经过协议转换的数据，按照IP数据包规范进行封装。
进一步地，所述IP数据收发模块与仿真计算机进行数据传输，数据传输具有三种模式，分别是TCP模式、UDP模式及自定义模式，所述TCP模式，所述串口适配设备既可以设置为TCP-Server也可以设置为TCP-Client仿真计算机建立TCP连接，完成数据传输；所述UDP模式，所述串口适配设备以UDP模式与仿真计算机进行数据传输；所述自定义模式，所述串口适配设备以自定义的传输层协议模式与以太网交换机建立连接，完成数据传输。
根据本发明第二方面，提供一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的使用方法，所述串口设备适配系统具有如前所述的串口设备适配系统，执行以下步骤：
步骤S601：用于半实物网络仿真的串口设备适配系统启动后，读取与该串口适配设备连接的物理设备的串口参数配置、与该串口适配设备连接的以太网交换机的网口参数配置；
步骤S602：根据串口参数配置、网口参数配置分别对串口及网口进行配置，按照参数，将串口物理设备、串口适配设备、以太网交换机、半实物网络仿真计算机建立连接；读取相关配置参数并设置串口、网口转换工作模式；将串口、网口数据分别读取到串口设备适配系统缓存中；
步骤S603：根据串口转换模式、网口转换工作模式判断协议类型，并判断串口适配设备是否触发协议转换模块；若是，进入步骤S604；若否，进入步骤S611；
步骤S604：接收串口数据或网口数据；
步骤S605：判断是否需要地址转换；若是，进入步骤S606；若否，进入步骤S608；
步骤S606：按照协议规约提取源地址、目的地址字段；
步骤S607：根据字段映射规则将串口或网口地址与IP地址转换，若接收了串口数据，则将串口地址与IP地址转换，若接收了网口数据，则将网口地址与IP地址转换；
步骤S608：根据配置脚本将半实物仿真的串口设备适配系统中的相关IP地址或串口地址设置为转换数据的静态地址，封装成串口或IP数据包；所述相关IP地址包括源IP地址、目的IP地址、网关IP地址；所述串口地址包括串口数据包源地址、串口数据包目的地址；
步骤S609：若接收了串口数据，则提取串口的全部数据作为载荷；若接收了网口数据，则提取网口的全部数据作为载荷；
步骤S610：封装数据；
步骤S611：接收串口数据或网口数据；
步骤S612：判断是否需要地址转换；若是，进入步骤S613；若否，进入步骤S615；
步骤S613：按照协议规约提取源地址、目的地址字段；
步骤S614：根据字段映射规则将串口或网口地址与IP地址转换，若接收串口数据，则将串口地址与IP地址转换，若接收网口数据，则将网口地址与IP地址转换；
步骤S615：根据配置脚本将半实物仿真的串口设备适配系统中的相关IP地址或串口地址设置为转换数据的静态地址，封装成串口或IP数据包；所述相关IP地址包括源IP地址、目的IP地址、网关IP地址；所述串口地址包括源IP地址、目的IP地址、网关IP地址；
步骤S616：将原始全部串口数据作为IP数据包的数据载荷进行封装或解封装。
根据本发明第三方面，提供一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配方法。
根据本发明第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配方法。
根据本发明的上述方案，获得以下技术效果：（1）支持串口到网口的数据转换，解决了未采用RJ45接口的网络设备难以进行半实物网络仿真的问题；（2）支持Web及CS客户端统一管理，可实时监控设备工作状态；（3）实现多种串口与网络设备的串口设备适配系统，能够同时支持RS232、RS485、USB等多种串口设备的连接；（4）能够同时兼容隧道模式及协议转换模式，可以满足不同半实物网络仿真场景下的转换需求；（5）能够同时实现人工支持设置源地址、目的地址的静态地址转换和自动提取数据源地址、目的地址的动态地址转换。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明提供如下附图进行说明。在附图中：
图1为根据本发明的一个实施方式的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的总体架构图；
图2为本发明一个实施方式的串口适配设备的构成及该串口适配设备与外部设备的数据交互方式示意图；
图3为本发明的一个实施方式的串口适配设备的转换控制模块的工作流程图；
图4为本发明一个实施方式的串口适配设备的IP隧道模块的工作流程图；
图5为本发明一个实施方式的串口适配设备的协议转换模块的工作流程图；
图6为本发明用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的使用方法工作流程图；
图7为本发明的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的应用场景示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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做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。
首先结合图1说明本发明的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的总体架构，图1示出了根据本发明的一个实施方式的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的总体架构图。如图1所示：
所述用于半实物网络仿真的串口设备适配系统自顶向下，具有交互层、支撑层、设备层；
交互层包括Web管理端、CS客户端，所述交互层与用户交互，用于对物理设备进行配置、管理、状态监控，且所述物理设备的串口为RS232、RS485、USB或T1，所述物理设备用于生成、发送和接收网络业务流量，物理设备数量至少为1；用户通过Web、CS客户端程序对物理设备进行配置、管理，包括串口数据收发参数配置、地址映射规则配置、协议转换模式配置、协议转换规则配置、上位机连接模式配置；用户还可以通过Web、CS客户端程序查看、监控半实物网络仿真状态，以及串口数据收发参数、地址映射规则、协议转换模式、协议转换规则、上位机连接模式；
支撑层与交互层相交互，用于对各类数据、规则、配置方式的存储提供支撑，所述支撑层包括协议特征数据库、协议规约数据库、转换配置数据库、地址映射规则数据库；
所述协议特征数据库存储串口协议的特征数据，用于识别串口协议类型；所述协议规约数据库存储串口协议的协议格式、字段含义、约束规则，用于提取半实物网络仿真的网络业务流量的数据；所述转换配置数据库存储转换配置参数，用于进行模式转换及设置转换参数；所述地址映射规则数据库存储串口地址与IP地址的映射规则，用于半实物网络仿真过程中进行数据交换。
设备层与支撑层相交互，用于完成物理设备的串口数据处理，还用于转换控制、IP隧道、协议转换、IP收发、接口转换、流量映射；设备层具有与物理设备数量相同的串口适配设备，一个串口适配设备连接一个物理设备；所述串口适配设备用于实现所述物理设备的串口数据与网口数据的相互转换、实现物理设备的串口协议与TCP/IP协议的相互转换。
以下结合图2说明本发明一个实施方式的串口适配设备的构成及该串口适配设备与外部设备的数据交互方式。
所述串口适配设备实现了物理设备、以太网交换机之间的连接，串口适配设备包括串口数据处理模块、转换控制模块、IP隧道模块、协议转换模块、IP数据收发处理模块；所述串口数据处理模块通过物理设备接口与物理设备相连，IP数据收发处理模块通过RJ45接口与以太网交换机相连；
所述串口数据处理模块用于通过对应的物理设备接口处理数据，对数据的处理包括对数据的接收、缓存、校验、分帧、流量控制、发送；
所述转换控制模块用于配置、管理数据处理模块、IP隧道模块、协议转换模块，即根据载入的配置，对数据处理模块进行流量控制、队列管理、拥塞控制、速率控制；并根据载入的配置，选择IP隧道模块支撑的透传模式或协议转换模块支撑的协议转换模式进行转换；再根据选择的模式进行配置；
所述IP隧道模块用于将全部串口数据作为IP数据载荷封装，生成IP数据包；所述协议转换模块用于构造新的IP地址，并提取出串口协议载荷作为IP数据，进行载荷封装，生成IP数据包；
所述IP数据收发处理模块接收所述IP隧道模块或所述协议转换模块发送的数据，对接收到的数据进行处理，并将其通过RJ45接口发送给以太网交换机。
所述物理设备接口可以为RS232接口、RS485接口、USB接口、E1接口。
以下结合图3说明本发明的一个实施方式的串口适配设备的转换控制模块的工作流程。
所述转换控制模块，根据串口类型及设置参数，对串口数据处理模块进行速率、队列、流量的控制；与串口数据处理模块进行数据交互，根据使用需要，可以从所述串口数据处理模块读取数据，也可以向所述串口数据处理模块写入数据；根据外部输入的配置项信息设置数据转换模式，若数据转换模式为IP隧道模式，则触发IP 隧道模式模块，将生成IP数据包发送给IP数据收发处理模块，得到IP数据；若数据转换模式为协议转换模式，则触发协议转换模块，将生成IP数据包发送给IP数据收发处理模块，得到IP数据。
串口适配设备支持两种转换模式，分别是IP隧道模式、协议转换模式。在IP隧道模式下，IP隧道模块根据需要选择是否对接收的串口数据进行地址转换，并将处理后的串口数据封装到IP载荷中，生成IP数据包。在协议转换模式下，协议转换模块解析串口数据，识别串口协议类型，根据串口协议规约，提取源地址、目的地址字段，根据源地址、目的地址字段，构造新的IP地址，并提取出串口协议载体作为IP数据载荷一并封装。IP隧道模式与协议转换模式的区别在于，IP隧道模式将全部串口数据作为IP数据载荷封装，协议转换模式根据协议规约对协议进行解析后，提取串口数据载荷部分，并将该载荷部分作为IP数据包的载荷。
以下结合图4说明本发明的串口适配设备的IP隧道模块的工作流程。
步骤S401：接收串口数据，提取串口协议数据特征；
步骤S402：将串口协议数据特征与协议特征库进行对比，识别串口数据协议类型；
步骤S403：根据外界输入，判断是否需要进行地址转换；若是，进入步骤S404；若否，进入步骤S406；
步骤S404：提取串口数据的源地址、目的地址；
步骤S405：根据地址转换规则，将串口数据的源地址、目的地址分别转换为IP源地址、IP目的地址；进入步骤S407；
步骤S406：根据外界输入设置IP地址，所述外界输入可以为用户配置项、外部配置文件；
步骤S407：将全部串口数据作为IP数据包载荷；
步骤S408：将IP数据包载荷进行封装。
以下结合图5说明本发明的串口适配设备的协议转换模块的工作流程。
步骤S501：接收串口数据，提取串口协议数据特征；
步骤S502：将串口协议数据特征与协议特征库进行对比，识别串口数据协议类型；
步骤S503：提取串口数据的源地址、目的地址；
步骤S504：根据地址转换规则，将串口数据的源地址、目的地址分别转换为IP源地址、IP目的地址；
步骤S505：提取串口数据中数据载荷部分，同时完成其他字段的映射和转换；
步骤S506：将经过协议转换的数据，按照IP数据包规范进行封装。
所述IP数据收发模块与仿真计算机进行数据传输，数据传输具有三种模式，分别是TCP模式、UDP模式及自定义模式，所述TCP模式，所述串口适配设备既可以设置为TCP-Server也可以设置为TCP-Client仿真计算机建立TCP连接，完成数据传输；所述UDP模式，所述串口适配设备以UDP模式与仿真计算机进行数据传输；所述自定义模式，所述串口适配设备以自定义的传输层协议模式与以太网交换机建立连接，完成数据传输。
以下结合图6说明本发明的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的使用方法。
步骤S601：用于半实物网络仿真的串口设备适配系统启动后，读取与该串口适配设备连接的物理设备的串口参数配置、与该串口适配设备连接的以太网交换机的网口参数配置；
步骤S602：根据串口参数配置、网口参数配置分别对串口及网口进行配置，按照参数，将串口物理设备、串口适配设备、以太网交换机、半实物网络仿真计算机建立连接；读取相关配置参数并设置串口、网口转换工作模式；将串口、网口数据分别读取到串口设备适配系统缓存中；
步骤S603：根据串口转换模式、网口转换工作模式判断协议类型，并判断串口适配设备是否触发协议转换模块；若是，进入步骤S604；若否，进入步骤S611；
步骤S604：接收串口数据或网口数据；
步骤S605：判断是否需要地址转换；若是，进入步骤S606；若否，进入步骤S608；
步骤S606：按照协议规约提取源地址、目的地址字段；
步骤S607：根据字段映射规则将串口或网口地址与IP地址转换，若接收了串口数据，则将串口地址与IP地址转换，若接收了网口数据，则将网口地址与IP地址转换；
步骤S608：根据配置脚本将半实物仿真的串口设备适配系统中的相关IP地址或串口地址设置为转换数据的静态地址，封装成串口或IP数据包；所述相关IP地址包括源IP地址、目的IP地址、网关IP地址；所述串口地址包括串口数据包源地址、串口数据包目的地址；
步骤S609：若接收了串口数据，则提取串口的全部数据作为载荷；若接收了网口数据，则提取网口的全部数据作为载荷；
步骤S610：封装数据；
步骤S611：接收串口数据或网口数据；
步骤S612：判断是否需要地址转换；若是，进入步骤S613；若否，进入步骤S615；
步骤S613：按照协议规约提取源地址、目的地址字段；
步骤S614：根据字段映射规则将串口或网口地址与IP地址转换，若接收串口数据，则将串口地址与IP地址转换，若接收网口数据，则将网口地址与IP地址转换；
步骤S615：根据配置脚本将半实物仿真的串口设备适配系统中的相关IP地址或串口地址设置为转换数据的静态地址，封装成串口或IP数据包；所述相关IP地址包括源IP地址、目的IP地址、网关IP地址；所述串口地址包括源IP地址、目的IP地址、网关IP地址；
步骤S616：将原始全部串口数据作为IP数据包的数据载荷进行封装或解封装。
以下结合图7说明本发明的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的应用场景。
如图7所示，针对串口设备的半实物仿真的串口设备适配系统由实物设备、串口适配设备、以太网交换机、仿真计算机及网络仿真软件构成。其中至少一台实物设备用于实现网络业务流量生成、发送和接收功能。至少一台串口适配设备用于实现串口数据与网口数据的相互转换以及串口协议与TCP/IP协议的互相转换功能。以及网交换机用于实现串口适配设备与仿真计算机局域网组网与数据交换功能。仿真计算机为网络仿真软件提供计算、数据、存储资源支撑环境。网络仿真软件实现内部虚拟节点构成的网络仿真以及外部数据的接收和映射，图7中的虚拟节点A、B分别是实物设备A、B的代理节点，用于映射流量。
以RS232为例，串口设备的数据经过RS232输入到串口适配设备的RS232数据处理模块，RS232将数据传送给IP隧道模块进行IP包的封装，然后经过以太网口（RJ45）输入到仿真计算机。网络映射接口模块的数据处理流程为，通过以太网RJ45接口获得数据后，首先将隧道解封，然后调用自定义的协议栈结构对数据进行构造，使报文的结构与网络仿真软件里面的结构保持一致。然后调用网络映射的常规处理程序将报文发送到对应的虚拟节点。
若需要由仿真计算机向实物设备发送数据，其发送流程与实物设备向仿真计算机发送数据相反。
本发明实施例进一步给出一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的使用方法。
本发明实施例进一步给出一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的使用方法。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，实体机服务器，或者网络云服务器等，需安装Windows或者Windows Server操作系统)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，所述用于半实物网络仿真的串口设备适配系统自顶向下，具有交互层、支撑层、设备层；
交互层包括Web管理端、CS客户端，所述交互层与用户交互，用于对物理设备进行配置、管理、状态监控，且所述物理设备的串口为RS232、RS485、USB或T1，所述物理设备用于生成、发送和接收网络业务流量，物理设备数量至少为1；用户通过Web、CS客户端程序对物理设备进行配置、管理，包括串口数据收发参数配置、地址映射规则配置、协议转换模式配置、协议转换规则配置、上位机连接模式配置；用户还可以通过Web、CS客户端程序查看、监控半实物网络仿真状态，以及串口数据收发参数、地址映射规则、协议转换模式、协议转换规则、上位机连接模式；
支撑层与交互层相交互，用于对各类数据、规则、配置方式的存储提供支撑，所述支撑层包括协议特征数据库、协议规约数据库、转换配置数据库、地址映射规则数据库；
设备层与支撑层相交互，用于完成物理设备的串口数据处理，还用于转换控制、IP隧道、协议转换、IP收发、接口转换、流量映射；设备层具有与物理设备数量相同的串口适配设备，一个串口适配设备连接一个物理设备；所述串口适配设备用于实现所述物理设备的串口数据与网口数据的相互转换、实现物理设备的串口协议与TCP/IP协议的相互转换。
2.如权利要求1所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，所述协议特征数据库存储串口协议的特征数据，用于识别串口协议类型；所述协议规约数据库存储串口协议的协议格式、字段含义、约束规则，用于提取半实物网络仿真的网络业务流量的数据；所述转换配置数据库存储转换配置参数，用于进行模式转换及设置转换参数；所述地址映射规则数据库存储串口地址与IP地址的映射规则，用于半实物网络仿真过程中进行数据交换。
3.如权利要求1所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，所述串口适配设备实现了物理设备、以太网交换机之间的连接，串口适配设备包括串口数据处理模块、转换控制模块、IP隧道模块、协议转换模块、IP数据收发处理模块；所述串口数据处理模块通过物理设备接口与物理设备相连，IP数据收发处理模块通过RJ45接口与以太网交换机相连；
所述串口数据处理模块用于通过对应的物理设备接口处理数据，对数据的处理包括对数据的接收、缓存、校验、分帧、流量控制、发送；
所述转换控制模块用于配置、管理数据处理模块、IP隧道模块、协议转换模块，即根据载入的配置，对数据处理模块进行流量控制、队列管理、拥塞控制、速率控制；并根据载入的配置，选择IP隧道模块支撑的透传模式或协议转换模块支撑的协议转换模式进行转换；再根据选择的模式进行配置；
所述IP隧道模块用于将全部串口数据作为IP数据载荷封装，生成IP数据包；所述协议转换模块用于构造新的IP地址，并提取出串口协议载荷作为IP数据，进行载荷封装，生成IP数据包；
所述IP数据收发处理模块接收所述IP隧道模块或所述协议转换模块发送的数据，对接收到的数据进行处理，并将其通过RJ45接口发送给以太网交换机。
4.如权利要求3所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，所述物理设备接口可以为RS232接口、RS485接口、USB接口、E1接口。
5. 如权利要求3所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，所述转换控制模块，根据串口类型及设置参数，对串口数据处理模块进行速率、队列、流量的控制；与串口数据处理模块进行数据交互，根据使用需要，可以从所述串口数据处理模块读取数据，也可以向所述串口数据处理模块写入数据；根据外部输入的配置项信息设置数据转换模式，若数据转换模式为IP隧道模式，则触发IP 隧道模式模块，将生成IP数据包发送给IP数据收发处理模块，得到IP数据；若数据转换模式为协议转换模式，则触发协议转换模块，将生成IP数据包发送给IP数据收发处理模块，得到IP数据。
6.如权利要求5所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，串口适配设备的IP隧道模块的工作方法为：
步骤S401：接收串口数据，提取串口协议数据特征；
步骤S402：将串口协议数据特征与协议特征库进行对比，识别串口数据协议类型；
步骤S403：根据外界输入，判断是否需要进行地址转换；若是，进入步骤S404；若否，进入步骤S406；
步骤S404：提取串口数据的源地址、目的地址；
步骤S405：根据地址转换规则，将串口数据的源地址、目的地址分别转换为IP源地址、IP目的地址；进入步骤S407；
步骤S406：根据外界输入设置IP地址，所述外界输入可以为用户配置项、外部配置文件；
步骤S407：将全部串口数据作为IP数据包载荷；
步骤S408：将IP数据包载荷进行封装。
7.如权利要求5所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，串口适配设备的工作方法为：
步骤S501：接收串口数据，提取串口协议数据特征；
步骤S502：将串口协议数据特征与协议特征库进行对比，识别串口数据协议类型；
步骤S503：提取串口数据的源地址、目的地址；
步骤S504：根据地址转换规则，将串口数据的源地址、目的地址分别转换为IP源地址、IP目的地址；
步骤S505：提取串口数据中数据载荷部分，同时完成其他字段的映射和转换；
步骤S506：将经过协议转换的数据，按照IP数据包规范进行封装。
8.如权利要求3所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，所述IP数据收发模块与仿真计算机进行数据传输，数据传输具有三种模式，分别是TCP模式、UDP模式及自定义模式，所述TCP模式，所述串口适配设备既可以设置为TCP-Server也可以设置为TCP-Client仿真计算机建立TCP连接，完成数据传输；所述UDP模式，所述串口适配设备以UDP模式与仿真计算机进行数据传输；所述自定义模式，所述串口适配设备以自定义的传输层协议模式与以太网交换机建立连接，完成数据传输。
9.一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的使用方法，具有如权利要求1-8任一项所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，所述使用方法包括：
步骤S601：用于半实物网络仿真的串口设备适配系统启动后，读取与该串口适配设备连接的物理设备的串口参数配置、与该串口适配设备连接的以太网交换机的网口参数配置；
步骤S602：根据串口参数配置、网口参数配置分别对串口及网口进行配置，按照参数，将串口物理设备、串口适配设备、以太网交换机、半实物网络仿真计算机建立连接；读取相关配置参数并设置串口、网口转换工作模式；将串口、网口数据分别读取到串口设备适配系统缓存中；
步骤S603：根据串口转换模式、网口转换工作模式判断协议类型，并判断串口适配设备是否触发协议转换模块；若是，进入步骤S604；若否，进入步骤S611；
步骤S604：接收串口数据或网口数据；
步骤S605：判断是否需要地址转换；若是，进入步骤S606；若否，进入步骤S608；
步骤S606：按照协议规约提取源地址、目的地址字段；
步骤S607：根据字段映射规则将串口或网口地址与IP地址转换，若接收了串口数据，则将串口地址与IP地址转换，若接收了网口数据，则将网口地址与IP地址转换；
步骤S608：根据配置脚本将半实物仿真的串口设备适配系统中的相关IP地址或串口地址设置为转换数据的静态地址，封装成串口或IP数据包；所述相关IP地址包括源IP地址、目的IP地址、网关IP地址；所述串口地址包括串口数据包源地址、串口数据包目的地址；
步骤S609：若接收了串口数据，则提取串口的全部数据作为载荷；若接收了网口数据，则提取网口的全部数据作为载荷；
步骤S610：封装数据；
步骤S611：接收串口数据或网口数据；
步骤S612：判断是否需要地址转换；若是，进入步骤S613；若否，进入步骤S615；
步骤S613：按照协议规约提取源地址、目的地址字段；
步骤S614：根据字段映射规则将串口或网口地址与IP地址转换，若接收串口数据，则将串口地址与IP地址转换，若接收网口数据，则将网口地址与IP地址转换；
步骤S615：根据配置脚本将半实物仿真的串口设备适配系统中的相关IP地址或串口地址设置为转换数据的静态地址，封装成串口或IP数据包；所述相关IP地址包括源IP地址、目的IP地址、网关IP地址；所述串口地址包括源IP地址、目的IP地址、网关IP地址；
步骤S616：将原始全部串口数据作为IP数据包的数据载荷进行封装或解封装。
10.一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统，其特征在于，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如权利要求9所述的用于半实物网络仿真的串口设备适配系统的使用方法。
CN202010445834.9A 2020-05-25 2020-05-25 一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法 Active CN111355618B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010445834.9A CN111355618B (zh) 2020-05-25 2020-05-25 一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010445834.9A CN111355618B (zh) 2020-05-25 2020-05-25 一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111355618A true CN111355618A (zh) 2020-06-30
CN111355618B CN111355618B (zh) 2020-08-14

Family

ID=71197755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010445834.9A Active CN111355618B (zh) 2020-05-25 2020-05-25 一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111355618B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101267448A (zh) * 2008-05-09 2008-09-17 东北大学 一种基于嵌入式qnx操作系统的智能规约转换装置及方法
CN101345629A (zh) * 2008-08-21 2009-01-14 武汉科技大学 一种双现场总线接口转换器
US20100128696A1 (en) * 2006-10-31 2010-05-27 Telecom Italia S.P.A. Management of seamless handover between different communication systems in an ip dual-mode terminal
CN202261377U (zh) * 2011-07-21 2012-05-30 武汉希文科技发展有限公司 电力协议转换器
CN104468555A (zh) * 2014-12-02 2015-03-25 国家电网公司 局部放电在线监测装置的数据转换设置方法
CN104539591A (zh) * 2014-12-12 2015-04-22 中国电子科技集团公司第二十二研究所 一种多协议总线控制装置
CN109241567A (zh) * 2018-08-03 2019-01-18 武汉理工大学 一种舰载机自动调度半实物仿真系统及方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101420435B (zh) * 2008-11-18 2012-01-04 上海电力学院 基于嵌入式多mcu的通信协议转换装置及方法
CN101800652A (zh) * 2010-02-04 2010-08-11 深圳市金宏威实业发展有限公司 串口与以太网方式转换的方法、系统及工业以太网交换机
CN103078871A (zh) * 2013-01-18 2013-05-01 武汉迈威实达软件有限公司 一种串口以太网协议转换方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100128696A1 (en) * 2006-10-31 2010-05-27 Telecom Italia S.P.A. Management of seamless handover between different communication systems in an ip dual-mode terminal
CN101267448A (zh) * 2008-05-09 2008-09-17 东北大学 一种基于嵌入式qnx操作系统的智能规约转换装置及方法
CN101345629A (zh) * 2008-08-21 2009-01-14 武汉科技大学 一种双现场总线接口转换器
CN202261377U (zh) * 2011-07-21 2012-05-30 武汉希文科技发展有限公司 电力协议转换器
CN104468555A (zh) * 2014-12-02 2015-03-25 国家电网公司 局部放电在线监测装置的数据转换设置方法
CN104539591A (zh) * 2014-12-12 2015-04-22 中国电子科技集团公司第二十二研究所 一种多协议总线控制装置
CN109241567A (zh) * 2018-08-03 2019-01-18 武汉理工大学 一种舰载机自动调度半实物仿真系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111355618B (zh) 2020-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7012836B2 (ja) ネットワークスライス管理方法及び装置
US11323354B1 (en) Methods, systems, and computer readable media for network testing using switch emulation
US7440415B2 (en) Virtual network addresses
CN101677295B (zh) 信息处理设备、信息处理系统和包管理方法
CN111542064B (zh) 一种用于无线接入网的容器编排管理系统及编排方法
US11483228B2 (en) Methods, systems, and computer readable media for network testing using an emulated data center environment
CN101626383B (zh) 一种航空电信网的路由测试方法及路由器虚拟机
US8005958B2 (en) Virtual interface
CN112104754B (zh) 网络代理方法、系统、装置、设备及存储介质
US9001668B2 (en) Endpoint selection in a network test system
CN105794152B (zh) 与楼宇自动化进行基于web的交互的系统和方法及装置
CN110247784A (zh) 确定网络拓扑结构的方法和装置
CN107800603B (zh) 内网用户基于vpn访问前端设备的方法和存储介质
CN111416723B (zh) 一种设备管理方法及相关设备
CN106559302A (zh) 单播隧道建立方法、装置和系统
CN114422010B (zh) 一种基于网络虚拟化的卫星通信仿真平台的协议测试方法
CN111294235A (zh) 数据处理方法、装置、网关及可读存储介质
CN105190530A (zh) 传输硬件渲染的图形数据
CN108093041A (zh) 单通道vdi代理服务系统及实现方法
CN118227343B (zh) 一种数据处理方法、系统、装置、设备、介质及产品
CN112468322A (zh) 一种即插即用的电网稳控装置通信测试方法及系统
US8966321B2 (en) Logical port and layer protocol test configuration resource manager
CN110247926A (zh) 一种交互方法和系统
CN111355618B (zh) 一种用于半实物网络仿真的串口设备适配系统及使用方法
US11962434B2 (en) Methods, systems, and computer readable media for capturing dropped packets at a switching fabric emulator

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant