CN111786819A - 一种具有双网口冗余功能的串口服务器 - Google Patents

一种具有双网口冗余功能的串口服务器 Download PDF

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一种具有双网口冗余功能的串口服务器，所述串口服务器包括第一网口、第二网口、处理模块和串行端口，所述第一网口和第二网口分别与外部主机相连接，且有且只有一台外部主机的IP地址作为主要IP地址，其余均为配置为备用IP地址，配置成主要IP地址的主机进行收发数据，配置为备用IP地址的主机只能接收数据，处理模块丢弃其所发送的数据,当配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络连接故障时，配置为备用IP地址的主机依次顶替，直至原配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络重新建立连接，降低了数据传输的故障率，扩大了通信IP地址的范围，提高了设备的工作效率。其中，第一网口和第二网口并无主次之分。

Description

一种具有双网口冗余功能的串口服务器
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种具有双网口冗余功能的串口服务器。
背景技术
串口服务器就是为串行设备实现RS-232/422/485串行端口到TCP/IP网络之间完成数据转换的功能，实现RS-232/422/485串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输。串口服务器使得串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据传输，极大地扩展串口设备的通信距离。
现有技术公开了一种具有交换功能的串口服务器(申请号：200920261350.8)，包括：电源、以太网接口电路、以太网交换芯片、串行接口电路、UART通用异步接收/发送芯片、ROM/FLASH、RAM和处理器；所述以太网交换芯片与以太网接口电路相连；所述UART芯片与串行接口电路相连；所述处理器分别与RAM、ROM/FLASH相连；所述处理器还分别与以太网交换芯片和UART芯片相连。该技术方案是属于环网冗余，通过将以太网交换功能集成到串口服务器中，实现以太网串口服务器的环形结构联网方式，使得环网组网安全可靠，当系统中一处线路出现故障时，环网算法将采用备份链路快速的恢复数据通信。
而现在大部分的串口服务器虽然都有多个串口，但是只有一个网口，如果在通信过程中，一旦网口出现故障不能正常工作，则串口的数据通信就会被迫中断。而且对实时性要求很高的工业现场环境，出现设备数据传输故障会造成严重影响。普通的具有双网口的串口服务器，从上位机的方面来说，每个上位机收发的数据都是一样的，如果串口服务器每次接收到每个上位机的数据都要进行处理的话，会影响串口服务器的工作效率。
发明内容
针对上述技术方案的不足，本发明提供一种具有双网口冗余功能的串口服务器，串口服务器两个网口配置为不同网段的IP地址，主机端配置与一个网口的一个IP地址为主要IP地址，其余均配置为备用IP地址，串口服务器处理主要IP地址的主机的数据，丢弃备用IP地址的主机的数据；当主要IP地址所连主机故障时，则备用IP的主机则会顶替，直至原主要IP地址的主机重新建立连接，降低了数据传输的故障率，扩大了通信IP地址的范围，提高了设备的工作效率。
为实现上述目的，本发明是这样实现的：
一种具有双网口冗余功能的串口服务器，其特征在于所述串口服务器包括第一网口、第二网口、处理模块和串行端口，所述第一网口和第二网口分别与外部主机相连接，所述第一网口、第二网口和串行端口均处理模块相连接，所述串行端口与远程串行终端设备相连接；其中，第一网口和第二网口并无主次之分。
所述第一网口和第二网口配置为不同网段的IP地址，每个网口至少连接一台与其网段相同的外部主机，且有且只有一台外部主机的IP地址作为主要IP地址，其余均为配置为备用IP地址，配置成主要IP地址的主机通过串口服务器与远程串行终端设备进行收发数据，配置为备用IP地址的主机只能接收数据，处理模块丢弃其所发送的数据；
当配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络连接故障时，配置为备用IP地址的主机依次顶替，直至原配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络重新建立连接。在本申请中，处理模块是软件代码的功能集合实现的，将收到的多份数据按照一定的规则，只接收其中一份数据，其属于现有技术，不属于本申请的主要改进点，在此不做详细说明。本申请不依赖于SNMP的网管功能或者其他任意的网管功能，依靠编写的软件代码实现的“心跳机制”判断网络连接是否正常，而且切换的是外部主机对应的网络连接。主要IP地址和备用IP地址是外部主机的IP地址优先级，而不是串口服务器的网口的优先级，串口服务器的第一网口和第二网口是相同优先级的，无主次之分。
进一步，所述处理模块具备允许与配置的主要IP地址和备用IP地址中的外部主机连接，还具有MAC地址和IP地址的黑白名单功能，能够过滤允许范围之外(黑名单)的MAC地址或者IP地址的外部主机的非法监听，只有允许的MAC地址和IP地址(白名单)的主机才可以连接串口服务器，再按照主要IP地址和备用IP地址的优先级处理数据。
进一步，所述处理模块的处理步骤包括：
S1、判断请求连接的外部主机是否是MAC地址和IP地址允许范围内的主机，以及是否是主要IP地址和备用IP地址的主机；是则允许连接，进行步骤S2；否则拒绝连接，结束本次进程；
S2、找到已连接成功的外部主机的名单当中，是否有配置信息中的主要IP地址对应的主机；有则主要IP地址的主机负责收发数据，没有则依次从配置信息中的备用IP地址寻找，将匹配到的优先级高的备用IP地址的主机作为主要外部主机，负责收发数据。
进一步，在步骤S2中，如果是备用IP地址的主机作为主要外部主机，则IP列表中的主要IP地址对应的外部主机或者优先级更高的备用IP地址对应的主机连接上串口服务器时，会替换掉优先级低的备用IP地址的主机。
进一步，所述串口服务器具有双IP地址和双MAC地址，配置成支持两个不同网段的IP地址，分别分配至第一网口和第二网口，且每个网口可支持连接若干个相同网段的IP地址的外部主机。
进一步，所述第一网口连接两个相同网段的IP地址的外部主机，其中一个为主要IP地址的主机，另一个为第一备用IP地址的主机；所述第二网口连接两个相同网段的IP地址的外部主机，其中一个为第二备用IP地址的主机，另一个为第三备用IP地址的主机。
进一步，所述串行端口包括RS-232/422/485串行端口。
现有技术中，双网口冗余技术的注重点在于切换设备收发数据的网口，即一个网口故障，则立即切换到另一个网口。本申请的注重点不是在设备的网口，而是外部主机的IP地址优先级的判断以及对非法IP或者MAC主机的过滤，与此同时，故障时切换的是不同外部主机与设备直接的连接，而不是设备网口的连接，比如，192.168.1.1的外部主机故障，192.168.1.2的外部主机会顶替它，而它们连接的网口都是串口服务器192.168.1.x对应的网口。本技术方法具备配置的主/备IP列表、IP过滤、MAC过滤的三重安全性；分主、备优先级；冗余接收数据，故障后主要IP地址外部主机的可替代，容错率高。
本申请的优势在于，该串口服务器有且只有一台外部主机的IP地址作为主要IP地址，其余均为配置为备用IP地址，配置成主要IP地址的主机进行收发数据，配置为备用IP地址的主机只能接收数据，处理模块丢弃其所发送的数据,当配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络连接故障时，配置为备用IP地址的主机依次顶替，直至原配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络重新建立连接，降低了数据传输的故障率，扩大了通信IP地址的范围，提高了设备的工作效率。
附图说明
图1是一种具有双网口冗余功能的串口服务器的原理示意图。
图2是一种具有双网口冗余功能的串口服务器的通信流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1-2。
一种具有双网口冗余功能的串口服务器，其特征在于其包括串口服务器，所述串口服务器包括第一网口、第二网口、处理模块和串行端口，所述第一网口和第二网口分别与外部主机相连接，所述处理模块的一端与第一网口和第二网口相连接，所述处理模块的另一端与串行端口相连接，所述串行端口与远程串行终端设备相连接；
所述第一网口和第二网口配置为不同网段的IP地址，每个网口至少连接一台与其网段相同的外部主机，且有且只有一台外部主机的IP地址作为主要IP地址，其余均为配置为备用IP地址，配置成主要IP地址的主机通过串口服务器与远程串行终端设备进行收发数据，配置为备用IP地址的主机只能接收数据，处理模块丢弃其所发送的数据；
当配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络连接故障时，配置为备用IP地址的主机依次顶替，直至原配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络重新建立连接。
进一步，所述处理模块具备允许与配置的主要IP地址和备用IP地址中的外部主机连接，还具有MAC地址和IP地址的黑白名单功能，能够过滤允许范围之外(黑名单)的MAC地址或者IP地址的外部主机的非法监听，只有允许的MAC地址和IP地址(白名单)的主机才可以连接串口服务器，再按照主要IP地址和备用IP地址的优先级处理数据。
进一步，所述处理模块的处理步骤包括：
S1、判断请求连接的外部主机是否是MAC地址和IP地址允许范围内的主机，以及是否是主要IP地址和备用IP地址的主机；是则允许连接，进行步骤S2；否则拒绝连接，结束本次进程；
S2、找到已连接成功的外部主机的名单当中，是否有配置信息中的主要IP地址对应的主机；有则主要IP地址的主机负责收发数据，没有则依次从配置信息中的备用IP地址寻找，将匹配到的优先级高的备用IP地址的主机作为主要外部主机，负责收发数据。
进一步，在步骤S2中，如果是备用IP地址的主机作为主要外部主机，则IP列表中的主要IP地址对应的外部主机或者优先级更高的备用IP地址对应的主机连接上串口服务器时，会替换掉优先级低的备用IP地址的主机。
进一步，所述串口服务器具有双IP地址和双MAC地址，配置成支持两个不同网段的IP地址，分别分配至第一网口和第二网口，且每个网口可支持连接若干个相同网段的IP地址的外部主机。
进一步，所述第一网口连接两个相同网段的IP地址的外部主机，其中一个为主要IP地址的主机，另一个为第一备用IP地址的主机；所述第二网口连接两个相同网段的IP地址的外部主机，其中一个为第二备用IP地址的主机，另一个为第三备用IP地址的主机。
进一步，所述串行端口包括RS-232/422/485串行端口。
参照图2，该串口服务器通信时数据流程说明如下：
①：主要IP地址的主机与串口服务器进行数据收发；
②：第一备用IP地址、第二备用IP地址和第三备用IP的主机接收串口服务器的数据；
③：串口服务器通过第一网口接收主要IP地址的主机的数据，发送数据给与第一网口相连的所有外部主机；
④：串口服务器通过第二网口发送数据给与第二网口相连接的所有外部主机；
⑤：处理模块处理主要IP地址的主机的数据，丢弃所有备用IP地址的主机的数据；
⑥：串口服务器处理RS-232/422/485串行端口接收到的数据，并发送经处理模块处理后的主要IP地址的主机的数据；
⑦：远程串行终端设备与串口服务器的RS-232/422/485串口进行数据收发。
当主要IP地址的主机经过TCP保活时间未响应，串口服务器就会启用第一备用IP地址的主机顶替原主要IP地址的主机，在原主要IP地址的主机未重新建立连接之前，若第一备用IP地址的主机出错，第二备用IP地址的主机会顶替，以此类推，直到原主要IP地址的主机重新建立连接。
本申请的优势在于，本申请属于跨网段冗余，且至多只有一台主机可对远程串行终端设备进行收发通信，其余主机只是接收数据备份的作用；
连接的外部主机IP地址分为主要IP地址和备用IP地址，在进行数据传输时，串口服务器通过串行端口接收远程串行终端设备的数据，然后串口服务器将该数据通过两个网口发送到所有连接上的主机，而串口服务器只会把主要IP地址的主机发送过来的数据通过串行端口发送给远程串行终端设备，其他备用IP地址的主机发送过来的数据会直接被串口服务器丢弃；
当主要IP地址所连主机故障时，则备用IP地址的主机则会顶替，直至原主要IP地址的主机重新建立连接，降低了数据传输的故障率，扩大了通信IP地址的范围，提高了设备的工作效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有双网口冗余功能的串口服务器，其特征在于所述串口服务器包括第一网口、第二网口、处理模块和串行端口，所述第一网口和第二网口分别与外部主机相连接，所述第一网口、第二网口和串行端口均处理模块相连接，所述串行端口与远程串行终端设备相连接；
所述第一网口和第二网口配置为不同网段的IP地址，每个网口至少连接一台与其网段相同的外部主机，且有且只有一台外部主机的IP地址作为主要IP地址，其余均为配置为备用IP地址，配置成主要IP地址的主机通过串口服务器与远程串行终端设备进行收发数据，配置为备用IP地址的主机只能接收数据，处理模块丢弃其所发送的数据；
当配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络连接故障时，配置为备用IP地址的主机依次顶替，直至原配置成主要IP地址的主机与串口服务器之间的网络重新建立连接。
2.如权利要求1所述的一种具有双网口冗余功能的串口服务器，其特征在于所述处理模块具备允许与配置的主要IP地址和备用IP地址中的外部主机连接，还具有MAC地址和IP地址的黑白名单功能，只有允许的MAC地址和IP地址的外部主机能与串口服务器连接，并主要IP地址和备用IP地址的优先级处理数据。
3.如权利要求2所述的一种具有双网口冗余功能的串口服务器，其特征在于所述处理模块的处理步骤包括：
S1、判断请求连接的外部主机是否是MAC地址和IP地址允许范围内的主机，以及是否是主要IP地址和备用IP地址的主机；是则允许连接，进行步骤S2；否则拒绝连接，结束本次进程；
S2、找到已连接成功的外部主机的名单当中，是否有配置信息中的主要IP地址对应的主机；有则主要IP地址的主机负责收发数据，没有则依次从配置信息中的备用IP地址寻找，将匹配到的优先级高的备用IP地址的主机作为主要外部主机，负责收发数据。
4.如权利要求3所述的一种具有双网口冗余功能的串口服务器，其特征在于在步骤S2中，如果是备用IP地址的主机作为主要外部主机，则IP列表中的主要IP地址对应的外部主机或者优先级更高的备用IP地址对应的主机连接上串口服务器时，会替换掉优先级低的备用IP地址的主机。
5.如权利要求1所述的一种具有双网口冗余功能的串口服务器，其特征在于所述串口服务器具有双IP地址和双MAC地址，配置成支持两个不同网段的IP地址，分别分配至第一网口和第二网口，且每个网口可支持连接若干个相同网段的IP地址的外部主机。
6.如权利要求1所述的一种具有双网口冗余功能的串口服务器，其特征在于所述第一网口连接两个相同网段的IP地址的外部主机，其中一个为主要IP地址的主机，另一个为第一备用IP地址的主机；所述第二网口连接两个相同网段的IP地址的外部主机，其中一个为第二备用IP地址的主机，另一个为第三备用IP地址的主机。
7.如权利要求1所述的一种具有双网口冗余功能的串口服务器，其特征在于所述串行端口包括RS-232/422/485串行端口。
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