CN112737822A - 基于授权的机载网络带宽分配系统和方法 - Google Patents

基于授权的机载网络带宽分配系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于授权的机载网络带宽分配系统和方法，机载网络(6)根据预先设定的通信场景被固定地划分为多个网络通道，该系统包括：网络带宽授权服务器(3)，其能够对请求使用机载网络的设备或应用进行带宽的认证和授权；包含所有使用机载网络的设备或应用的合法请求信息的配置表(4)；网络带宽分配器(5)，其与网络带宽授权服务器通信连接并且能够从其中接收认证和授权信息以及为通过认证和授权的设备或应用分配相应的网络通道以进行数据传输，网络带宽授权服务器在接收到请求信息时首先加载配置表，然后请求信息与配置表内对应于授权标准的信息进行比较，判定请求是否合法，在确定请求合法时发出认证和授权信息。

Description

基于授权的机载网络带宽分配系统和方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及航空电子信息领域的基于授权的机载网络带宽分配系统和方法。
背景技术
航空电子安全域的机载总线网络采用的是航空电子全双工交换式以太网，其通过虚拟链路对网络带宽进行有效的分配和隔离，很好地满足了机载总线网络的高实时性和可靠性。但不能根据应用进行基于带宽和时段的动态的链路分配。
信息域的设备或应用之间的网络传输虽然可以为应用提供动态的带宽分配，但是没有对信息域的网络带宽进行基于授权的保证安全的分配调度，无法防止机载以太网络被非法的应用占据和破坏，无法确保网络带宽时刻处于安全使用状态。
由此需要对航空电子信息领域的网络宽带进行授权分配，以防机载以太网络被非法的应用占据和破坏。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种基于授权的机载网络带宽分配系统，借助该基于授权的机载网络带宽分配系统能够确保信息域的网络服务质量，保障网络中数据的实时性、完整性和正确性。能够根据安全性等级和实时性等要求预先设定的通信场景，将以太网络固定的划分为特定的若干个网络通道，采用一个统一的带宽授权服务器，对使用机载网络的设备或应用进行带宽的授权和分配，并进行实时监控，保证网络带宽在授权下被使用、不会超限和被非法使用，及时清除对机载网络带宽的非法占用。
该目的通过一种基于授权的机载网络带宽分配系统实现，所述机载网络根据预先设定的通信场景被固定地划分为多个网络通道，所述机载网络带宽分配系统包括：
网络带宽授权服务器，所述网络带宽授权服务器被配置为能够对请求使用机载网络的设备或应用进行带宽的认证和授权；
配置表，所述配置表包含所有使用机载网络的设备或应用的合法请求信息；
网络带宽分配器，所述网络带宽分配器与所述网络带宽授权服务器通信连接并且被配置成能够从所述网络带宽授权服务器中接收认证和授权信息以及为通过认证和授权的设备或应用分配相应的网络通道以进行数据传输，
其中，所述网络带宽授权服务器在接收到请求使用机载网络的设备或应用的请求信息时首先加载所述配置表，然后将收到的请求信息与所述配置表内对应于授权标准的信息进行比较，从而判定请求是否合法，并在确定请求合法时发出认证和授权信息。
根据本发明的基于授权的机载网络带宽分配系统能够基于授权标准，对请求使用机载网络的设备或应用的符合授权标准的请求信息进行认证和授权，由此能够排除不符合授权标准的请求信息，避免非法使用和占用机载网络，尽可能地为合法请求提供合适的带宽并且为合法请求提供更好的使用环境，确保信息域的网络服务质量。
根据一种有利的实施方式，所述多个网络通道被划分为高等级网络通道、中等级网络通道和低等级网络通道，而且所述网络通道的优先通信顺序为高等级网络通道＞中等级网络通道＞低等级网络通道。由此可优化网络通道的分配，为请求使用机载网络的设备或应用分配合适的网络通道。
根据一种有利的实施方式，所述网络带宽分配系统根据请求使用机载网络的设备或应用的所述请求信息的安全性以及实时性分配相应等级的网络通道。由此能够更安全有效地针对请求信息提供网络通道。
根据一种有利的实施方式，所述网络带宽分配系统优先将高等级网络通道分配给安全性以及实时性等级高的设备或应用。因此，可确保重要的设备或应用的请求能够顺利完成。
根据一种有利的实施方式，安全性以及实时性等级低的设备或应用在网络资源紧张的情况下被限制使用高等级网络通道。这样能够防止安全性以及实时性等级低的设备或应用占用不必要的网络资源而影响安全性以及实时性等级高的设备或应用的数据传输。
根据一种有利的实施方式，请求使用机载网络的设备或应用是飞机机载系统内的固有设备或应用，而且所述网络带宽分配器在接收到所述认证和授权信息后，打开与授权的网络通道相对应的网络通信适配器以进行数据传输。因此确保为相应的使用网络带宽的请求分配合适的带宽。
根据一种有利的实施方式，所述配置表为静态的配置表。该配置表可被预先存储所有使用机载网络的设备或应用的合法请求信息，从而作为判断请求信息的标准。
根据一种有利的实施方式，需要使用网络的所述请求至少包括应用代码、请求代码、请求等级、带宽占用信息、源与目的应用信息。网络带宽授权服务器根据以上信息与配置表中的对应信息进行比对，从而判断请求是否合法。
根据一种有利的实施方式，所述网络带宽授权服务器发送给所述网络带宽分配器的认证和授权信息包括分配带宽指令、端口号、地址、时长、带宽。网络带宽分配器根据上述信息为请求使用机载网络的设备或应用分配带宽。
根据一种有利的实施方式，所述网络带宽分配器还包括网络带宽监控器，所述网络带宽监控器对所述机载网络的网络带宽进行实时监控，以便及时清除对网络带宽的非法占用。通过网络带宽监控器能够更好地对网络通道进行监控，以清除超时占用带宽和非法占用带宽的情况。
本发明还涉及一种通过根据本发明的基于授权的机载网络带宽分配系统分配飞机的机载网络带宽的方法，所述方法包括以下步骤：
在步骤S1中，所述网络带宽授权服务器在接收到请求使用机载网络的设备或应用发出的请求信息后首先加载所述配置表，然后将收到的请求信息与所述配置表内对应于授权标准的信息进行比较，在确定请求合法时发出认证和授权信息；
在步骤S2中，所述网络带宽分配器从所述网络带宽授权服务器中接收认证和授权信息并且为通过认证和授权的设备或应用分配相应的网络通道以进行数据传输。
根据一种有利的实施方式，所述多个网络通道被划分为高等级网络通道、中等级网络通道和低等级网络通道，在所述步骤S2中，所述网络带宽系统根据所述请求的安全性以及实时性分配相应等级的网络通道。
根据一种有利的实施方式，所述网络带宽系统优先将高等级网络通道分配给安全性以及实时性等级高的设备或应用，而且安全性以及实时性等级低的设备或应用在网络资源紧张的情况下被限制使用高等级网络通道。
根据一种有利的实施方式，所述网络带宽分配器与至少一个网络通信适配器通信连接，在所述步骤S2之后，在步骤S3中，所述网络带宽分配器在接收到所述认证和授权信息后，打开与授权的网络通道相对应的网络通信适配器以进行数据传输。
根据一种有利的实施方式，所述网络带宽分配器包括网络带宽监控器，所述方法还包括：所述网络带宽监控器实时地监控所述机载网络，并在发现网络带宽被非法占用时及时清除非法占用的设备或应用。
根据本发明的分配飞机的机载网络带宽的方法具有上述基于授权的机载网络带宽分配系统的全部优点。
附图说明
为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用。
图1示出了根据本发明的基于授权的机载网络带宽分配系统的组成部分与流程图。
图2示出了根据本发明的基于授权的机载网络带宽分配方法的流程图。
附图标记列表
请求使用网络的设备或应用1
网络带宽授权服务器3
配置表4
网络带宽分配器5
机载网络6
目的应用8
第一网络通信适配器A
第二网络通信适配器B
步骤S1
步骤S2
步骤S3
具体实施方式
图1示出了根据本发明的基于授权的机载网络带宽分配系统的组成部分。该基于授权的机载网络带宽分配系统包括网络带宽授权服务器3、配置表4和网络带宽分配器5，网络带宽授权服务器3分别与配置表4和网络带宽分配器5通信连接。所述网络带宽授权服务器3被配置为能够对请求使用机载网络的设备或应用进行带宽的认证和授权；配置表4包含所有使用机载网络6的设备或应用的合法请求信息；所述网络带宽分配器5被配置成能够从所述网络带宽授权服务器3中接收认证和授权信息以及为通过认证和授权的设备或应用分配相应的网络通道以进行数据传输。
网络带宽授权服务器3与请求使用网络的设备或应用1通信连接。请求使用网络的设备或应用1为飞机航电信息领域的飞机机载系统内的固有设备或应用。请求使用网络的设备或应用1将需要使用网络的请求发送给网络带宽授权服务器3。请求使用网络的设备或应用1发送的需要使用网络的请求包括应用代码、请求代码、请求等级、带宽占用信息、源与目的应用信息等，这例如可作为数据包的形式进行发送。
网络带宽授权服务器3在从请求使用网络的设备或应用1接收到该请求时，网络带宽授权服务器3对所述请求中的数据进行解析并且被加载配置表4。在此，配置表4可以是静态的配置表。例如在配置表4中为允许使用网络的设备或应用存储相关信息，例如可存储应用代码、请求代码、请求等级、带宽占用信息、源与目的应用信息等。除此之外，在配置表4中还存储有为设备或应用分配带宽的相关信息，例如分配带宽指令、端口号、地址、时长、带宽等信息。当然在此也可考虑使网络带宽授权服务器3包括配置表4。
网络带宽授权服务器3根据需要使用网络的请求中的请求信息，例如应用代码、请求代码、请求等级、带宽占用信息、源与目的应用信息等在配置表4中存储的授权标准的信息中进行查询并且将请求信息与配置表4中的授权标准的信息进行一一对比，从而判断出该请求是否合法，即是否能够被认证和授权来使用机载网络6传输数据。
在请求信息与配置表4中的授权标准的信息一致时，即表明该请求是合法的，网络带宽授权服务器3发出认证和授权信息给网络带宽分配器5。认证和授权信息包括分配带宽指令、端口号、地址、时长、带宽(例如为所述请求分配多大的带宽、占用带宽的时长等信息)。
网络带宽分配器5与网络通信适配器连接，在图1中，网络带宽分配器5与至少一个第一网络通信适配器A和至少一个第二网络通信适配器B通信连接。网络带宽分配器5在接收到认证和授权信息之后，为通过认证和授权的设备或应用打开与授权的网络通道相对应的网络通信适配器以进行数据传输。
在此，机载网络6为航空电子信息领域内的以太网并且根据预先设定的通信场景被固定地划分为多个网络通道，多个网络通道被划分为高等级网络通道、中等级网络通道和低等级网络通道，而且所述网络通道的优先通信顺序为高等级网络通道＞中等级网络通道＞低等级网络通道。其中，高等级网络通道、中等级网络通道和低等级网络通道可分别包括其中的一个或多个网络通道。
在此，网络带宽分配系统根据请求使用机载网络的设备或应用的所述请求信息的安全性以及实时性分配相应等级的网络通道。网络带宽分配系统优先将高等级网络通道分配给安全性以及实时性等级高的设备或应用。而安全性以及实时性等级低的设备或应用在网络资源紧张的情况下(如某些通道阻塞或被关闭)被限制使用高等级网络通道。
在此，在对应的第一网络通信适配器A和对应的第二网络通信适配器B打开之后，由此接通机载网络6的相应网络通道，请求使用网络的设备或应用1可直接经由网络通信适配器和机载网络6与目的应用8进行数据传输。
例如在对应的第一网络通信适配器A和对应的第二网络通信适配器B打开之后，请求使用网络的设备或应用1将数据或数据包传输给打开的对应的第一网络通信适配器A，然后该数据或数据包从对应的第一网络通信适配器A经由机载网络6被传输给打开的对应的第二网络通信适配器B，对应的第二网络通信适配器B接收到机载网络6上的数据或数据包之后，与自身的物理地址进行比较，在物理地址匹配的情况下，将数据传输给目的应用8或将数据包解包之后传输给目的应用8，由此完成数据的传输。
而数据传输一般都是双向性的，因此在对应的第一网络通信适配器A和第二网络通信适配器B被打开之后，也可从目的应用8经由对应网络通信适配器和机载网络6传输到请求使用网络的设备或应用1中。由此实现在请求使用网络的设备或应用1和目的应用8之间的相互的数据传输。
以上数据传输过程是基于请求合法情况下的数据传输过程，若请求不合法，该请求数据将直接被删除，并向请求的设备或应用反馈该请求不合法的信息。
此外，网络带宽分配器5还包括网络带宽监控器，所述网络带宽监控器对所述机载网络6的网络带宽进行实时监控，以便及时清除对网络带宽的非法占用。此外，网络带宽监控器还监控是否有设备或应用占用网络带宽超时等情况。
此外，图2示出了根据本发明的基于授权的机载网络带宽分配方法的流程图，通过上述基于授权的机载网络带宽分配系统分配飞机的机载网络带宽的方法包括以下步骤：
在步骤S1中，网络带宽授权服务器3在接收到请求使用机载网络的设备或应用发出的请求信息后首先加载配置表4，然后将收到的请求信息与配置表4内对应于授权标准的信息进行比较，在确定请求合法时发出认证和授权信息。
在步骤S2中，网络带宽分配器5从所述网络带宽授权服务器3中接收认证和授权信息并且为通过认证和授权的设备或应用1分配相应的网络通道以进行数据传输。
此外在步骤S2中，网络带宽系统根据所述请求的安全性以及实时性分配相应等级的网络通道。
在步骤S2之后，在步骤S3中，所述网络带宽分配器5在接收到所述认证和授权信息后，打开与授权的网络通道相对应的网络通信适配器以进行数据传输。
该方法还包括以下步骤：所述网络带宽监控器实时地监控所述机载网络6，并在发现网络带宽被非法占用时及时清除非法占用的设备或应用。
下面，根据实施例对本发明网络带宽分配系统和方法进行描述。
示例一：请求使用网络的设备或应用1将包括应用代码、请求代码、请求等级、带宽占用信息、源与目的应用信息的请求发送给网络带宽授权服务器3以请求使用网络。网络带宽授权服务器3在运行时首先被加载配置表4并且在接收到上述请求时对其进行解析，将上述信息与配置表4中的授权标准的信息进行一一查询和对比。在经过查询之后，例如配置表4中不包括请求中的目的应用，这表明该目的应用不属于航空电子信息域内使用机载网络的应用。此时，网络带宽授权服务器3将该请求判断为不合法并删除该请求信息，同时向请求使用网络的设备或应用1发送反馈信息“该请求为非法请求，无法查找到目的应用”。
示例二：请求使用网络的设备或应用1将包括应用代码、请求代码、请求等级E级、带宽占用信息、源与目的应用信息的请求发送给网络带宽授权服务器3以请求使用网络。网络带宽授权服务器3在运行时首先被加载配置表4并且在接收到上述请求时对其进行解析，将上述信息与配置表4中的授权标准的信息进行一一查询和对比。在经过查询之后，例如配置表4中的等级E级与该请求中的占用带宽和占用时长不匹配，例如该请求中的占用带宽和占用时长都超出了授权标准信息中的占用带宽和占用时长。此时，在其他请求信息与授权标准信息一致的情况下，为该请求分配配置表4中的等级E级所对应的授权标准的信息，并将该等级E级所对应的授权标准的信息发送给网络带宽分配器5。同时向请求使用网络的设备或应用1发送反馈信息“该请求为非法请求，超出最大传输带宽和时长”。在此，仅为该请求分配等级E级应该对应的授权标准的信息，其中的占用带宽和占用时长都符合等级E级的要求，而不是请求中所要求的超出授权标准信息中的占用带宽和占用时长。
示例三：请求使用网络的设备或应用1将包括应用代码、请求代码、请求等级D级、带宽占用信息、源与目的应用信息的请求发送给网络带宽授权服务器3以请求使用网络。网络带宽授权服务器3在运行时首先被加载配置表4并且在接收到上述请求时对其进行解析，将上述信息与配置表4中的授权标准的信息进行一一查询和对比。在经过查询之后，例如配置表4中不包括请求中的请求等级D级。此时，网络带宽授权服务器3将该请求判断为不合法并删除该请求信息，同时向请求使用网络的设备或应用1发送反馈信息“该请求为非法请求，超出数据传输允许的最大安全性等级”。
根据本发明提供的基于授权的机载网络带宽分配系统和借助该系统分配飞机的机载网络带宽的方法，能够确保信息域的网络服务质量，保障网络中数据的实时性、完整性和正确性。能够根据安全性等级和实时性等要求预先设定的通信场景，将以太网络固定的划分为特定的若干个网络通道，采用一个统一的带宽授权服务器，对使用机载网络的设备或应用进行带宽的认证与授权和分配，并进行实时监控，保证网络带宽在授权下被使用、不会超限和被非法使用，及时清除对机载网络带宽的非法占用。

Claims (15)

1.一种基于授权的机载网络带宽分配系统，所述机载网络(6)根据预先设定的通信场景被固定地划分为多个网络通道，其特征在于，所述机载网络带宽分配系统包括：
网络带宽授权服务器(3)，所述网络带宽授权服务器(3)被配置为能够对请求使用机载网络的设备或应用进行带宽的认证和授权；
配置表(4)，所述配置表(4)包含所有使用机载网络(6)的设备或应用的合法请求信息；
网络带宽分配器(5)，所述网络带宽分配器与所述网络带宽授权服务器(3)通信连接并且被配置成能够从所述网络带宽授权服务器(3)中接收认证和授权信息以及为通过认证和授权的设备或应用分配相应的网络通道以进行数据传输，
其中，所述网络带宽授权服务器(3)在接收到请求使用机载网络的设备或应用的请求信息时首先加载所述配置表(4)，然后将收到的请求信息与所述配置表(4)内对应于授权标准的信息进行比较，从而判定请求是否合法，并在确定请求合法时发出认证和授权信息。
2.根据权利要求1所述的基于授权的机载网络带宽分配系统，其特征在于，所述多个网络通道被划分为高等级网络通道、中等级网络通道和低等级网络通道，而且所述网络通道的优先通信顺序为高等级网络通道＞中等级网络通道＞低等级网络通道。
3.根据权利要求2所述的基于授权的机载网络带宽分配系统，其特征在于，所述网络带宽分配系统根据请求使用机载网络的设备或应用的所述请求信息的安全性以及实时性分配相应等级的网络通道。
4.根据权利要求3所述的基于授权的机载网络带宽分配系统，其特征在于，所述网络带宽分配系统优先将高等级网络通道分配给安全性以及实时性等级高的设备或应用。
5.根据权利要求3所述的基于授权的机载网络带宽分配系统，其特征在于，安全性以及实时性等级低的设备或应用在网络资源紧张的情况下被限制使用高等级网络通道。
6.根据权利要求1或2所述的基于授权的机载网络带宽分配系统，其特征在于，请求使用机载网络的设备或应用是飞机机载系统内的固有设备或应用，而且所述网络带宽分配器(5)在接收到所述认证和授权信息后，打开与授权的网络通道相对应的网络通信适配器以进行数据传输。
7.根据权利要求1所述的基于授权的机载网络带宽分配系统，其特征在于，所述配置表(4)为静态的配置表。
8.根据权利要求1或2所述的基于授权的机载网络带宽分配系统，其特征在于，需要使用网络的所述请求至少包括应用代码、请求代码、请求等级、带宽占用信息、源与目的应用信息。
9.根据权利要求1或2所述的基于授权的机载网络带宽分配系统，其特征在于，所述网络带宽授权服务器(3)发送给所述网络带宽分配器(5)的认证和授权信息包括分配带宽指令、端口号、地址、时长、带宽。
10.根据权利要求1或2所述的基于授权的机载网络带宽分配系统，其特征在于，所述网络带宽分配器(5)还包括网络带宽监控器，所述网络带宽监控器对所述机载网络(6)的网络带宽进行实时监控，以便及时清除对网络带宽的非法占用。
11.一种通过根据权利要求1至10中任一项所述的基于授权的机载网络带宽分配系统分配飞机的机载网络带宽的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：所述网络带宽授权服务器(3)在接收到请求使用机载网络的设备或应用发出的请求信息后首先加载所述配置表(4)，然后将收到的请求信息与所述配置表(4)内对应于授权标准的信息进行比较，在确定请求合法时发出认证和授权信息；
步骤S2：所述网络带宽分配器从所述网络带宽授权服务器(3)中接收认证和授权信息并且为通过认证和授权的设备或应用分配相应的网络通道以进行数据传输。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述多个网络通道被划分为高等级网络通道、中等级网络通道和低等级网络通道，
在所述步骤S2中，所述网络带宽系统根据所述请求的安全性以及实时性分配相应等级的网络通道。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述网络带宽系统优先将高等级网络通道分配给安全性以及实时性等级高的设备或应用，而且安全性以及实时性等级低的设备或应用在网络资源紧张的情况下被限制使用高等级网络通道。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述网络带宽分配器(5)与至少一个网络通信适配器通信连接，
在所述步骤S2之后，在步骤S3中，所述网络带宽分配器(5)在接收到所述认证和授权信息后，打开与授权的网络通道相对应的网络通信适配器以进行数据传输。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述网络带宽分配器(5)包括网络带宽监控器，所述方法还包括：
所述网络带宽监控器实时地监控所述机载网络(6)，并在发现网络带宽被非法占用时及时清除非法占用的设备或应用。
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