CN115277877B - 一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法，涉及通信技术领域，解决的技术问题是多种网络通信匹配和网络通信的协议会话分配问题，采用的方法是：一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法，其中包括：获取多种网络通信的协议，将获取的网络通信协议与物联网运营商服务器配网，获取不同通信目标网络协议，并将目标网络协议与网络通信的协议会话进行对比；通过自适应调度算法计算配网成功的网络协议的优先级，根据网络协议配置优先级进行协议会话分配。本发明大大提高了网络通信能力，提高了兼容多种网络通信的协议会话分配能力。

Description

一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，且更具体地涉及一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法。

背景技术

智能制造装备技术领域中除了制造外，还总是存在数据信息交互问题，随着网络数据信息的不断发展，互联网系统是很多情况下的主要交流中心，可能是一个公司的核心，是一个政务系统的主要组成部分，在网络技术不断快速发展的同时，也在不断地出现各种各样的信息安全事件，尤其是控制领域信息安全保障得到了更加密切的关注。控制系统的信息所要求的就是完整和实时性，很多时候一个控制系统中的信息包含了一种技术要素。因此需要一个高精度、高效率的信息安全综合分析系统。

在当前通信过程中，通信协议往往有多种，常规技术有基于攻击树模型（Attacktree）模型，通过树来表示危险信息的大概形式和信息和系统之间的某种依靠的关系，树的根部位置表示的是为危险信息的最终形式，叶片部分所表示的是导致该危险信息的原因，其他的中心节点表示的是原因形成顺序，该方法的优点在于将整体的一种危险信息作为树模型，拆分为一个个节点，使得信息的分析可以更加清晰，但是该方法的模型构建需要耗费大量时间，同时需要对于信息进行反复推想，效率不高。

在另一种技术方案中，基于DDS模型所建立的数据通信分析模型，该模型是与系统分离存在的，该模型的作用是将数据信息分为两个层面，第一层面是信息的本源重组层，第二层面是信息的发出与关注层面，该模型的好处是创建了一种分析通讯方面的实在体系，对于信息进行抽象处理并加上一层对应关系，方便并简化了对于信息的处理，但是该模型的适用性不够广泛，无法适用于多种信息多种网络通信的协议会话分配。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明公开一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法，能够兼容多种网络通信，并实现不同网络协议会话的分配，大大提高了网络通信能力。

本发明采用以下技术方案：

一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法，其中包括：

获取多种网络通信的协议，将获取的网络通信协议与物联网运营商服务器配网，获取不同通信目标网络协议，并将目标网络协议与网络通信的协议会话进行对比；

通过自适应调度算法计算配网成功的网络协议的优先级，根据网络协议配置优先级进行协议会话分配。

作为本发明进一步的技术方案，将获取的网络通信协议与物联网运营商服务器配网的方法为通信协议映射法。

作为本发明进一步的技术方案，所述通信协议映射法识别TCP/IP通信协议、RS485通信协议、Modbus通信协议、HTTP、XMPP、WIA-PA、PLC或者串行通信协议，并将识别出的通信协议发送到协议对比终端。

作为本发明进一步的技术方案，通信协议映射法通过改进型神经网络算法模型实现通信协议会话判断。

作为本发明进一步的技术方案，改进型神经网络算法模型工作方法为：

步骤1、通过AQM算法选择优先通信协议会话；

根据目标协议会话数据信息管理运行网络中数据变化，计算整个目标协议会话数据传递网络的性能指标，如公式（1）所示：

(1)

式(1)中，

表示目标协议会话数据信息传递网络运行性能，

表示匹配成 功的网络通信协议在应用中变化轨迹函数，

表示匹配成功的协议会话数据变化规律 预测，

表示目标协议会话数据信息传递网络最优数据变化性能；

表示目标协议会话 数据信息；

表示通信协议匹配类型；

最优管理办法如公式（2）所示：

(2)

在公式（2）中，

表示匹配成功的协议会话数据运营时间内队列优化量，

表示 目标协议会话数据传递网络与优化后通信信道队列管理分配差值，

表示维持管理系统 稳定补偿的匹配成功的协议会话数据量，

表示维持管理系统稳定补偿的匹配成功的协 议会话数据量的转置矩阵，

表示目标协议会话数据传递网络变化裕度，

表示目标协 议会话数据信息管理运行中总需转化的数据量；

步骤2、感知多种网络通信的协议会话分配通道，根据预训练模型对接收到的协议帧数据进行感知推理，从而识别出所述接收到的协议帧数据的协议类型；

步骤3、通过多次识别，将识别后的协议会话通过神经网络算法模型的误差函数计算识别信息精度，误差函数为：

（3）

在公式（3）中，i表示协议会话个数，n表示协议会话个数的最大值，

表示实际测 量值，

表示理论测量值；通过求导函数对误差数据e调节到最小，求出下降梯度函数为：

（4）

在公式（4）中，W表示权重矩阵，

表示多类通信信息协议识别误差偏导，

表 示m类通信信息协议识别误差偏导，

表示目标协议会话数据信息的个数，以获得更好的 精度值。

作为本发明进一步的技术方案，自适应调度算法工作方法为：

步骤一、对网络通信进行初始化，对不同的网络节点获得接收天线和发射天线的信息节点；

步骤二、根据接收天线信道和发射天线信道个数和种类计算信道信息；计算出发射天线输出的信噪比，由于估计值受到M_R个接收信号的天线的加性噪声的影响相同，假设平均功率为N₀，则第i个发射信号的天线的信噪比SNR_i为：

SNR_i=（P_i/N₀）*(1/ Y )； （5）

其中

，其中

表示协议会话通信效率，P_i是第i个发射天线的信号平 均功率；

步骤三、对多种网络通信的协议会话进行功率分配，并选择编码，输出协议会话分配信息。

本发明具有的积极有益效果：

本发明通过获取多种网络通信的协议，将获取的网络通信协议与物联网运营商服务器配网，获取不同通信目标网络协议，并将目标网络协议与网络通信的协议会话进行对比；通过自适应调度算法计算配网成功的网络协议的优先级，根据网络协议配置优先级进行协议会话分配，大大提高了网络信息交互能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1为本发明改进型神经网络算法模型工作方法示意图；

图2为本发明自适应调度算法工作方法示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法，包括：

获取多种网络通信的协议，将获取的网络通信协议与物联网运营商服务器配网，获取不同通信目标网络协议，并将目标网络协议与网络通信的协议会话进行对比；

通过自适应调度算法计算配网成功的网络协议的优先级，根据网络协议配置优先级进行协议会话分配。

在具体实施例中，将获取的网络通信协议与物联网运营商服务器配网的方法为通信协议映射法。

在具体实施例中，所述通信协议映射法识别TCP/IP通信协议、RS485通信协议、Modbus通信协议、HTTP、XMPP、WIA-PA、PLC或者串行通信协议，并将识别出的通信协议发送到协议对比终端。

在具体实施例中，在进行数据发送时，在数据发送端，将诸如HTTP、XMPP、WIA-PA、PLC和串行通信等通信协议接入到数据发送端接口，并利用配置软件对各个接口数据帧地址位对应的优先级进行配置，并设置软件层转换协议、发送接口、通信接口、通信参数配置等，当向数据发送端发送数据时，中央处处理器（ARM处理器）将对相应通信模块的数据帧进行数据处理。通信控制器能够控制多类通信协议数据的发送，在发送数据之前，需要对通信接口的各种参数进行配置。比如在端口设置Modbus、HTTP、XMPP、WIA-PA、PLC、RS485通信协议等。设置完毕后的通信协议数据信息根据相应驱动程序，将驱动协议数据帧激活，使其处于正常工作状态，进而收到虚拟总线协议数据帧，并将该数据帧进行保存。在虚拟总线程序中，在进行数据等待之后，需要对缓存区是否有数据进行判断，如果存在数据信息，则发送报文数据信息，如果没有数据信息，则返回上一步进行信息等待。在识别缓存区的数据信息时，还需要对其中的数据帧的地址位进行读取，用户能够根据读取后的数据信息的地址位，进一步对数据帧发送数据接口进行判断。在本研究方案中，也同样设置了优先级判断程序。优选等级高的数据信息被优选处理，处理后的数据信息被放入到对应缓存区。在发送数据时，根据缓存区内数据的数据帧和地址，编码为能够发送的数据帧格式，驱动程序驱动发动功能，实现数据发送功能。

在接收数据信息时，当MODBUS RTU应用协议通过数据端口接收RS485通信协议的通信数据时，MODBUS RTU应用协议的数据帧输出ARM处理器串口，网络协议监测模块将会对数据帧是否符合协议规则进行判断，当符合其自身的协议，则接收，不符合时，则丢弃处理。然后进行报文组合和分析，并将通信协议进行解码，并以虚拟总线协议数据帧的形式出现。在数据接收过程中，不同的数据包在传递过程中容易出现多种通信协议，因此，在通信时，应在数据包做上标记，可以实施分片标记，对等待输出的数据进行报文组合和分析。

通信协议映射法通过改进型神经网络算法模型实现通信协议会话判断。

改进型神经网络算法模型工作方法为：

步骤1、通过AQM算法选择优先通信协议会话；

根据目标协议会话数据信息管理运行网络中数据变化，计算整个目标协议会话数据传递网络的性能指标，如公式（1）所示：

(1)

式(1)中，

表示目标协议会话数据信息传递网络运行性能，

表示匹配成 功的网络通信协议在应用中变化轨迹函数，

表示匹配成功的协议会话数据变化规律 预测，

表示目标协议会话数据信息传递网络最优数据变化性能；

表示目标协议会话 数据信息；

表示通信协议匹配类型。

主动队列管理（Active Queue Management，AQM），路由器中最常用的队列管理策略是“队尾丢弃”。它是一种拥塞恢复机制，能够维持Internet 的稳定运行，但是存在着满队列、死锁以及全局同步等问题。AQM 不是队列满才开始丢弃数据包，是一种主动拥塞控制机制，可以有效地解决“全局同步”问题。在本发明中，通过应用AQM算法，不是解决“全局同步”问题，而是一种新用途。能够选择优先通信协议会话类型或者数据信息通道。

在具体实施例中，目标协议会话数据信息传递网络运行性能反映在网络通信中，尤其是无线数据通信中，目标协议会话运行的能力，该参数在整个协议会话分配过程中具有重要的意义。匹配成功的网络通信协议在应用中变化轨迹函数指的是，虽然多种网络通信中，已经匹配了不同的数据协议，但容易受到外部数据信息的影响。匹配成功的协议会话数据变化规律预测是在动态变化过程中实现动态数据信息预测，目标协议会话数据信息传递网络最优数据变化性能指的是不随着外部动态环境变化的参数。目标协议会话数据信息是诸如HTTP、XMPP、WIA-PA、PLC和串行通信等通信协议等，通信协议匹配类型比如通过通信协议匹配，还是通过数据传输速率等。

根据目标协议会话数据信息传递网络入库数据量进行推导，进而得到最优管理办法如公式（2）所示：

(2)

在公式（2）中，

表示匹配成功的协议会话数据运营时间内队列优化量，

表示 目标协议会话数据传递网络与优化后通信信道队列管理分配差值，

表示维持管理系统 稳定补偿的匹配成功的协议会话数据量，

表示维持管理系统稳定补偿的匹配成功的协 议会话数据量的转置矩阵，

表示目标协议会话数据传递网络变化裕度，

表示目标协 议会话数据信息管理运行中总需转化的数据量；

在具体实施例中，匹配成功的协议会话数据运营时间内队列优化量是诸如HTTP、XMPP、WIA-PA、PLC和串行通信等通信协议等不同的协议中，进行会话分配的优先级，目标协议会话数据传递网络与优化后通信信道队列管理分配差值是数据信息优化前后在不稳定网络中的变化差值。维持管理系统稳定补偿的匹配成功的协议会话数据量是不受外界网络不稳定数据信息影响。目标协议会话数据传递网络变化裕度在网络通信过程中通信协议通道留有一定余地的程度，允许有一定的误差的范围，目标协议会话数据信息管理运行中总需转化的数据量是通过数据信息映射后的信息转换量。将上述数据信息不同的参数的宏观数据信息转换为微观数据分析后能够提高数据网络信息交互能力。

步骤2、感知多种网络通信的协议会话分配通道，根据预训练模型对接收到的协议帧数据进行感知推理，从而识别出所述接收到的协议帧数据的协议类型；

步骤3、通过多次识别，将识别后的协议会话通过神经网络算法模型的误差函数计算识别信息精度，误差函数为：

（3）

在公式（3）中，i表示协议会话个数，n表示协议会话个数的最大值，

表示实际测 量值，

表示理论测量值；通过求导函数对误差数据e调节到最小，求出下降梯度函数为：

（4）

在公式（4）中，W表示权重矩阵，

表示多类通信信息协议识别误差偏导，

表 示m类通信信息协议识别误差偏导，

表示目标协议会话数据信息的个数，以获得更好的 精度值。

通过上述方法，能够提高映射能力。

在上述实施例中，自适应调度算法工作方法为：

步骤一、对网络通信进行初始化，对不同的网络节点获得接收天线和发射天线的信息节点；

步骤二、根据接收天线信道和发射天线信道个数和种类计算信道信息；计算出发射天线输出的信噪比，由于估计值受到M_R个接收信号的天线的加性噪声的影响相同，假设平均功率为N₀，则第i个发射信号的天线的信噪比SNR_i为：

SNR_i=（P_i/N₀）*(1/ Y )； （5）

其中

，其中

表示协议会话通信效率，P_i是第i个发射天线的信号平均 功率；

步骤三、对多种网络通信的协议会话进行功率分配，并选择编码，输出协议会话分配信息。

在具体实施例中，自适应调度是指在满足不同工作方式相对优先级的条件下，在设计范围内，同时实时地平衡各种波束请求所要求的时间、能量和计算机资源，为一个调度间隔选择一个最佳任务序列的一种调度方法。这种调度策略能够与动态的环境相适应，与规定的不同工作方式优先级相适应，与可用的时间、能量和计算机资源量相适应。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本 发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和发明的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本 发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法，其特征在于：包括：

获取多种网络通信的协议，将获取的网络通信协议与物联网运营商服务器配网，获取不同通信目标网络协议，并将目标网络协议与网络通信的协议会话进行对比；

通过自适应调度算法计算配网成功的网络协议的优先级；

根据网络协议配置优先级进行协议会话分配；

改进型神经网络算法模型工作方法为：

步骤1、通过AQM算法选择优先通信协议会话；

根据目标协议会话数据信息管理运行网络中数据变化，计算整个目标协议会话数据传递网络的性能指标，如公式（1）所示：

(1)

式(1)中，

表示目标协议会话数据信息传递网络运行性能，

表示匹配成功的 网络通信协议在应用中变化轨迹函数，

表示匹配成功的协议会话数据变化规律预测，

表示目标协议会话数据信息传递网络最优数据变化性能；

表示目标协议会话数据 信息；

表示通信协议匹配类型；

最优管理办法如公式（2）所示：

(2)

在公式（2）中，

表示匹配成功的协议会话数据运营时间内队列优化量，

表示目标协 议会话数据传递网络与优化后通信信道队列管理分配差值，

表示维持管理系统稳定补偿 的匹配成功的协议会话数据量，

表示维持管理系统稳定补偿的匹配成功的协议会话数 据量的转置矩阵，

表示目标协议会话数据传递网络变化裕度，

表示目标协议会话数据 信息管理运行中总需转化的数据量；

步骤2、感知多种网络通信的协议会话分配通道，根据预训练模型对接收到的协议帧数据进行感知推理，从而识别出所述接收到的协议帧数据的协议类型；

步骤3、通过多次识别，将识别后的协议会话通过神经网络算法模型的误差函数计算识别信息精度，误差函数为：

（3）

在公式（3）中，i表示协议会话个数，n表示协议会话个数的最大值，

表示实际测量值，

表示理论测量值；通过求导函数对误差数据e调节到最小，求出下降梯度函数为：

（4）

在公式（4）中，W表示权重矩阵，

表示多类通信信息协议识别误差偏导，

表示m类通信 信息协议识别误差偏导，

表示目标协议会话数据信息的个数，以获得更好的精度值；

自适应调度算法工作方法为：

步骤一、对网络通信进行初始化；

步骤二、根据接收天线信道和发射天线信道个数和种类计算信道信息；计算出发射天线输出的信噪比，由于估计值受到M_R个接收信号的天线的加性噪声的影响相同，假设平均功率为N₀，则第v个发射信号的天线的信噪比SNR_v为：

SNR_v=（P_v/N₀）*(1/ Y )； （5）

其中

，其中

表示协议会话通信效率，P_v是第v个发射天线的信号平均功 率；

步骤三、对多种网络通信的协议会话进行功率分配，并选择编码，输出协议会话分配信息。

2.根据权利要求1所述的一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法，其特征在于：将获取的网络通信协议与物联网运营商服务器配网的方法为通信协议映射法。

3.根据权利要求2所述的一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法，其特征在于：所述通信协议映射法识别TCP/IP通信协议、RS485通信协议、Modbus通信协议、HTTP、XMPP、WIA-PA、PLC或者串行通信协议，并将识别出的通信协议发送到协议对比终端。

4.根据权利要求2所述的一种兼容多种网络通信的协议会话分配方法，其特征在于：通信协议映射法通过改进型神经网络算法模型实现通信协议会话判断。

Images