[发明专利]一种工业控制系统以太网通信在线测试与数据包解析方法

说明书

本发明公开了一种工业控制系统以太网通信在线测试与数据包解析方法，属于网络通信数据包解析技术领域，针对工业控制系统中工业控制器的双主机结构，采用两网测试接线的方法，减少了测试设备以及测试的工作量，同时对测试数据留有备份，有效解决了双网切换标志不明显、控制不可控的问题。本发明采用具有镜像功能的交换机，并通过VLAN划分隔离测试及获取设备，避免了在测试过程中对工业控制器产生干扰，保证了测试的安全性。本发明基于时间特征量对工业控制系统以太网通信过程中的数据包进行解析，能够有效减少以太网数据包的数量，提高数据包解析的准确性和效率。

技术领域

本发明属于网络通信数据包解析技术领域，具体涉及一种工业控制系统以太网通信在线测试与数据包解析方法的设计。

背景技术

在科研及工程项目中，通常需要对成千上万的数据包进行解析，分析其规律，用于大数据统计、安全分析等。在具体应用场景中，电力自动化控制工程中的工业控制系统拓扑图如图1所示，其中IPC为工业控制器，LCU为现地控制单元。在以太网络中，每时每刻都进行着大量的数据交换，数据包数量惊人。如果对每一个数据一一解析，从中找出规律，工作量太大，并且效率太低。

高可靠度LCU一般由控制器和I/O数据采集与输出单元组成，工业控制器的指标决定了LCU的指标，所以高可靠度的工业控制器一般采用冗余的结构，如图2所示。图中，A、B为工业控制器的主机A与主机B；F1、F2是现地总线网，用于接入各个数据采集与输出单元；F11、F12、F21、F22分别为现地总线接口；S1、S2是系统以太网主干网；N11、N12、N21、N22分别为工业控制器上的网络接口；PS为电源模块。

由图2可知，上述工业控制器具有双主机，共有四个以太网口，为了测试一个LCU的双向数据，需要四个以太网都要接入测试设备，如图3所示。可以看出，这种现有的常规方法需要四套交换机和四套测试设备，而且同时得到四套数据包，只有一套是有用的数据，但是设备需要四套，分析数据包需要分析四次，设备多，分析工作量大。

现有技术中针对工业控制系统以太网的数据包解析方法，通常是通过在工业控制系统中某一LCU输入信号，然后进行数据包解析，该方法接收到的以太网数据包的数量是巨大的，这样会导致数据包解析的效率较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中对工业控制系统以太网通信的测试方法采用设备多，分析工作量大，以及现有技术中针对工业控制系统以太网的数据包解析方法的解析效率较低的问题，提出了一种工业控制系统以太网通信在线测试与数据包解析方法。

本发明的技术方案为：一种工业控制系统以太网通信在线测试与数据包解析方法，包括以下步骤：

S1、在工业控制系统中选取工业控制器的工作主机。

S2、在工作主机和工作以太网之间接入第一交换机和第一测试及获取设备。

S3、在工作主机和备用以太网之间接入第二交换机和第二测试及获取设备。

S4、通过第一测试及获取设备对工业控制系统以太网通信进行在线测试，并通过第二测试及获取设备对测试数据进行备份。

S5、在第一测试及获取设备中，基于时间特征量对工业控制系统以太网通信过程中的数据包进行解析。

进一步地，第一交换机和第二交换机均为具有镜像功能的交换机。

进一步地，步骤S2包括以下分步骤：

S21、将第一交换机的1号端口和2号端口划分为一个VLAN子网，将第一交换机的8号端口划分为另一个VLAN子网。

S22、将工作主机的网络端口N11从工作以太网S1断开，将网络端口N11与第一交换机的1号端口连接，将第一交换机的2号端口与工作以太网S1连接。