论文部分内容阅读
摘要：随着电子通信技术的发展，分布式测控系统也应运而生，并且规模在逐渐的扩大。在大的发展趋势前提下，监测数据在远距离传输的时候，如何保证其高效、安全、可靠地传输，已经成为计算机产业热议的话题。嵌入式以太网的实现为数据传输系统的设计创造了有利条件。
关键词：以太网；数据传输系统；设计
中图分类号：TP393.18 文献标识码：A文章编号：1007-9599 （2011） 13-0000-01
Ethernet-Based Data Transmission System Design Study
Bai Rixin
(Information Engineering Institute,Dalian University,Dalian116622,China)
Abstract:As electronic communication technology,distributed control system have emerged,and gradually expanded in scale.Major trends in the premise,long-distance transmission of monitoring data in time,how to ensure the efficient,safe,reliable transmission,the computer industry has become a hot topic.Embedded Ethernet implementation for the data transmission system designed to create favorable conditions.
Keywords:Ethernet;Data transmission system;Design
基于以太网数据系统的设计是一种新型的网络数据传输系统。在完成系统设计前必须以传统的远程实施方案为基础进行设计，分析出这类方案设计的优势与劣势，并在此基础上改善，使其远程监测业务更具保障性。
一、对原有的远程监测传输系统分析
传统的数据传输系统远程技术实施方案，也是在基于Internet技术起步发展的。这类方案技术简单，应用起来较方便。但是也存在着问题，如果众多的嵌入式设备直接连到Internet中，会使IP资源中的能源快速殆尽，使网络成本增加；使用HTTP代理服务器的方式与Internet连接，虽然可以节省IP资源，却会给某些监测领域带来麻烦。监测点的位置分散，如果仅对几个点使用代理服务器，会使系统建设的成本增加。如果检测的终端与服务器间的地域跨度较大时将会使一些宽带网络运营商接口的速度较慢，会使TCP/IP的连结出现超时的现象，是网络系统传输的实时性和可靠性降低；现在的以太网安全机制可以防止站表溢出或是访问受限功能主要是防止黑客的攻击，但是它却不具备加密的功能。针对出现的问题，基于以太网数据传输系统设计要针对其在通信方式上的局限性，要综合考虑远程检测成本、传输速度及传输的安全性、实时性等多方面的因素，并做出切实可行的方案设计。
二、系统的结构设计
系统设计采用采用具有层次化的结构设计。检测的终端及检测服务器、分布传输设备要置于现场通信网极和Internet。大概的通信流程主要是检测终端可以将数据通过虚拟的IP直接上传给分布式传播设备，这种安装方法是最简单、最直接、不用布线的，且传输速度快、运行成本较低。利用传输设备对数据进行AES加密设置这样可以防止被黑客攻击。加密后的GMS网络把数据传给远端的服务器，因为GMS网络所覆盖的面积较大，运营商可以保证通信质量，用流量计算使检测系统的运行成本降低。系统结构设计以基于以太网为基础、AES加密和移动远程通信的手段对数据进行传输，可以对原有的协议精简，使内核尺度减小，在保证通信质量的前提下，节省资源同时也使成本降低。
三、AES加密算法的实现原理
1.AES加密法的出现可以抵御现在的多重密码解析法。AES加密十分缜密，需要十几次的加密，每一轮的加密都是在原来的基础上进行扩展的，不含混合变换。在加密的过程中字节和列的变换是有限制性的，可以把每一次输出的结果保存在列出的表格中，经过反复的对比来使AES加密速度提升。可以通过字节变换法对其进行运算，将运算的结果进行对比，把AES加密法保存在储存器中，然后输入相应的数值，在表中找出相应的数据。存储器中的字节变换值就是输出的数值。与查表相结合，可以使列混合变换实现快速的查处所要求的结果。
2.GSM是实现远程监测与网络转换接口进行会话的前提，在传统的方式中，串口指令只是考虑到单片机的系统资源的有限性，直接用于精简TCP/IP协议与AES加密法中。这样下去，如果出现串口频繁发送指令的状况，就会使单机的负担加重，使其稳定性降低。针对这个问题，实行嵌入式的模式在AT平台上开发并应用该程序，此模式受GMS模块的控制，不需要外部的干涉，稳定性、可植入性较高。GPRS的优势是费用低、效率快，最重要的是长久在线性，GPRS的流程中主要有IP地址、GPRS用户及密码。可以利用ADL的应用程序控制数据的交换，接受定义数据流就可以在控制数据流中得到应用。
四、通过测试发送数据
可以通过对终端进行监测与Internet直接传输数据，还可以用分布式设备来传输数据。可以限定时间对测试进行记录分析。数据表明在上午八点到十点这段时间，上网人数最多传输的速率较慢，呈滞后性状态。在两点到四点这段时间内，上网人数较少，传输数据可以迅速发送出去。数据传输不是一直处于平稳的状态的在高峰期的时候会相对的滞后，在低峰期的时候传输速率较快。传输的可靠性是依据不同的运营商接口端来决定的，如果TCP/IP连接超时，就会使数据处于滞留的状态，这就要考虑到存储器的问题，如果出现存储器饱和的状态，无法存进时会使数据流失，造成重大的损失。如果在TCP/IP连接实时的状况下，传输时服务质量较好，GSM的覆盖量广泛，就可以防止有效性数据丢失的问题。
五、结束语
原有的远程监测方案有很多的不足之处，为了满足现实的需要，在传统远程传输系方案基础上，建立以太网为基础的数据传输系统和GMS通信技术的远程传输创新设计方案，在提高速率、节约资本、实时性、可靠性方面取得了成效。
参考文献：
[1]徐皑冬,王宏,杨志家.基于以太网的工业控制网络[J].信息与控制,2000,2
[2]杨国诗.网络控制系统的发展与面临的挑战[J].安庆师范学院学报(自然科学版),2008,3
[3]彭可.控制网络系统性能分析,系统设计和网络互连的研究与应用[D].中南大学,2004
[4]夏锋,孙优贤.工业以太网应用性能分析[J].电气传动,2004,2
[5]陈一雷,王俊杰.工业以太网的研究与发展[J].低压电器,2002,5
关键词：以太网；数据传输系统；设计
中图分类号：TP393.18 文献标识码：A文章编号：1007-9599 （2011） 13-0000-01
Ethernet-Based Data Transmission System Design Study
Bai Rixin
(Information Engineering Institute,Dalian University,Dalian116622,China)
Abstract:As electronic communication technology,distributed control system have emerged,and gradually expanded in scale.Major trends in the premise,long-distance transmission of monitoring data in time,how to ensure the efficient,safe,reliable transmission,the computer industry has become a hot topic.Embedded Ethernet implementation for the data transmission system designed to create favorable conditions.
Keywords:Ethernet;Data transmission system;Design
基于以太网数据系统的设计是一种新型的网络数据传输系统。在完成系统设计前必须以传统的远程实施方案为基础进行设计，分析出这类方案设计的优势与劣势，并在此基础上改善，使其远程监测业务更具保障性。
一、对原有的远程监测传输系统分析
传统的数据传输系统远程技术实施方案，也是在基于Internet技术起步发展的。这类方案技术简单，应用起来较方便。但是也存在着问题，如果众多的嵌入式设备直接连到Internet中，会使IP资源中的能源快速殆尽，使网络成本增加；使用HTTP代理服务器的方式与Internet连接，虽然可以节省IP资源，却会给某些监测领域带来麻烦。监测点的位置分散，如果仅对几个点使用代理服务器，会使系统建设的成本增加。如果检测的终端与服务器间的地域跨度较大时将会使一些宽带网络运营商接口的速度较慢，会使TCP/IP的连结出现超时的现象，是网络系统传输的实时性和可靠性降低；现在的以太网安全机制可以防止站表溢出或是访问受限功能主要是防止黑客的攻击，但是它却不具备加密的功能。针对出现的问题，基于以太网数据传输系统设计要针对其在通信方式上的局限性，要综合考虑远程检测成本、传输速度及传输的安全性、实时性等多方面的因素，并做出切实可行的方案设计。
二、系统的结构设计
系统设计采用采用具有层次化的结构设计。检测的终端及检测服务器、分布传输设备要置于现场通信网极和Internet。大概的通信流程主要是检测终端可以将数据通过虚拟的IP直接上传给分布式传播设备，这种安装方法是最简单、最直接、不用布线的，且传输速度快、运行成本较低。利用传输设备对数据进行AES加密设置这样可以防止被黑客攻击。加密后的GMS网络把数据传给远端的服务器，因为GMS网络所覆盖的面积较大，运营商可以保证通信质量，用流量计算使检测系统的运行成本降低。系统结构设计以基于以太网为基础、AES加密和移动远程通信的手段对数据进行传输，可以对原有的协议精简，使内核尺度减小，在保证通信质量的前提下，节省资源同时也使成本降低。
三、AES加密算法的实现原理
1.AES加密法的出现可以抵御现在的多重密码解析法。AES加密十分缜密，需要十几次的加密，每一轮的加密都是在原来的基础上进行扩展的，不含混合变换。在加密的过程中字节和列的变换是有限制性的，可以把每一次输出的结果保存在列出的表格中，经过反复的对比来使AES加密速度提升。可以通过字节变换法对其进行运算，将运算的结果进行对比，把AES加密法保存在储存器中，然后输入相应的数值，在表中找出相应的数据。存储器中的字节变换值就是输出的数值。与查表相结合，可以使列混合变换实现快速的查处所要求的结果。
2.GSM是实现远程监测与网络转换接口进行会话的前提，在传统的方式中，串口指令只是考虑到单片机的系统资源的有限性，直接用于精简TCP/IP协议与AES加密法中。这样下去，如果出现串口频繁发送指令的状况，就会使单机的负担加重，使其稳定性降低。针对这个问题，实行嵌入式的模式在AT平台上开发并应用该程序，此模式受GMS模块的控制，不需要外部的干涉，稳定性、可植入性较高。GPRS的优势是费用低、效率快，最重要的是长久在线性，GPRS的流程中主要有IP地址、GPRS用户及密码。可以利用ADL的应用程序控制数据的交换，接受定义数据流就可以在控制数据流中得到应用。
四、通过测试发送数据
可以通过对终端进行监测与Internet直接传输数据，还可以用分布式设备来传输数据。可以限定时间对测试进行记录分析。数据表明在上午八点到十点这段时间，上网人数最多传输的速率较慢，呈滞后性状态。在两点到四点这段时间内，上网人数较少，传输数据可以迅速发送出去。数据传输不是一直处于平稳的状态的在高峰期的时候会相对的滞后，在低峰期的时候传输速率较快。传输的可靠性是依据不同的运营商接口端来决定的，如果TCP/IP连接超时，就会使数据处于滞留的状态，这就要考虑到存储器的问题，如果出现存储器饱和的状态，无法存进时会使数据流失，造成重大的损失。如果在TCP/IP连接实时的状况下，传输时服务质量较好，GSM的覆盖量广泛，就可以防止有效性数据丢失的问题。
五、结束语
原有的远程监测方案有很多的不足之处，为了满足现实的需要，在传统远程传输系方案基础上，建立以太网为基础的数据传输系统和GMS通信技术的远程传输创新设计方案，在提高速率、节约资本、实时性、可靠性方面取得了成效。
参考文献：
[1]徐皑冬,王宏,杨志家.基于以太网的工业控制网络[J].信息与控制,2000,2
[2]杨国诗.网络控制系统的发展与面临的挑战[J].安庆师范学院学报(自然科学版),2008,3
[3]彭可.控制网络系统性能分析,系统设计和网络互连的研究与应用[D].中南大学,2004
[4]夏锋,孙优贤.工业以太网应用性能分析[J].电气传动,2004,2
[5]陈一雷,王俊杰.工业以太网的研究与发展[J].低压电器,2002,5