数模切换器设备、楼宇对讲系统和实现模拟系统和数字系统连接的方法_2

文档序号:9436565阅读:来源:国知局
信时,在数模切换器设备上使用Arp代理 技术代替所有模拟联网设备响应Arp请求。数模切换器设备将自身的MAC地址通过Arp响 应发送给通信的请求方,这样数字设备将数模切换器设备当作通信的目标主机。
[0034] 二、当数模切换器收到数字联网设备发送的IP数据包后,通过iptables的网络地 址转换技术将目的IP地址重定向到数模切换器自身IP地址。
[0035] 三、当模拟设备访问数字设备时,数模切换器使用网络地址转换机制将数据的源 IP伪装为模拟设备的虚拟IP。
[0036] 数模切换器实现模拟数据包和数字数据包的解析、协议转换和包重构,具体如 下:
[0037] -、当数字设备访问模拟设备时,数模切换器将接收到的数字数据包解析,转换为 模拟系统的数据包,通过模拟总线发给目的模拟联网设备。
[0038] 二、当模拟设备访问数字设备时,数模切换器通过模拟总线接收模拟联网设备向 数字联网设备发送的数据,从数据包中提取出目标设备ID和源设备ID并转换成对应IP,分 别作为TCP/IP通讯的目标IP和源IP,并对数据包进行重构,生成IP数据包,通过以太网发 送给目标设备。
[0039] 由此,本发明仅使用一个中间数模切换器,原来的模拟和数字系统布线几乎都不 需要变更,工程安装简单,升级方便,降低了工程安装及维护成本,同时满足了模拟系统用 户能够享受数字系统丰富联网功能和服务的需求。
[0040] 本发明一具体实施例的拓扑图如图1所示,数字联网设备包括数字室内分机、数 字门口机、电脑管理机等,通过以太网连接在一起;模拟联网设备包括模拟室内分机、模拟 门口机等,通过模拟总线连接在一起。数模切换器设备用于连接模拟系统和数字系统,其一 端与模拟总线连接,一端与以太网连接。
[0041] 进一步地,本发明既可以采用仅有一部数模切换器设备的方式,来实现整个模拟 系统和数字系统的对接;也可以利用多部数模切换器设备,其中每个安装模拟系统的单元 或楼座分别通过一部数模切换器设备与数字系统对接,每部数模切换器设备负责实现本单 元或本楼座内所有模拟设备与数字设备的通信。
[0042] 如图2所示,数模切换器设备由如下几部分构成:以太网接口单元、模拟接口单 元、协议适配单元和代理单元。由此,本发明采用数模切换器巧妙地实现了整个模拟系统和 数字系统的对接。其中,通过数模切换器的代理单元负责实现所连接的所有模拟设备的代 理,通过协议适配单元完成模数的转换,并且分别通过以太网接口单元和模拟接口单元,与 模拟系统和数字系统通信。
[0043] 优选地,代理单元例如为使用地址解析协议(Arp)代理技术的Arp代理单元。
[0044] 进一步地,由于在某些通信协议对源/目标地址做出了控制和核查,还需要将数 模切换器的IP转化为模拟主机的IP,以满足其通信要求。这种情况下,还可以进一步包括 网络地址转换单元,以将数模切换器的IP重定向或者伪装为模拟切换器的IP。
[0045] 其中,图2的【具体实施方式】中各单元的功能如下:
[0046] >以太网接口单元:用于接收/发送以太网数据包。
[0047] >模拟接口单元:用于接收/发送模拟总线数据包。
[0048] > Arp代理单元:用于实现IP代理。
[0049] >网络地址转换单元:用于实现IP数据包的目的IP重定向和源IP伪装。
[0050] >协议适配单元:用于实现模拟和数字协议数据包的解析、转换和重构。
[0051] 本发明的虚拟IP分配及ID/IP映射的具体实现方式优选可以采用如下的方式实 现:在楼宇对讲系统中,每台联网设备都有一个唯一的设备ID,通常由楼栋号、单元号、楼 层号、房间号组合生成。模拟系统直接使用该ID进行通信寻址;而数字系统中需要将ID转 换成IP后,使用IP地址进行通信寻址。为实现数字联网设备与模拟联网设备的相互访问, 每台模拟联网设备都分配一个虚拟的IP地址。整个混合联网的楼宇对讲系统可以采用统 一的查表或ID/IP映射规则实现ID/IP的相互转换。数模切换器设备需通过工程配置操作 配置其所代理的模拟联网设备的虚拟IP地址范围。
[0052] 通信时,数字联网设备可以直接通过TCP/IP协议寻址模拟联网设备的虚拟IP地 址完成通信,由于TCP/IP协议的物理层采用MAC地址来做访问控制,源设备先通过ARP协 议获取目标设备的MAC地址后可以发起访问,其访问流程如图3所示。
[0053] 其中设备1是发起通信的源端,其IP地址为10. 0. 65. 8, MAC地址为 01. 02. 03. 04. 05. 06 ;设备2是通信的对端,其IP地址为10. 0. 129. 8, MAC地址为 01. 22. 33. 44. 55. 66。在TCP/IP协议中,应先获取到通信对端的MAC地址后,才能发送IP 数据包,其流程为:
[0054] ①设备1广播发送Arp请求用于根据通信对端的IP地址(10.0. 129.8),获取对端 的MAC地址。
[0055] ②设备2收到广播后,判断设备1在请求获取自身MAC地址,则发送Arp响应给设 备1,响应中携带设备2的MAC地址(01. 22. 33. 44. 55. 66)。
[0056] ③设备1收到Arp响应,解析获取通信对端的MAC地址,构建IP数据包后发送给 设备2完成通信,其中IP数据包的目的IP为设备2的IP地址,目的MAC地址为设备2的 MAC地址。
[0057] 数字联网设备到樽拟联网设备的通信实现
[0058] 数字联网设备到模拟联网设备的通信是用中间设备来代替模拟设备,并采用类似 于图3的通信方式来实现。当数字联网设备向模拟联网设备通信时,在数模切换器设备上 使用Arp代理技术代替所有模拟联网设备响应用于获取其虚拟IP地址对应的MAC地址 的Arp请求。切换器设备将自身的MAC地址通过Arp响应发送给通信的请求方,这样可 以欺骗发送方,使它误认为数模切换器设备就是其要通信的目标主机。当收到数字联网 设备发送的IP数据包后,切换器通过iptables的DNAT(Destination Network Address Translation)技术将目的IP地址重定向到数模切换器自身IP地址。这样,网络层的IP数 据包才会通过内核TCP/IP协议栈递交给应用层的协议适配模块。应用层协议适配模块进 行数据包的解析、转换和重构,通过模拟总线发给目的模拟联网设备,完成通信。为助于理 解,下文以一个简单示例来介绍数字联网设备到模拟联网设备通信的整个流程。
[0059] 参见图4,其中,设备1为数字设备,为通信的发起方,其ID为0010101,IP为 10. 0. 65. 8, MAC地址为01. 02. 03. 04. 05. 06。设备2为模拟设备,为设备1通信的目标设 备,其ID为0020101,分配的虚拟IP为10. 0. 129. 8。数模切换器设备为连接本次通信两端 的中间设备,其 ID 为 0020000, IP 为 10. 0. 129. 64, MAC 地址为 01. 22. 33. 44. 55. 66,代理的 虚拟子网为10. 0. 129. 0/24 (代理的主机IP地址范围为10. 0. 129. 1~10. 0. 129. 255)。数 字设备1向模拟设备2通信的流程如下:
[0060] ①设备1通过查表或ID/IP映射规则获取到通信目的设备2的ID (0020101)对应 的 IP 地址为(10. 0. 129. 8)。
[0061] ②设备1广播发送Arp请求用于获取目标IP为10. 0. 129. 8的主机的MAC地址。
[0062] ③数模切换器设备收到该广播后,使用Arp代理机制发送Arp响应给设备1,响应 中携带自身 MAC 地址(01. 22. 33. 44. 55. 66)。
[0063] ④设备1构建并发送IP数据包,IP数据包的目的MAC地址为数模切换器设备的 MAC地址(01. 22. 33. 44. 55. 66),目的IP为模拟设备的虚拟IP地址(10. 0. 129. 8) ; IP数据 包中携带通信源设备ID (0010101),目的设备ID (0020101)以及其它数据。
[0064] ⑤数模切换器设备收到该IP数据包后,使用iptables的DNAT机制,将IP数据包 的目的IP地址(10. 0. 129. 8)重定向到数模切换器设备的本机IP地址(10. 0. 129. 64);然 后由内核TCP/IP协议栈将IP数据包通过传输层递交给应用层程序。
[0065] ⑥数模切换器设备应用层的协议适配模块,解析IP数据包,获取源设备 ID (0010101)与目标设备ID (0020101),并重构成模拟数据包。
[0066] ⑦数模切换器设备通过模拟总线将模拟数据包发送给目标设备2。
[0067] 通过上述方式,可以实现数字联网设备1到模拟联网设备2的通信。
[0068] 樽拟联网设备到数字联网设备的通信实现
[0069]当模拟联网设备向数字联网设备通信时,数模切换器设备通过模拟总
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