一种分布式机动组网条件下的数据转发方法与流程

本发明属于数据通信，具体涉及一种数据转发方法。

背景技术：

1、在分布式应用中，各分布式业务节点之间的数据按需分发是所有上层业务正常运行的基础。单播、组播、dds(data distribution service)是常用的分布式应用的数据转发方法。单播方式下发送节点需要知悉各目的节点的ip地址，跨网段通信支持性好；组播方式下发送节点无需知悉各目的节点的ip地址，但跨网段通信需要交换机进行相应的组播配置；dds方式灵活，但部分既有硬件设备通过此方式接入的改造难度较大。某系统需接入用户网络，设备机动化部署ip地址无法固定，系统存在设备间一对一、一对多的tcp、udp通信，此外系统还包含ip地址固化无法变更的既有硬件设备。

2、面对上述系统应用需求，仅采用单播存在发送端程序与数据转发策略耦合过深的问题，导致发送端程序较为复杂；由于用户方网络设施并不支持跨网段组播而无法在该系统中使用组播方式；使用dds则存在系统既有硬件设备无法进行适应性改造的现实问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种分布式机动组网条件下的数据转发方法，从硬件、软件两个层面进行针对性设计，组合应用单播、组播、nat等技术设计了针对系统特点的数据转发策略，开发专门的数据转发软件由其负责全系统各节点之间数据的按需转发，发送端程序只需要将数据发送至固定的ip地址和端口，从而向发送端屏蔽数据转发的复杂性。本发明经实际网络环境下的测试验证可有效保证系统分布式设备节点间的数据可靠通信和按需分发。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

3、步骤1：系统数据转发需求分析

4、系统包括4辆载车，每辆载车配置一致；含1台服务器、1台pc以及车载设备1、车载设备2、车载设备3；

5、车内各设备具体如下：

6、所述服务器用于部署mysql服务和ftp服务；

7、所述pc用于部署设备上位机软件，显示控制本车设备和其他车设备；

8、每辆载车内设备号相同的车载设备ip地址相同；

9、业务数据交互需求：

10、a)指定任一载车为主控车；

11、b)主控车pc上的上位机软件既能控制本车设备也能远程控制其他车设备，既能显示本车设备工作状态，也能显示其他车内设备工作状态；

12、c)任一载车pc上的上位机软件，能控制本车设备，能显示本车设备工作状态；

13、d)所有载车pc上的上位机软件运行需要连接主控车内服务器的ftp和mysql服务器；

14、步骤2：组网互联设备选择及配置；

15、每台车载设备配置1台路由器和1台交换机，路由器划分vlan1、vlan2，vlan1为外网、vlan2为内网；

16、每辆载车规划车内局域网，通过nat协议实现车内网地址与用户外网地址的转换；

17、步骤3：建立应用层数据转发策略；

18、步骤3-1：设备控制指令报文转发策略；

19、设备控制指令有两个来源，第一种是来自于本载车的上位机软件，第二种是来自于主控车的上位机软件，将这两种来源进行统一化处理，都是先由上位机软件发送至本载车组播组，载车内转发软件监听到该组播报文后转发至受控设备所在载车的外网地址，受控设备所在载车的路由器通过nat将设备控制指令发送至载车内受控设备，完成设备控制指令的发送；

20、步骤3-2：设备上报的工作状态数据转发策略；

21、设备上报的工作状态数据需要发送至本载车和主控车的上位机软件；设备通过单播上报工作状态至本载车转发软件，本载车转发软件接收到该报文后判断自身如果不是主控车则将报文单播至主控车转发软件，本载车转发软件同时将该报文组播至本载车内组播组；主控车转发软件收到报文后组播至主控车内组播组，主控车内上位机软件在主控车组播组中监听到该报文后解析应用；本载车内上位机软件在本载车组播组中监听到该报文后解析应用；

22、步骤4：设计并实现数据转发软件；

23、根据步骤3的应用层数据转发策略，设计并开发数据转发软件并部署于每辆载车的pc上；数据转发软件由组网配置、数据转发、状态监视三个模块组成；

24、a)组网配置：配置每辆车的外网ip地址，设置主控车；

25、b)数据转发：接收单播和组播报文，执行数据转发策略；

26、c)状态监视：实时显示数据转发状态，提示数据接收时间、数据源节点、数据转发时间、数据转发目的节点信息。

27、优选地，所述车载设备的网络地址分配如表1：

28、表1车内设备网络地址分配

29、

30、优选地，所述路由器的nat配置如表2：

31、表2路由器nat配置

32、 承载业务 外网地址 内网地址 端口 协议 ftp服务 vlan1接口地址 192.168.0.11 ftp tcp mysql服务 vlan1接口地址 192.168.0.11 3306 tcp pc的udp数据 vlan1接口地址 192.168.0.21 20601 udp 设备1的udp数据 vlan1接口地址 192.168.0.31 20602 udp 设备2的udp数据 vlan1接口地址 192.168.0.32 20603 udp 设备3的udp数据 vlan1接口地址 192.168.0.33 20604 udp。

33、本发明的有益效果如下：

34、本发明针对特定的分布式机动组网系统，该系统的各业务节点包括ip地址重复且无法更改的硬件设备，本发明的数据转发策略应用nat技术有效解决了各节点因ip地址冲突无法直接组网的问题，保证了业务节点内部ip地址的固定，同时满足系统可接入不同用户网段的应用需求，在系统设备变更接入网段时无需更改业务节点内部设备的网络配置，简化了系统组网联调复杂度。本发明的数据转发策略利用应用层数据转发从软件层面实现了节点间的数据按需交互，而无需对原有硬件设备进行改造。本发明的数据转发策略实现了系统上位机软件与受控设备的数据解耦和业务解耦。与其他方案相比，具有较明显的实现成本优势，同时使用简单降低了用户的使用成本。