網絡風暴的檢測設備和檢測方法與流程

2023-09-22 21:40:05 2

本發明涉及變電站智能自動安全裝置領域，特別是涉及網絡風暴的檢測設備和網絡風暴的檢測方法。

背景技術：

智能變電站的間隔層、過程層和站控層的通信都為數位訊號。裝置通信的穩定性是變電站不可或缺的重要部分，與保護、測控、計量等環節密切相關。工程應用中，由於過程層和站控層以及間隔層之間通信存在組網方式，這種通信方式必須經過交換機，因此在組網等環節會受網絡風暴以及錯誤幀的影響。網絡風暴以及各種錯誤幀嚴重影響了站內設備的可靠運行。因此，迫切的需要一種手段能快速、準確地對站內裝置進行相應的網絡風暴檢測，確保採樣系統可靠運行。

傳統技術中雖然已有測試儀可以實現單裝置的網絡風暴檢測，但是如需模擬智能變電站內複雜的多格式報文共存的環境，則需要多臺該測試儀配合才能完成，提高了網絡風暴檢測的設備成本。

技術實現要素：

基於此，有必要針對上述成本高的問題，提供一種網絡風暴的檢測設備和檢測方法，在模擬智能變電站內複雜的多格式報文共存的環境時能夠節省網絡風暴檢測的設備成本。

一種網絡風暴的檢測設備，所述檢測設備為智能變電站中的設備，包括依次相連的微處理器、寄存器和現場可編程門陣列；

所述微處理器用於獲取預先配置的網絡風暴配置文件，對所述網絡風暴配置文件進行解析，根據解析結果獲得網絡風暴配置信息，並將網絡風暴配置信息寫入所述寄存器，其中所述網絡風暴配置文件中的信息包括檢測設備的若干個發送口以及每個發送口所要輸出的多種不同格式的單幀報文；

所述寄存器用於存儲網絡風暴配置信息，其中所述網絡風暴配置信息包括若干個發送口以及每個發送口所要輸出的所有單幀報文；

所述現場可編程門陣列從所述寄存器讀取網絡風暴配置信息，根據讀取的網絡風暴配置信息通過若干個發送口向智能變電站中的若干個待檢測設備對應輸出各個單幀報文，以對若干個待檢測設備進行網絡風暴的在線檢測。

一種網絡風暴的檢測方法，包括步驟：

獲取預先配置的網絡風暴配置文件，其中所述網絡風暴配置文件中的信息包括檢測設備的若干個發送口以及每個發送口所要輸出的多種不同格式的單幀報文，所述檢測設備為智能變電站中的設備；

對所述網絡風暴配置文件進行解析，根據解析結果獲得網絡風暴配置信息，其中所述網絡風暴配置信息包括若干個發送口以及每個發送口所要輸出的所有單幀報文；

通過若干個發送口向智能變電站中的若干個待檢測設備對應輸出各個單幀報文，以對若干個待檢測設備進行網絡風暴的在線檢測。

上述網絡風暴的檢測設備和檢測方法，通過智能變電站內的設備輸出網絡風暴報文，直接在智能變電站中對待檢測設備進行網絡風暴在線檢測，不依靠外部測試儀、交換機搭建環境，節省了測試儀、交換機等設備的外購成本，可以緩解現場運維人員的操作負擔、並減少現場的運維成本，而且相較於傳統技術中測試儀離線檢測的方式，對在線檢測的支持可大大增加對智能變電站內設備網絡風暴檢測的可靠性。另外，通過配置文件的設置，檢測設備的單個發送口可以輸出多種不同格式的網絡風暴報文，相較於傳統技術中測試儀在進行網絡風暴測試時只能進行單格式的報文輸出，在模擬智能變電站內複雜的多格式報文共存的環境時，則本發明僅需要一臺檢測設備即可以實現，大大節省了網絡風暴檢測的設備成本。

附圖說明

圖1為一實施例的網絡風暴的檢測設備的結構示意圖；

圖2為另一實施例的網絡風暴的檢測設備的結構示意圖；

圖3為一實施例的網絡風暴的檢測方法的流程示意圖；

圖4為一具體實施例的通過抓包軟體抓取的通信報文的示意圖；

圖5為一具體實施例的網絡風暴配置文件的示意圖；

圖6為一具體實施例的對抓取的通信報文進行修改的示意圖。

具體實施方式

為更進一步闡述本發明所採取的技術手段及取得的效果，下面結合附圖及較佳實施例，對本發明的技術方案，進行清楚和完整的描述。

如圖1所示，一種網絡風暴的檢測設備，所述檢測設備為智能變電站中的設備，包括依次相連的微處理器110、寄存器120和現場可編程門陣列130；

所述微處理器110用於獲取預先配置的網絡風暴配置文件，對所述網絡風暴配置文件進行解析，根據解析結果獲得網絡風暴配置信息，並將網絡風暴配置信息寫入所述寄存器120，其中所述網絡風暴配置文件中的信息包括檢測設備的若干個發送口以及每個發送口所要輸出的多種不同格式的單幀報文；

所述寄存器120用於存儲網絡風暴配置信息，其中所述網絡風暴配置信息包括若干個發送口以及每個發送口所要輸出的所有單幀報文；

所述現場可編程門陣列130從所述寄存器120讀取網絡風暴配置信息，根據讀取的網絡風暴配置信息通過若干個發送口向智能變電站中的若干個待檢測設備對應輸出各個單幀報文，以對若干個待檢測設備進行網絡風暴的在線檢測。

上述網絡風暴的檢測設備為智能變電站的某設備。在一個實施例中，該檢測設備為合併單元或者多合一裝置。該檢測設備節省了測試儀、交換機等設備的外購成本，提高了對智能變電站內設備網絡風暴檢測的可靠性。為了更好地理解本發明，下面對該檢測設備包括的各個器件進行詳細介紹。

為了在保持智能變電站某設備(檢測設備)的已有功能的基礎上實現該設備的網絡風暴輸出功能，需要在該設備內預先配置網絡風暴配置文件。因此，在一個實施例中，如圖2所示，檢測設備還包括與所述微處理器110相連的配置文件生成器100，配置文件生成器100用於生成網絡風暴配置文件。

在一個實施例中，所述配置文件生成器100還用於配置檢測設備的發送口的信息以及每個發送口所要輸出的多種不同格式的單幀報文。發送口用於向外輸出網絡風暴報文，採用檢測設備中已有的某一口(光口)或多個口。因此需要通過編輯界面對網絡風暴的發送口進行編輯，並將發送口的信息寫入配置文件。具體哪些發送口用於輸出網絡風暴報文可以根據用戶實際需要進行確定，原則上不影響原有功能的口均可以作為輸出網絡風暴報文的發送口。多種不同格式的單幀報文包括所述檢測設備進行本地採樣獲得的單幀報文以及預先配置的其它格式的單幀報文，以合併單元為例，多種不同格式的單幀報文不僅包括本地採樣並獲得的iec(internationalelectrotechnicalcommission，國際電工委員會)61850-9-2以及iecgoose(genericobjectorientedsubstationevent，面向通用對象的變電站事件)的相關報文，還包括各類tcp/ip(transmissioncontrolprotocol/internetprotocol，傳輸控制協議/網際網路互聯協議)、iec61850報文，例如mm(mobilemanagement，移動性管理)、sntp(simplenetworktimeprotocol，簡單網絡時間協議)等。

網絡風暴報文可以根據用戶實際需要進行編輯。例如，在一個實施例中，所述配置文件生成器100通過抓包軟體抓取智能變電站運行過程中產生的多種不同格式的通信報文，對抓取的所用通信報文中的若干個通信報文進行修改，獲得異常狀態報文，根據未修改的通信報文以及異常狀態報文獲得網絡風暴配置文件中的各個單幀報文。

為了更好地模擬各種複雜故障場景，在一個實施例中，所述配置文件生成器100還用於配置每個發送口的單幀報文輸出間隔時間，從而實現每個口能以不同的速率發出多種不同幀格式的網絡風暴報文。單幀報文輸出間隔時間是對每個發送口進行設置。可選的，每個單幀報文的傳輸速率的具體計算公式如下：

單幀報文的長度×8bits/單幀報文輸出間隔時間＝單幀報文的傳輸速率(即單幀報文的流量)(mb/s)。

進行上述配置後，得到網絡風暴配置文件，該配置文件中的信息包括發送口信息、單個發送口下的多種不同格式的單幀報文幀信息、單個發送口發送單幀報文的數目、單幀報文輸出間隔時間(可選)等，從而實現發送口多幀不同速率(可選)不同格式的網絡風暴報文(單幀報文)的組合。

獲取到網絡風暴配置文件後，微處理器110對所述網絡風暴配置文件進行讀取和解析，以獲得網絡風暴的配置信息。配置信息包括單幀報文幀信息、發送口信息、單口發送報文數目和單幀報文輸出間隔時間等。微處理器110可以為powerpc等。微處理器110對配置文件解析後，可以將配置信息寫入寄存器120中，以方便後續網絡風暴報文的輸出。

所述現場可編程門陣列130從寄存器120獲得配置信息後，就可以根據配置信息進行網絡風暴報文的組包發送，對智能變電站的各個設備進行網絡風暴的檢測。如果僅對一個發送口配置不同幀格式的網絡風暴報文，則該發送口可模擬發出不同類型的網絡風暴報文，實現對待檢測設備的網絡風暴測試。如果對多個發送口分別配置不同幀格式的網絡風暴報文，則每個發送口都獨立輸出不同類型的網絡風暴報文，實現同時對多臺待檢測設備的網絡風暴測試。具體網絡風暴測試的方法可以根據現有技術中已有的方式實現。

在一個實施例中，所述現場可編程門陣列130向若干個待檢測設備對應輸出所述檢測設備進行本地採樣獲得的iec61850-9-2以及iecgoose的相關單幀報文，以及預先配置的各類tcp/ip和iec61850單幀報文。

在一個實施例中，所述網絡風暴配置文件中的信息還包括設置的每個發送口的單幀報文輸出間隔時間；所述現場可編程門陣列130獲得每個單幀報文的長度，根據每個單幀報文的長度與對應發送口的單幀報文輸出間隔時間，獲得每個單幀報文的傳輸速率，按照每個單幀報文的傳輸速率向若干個待檢測設備對應輸出各個單幀報文。通過對發送報文的單幀長度以及報文發送間隔時間進行設置，從而實現裝置每個口能以不同的速率(不同的流量)發出多種不同幀格式風暴報文，完成對複雜測試情況的模擬。

基於同一發明構思，本發明還提供一種網絡風暴的檢測方法，下面結合附圖對本發明檢測方法的具體實施方式做詳細描述。

如圖3所示，一種網絡風暴的檢測方法，包括步驟：

s110、獲取預先配置的網絡風暴配置文件，其中所述網絡風暴配置文件中的信息包括檢測設備的若干個發送口以及每個發送口所要輸出的多種不同格式的單幀報文，所述檢測設備為智能變電站中的設備；

s120、對所述網絡風暴配置文件進行解析，根據解析結果獲得網絡風暴配置信息，其中所述網絡風暴配置信息包括若干個發送口以及每個發送口所要輸出的所有單幀報文；

s130、通過若干個發送口向智能變電站中的若干個待檢測設備對應輸出各個單幀報文，以對若干個待檢測設備進行網絡風暴的在線檢測。

上述網絡風暴的檢測方法可以通過相應的程序實現，程序運行在智能變電站的某設備中，例如合併單元或者多合一裝置中。該方法節省了測試儀、交換機等設備的外購成本，提高了對智能變電站內設備網絡風暴檢測的可靠性。為了更好地理解本發明，下面對各個步驟進行詳細介紹。

在步驟s110中，為了在保持智能變電站某設備(檢測設備)的已有功能的基礎上實現該設備的網絡風暴輸出功能，需要在該設備內預先配置網絡風暴配置文件。下面對具體配置網絡風暴配置文件的過程進行詳細介紹。

(1)發送口編輯：

發送口用於向外輸出網絡風暴報文，採用檢測設備中已有的某一口(光口)或多個口。因此需要通過編輯界面對網絡風暴的發送口進行編輯，並將發送口的信息寫入配置文件。例如，設置1口，則檢測設備1口用於對外輸出網絡風暴報文。又例如，設置1，2，3口，則相應的1口、2口和3口用於對外輸出網絡風暴報文。具體哪些發送口用於輸出網絡風暴報文可以根據用戶實際需要進行確定，原則上不影響原有功能的口均可以作為輸出網絡風暴報文的發送口。

(2)對單個發送口下的各個單幀報文進行配置：

報文是網絡中交換與傳輸的數據單元，也是網絡傳輸的單元。報文包含了將要發送的完整的數據信息，其長短不需一致。報文在傳輸過程中會不斷地封裝成分組、包、幀來傳輸，封裝的方式就是添加一些控制信息組成的首部，那些就是報文頭。幀為數據鏈路層的協議數據單元，為了保證數據的可靠傳輸，把報文封裝成幀，即組成單幀報文。單幀報文也即為文中所提及的一個網絡風暴報文。

網絡風暴報文可以根據用戶實際需要進行編輯。例如，在一個實施例中，獲取預先配置的網絡風暴配置文件之前，還可以包括步驟：通過抓包軟體抓取智能變電站運行過程中產生的多種不同格式的通信報文，對抓取的所用通信報文中的若干個通信報文進行修改，獲得異常狀態報文；根據未修改的通信報文以及異常狀態報文獲得網絡風暴配置文件中的各個單幀報文。

抓包軟體可以採用現有技術中已有的軟體，例如wrieshark軟體。如圖4所示，為通過wrieshark軟體抓取的通信報文的具體實施例的示意圖。將該通信報文粘貼複製進配置文件，則可以得到一個單幀報文，如圖5所示的sv的部分。另外，為了更真實的模擬各種複雜故障場景，可選的，還可以對抓取的通信報文進行修改，以sv為例，如果想修改svid欄位，則可以修改圖6中標黑部分，即80、03、53、41和43部分，從而模擬變電站運行時候常產生的異常狀態報文，對變電站內裝置的可靠性進行檢驗，完美模擬各種複雜故障場景。

另外，還可以通過在配置文件中手動輸入的方式(一個數據位為32位)獲得各個發送口下的多種不同格式的單幀報文，或者手工輸入和抓包軟體相結合的方式獲得各個發送口下的單幀報文，本發明並不對此做出限定。

各個單幀報文都是相互獨立的報文，各個單幀報文的格式是根據實際需要隨意設定的，沒有限制。配置好各個單幀報文後，單個發送口就可以輸出多種不同格式的報文，模擬變電站內複雜的多報文共存的環境。以合併單元為例，通過配置文件可以對合併單元發送的網絡風暴報文幀格式進行編輯，合併單元可以正常的發出iec61850-9-2以及iecgoose的相關報文，還能發出各類tcp/ip、iec61850報文，例如mm、sntp。

(3)對單幀報文的傳輸速率進行配置：

為了更好地模擬各種複雜故障場景，在一個實施例中，還可以通過配置文件對每個單幀報文的傳輸速率進行配置，傳輸速率的配置可以通過對單口發送的單幀報文輸出間隔時間實現，從而實現每個口能以不同的速率發出多種不同幀格式的網絡風暴報文。單幀報文輸出間隔時間是對每個發送口進行設置。單幀報文輸出間隔時間的最小單位可以為微秒。可選的，每個單幀報文的傳輸速率的具體計算公式如下：

單幀報文的長度×8bits/單幀報文輸出間隔時間＝單幀報文的傳輸速率(即單幀報文的流量)(mb/s)。

以一個1000個字節的goose報文為例，假設設定的單幀報文輸出間隔時間為2ms，則該幀網絡風暴報文傳輸速率最大為1000×8bits/2ms＝4mb/s。

進行上述配置後，得到網絡風暴配置文件，該配置文件中的信息包括發送口信息、單個發送口下的多種不同格式的單幀報文幀信息、單個發送口發送單幀報文的數目、單幀報文輸出間隔時間(可選)等，從而實現發送口多幀不同速率(可選)不同格式的網絡風暴報文(單幀報文)的組合。

如圖5所示，為一具體實施例的網絡風暴配置文件的示意圖，其中：#2表示為網絡風暴輸出的發送口配置在檢測設備的2口，4表示該2口下發送4幀不同格式的單幀報文，4幀不同格式的單幀報文分別為圖5所示的goose、sv、goose和goose4個部分的單幀報文，100*則表示為單幀報文輸出間隔時間為100微秒。

在步驟s120中，配置好網絡風暴配置文件後，對所述網絡風暴配置文件進行讀取和解析，以獲得網絡風暴的配置信息。配置信息包括單幀報文幀信息、發送口信息、單口發送報文數目和單幀報文輸出間隔時間等。對配置文件的解析可以通過powerpc等實現。對配置文件解析後，可選的，可以將配置信息寫入寄存器中，以方便後續網絡風暴報文的輸出。

在步驟s130中，獲得配置信息後，就可以根據配置信息進行網絡風暴報文的組包發送，對智能變電站的各個設備進行網絡風暴的檢測。讀取配置信息並輸出各個單幀報文可以通過fpga(field－programmablegatearray，現場可編程門陣列)等設備實現。如果僅對一個發送口配置不同幀格式的網絡風暴報文，則該發送口可模擬發出不同類型的網絡風暴報文，實現對待檢測設備的網絡風暴測試。如果對多個發送口分別配置不同幀格式的網絡風暴報文，則每個發送口都獨立輸出不同類型的網絡風暴報文，實現同時對多臺待檢測設備的網絡風暴測試。具體網絡風暴測試的方法可以根據現有技術中已有的方式實現。

在一個實施例中，通過若干個發送口向智能變電站中的若干個待檢測設備對應輸出各個單幀報文包括：向若干個待檢測設備對應輸出所述檢測設備進行本地採樣獲得的iec61850-9-2以及iecgoose的相關單幀報文，以及預先配置的各類tcp/ip和iec61850單幀報文。

在一個實施例中，所述網絡風暴配置文件中的信息還包括設置的每個發送口的單幀報文輸出間隔時間；通過若干個發送口向智能變電站中的若干個待檢測設備對應輸出各個單幀報文包括：獲得每個單幀報文的長度，根據每個單幀報文的長度與對應發送口的單幀報文輸出間隔時間，獲得每個單幀報文的傳輸速率；按照每個單幀報文的傳輸速率向若干個待檢測設備對應輸出各個單幀報文。通過對發送報文的單幀長度以及報文發送間隔時間進行設置，從而實現裝置每個口能以不同的速率(不同的流量)發出多種不同幀格式網絡風暴報文，完成對複雜測試情況的模擬。

以圖5所示的配置文件為例，在進行網絡風暴測試時，從檢測設備的2口以不同的傳輸速率發送4幀不同格式的單幀報文，模擬站內複雜的多格式報文共存的環境。

傳統技術中的測試儀可以實現單裝置的檢測，但是該測試儀在進行網絡風暴測試時只能進行單格式的報文輸出，無法同時對多臺裝置施加不同流量、不同格式的報文，如需模擬站內複雜的多報文共存的環境，需要多臺測試儀配合完成，提高了網絡風暴測試的成本。此外，該測試儀的離線檢測無法對變電站整體系統環境的模擬，並且需要搭建複雜的系統費時容易出錯，降低了智能變電站內設備網絡風暴檢測的可靠性。

上述網絡風暴的檢測設備和檢測方法，檢測設備在兼容傳統功能的基礎上，還具備網絡風暴檢測功能。可在站內根據需求對智能變電站站內裝置進行單播、組播、廣播網絡風暴的相關測試；可通過報文編輯、流量控制等功能，使設備單口發出的各類tcp/ip、iec61850組合報文；可支持同時對多臺裝置同時以不同規約和不同的流量進行網絡風暴檢測，還可以直接在變電站系統中進行，無需外購測試儀，網絡風暴檢測不依靠外部測試儀、交換機搭建環境，在線檢測的支持可大大增加對智能變電站內設備網絡風暴檢測的可靠性，同時節省了測試儀、交換機等設備的外購成本，可以緩解現場運維人員的操作負擔、並減少現場的運維成本。所以本發明在時間效率方面、運維成本方面、檢測可靠性等方面對變電站設備的網絡風暴檢測均有優化。

本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機存儲記憶體(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。