一種空管自動化網絡數據監控的設計與實現

摘 要：文章提出一種應用于空中交通管制自動化系統的網絡數據監控系統，該系統通過C#實現，能夠部署與外接的windows平臺監控機，對系統網內數據進行多參數監控，并對網絡數據的在線誤碼統計、在線數據記錄及數據報文緩存，適用于空中交通管制自動化的后期設備維護和故障排查。

關鍵詞：網絡監控；空中交通管制自動化；網絡監聽；網絡數據；C#

引言

當代空中交通管制已從以往的程序管制過渡到自動化管制，而應用的自動化設備也從單機版走向分布式集成管理。這種模式可以最大限度降低系統的故障率以及提高系統的冗余度，為業務運行提供更好、更安全的技術保障。而分布式不可避免地需要進行網絡的搭建，這也使得網絡成為系統安全保障的另一個關鍵點。文章提出一種能夠適用于空中交通管制自動化系統的網絡數據分析系統，設計通過visual2010平臺進行開發、采用C#語言，能夠實現對空管自動化的網絡在線分析和監控。對于自動化的雷達數據誤碼分析、雷達目標分裂以及網絡堵塞等網絡數據相關的故障排除有一定的數據支撐能力。

1 設計的實現

在實際工作中，雷達數據通常通過協議轉換器從同步數據轉換為TCP/IP網絡數據并經過相應的服務器處理完畢后進行空管自動化的全網發布。不同的終端在網絡上進行數據拾取，實現相應的自動化能力。而這個過程，如果網絡堵塞或雷達數據有誤碼，如若無法實時在線監控，數據被處理完畢后加入的記錄儀數據將不再擁有其原始可分析性，這使得回放數據進行故障排查有一定局限性。因此系統可以通過在未發布的雷達數據網絡中接入一臺windows網絡監控機，通過監控機部署軟件對其進行網絡分析處理，實現系統的實時無差錯監控。系統功能分為接口設計、數據監控分析、數據存儲與記錄三大功能模塊。

1.1 方案設計及流程設計

以往的網絡數據分析，主要有：（1）由SNMP協議管理進行設計，方案主要通過使用SNMP協議訪問網內的網絡設備及主機，并在SNMP管理服務器上對其進行管理和控制，導出相應的網絡數據。這種模式無疑會加重網絡的負擔，并且適用性有限，只能應用于應用層以下的數據分析，而對于空管自動化網絡分析來說，應用層的數據更為關鍵；（2）另一種方案則是基于主機代理服務器分析，通過對所有網內主機的請求進行網絡代理，實現對代理服務器的全網監控，這對于空管自動化而言也不切合實際；（3）最后一種，也是文章采用的一種方案，通過網絡監聽，監聽計算機端口及相應網絡交換機端口對數據進行分析記錄，這對于采用星形拓撲為主的空管自動化則是一個較好的方案，能夠實現系統的實時性、適用性、擴展性和可維護性。

系統通過web頁面遠程控制、管理。實現上在應用層采用多線程方式進行分組監控和分析任務，數據實時發送與網絡數據分析模塊，再匯總到數據庫進行數據存儲。遠程管理可以實現調度任務對控制層下的數據進行分析，與此同時針對雷達數據的格式需求和誤碼標準進行數據庫統計，當發現有誤碼率過高或其他相應的數據異常，可以進行實時告警。在應用軟件上系統提供了數據庫數據統計、調度任務操作日志查詢、定時段進行網絡數據監控分析，歷史查詢等基礎功能，此處不再贅述。

1.2 接口設計

通過與廠家的雷達協議轉換器的協議對接，結合socket，構成軟件的接口模塊設計。如文獻[2]所述，Socket是網絡監聽采用的主流工具，能夠提供相應的網絡數據監聽、協議分析及其他相關功能，在C#程序設計中，visual2010平臺也提供了socket套接字。

首先引入socket相應的命名空間。

using System.Net；

using System.Net.Sockets；

在后臺服務器程序設計上為了減少系統對計算機的資源占用，采用控制臺程序設計，因此在主程序中可以如下：

IPAddress myip = new IPAddress（new byte[] { 127， 0， 0， 1 }）；

TcpListener listener = new TcpListener（myip， 8500）；

listener.Start（）；

Console.WriteLine（"開始監控 ..."）；

Console.WriteLine（"＼n＼n輸入＼"Q＼"鍵退出。"）；

ConsoleKey key； do {

key = Console.ReadKey（true）.Key；

} while （key ！= ConsoleKey.Q）；

而在返回數據中，可以進行相應的數據分析處理，這一步則交與數據分析模塊處理。

1.3 數據分析

在網絡數據分析方面，主流的分析方法有網絡蹤跡法、分組過濾法。本系統主要采用分組過濾法，并在實踐中針對雷達數據進行進一步的分析處理。在每次分析過程中，系統對網絡線路上的數據包進行處理，包括完整數據及碎片數據。根據實驗發現，自動化網絡數據中數據包之間的間隔為2-5s，因此對每個數據包進行C#中的Timer定時器調用顯然容易造成資源緊張，因此在設計中可以將緩存區設置為512K以上，對數據包進行分批處理。而數據分割方面則借助于包的數據格式。在數據分析過程，可以定義分析樹，在樹形分析中獲取包的路由，并找尋誤碼包的來源，為雷達目標分裂、雷達顯示異常等相關實時數據進行排查。另一方面，過濾的規則定義為數據包的首部四元組合、數據包的方向以及雷達的數據格式和誤碼標準（支持包括Raytheon、ALenia、Thales在內的多種主流雷達數據格式）。

1.4 數據記錄

在數據記錄上，系統將分析得到的網絡數據進行數據庫入庫管理，在C#中，開發平臺提供了其與SQL SERVER的安全、快捷接入。實現較為簡單，如下：

SqlConnection sqlCon = new SqlConnection（）；

sqlCon.ConnectionString = "Data Source=；Initial Catalog=；User

Id=sa；Password=system1243；"；

sqlCon.Open（）；

當然，與上述同理系統也需要引入的命令空間：using System.Data.SqlClient；

而與此同時，系統還將提供操作記錄以提高系統自身的數據安全及維護能力，在這基礎上，日志采用txt文檔進行實時記錄。在c#中實現有：

StreamWriter sw = File.AppendText（Server.MapPath（"."）+"＼＼Log.txt"）；

sw.WriteLine（getdata）；

sw.Flush（）；

sw.Close（）；

其中getdata為系統記錄的操作變量，將在實際運行中進行操作記錄。

2 結束語

文章提出一種基于網絡監聽的、適用于空管交通管制自動化的網絡數據監控系統，系統應用于空管一線值班環境，能夠對空管自動化系統進行數據安全保障及針對性后期安全排查，也為相關分布式局域網的網絡數據監控提供一種參考。

參考文獻

[1]邱均平，等.網絡數據分析[M].北京大學出版社，2004.

[2]曾培彬.基于多線程的溫濕度集中監控設計[J].計算機系統應用，2013（02）.

[3]畢強，等.超文本信息組織技術[M].科學技術文獻出版社，2004.

作者簡介：李長棟（1988-），男，黑龍江，中國民用航空深圳空中交通管理站，助理工程師，本科，空中交通管制自動化。