網絡協議自身缺陷智能檢測系統設計

黃荻

關鍵詞： 智能檢測; 網絡協議缺陷; 系統設計; 缺陷控制器; 對比實驗; 運行環境模擬

中圖分類號： TN915.04?34; TP393 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2019）03?0068?05

Abstract： An intelligent detection system based on network protocol self defect is designed to detect the risk factor in network protocol effectively and quickly. The hardware design of intelligent detection system based on network protocol self defect is completed by means of the overall framework design， detection power design， and programmable defect controller design. The software design of the system is completed by means of Z?Stack network communication protocol design， self?defect detection node program design， and intelligent detection process design. The system operating environment is simulated， and the contrast experiment is designed. The experimental results show that the intelligent detection system based on network protocol self defect can greatly improve the detection speed and detection effectiveness of risk factor in the network protocol.

Keywords： intelligent detection; network protocol defect; system design; defect controller; contrast experiment; operation environmental simulation

0 ?引 ?言

為確定網絡協議中存在的風險性因子，避免造成網絡癱瘓現象的發生，現有技術主要通過PCB缺陷檢測模型或人工檢測方法確定風險性因子所處位置及數量，并根據具體檢測結果制定相應的清除方案。這種方法的運用過程依賴閾值分割快速迭代算法，確定網絡協議中風險性因子的具體屬性。閾值分割快速迭代算法的應用不僅需要大量運算數據支持，還需利用小波混合原理完成風險性因子中雜質粒子的去除[1?2]，這也是導致現有技術不能快速有效完成網絡協議中風險性因子檢測的主要原因。為避免上述現象的發生，設計一種新型的基于網絡協議自身缺陷的智能檢測系統。這種新型系統的硬件模塊結構沿用傳統的C/S結構，對各級通信設備進行詳細劃分[3?4]。這種硬件模塊搭建形式不僅能夠大幅度縮短信息的傳輸時間，也能在一定程度上增強信息與信息之間的連通穩定性。軟件方面依然沿用SQL數據庫搭建方法，在保證通信數據總量的同時，降低系統運行風險，促進網絡協議中風險性因子檢測有效性的穩步提升。對比實驗數據顯示，基于網絡協議自身缺陷智能檢測系統的應用，可以在維持風險性因子檢測速度保持較高水平的同時，促進系統檢測有效性的不斷提升。

1 ?網絡協議自身缺陷智能檢測系統硬件設計

新型網絡協議自身缺陷智能檢測系統的硬件模塊設計由總體框架設計、檢測電源設計、可編程缺陷控制器設計三部分組成，具體搭建流程可按如下步驟進行。

1.1 ?總體框架設計

基于網絡協議自身缺陷智能檢測系統的硬件總體框架由協議分析、缺陷查找、基礎檢測三大模塊組成。其中，協議分析模塊可通過檢測網絡連接串口的方式，確定各連接協議中是否存在風險性因子，并將檢測結果以數據壓縮包的形式傳輸至硬件系統的缺陷查找模塊。系統硬件缺陷查找模塊以分析模塊對網絡協議中風險性因子的檢測結果作為運行基礎。若分析模塊檢測結果中風險性因子數量較多，缺陷查找模塊會按照既定方法，逐一定位每一項風險性因子數據所在位置，并將定位結果返回至中心計算機;若分析模塊檢測結果中風險性因子數量較少，缺陷查找模塊會自行啟動系統的自動清除功能，對疑似風險性因子數據直接進行清除處理[5]。該模塊的存在為新型系統可以具備較高風險性因子檢測速度提供可能。系統硬件基礎檢測模塊只在網絡協議中風險性因子數量較多時，為缺陷查找模塊的執行結果提供進一步檢測處理，以確保新型系統的檢測有效性得以實現。具體系統硬件總體框架結構如圖1所示。

1.2 ?檢測電源設計

基于網絡協議自身缺陷智能檢測系統的電源模塊以型號為PLC?KV24DT的高電平裝置作為核心搭建環節。檢測電源模塊作為系統中唯一的供電裝置，向內與硬件結構中的協議分析模塊、缺陷查找模塊直接相連，向外與額定電壓為220 V、額定電流為1.1 A的動力電機直接相連[6?7]。當動力電機開始工作時，檢測電源模塊可獲得與電機轉速成正比的脈沖頻率信號，該信號在檢測電源模塊轉化為具有促進作用的角位移。當脈沖頻率信號達到額定要求時，檢測電源模塊中的角位移會自行遷移至硬件結構的協議分析模塊與缺陷查找模塊，促使系統的硬件設備進入正常的運行流程。詳細檢測電源模塊的設計原理如圖2所示。

1.3 ?可編程缺陷控制器設計

新型智能檢測系統的可編程控制器模塊由兩個相互獨立的PLC組件構成。為了完成系統針對網絡協議缺陷的智能檢測操作，1號PLC組件以具有光電耦合作用的傳輸開關，控制與系統電源模塊的連接開關狀態[8]。這種光電耦合傳輸開關具有“0”和“1”兩種邏輯狀態，當開關狀態由“0”轉換為“1”時，可編程邏輯缺陷控制器與系統電源模塊進行連接，此時通過感知電源模塊中脈沖頻率信號的強度可編程邏輯缺陷控制器，可了解網絡協議中風險性因子的總量，對具體的檢測清除力度產生一定的限制作用[9]。當開關狀態由“1” 轉換為“0” 時，可編程邏輯缺陷控制器與系統電源模塊的連接斷開，此時系統整體進入停止狀態。2號PLC組件與系統數據庫相連，當缺陷查找模塊進入高效工作狀態時，該模塊向數據庫發出調用請求。具體模塊的設計原理如圖3所示。

2 ?網絡協議自身缺陷智能檢測系統軟件設計

上述過程完成基于網絡協議自身缺陷智能檢測系統的硬件環節搭建，為保證新型系統的順利運行，還需按照如下步驟完成軟件環節搭建。

2.1 ?Z?Stack網絡通信協議設計

基于網絡協議自身缺陷智能檢測系統，以Z?Stack網絡協議作為數據傳輸依據。Z?Stack網絡通信協議利用TI公司提供的ZigBee框架，完成小型協議棧的搭建，為保證通信數據的順利傳輸， Z?Stack網絡通信協議的所有數據節點均具備一定的自主控制權。現有檢測方法利用OSAL操作模型對系統內網絡協議的安全性進行檢測，這種方式不具備基礎的網絡防御功能，因此不能在短時間內檢測出網絡協議內的風險性因子[10?11]。為改變這種現狀，新型系統利用ZigBee框架的穩定防護作用保證網絡協議內的風險性因子數量總是保持在較低水平。具體通信協議設計原理如圖4所示。

2.2 ?自身缺陷檢測節點程序設計

新型系統的自身缺陷檢測節點程序在Z?Stack網絡通信協議ZigBee框架的基礎上，利用C#編程語言，為各模塊分配最為合適的網絡地址。當新型智能檢測系統順利進入Z?Stack網絡通信協議環境時，系統中所有用電模塊的瞬時電流、電壓會達到臨界值，此時系統面臨崩潰危險[12?13]。為在提升網絡協議中風險性因子檢測準確性的同時，避免系統崩潰現象的發生，自身缺陷檢測節點程序利用代碼對數據的約束力量，對中心服務器傳來的數據進行整合處理，并根據C#編程語言的及時性提升系統的檢測速率。該環節的部分編程代碼如下：

Void handl event（unit 8 pdata[16]）;

If zb timerEX（sapi task ID）;

My report evt request，0;

Bind device find collector evt;

True sensor cmd event null;

Curr pdata[8]，my current period;

Report sapi collector id send data;

TimerEX sensor bind tage

2.3 ?智能檢測流程設計

新型系統的智能檢測流程以協議分析模塊啟動作為起始環節。通信數據從協議分析模塊流向缺陷查找模塊，并完成網絡協議中風險性因子含量的初級判定。完成判定后的數據傳輸至檢測電源模塊，提醒動力電機開始提供脈沖頻率信號。此時，可編程缺陷控制器的光電耦合開關由“0”狀態變為“1”狀態。Z?Stack網絡通信協議接收到上級模塊傳輸的數據后，自行搭建小型協議棧，并建立與自身缺陷檢測節點程序間的連接，最終確定網絡協議中風險性因子的準確數量，制定相應的清除計劃[14?15]。上述整套流程可在極短時間內完成，保證系統始終維持較快的運行速度。具體智能檢測流程如圖5所示。

3 ?實驗結果與分析

上述過程完成基于網絡協議自身缺陷智能檢測系統的搭建。為驗證該系統的實用性價值，設計如下對比實驗。以兩臺配置完全一樣的計算機作為實驗對象。隨機挑選一臺計算機作為實驗組，令其搭載新型智能檢測系統;另一臺計算機作為對照組，令其搭載傳統檢測方法。分別記錄兩組對網絡協議中風險性因子的檢測速度及檢測有效性。

3.1 ?實驗參數設置

實驗開始前，按照表1完成相關參數的設置。

表1中參數依次代表系統響應效率、系統檢測參數、網絡協議安全等級、系統安全運行時間、風險性因子總量、預期檢測速度。為保證實驗的公平性，實驗組、對照組的實驗參數始終保持一致。

3.2 ?風險性因子檢測速度對比

完成實驗參數設置后，分別記錄當風險性因子總量為2.0×109 B，4.0×109 B，6.0×109 B，8.0×109 B時，實驗組、對照組的檢測速度。詳細實驗情況如圖6所示。

分析圖6可知，隨著風險性因子總量的增加，實驗組、對照組檢測速度呈現不同的變化趨勢，具體數值對比見表2。

由表2可知，無論風險性因子總量為何值時，實驗組系統的檢測時間始終低于對照組，即基于網絡協議自身缺陷智能檢測系統對風險性因子的檢測速度恒大于現有檢測方法。

3.3 ?風險性因子檢測有效性對比

完成上述檢測后，令兩組計算機繼續保持相同的工作狀態。取10 min作為標準實驗時間，記錄在此時間段內，兩組方法對風險性因子的檢測有效性對比情況。詳細實驗結果如圖7所示。

分析圖7可知，隨著運行時間的增加，實驗組、對照組對風險性因子的檢測有效性呈現不同的變化趨勢，具體數值對比見表3。

由表3可知，無論運行時間為何值時，實驗組系統對風險性因子的檢測有效性始終高于對照組。

4 ?結 ?語

基于網絡協議自身缺陷智能檢測系統通過搭建可編程缺陷控制器、Z?Stack網絡通信協議等流程，完成系統的軟硬件模塊設計。對比實驗數據說明，該系統與現有檢測技術相比，可促使風險性因子的檢測速度、檢測有效性等數值得到30%左右的提升，具備較強的實際應用價值。

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