鄧世勇

【摘要】 本文從新建一條鐵路線的角度出發(fā)，對(duì)通信工程中涉及到的路由器、交換機(jī)設(shè)備的選擇提供了一些建議。

【關(guān)鍵詞】 鐵路 通信 路由器 交換機(jī)

一、業(yè)務(wù)概況

1.1 客票、辦公

鐵路客票系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)均采用客戶端、服務(wù)器模式，一般新建鐵路工程中各車站主要設(shè)置的是客戶端，服務(wù)器一般設(shè)于鐵路局。一般新建工程中車站隨規(guī)模不同，設(shè)置的客票、辦公系統(tǒng)終端數(shù)量不同。

1.2 視頻監(jiān)控

鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨管理級(jí)別不同，最終用戶不同，其架構(gòu)也不同。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)需將報(bào)警視頻、部分重要視頻上傳至鐵路局視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)；個(gè)別貨場(chǎng)設(shè)置的視頻監(jiān)控系統(tǒng)僅需將視頻信息傳至貨場(chǎng)機(jī)房服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，由貨運(yùn)值班員進(jìn)行查看即可。隨著視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展，前端攝像機(jī)已從4cif升級(jí)到720p或1080p，整個(gè)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)開始采用全I(xiàn)P架構(gòu)，攝像機(jī)僅通過1根網(wǎng)線連接至交換機(jī)，即可通過該交換機(jī)傳輸視頻信息、控制信息，還能通過該交換機(jī)供電。

二、系統(tǒng)通信過程分析

2.1 系統(tǒng)通信過程

客票、辦公系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)可靠性要求較高，一般上層均采用TCP協(xié)議；視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于其實(shí)時(shí)性，一般上層均采用UDP協(xié)議。

客戶端與服務(wù)器端進(jìn)行通信時(shí)，一般是客戶端應(yīng)用層的應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)包，然后到傳輸層增加TCP包頭或UDP包頭，然后到網(wǎng)絡(luò)層增加IP包頭（IP包頭包含的主要是IP地址，包括客戶端IP地址（即源IP地址）、服務(wù)器端IP地址（即目的IP地址）），然后到數(shù)據(jù)鏈路層增加網(wǎng)卡的MAC包頭（MAC包頭包含的主要是MAC地址，包括客戶端MAC地址（即源MAC地址）、服務(wù)器端MAC地址（即目的MAC地址）），然后通過物理網(wǎng)絡(luò)到達(dá)服務(wù)器端。服務(wù)器端接收到該數(shù)據(jù)包后，先去掉數(shù)據(jù)鏈路層的MAC包頭進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)層，然后去掉網(wǎng)絡(luò)層的IP包頭進(jìn)入傳輸層，然后去掉傳輸層的TCP或UDP包頭進(jìn)入應(yīng)用層，然后服務(wù)器端即能收到客戶端數(shù)據(jù)了。服務(wù)器端收到該數(shù)據(jù)后，若要應(yīng)答客戶端，則應(yīng)答客戶端的數(shù)據(jù)又經(jīng)過上述過程，就能傳到客戶端了，區(qū)別在于服務(wù)器發(fā)出來的數(shù)據(jù)包的IP源地址、IP目的地址，MAC源地址、MAC目的地址與客戶端發(fā)出來的數(shù)據(jù)包的這些地址正好對(duì)調(diào)一下。

2.2 系統(tǒng)通信時(shí)與交換機(jī)、路由器的交互過程

（1）源IP地址、源MAC地址的獲取。源IP地址即客戶端、服務(wù)器本機(jī)的IP地址，此地址可通過DHCP服務(wù)器獲取，亦可通過手動(dòng)設(shè)置方式設(shè)置，手動(dòng)設(shè)置時(shí)與本機(jī)連接的是交換機(jī)還是路由器關(guān)系不大。源MAC地址即客戶端、服務(wù)器本機(jī)的MAC地址，此地址即網(wǎng)卡的硬件地址，生產(chǎn)廠家生產(chǎn)網(wǎng)卡時(shí)該地址即已生成。因此對(duì)客戶端、服務(wù)器來說，源IP地址、源MAC地址不需與網(wǎng)絡(luò)發(fā)生關(guān)系即已明確。

（2）目的IP地址的獲取。對(duì)客戶端來說，其目的IP地址（即服務(wù)器的IP地址）一般有2種方式能獲取，一是通過DNS系統(tǒng)來獲?。ù藭r(shí)網(wǎng)絡(luò)連接TCP/IP屬性中所填的DNS服務(wù)器地址就有用了），二是在客戶端系統(tǒng)軟件中直接明確寫出服務(wù)器的IP地址，其中第二種方式適用于小型系統(tǒng)，第一種方式適用于大型系統(tǒng)。對(duì)服務(wù)器端來說，其目的IP地址（即客戶端的IP地址）一般包含于客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包中。

（3）目的MAC地址的獲取。對(duì)客戶端來說，其目的MAC地址（即服務(wù)器的MAC地址）需通過ARP協(xié)議來獲取，其具體獲取過程如下：首次通信過程中客戶端會(huì)將本機(jī)的IP地址與服務(wù)器端的IP地址放到一起進(jìn)行計(jì)算，以檢驗(yàn)客戶端與服務(wù)器是否屬于同一個(gè)IP網(wǎng)段，如果是同一個(gè)IP網(wǎng)段，則直接對(duì)所有本機(jī)能抵達(dá)的物理網(wǎng)口廣播ARP請(qǐng)求，該請(qǐng)求中含有目的IP地址，該網(wǎng)段內(nèi)所有計(jì)算機(jī)收到該ARP請(qǐng)求后，只有其IP地址為ARP請(qǐng)求包中的IP地址的計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)送一個(gè)響應(yīng)包，其余計(jì)算機(jī)則將該ARP請(qǐng)求丟棄。如果客戶端與服務(wù)器端不在同一個(gè)IP網(wǎng)段，則直接將默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（一般默認(rèn)網(wǎng)關(guān)即是一臺(tái)有路由功能的三層交換機(jī)或直接即是一臺(tái)路由器）的MAC地址作為目的MAC地址。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)收到數(shù)據(jù)包后再根據(jù)數(shù)據(jù)包中服務(wù)器的IP地址查找服務(wù)器端的MAC地址，如果服務(wù)器IP地址所在網(wǎng)段與默認(rèn)網(wǎng)關(guān)另外一個(gè)網(wǎng)段也不是同一網(wǎng)段，則繼續(xù)將默認(rèn)網(wǎng)關(guān)路由表中下一跳路由器（即數(shù)據(jù)包應(yīng)該發(fā)送到的下一個(gè)IP地址）端口的MAC地址作為目的MAC地址放到數(shù)據(jù)包中往下傳輸，直至找到服務(wù)器端的MAC地址。對(duì)服務(wù)器端來說，其目的MAC地址包含在客戶端發(fā)出來的數(shù)據(jù)包中。

三、結(jié)論

此處所指的交換機(jī)為二層交換機(jī)。新建鐵路工程中的客票系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)等可以通過二層交換機(jī)再通過MSTP傳輸系統(tǒng)提供的FE透?jìng)鹘涌诮拥郊扔新肪致酚善魃希枵{(diào)查清楚既有路由器能容納的客戶端數(shù)量，調(diào)查不清楚時(shí)建議每個(gè)車站設(shè)置帶路由功能的三層交換機(jī)更佳。類似貨場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一樣僅需小型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)合，則選擇二層交換機(jī)即滿足功能要求。endprint