一种工业互联网仿真环境网络构建方法及系统与流程

1.本发明涉及计算机领域，特别是涉及一种工业互联网仿真环境网络构建方法及系统。


背景技术：

2.现有技术中，仿真环境设备组网场景下，采用预定网络拓扑方式通过交换机等设备建立硬件之间的连接，之后根据设备之间的功能不同进行区域划分。例如会划分生产网络区域部分、管理网络区域部分、控制网络区域部分、行政网络区域部分等。这些区域的划分，首先需要确定网络的分类，之后手动对不同网络进行区域的划分，再划分区域完成后，需要手动进行设备及交换机逐一划分至对应的区域内。这个过程需要负责网络管理的管理员进行手动划分，配置速度低下、效率缓慢。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种工业互联网仿真环境网络构建方法及系统，实现仿真环境网络的配置自动化，提高配置速度及效率。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种工业互联网仿真环境网络构建方法，包括：
6.根据web服务器构建交互界面；
7.利用所述交互界面获取设备信息，并根据所述设备信息确定虚拟设备；所述设备信息包括：设备厂商、设备类型、型号、ip以及mac；
8.根据所述虚拟设备确定每个虚拟设备的配置信息以及虚拟设备间的连接关系；根据每个虚拟设备的配置信息以及虚拟设备间的连接关系确定网络拓扑结构；
9.根据所述网络拓扑结构生成配置数据文件；并根据配置数据文件生成配置口令；
10.将所述配置口令发送至交换机，对交换机进行配置，构建工业互联网仿真环境网络。
11.可选地，所述根据所述网络拓扑结构生成配置数据文件；并根据配置数据文件生成配置口令，具体包括：
12.对所述网络拓扑结构进行加载，确定网络拓扑结构的数据；所述网络拓扑结构的数据包括虚拟设备以及虚拟设备的网络：
13.对网络拓扑结构中的虚拟设备以及虚拟设备的网络进行编号；
14.将虚拟设备的编号与对应网络的编号的对应关系；
15.根据所述对应关系创建不同vlan区域；并将虚拟设备标记在相应的vlan区域；
16.根据虚拟设备以及相应的vlan区域生成配置数据文件。
17.可选地，所述根据所述网络拓扑结构生成配置数据文件；并根据配置数据文件生成配置口令，还包括：
18.对配置数据文件进行格式转换；格式转换后的配置数据文件的格式为txt、csv或
ini；
19.根据格式转换后的配置数据文件生成配置口令。
20.可选地，所述将所述配置口令发送至交换机，对交换机进行配置，构建工业互联网仿真环境网络，具体包括：
21.获取交换机的配置通信接口的类型；所述配置通信接口的类型包括：telnet、ssh或rs232；
22.根据交换机的配置通信接口的类型，将配置口令发送至交换机，对交换机进行配置，构建工业互联网仿真环境网络。
23.一种工业互联网仿真环境网络构建系统，包括：
24.web服务器，用于，根据web服务器构建交互界面；
25.配置信息组件，用于利用所述交互界面获取设备信息，并根据所述设备信息确定虚拟设备；所述设备信息包括：设备厂商、设备类型、型号、ip以及mac；
26.设备组网组件，用于根据所述虚拟设备确定每个虚拟设备的配置信息以及虚拟设备间的连接关系；根据每个虚拟设备的配置信息以及虚拟设备间的连接关系确定网络拓扑结构；
27.网络拓扑分析组件，用于根据所述网络拓扑结构生成配置数据文件；并根据配置数据文件生成配置口令；
28.交换机配置口令接收组件，用于将所述配置口令发送至交换机，对交换机进行配置，构建工业互联网仿真环境网络。
29.可选地，所述网络拓扑分析组件具体包括：
30.网络拓扑结构加载单元，用于对所述网络拓扑结构进行加载，确定网络拓扑结构的数据；所述网络拓扑结构的数据包括虚拟设备以及虚拟设备的网络：
31.网络拓扑结构的数据编号单元，用于对网络拓扑结构中的虚拟设备以及虚拟设备的网络进行编号；
32.对应关系确定单元，用于将虚拟设备的编号与对应网络的编号的对应关系；
33.虚拟设备标记单元，用于根据所述对应关系创建不同vlan区域；并将虚拟设备标记在相应的vlan区域；
34.配置数据文件生成单元，用于根据虚拟设备以及相应的vlan区域生成配置数据文件。
35.可选地，所述网络拓扑分析组件还包括：
36.配置数据文件格式转换单元，用于对配置数据文件进行格式转换；格式转换后的配置数据文件的格式为txt、csv或ini；
37.配置口令生成单元，用于根据格式转换后的配置数据文件生成配置口令。
38.可选地，所述交换机配置口令接收组件具体包括：
39.配置通信接口的类型获取单元，用于获取交换机的配置通信接口的类型；所述配置通信接口的类型包括：telnet、ssh或rs232；
40.交换机配置口令接收单元，用于根据交换机的配置通信接口的类型，将配置口令发送至交换机，对交换机进行配置，构建工业互联网仿真环境网络。
41.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
42.本发明所提供的一种工业互联网仿真环境网络构建方法及系统，通过web服务器构建交互界面，利用交互界面获取设备信息，并根据所述设备信息确定虚拟设备；根据所述虚拟设备确定每个虚拟设备的配置信息以及虚拟设备间的连接关系，构建网络拓扑结构，基于网络拓扑结构生成工控机可识别的配置数据文件，从而实现仿真环境网络的配置自动化，提高配置速度及效率。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明所提供的一种工业互联网仿真环境网络构建方法流程示意图；
45.图2为本发明所提供的一种工业互联网仿真环境网络构建方法整体流程示意图；
46.图3为网络拓扑结构确定流程示意图；
47.图4为网络拓扑结构分析流程示意图；
48.图5为交换机配置流程示意图；
49.图6为本发明所提供的一种工业互联网仿真环境网络构建系统结构示意图。
具体实施方式
50.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.本发明的目的是提供一种工业互联网仿真环境网络构建方法及系统，实现仿真环境网络的配置自动化，提高配置速度及效率。
52.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
53.本发明所公开的方法及系统尤其适用于工业互联网场景下的仿真环境网络的构建。现在针对工业互联网场景下，进行说明：
54.由于目前工业控制场景下越来越多的控制设备及采集设备采用网络化，因此庞大的设备群会为组网工作带来很大的困难和问题，尤其传统方法需要通过后台对工业智能设备进行命令行手动逐一配置。在工控安全研究场景下，需要根据实验场景将设备分配至不同网络中，传统方式同样需要对交换机及主机设备进行分别配置，并根据实验场景需求进行分别接线操作。这种场景下在少数设备情况下，通过简单配置及接线即可。但当研究场景下具有一定规模，且设备之间的连接关系复杂的情况，逐一配置就给场景之间的切换带来了巨大的工作量，这样在
‘
实验场景一’到
‘
实验场景二’的切换时间成本将大大增加。
55.基于现有技术，在对工业互联网设备进行仿真环境网络组网时，需要进入到网络设备的后台对设备及串口进行逐一配置，而且当环境中存在大量的工业智能设备时，可能需要进行重新组网，这种情况无疑会给组网工作带来很大的成本及困难，另一种情况是在
很多工控安全研究的实验室中，为满足不同的实验环境需求，需要制定多套的组网方案进行实验。这种情况下会涉及到频繁的组网需求，因此逐一配置无疑会带来很大的时间和人力成本。
56.本方案能够快速对工业互联网网络仿真环境中的网络设备和工业智能设备进行配置，以提升工业互联网设备网络仿真环境的部署效率。
57.图1为本发明所提供的一种工业互联网仿真环境网络构建方法流程示意图，图2为本发明所提供的一种工业互联网仿真环境网络构建方法整体流程示意图，如图1和图2所示，本发明所提供的一种工业互联网仿真环境网络构建方法，包括：
58.s101，根据web服务器构建交互界面；即在web服务器中采用图形化的方式构建交互页面，例如，仿真环境提供计算机、路由器、摄像头等设备图形，用户可调用以上图形形成交互页面。交互界面的功能为：新建设备、编辑设备信息、通过连线编辑交换机与设备之间的连接关系、通过连线编辑设备间的连接关系、配置信息生成按钮、配置信息导出按钮。
59.s102，利用所述交互界面获取设备信息，并根据所述设备信息确定虚拟设备；所述设备信息包括：设备厂商、设备类型、型号、ip以及mac；
60.s103，根据所述虚拟设备确定每个虚拟设备的配置信息以及虚拟设备间的连接关系；根据每个虚拟设备的配置信息以及虚拟设备间的连接关系确定网络拓扑结构；
61.虚拟设备间的连接关系具体的确定过程为：采集用户在交互界面下绘制的各个虚拟设备之间的连接关系。
62.网络拓扑结构确定的具体流程如图3所示，web服务器向用户提供访问及交互功能，即用户通过ip访问web服务器，服务器收到用户访问请求后，将内置页面并内嵌各配置信息组件以及设备组网组件发送至用户浏览器中，用户收到仿真环境系统页面后，用户可进行编辑操作，通过设备创建组件可创建及添加设备信息操作，通过设备组网组件可建立设备间的连接关系。当用户对网络拓扑编辑完成后可提交到web服务器中，进一步形成网络拓扑结构。
63.s104，根据所述网络拓扑结构生成配置数据文件；并根据配置数据文件生成配置口令；
64.s104具体包括：
65.对所述网络拓扑结构进行加载，确定网络拓扑结构的数据；所述网络拓扑结构的数据包括虚拟设备以及虚拟设备的网络：
66.对网络拓扑结构中的虚拟设备以及虚拟设备的网络进行编号；
67.将虚拟设备的编号与对应网络的编号的对应关系；
68.根据所述对应关系创建不同vlan区域；并将虚拟设备标记在相应的vlan区域；
69.根据虚拟设备以及相应的vlan区域生成配置数据文件。
70.如图4所示，作为一个具体的实施例，网络拓扑结构分析流程具体为：首先用户在编辑页面上创建网络环境拓扑结构，之后本单元能够从拓扑结构中提取数据信息，之后对设备信息数据进行解析，从而实现将设备连接关系转换为可读取可导出的配置数据文件。
71.作为另一具体的实施例，网络拓扑结构分析流程具体为：
72.第一步，识别出当前拓扑中存在设备。举例，设备a、设备b、设备c、设备d、设备e、设备f、设备g。
73.第二步，并对每个设备进行编号：设备a编号01；设备b编号02；设备c编号03；设备d编号04；设备e编号05；设备f编号06、设备g编号07。
74.第三步，对设备的网络进行标号，设备a网络编号01；设备b网络编号01；设备c网络编号01；设备d网络编号02；设备e网络编号02；设备f网络编号03、设备g网络编号03。
75.s104还包括：
76.对配置数据文件进行格式转换；格式转换后的配置数据文件的格式为txt、csv或ini；
77.根据格式转换后的配置数据文件生成配置口令。
78.s105，将所述配置口令发送至交换机，对交换机进行配置，构建工业互联网仿真环境网络。
79.s105具体包括：
80.获取交换机的配置通信接口的类型；所述配置通信接口的类型包括：telnet、ssh或rs232；
81.作为一个具体的实施例，同交换机的通信接口可采用网络rj45接口或者串行接口，其通信方式可采用tcp协议方式也可采用rs232的通信方式。
82.根据交换机的配置通信接口的类型，将配置口令发送至交换机，对交换机进行配置，构建工业互联网仿真环境网络。
83.如图5所示，获取网络拓扑数据信息，并生成交换机的配置口令，之后通过加载数据以及同交换机设备进行通信配置，从而实现对交换机网络拓扑的构建。加载文件格式可以为“txt、csv、ini”等常用方式即可，同交换机的通信串口可采用网络rj45串口或者串行串口，其通信方式可采用tcp协议方式也可采用rs232的通信方式。
84.根据本发明所提供的方法能够实现以下效果：
85.第一，在构建网络仿真环境的过程中，会涉及到诸多设备其设备类型包括不仅限于，路由器、摄像头、网关、plc、针对场景的下的传感器、仪器仪表，以上设备需要针对仿真环境的拓扑结构，通过交换机中进行逐一从而实现设备的网络构建。在通过交换机对设备及串口进行逐一配置的过程不仅繁琐且容错低，同时也带来了很大的时间成本。本方法能够针对以上问题提出一种快速实现工业互联网仿真环境快速构建的方法，能够有效解决该问题。
86.第二、构建网络仿真环境过程中，存在以上提到的诸多设备，但在构建过程中往往需要参考当前网络拓扑环境，以及了解拓扑环境中某个设备在拓扑环境当中的位置、所属的区域、设备信息等数据。传统方法在构建网络仿真环境过程中，以上问题需要对当前环境进行人工梳理，逐一查看之后才能获取可参考的数据和拓扑。本方案能够有效解决该问题，实现在组网过程同时，能够呈现当前网络内所有的设备信息，具体包括不仅限于设备类型、型号、设备ip、mac等信息，而且能够清晰展现出各设备在网络环境中所处的位置以及组网情况。
87.第三、在构建网络仿真环境过程中或已搭建完成的网络仿真环境，在运行过程必然会出现调整或者优化，亦或是重新更换方案。这个过程中就会涉及到对当前网络拓扑结构进行修改，或是对设备进行添加或者删除，又或者是对设备进行替换或升级。这个过程传统方式会针对以上操作进行逐一进行网络配置或管理，且可能会对网络内其它设备进行重
新调整，这些操作不仅效率低而且容错率低。本方案能够有效解决以上问题，在不影响整体拓扑结构的情况下，能够实现对网络拓扑结构的调整、优化、设备的添加、设备的删除、设备的升级、设备的替换等操作，以实现对互联网仿真环境下的拓扑、设备的动态配置以及管理的技术效果。
88.图6为本发明所提供的一种工业互联网仿真环境网络构建系统结构示意图，如图6所示，本发明所提供的一种工业互联网仿真环境网络构建系统，包括：
89.web服务器601，用于，根据web服务器构建交互界面；
90.配置信息组件602，用于利用所述交互界面获取设备信息，并根据所述设备信息确定虚拟设备；所述设备信息包括：设备厂商、设备类型、型号、ip以及mac；
91.设备组网组件603，用于根据所述虚拟设备确定每个虚拟设备的配置信息以及虚拟设备间的连接关系；根据每个虚拟设备的配置信息以及虚拟设备间的连接关系确定网络拓扑结构；
92.网络拓扑分析组件604，用于根据所述网络拓扑结构生成配置数据文件；并根据配置数据文件生成配置口令；
93.交换机配置口令接收组件605，用于将所述配置口令发送至交换机，对交换机进行配置，构建工业互联网仿真环境网络。
94.所述网络拓扑分析组件604具体包括：
95.网络拓扑结构加载单元，用于对所述网络拓扑结构进行加载，确定网络拓扑结构的数据；所述网络拓扑结构的数据包括虚拟设备以及虚拟设备的网络：
96.网络拓扑结构的数据编号单元，用于对网络拓扑结构中的虚拟设备以及虚拟设备的网络进行编号；
97.对应关系确定单元，用于将虚拟设备的编号与对应网络的编号的对应关系；
98.虚拟设备标记单元，用于根据所述对应关系创建不同vlan区域；并将虚拟设备标记在相应的vlan区域；
99.配置数据文件生成单元，用于根据虚拟设备以及相应的vlan区域生成配置数据文件。
100.所述网络拓扑分析组件604还包括：
101.配置数据文件格式转换单元，用于对配置数据文件进行格式转换；格式转换后的配置数据文件的格式为txt、csv或ini；
102.配置口令生成单元，用于根据格式转换后的配置数据文件生成配置口令。
103.所述交换机配置口令接收组件605具体包括：
104.配置通信接口的类型获取单元，用于获取交换机的配置通信接口的类型；所述配置通信接口的类型包括：telnet、ssh或rs232；
105.交换机配置口令接收单元，用于根据交换机的配置通信接口的类型，将配置口令发送至交换机，对交换机进行配置，构建工业互联网仿真环境网络。
106.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
107.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。