CN114666424B - 一种可配置的铁路信号通信数据解析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可配置的铁路信号通信数据解析方法，涉及铁路信号控制技术领域，包括数据拆分步骤、操作定义步骤、模块注册步骤、通信数据捕获步骤、组件数据检测解析步骤、应用数据检测解析步骤以及导出步骤，是一种可配置、多协议同时解析的铁路信号通信数据解析的方法。

Description

一种可配置的铁路信号通信数据解析方法

技术领域

本发明涉及铁路信号控制技术领域，确切地说涉及一种可配置的铁路信号通信数据解析方法。

背景技术

铁路信号***，即铁路信号的显示、变化、控制的***，按应用场所，分为车站信号控制***、编组站调车控制***、区间信号控制***、行车指挥控制***及列车运行控制***。一般包括车站联锁、区间闭塞、机车信号、列车运行自动控制、调度集中、调车场控制及道口信号等设备。按技术手段，分为视觉信号和听觉信号两大类，又可细分为昼间信号、夜间信号、昼夜通用信号、固定信号、移动信号、地面信号、机车信号及手信号等。

目前，我国高速铁路蓬勃发展，铁路信号***的技术也得到了一定程度的发展和进步，其中各铁路信号子***之间多采用铁路信号安全通信协议进行通信，当各铁路信号子***之间发生通信接口相关的故障时，则需要对各个子***之间的通信数据进行抓包分析，即，在现有技术中，铁路通信信号数据解析方法，主要是基于工具捕获数据包，通过对数据帧的协议特征的检测，结合协议解析表，对协议层进行解析，并进一步的对其应用层数据进行应用数据特征检测，一旦符合某类应用数据的特征，则对其应用层数据进行解析。

但是，由于***之间交互的数据种类繁多，目前对于通信数据的解析虽然已有相关的插件或工具进行解析，但主要还是对协议层的解析，对于应用数据层的解析较少；并且在各铁路信号子***之间的实际通信过程中，铁路信号子***与外部的子***之间通信多采用单一端口进行通信，现有插件无法同时对单端口、多协议以及多应用数据的同时解析。

发明内容

本发明的目的是，根据铁路信号通信数据启发式解析方法，提供了一种可配置、多协议同时解析的铁路信号通信数据解析的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的一种可配置的铁路信号通信数据解析方法，包括以下步骤：

数据拆分步骤，将待解析的铁路信号通信数据定义并拆分为铁路信号协议层和铁路信号应用数据协议层两个层次；

操作定义步骤，根据模板文件定义网络配置文件的操作，根据铁路信号软件网络信息对网络配置文件进行定义，配置端口与协议字段；

所述操作定义步骤，具体的，是通过主机、根据铁路信号网络配置信息，对端口号与协议字段进行配置生成网络配置文件，然后通过程序插件读取所述配置文件。

模块注册步骤，通过主机对协议模块和应用数据层模块进行注册，其中，协议模块包括基于铁路信号安全通信协议的协议注册模块、检测模块与解析模块；所述应用数据层模块包括通过程序插件实现的多种应用数据协议检测和解析的协议检测模块与解析模块；

所述模块注册步骤，具体的，包括以下过程：

解析器创建过程，通过主机创建一个解析器以及对应的解析器函数，并将解析器注册到抓包工具的解析表中；

初始化过程，根据铁路信号安全协议中传输数据帧的长度特征或特定位置上的特征值完成对所述协议模块的初始化，实现协议检测功能，并将所述协议检测模块注册至所述解析器；根据铁路信号应用协议中传输数据帧的长度特征或特定位置上的特征值完成对所述初始化应用数据解析模块的初始化，实现应用数据解析功能，并将所述应用数据解析模块注册至所述解析器。

通信数据捕获步骤，根据所述操作定义步骤中配置的端口与协议字段，通过抓包工具捕获包含所述数据拆分步骤中的铁路信号协议层和铁路信号应用数据协议层的通信数据帧中的组件数据；

组件数据检测解析步骤，调用所述模块注册步骤中基于铁路信号安全通信协议的协议检测模块与解析模块，对所述通信数据捕获步骤捕获的组件数据进行协议检测和解析，并得到检测与解析结果。

所述组件数据检测与解析步骤，具体的，包括以下过程：

步骤1，对捕获的组件数据中各配置端口传输的通信数据帧进行协议检测；

步骤2，若配置端口传输的通信数据帧满足铁路信号安全通信协议的检测条件，则对该数据帧进行下一步的解析以及下一过程的检测，否则，结束对该数据帧的检测、进入下一条数据帧的检测；

步骤3，对步骤2中满足检测条件的数据帧进行协议数据层解析，解析并分割成铁路信号安全协议规定的协议字段、协议字段值、以及该协议字段含义，且三者呈一一对应的显示结果。

应用数据检测解析步骤，对符合所述组件数据检测解析步骤检测与解析要求的通信数据进行铁路信号应用数据检测与解析，调用所述模块注册步骤中实现多种应用数据解析的解析模块，对所述通信数据中的应用数据进行解析，并得到解析结果。

所述应用数据检测解析步骤，具体的，包括以下过程：

步骤a，对各配置端口传输的通信数据帧进行应用数据协议检测；

步骤b，若配置端口号传输的通信数据帧满足铁路信号应用数据协议检测的条件，则对该数据帧进行下一步的解析，否则，结束对该数据帧的检测、进入下一条数据帧的检测；

步骤c，对步骤b中满足检测条件的数据帧进行协议数据层解析，解析逻辑根据对应的铁路信号应用数据协议进行，调用对应的应用数据层解析模块对应用数据进行解析，解析成铁路信号应用协议规定的数据字段、数据字段值、以及该数据字段含义，且三者呈一一对应的显示结果。

所述协议字段值为单个或多个比特位。

导出步骤，将经过所述应用数据检测解析步骤的解析结果以带标签格式、文本方式导出至用于解析的主机中。

所述导出步骤，是将经过所述应用数据检测解析步骤的铁路信号安全协议层数据与字段以带标签格式、文本方式导出至用于解析的计算机中，具体的：

首先，将解析结果以固定结构的格式存入输出的文本文件中，固定结构的格式规定了字段、字段解析值以及标签一一对应；

然后，故障排查人员在解析数据的主机上对导出的协议文本数据进行查看，根据标签搜索所需字段以及字段值，提升故障分析效率。

与现有技术相比，上述技术方案包括以下创新点及有益效果（优点）：

1、本申请的这种技术方案解决了现有***采用单一端口与其他多个***进行通信的情况下，常规协议解析方法无法实现多种通信协议同时解析的问题，可以减少配置操作，从而提升效率；

2、本申请的这种技术方案可以快速分析并定位实际情况中常出现的因协议产生的通信时序问题，从而减少搜索定位该问题的时间，提高维护分析的效率；

3、本申请的这种技术方案定义了数据解析的模型，具备较强的可扩展性，便于新增其他协议以及应用层数据进行扩展解析，从而提升该方法的可扩展性以及通用性。

附图说明

本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，其中：

图1为铁路信号通信数据的描述层次示意图；

图2为本发明整体执行流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。

实施例1

作为本发明一种最基础的实施方案，本实施例提供的一种可配置的铁路信号通信数据解析方法，可配置、多协议同时解析的铁路信号通信数据，具体的，包括如下步骤。

数据拆分步骤，如图1所示，将待解析的铁路信号通信数据拆分为铁路信号协议层和铁路信号应用数据协议层两个层次，本领域技术人员很容易理解铁路通信协议中的网络协议分层结构，在此基础上，可以采用本方法的技术设计，进行通信数据解析，具体的，如图2所示：

操作定义步骤，根据模板定义网络配置文件的操作，具体的，是根据铁路信号软件网络信息对网络配置文件进行定义，配置端口与协议字段，即配置文件结构为{协议字段，端口字段}的键值对形式。

模块注册步骤，通过主机对协议模块和应用数据层模块进行注册，其中，协议模块包括基于铁路信号安全通信协议的协议注册模块、检测模块与解析模块；所述应用数据层模块包括通过程序插件实现的多种应用数据协议检测和解析的协议检测模块与解析模块；即，读取操作定义步骤的网络配置文件，根据配置文件将安全通信协议、以及应用层协议以启发式方式注册至对应配置文件所述类型的协议中。

通信数据捕获步骤，根据所述操作定义步骤中配置的端口与协议字段，通过抓包工具捕获包含所述数据拆分步骤中的铁路信号协议层和铁路信号应用数据协议层的通信数据帧中的组件数据；即，抓包工具捕获通信数据，执行程序插件，分别完成协议检测、协议解析、应用数据协议检测、应用数据解析等功能。

接下来，就要分类对数据进行解析和检测。

组件数据检测解析步骤，调用所述模块注册步骤中基于铁路信号安全通信协议的协议检测模块与解析模块，对所述通信数据捕获步骤捕获的组件数据进行协议检测和解析，并得到检测与解析结果。

应用数据检测解析步骤，对符合所述组件数据检测解析步骤检测与解析要求的通信数据进行铁路信号应用数据检测与解析，调用所述模块注册步骤中实现多种应用数据解析的解析模块，对所述通信数据中的应用数据进行解析，并得到解析结果。

解析完成后，最后以导出步骤，将经过所述应用数据检测解析步骤的解析结果以带标签格式、文本方式导出至用于解析的主机中，即安全通信协议与应用数据解析显示、协议解析数据结构化导出。

实施例2

作为本发明一种更为优选地实施方案，本实施例提供的一种可配置的铁路信号通信数据解析方法，包括以下步骤：

数据拆分步骤，如图1所示，将待解析的铁路信号通信数据拆分为铁路信号协议层和铁路信号应用数据协议层两个层次。在此基础上，如图2所示：

操作定义，通过主机、根据铁路信号网络配置信息，对端口号与协议字段进行配置生成网络配置文件，然后通过程序插件读取所述配置文件。

模块注册，通过主机对协议模块和应用数据层模块进行注册，其中，协议模块包括基于铁路信号安全通信协议的协议注册模块、检测模块与解析模块；所述应用数据层模块包括通过程序插件实现的多种应用数据协议检测和解析的协议检测模块与解析模块，具体的，包括以下过程：

解析器创建过程，通过主机创建一个解析器以及对应的解析器函数，并将解析器注册到抓包工具的解析表中；

初始化过程，根据铁路信号安全协议中传输数据帧的长度特征或特定位置上的特征值完成对所述协议模块的初始化，实现协议检测功能，并将所述协议检测模块注册至所述解析器；根据铁路信号应用协议中传输数据帧的长度特征或特定位置上的特征值完成对所述初始化应用数据解析模块的初始化，实现应用数据解析功能，并将所述应用数据解析模块注册至所述解析器。

通信数据捕获，根据所述操作定义步骤中配置的端口与协议字段，通过抓包工具捕获包含所述数据拆分步骤中的铁路信号协议层和铁路信号应用数据协议层的通信数据帧中的组件数据；

组件数据检测解析，具体的，包括以下过程：

步骤1，对捕获的组件数据中各配置端口传输的通信数据帧进行协议检测；

步骤2，若配置端口传输的通信数据帧满足铁路信号安全通信协议的检测条件，则对该数据帧进行下一步的解析以及下一过程的检测，否则，结束对该数据帧的检测、进入下一条数据帧的检测；

步骤3，对步骤2中满足检测条件的数据帧进行协议数据层解析，解析并分割成铁路信号安全协议规定的协议字段、协议字段值、以及该协议字段含义，且三者呈一一对应的显示结果。

应用数据检测解析，具体的，包括以下过程：

步骤a，对各配置端口传输的通信数据帧进行应用数据协议检测；

步骤b，若配置端口号传输的通信数据帧满足铁路信号应用数据协议检测的条件，则对该数据帧进行下一步的解析，否则，结束对该数据帧的检测、进入下一条数据帧的检测；

步骤c，对步骤b中满足检测条件的数据帧进行协议数据层解析，解析逻辑根据对应的铁路信号应用数据协议进行，调用对应的应用数据层解析模块对应用数据进行解析，解析成铁路信号应用协议规定的数据字段、数据字段值、以及该数据字段含义，且三者呈一一对应的显示结果。

导出步骤，将经过所述应用数据检测解析步骤的铁路信号安全协议层数据与字段以带标签格式、文本方式导出至用于解析的计算机中，具体的：

首先，将解析结果以固定结构的格式存入输出的文本文件中，固定结构的格式规定了字段、字段解析值以及标签一一对应；

然后，故障排查人员在解析数据的主机上对导出的协议文本数据进行查看，根据标签搜索所需字段以及字段值，提升故障分析效率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可配置的铁路信号通信数据解析方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据拆分步骤，将待解析的铁路信号通信数据拆分为铁路信号协议层和铁路信号应用数据协议层两个层次；

操作定义步骤，根据铁路信号软件网络信息对网络配置文件进行定义，配置端口与协议字段；

模块注册步骤，通过主机对协议模块和应用数据层模块进行注册，其中，协议模块包括基于铁路信号安全通信协议的协议注册模块、检测模块与解析模块；所述应用数据层模块包括通过程序插件实现的应用数据协议检测和解析的协议检测模块与解析模块；

通信数据捕获步骤，根据所述操作定义步骤中配置的端口与协议字段，通过抓包工具捕获包含所述数据拆分步骤中的铁路信号协议层和铁路信号应用数据协议层的通信数据帧中的组件数据；

组件数据检测解析步骤，调用所述模块注册步骤中基于铁路信号安全通信协议的协议检测模块与解析模块，对所述通信数据捕获步骤捕获的组件数据进行协议检测和解析，并得到检测与解析结果；所述组件数据检测与解析步骤，具体的，包括以下过程：步骤1，对捕获的组件数据中各配置端口传输的通信数据帧进行协议检测；步骤2，若配置端口传输的通信数据帧满足铁路信号安全通信协议的检测条件，则对该数据帧进行下一步的解析以及下一过程的检测，否则，结束对该数据帧的检测、进入下一条数据帧的检测；步骤3，对步骤2中满足检测条件的数据帧进行协议数据层解析，解析并分割成铁路信号安全协议规定的协议字段、协议字段值、以及该协议字段含义，且三者呈一一对应的显示结果

应用数据检测解析步骤，对符合所述组件数据检测解析步骤检测与解析要求的通信数据进行铁路信号应用数据检测与解析，调用所述模块注册步骤中实现应用数据解析的解析模块，对所述通信数据中的应用数据进行解析，并得到解析结果；所述应用数据检测解析步骤，具体的，包括以下过程：步骤a，对各配置端口传输的通信数据帧进行应用数据协议检测；步骤b，若配置端口号传输的通信数据帧满足铁路信号应用数据协议检测的条件，则对该数据帧进行下一步的解析，否则，结束对该数据帧的检测、进入下一条数据帧的检测；步骤c，对步骤b中满足检测条件的数据帧进行协议数据层解析，解析逻辑根据对应的铁路信号应用数据协议进行，调用对应的应用数据层解析模块对应用数据进行解析，解析成铁路信号应用协议规定的数据字段、数据字段值、以及该数据字段含义，且三者呈一一对应的显示结果；

导出步骤，将经过所述应用数据检测解析步骤的解析结果以带标签格式、文本方式导出至用于解析的主机中。

2.如权利要求1所述的一种可配置的铁路信号通信数据解析方法，其特征在于：所述操作定义步骤，是通过主机、根据铁路信号网络配置信息，对端口号与协议字段进行配置生成网络配置文件，然后通过程序插件读取所述配置文件。

3.如权利要求1所述的一种可配置的铁路信号通信数据解析方法，其特征在于，所述模块注册步骤，具体的，包括以下过程：

解析器创建过程，通过主机创建一个解析器以及对应的解析器函数，并将解析器注册到抓包工具的解析表中；

初始化过程，根据铁路信号安全协议中传输数据帧的长度特征或特定位置上的特征值完成对所述协议检测模块的初始化，实现协议检测功能，并将所述协议检测模块注册至所述解析器；根据铁路信号应用协议中传输数据帧的长度特征或特定位置上的特征值完成对所述解析模块的初始化，实现应用数据解析功能，并将所述解析模块注册至所述解析器。

4.如权利要求1所述的一种可配置的铁路信号通信数据解析方法，其特征在于：所述协议字段值为单个或多个比特位。

5.如权利要求1所述的一种可配置的铁路信号通信数据解析方法，其特征在于，所述导出步骤，是将经过所述应用数据检测解析步骤的铁路信号安全协议层数据与字段以带标签格式、文本方式导出至用于解析的主机中，具体的：

首先，将解析结果以固定结构的格式存入输出的文本文件中，固定结构的格式规定了字段、字段解析值以及标签一一对应；

然后，故障排查人员在解析数据的主机上对导出的协议文本数据进行查看，根据标签搜索所需字段以及字段值，提升故障分析效率。