秦皇岛港煤五期工业网络交换机端口管理系统

　　摘. . 要：为对秦皇岛港煤五期工业现场工业网络交换机端口进行管理和监控，研究并设计了交换机端口管理系统。该系统能够设定各个端口接入设备，并对各个端口的流量进行实时监控和记录报警。

　　关键词：交换机；端口管理

　　前言

　　秦皇岛港股份有限公司第九港务分公司（简称“煤五期”）工业网络主要由五台西门子SCALANCE X400工业交换机组成环网构成。

　　现场的工业设备如 PLC、HMI、服务器等直接通网卡或其他网络设备接入到各个西门子交换机的端口内即可进入到主干网络中，中间没有任何控制措施。随着现场设备增多，经常导致非法接入的设备干扰正在运行的主设备，最终造成生产故障停止。且交换机各个端口并未有数据流量统计，因此无法有效划分带宽，无法确保重要数据的优先通行。

　　1 程序设计

　　基于上述问题，设计一套系统，该系统能够对于各个端口接入的设备进行管理，并且能够监视各个端口的实时流量。

　　1.1 硬件选择

　　本设备 CPU 采用珠海全志科技股份有限公司的 H 系列处理器，在其上运行自主研发的工业网络管理系统软件。

　　1.2 软件结构

　　控制网络交换机端口管理设备的操作系统选用了移植的麒麟安全操作系统，该系统为国内首款基于安全操作系统技术开发，是国家科技重大专项“核高基”课题下的安全操作系统。

　　系统管理软件采用多种语言融合实现，屏幕控制主要采用C语言，Python语言进行模块的编写，管理控制部分主要采用Java进行编写。

　　系统结构如图 1 所示。

　　图 1系统结构

　　安全核心板使用WringPI-py通过I2C总线直接和屏幕进行通信，安全并可靠的将屏幕的触摸坐标转换为触摸事件，再通过 HTTP 请求与 JAVA 主模块进行通信。屏幕等非网络组件的控制使用意法半导体的 STM32 微控制器，内部控制主要通过 C 语言。

　　安全核心板通过 SNMP 协议和 SSH 协议对交换机进行管理，其主要结构如图 2 所示。

　　图 2 安全核心板结构

　　系统的 web 页面后台基于国内开源产品 JFinal，JFinal 是一套基于 JAVA 语言的极速开发框架，开发迅速，轻量级，易扩展，微内核，非常有符合目前的系统开发需求。

　　前端数据展示基于百度 EFE 数据可视化团队的 ECharts，提供了深度的交互式数据展示和搜索，对可视化组件进行了广泛增强，支持动态数据，多维数据，可以轻松展现数万乃至数十万数据。

　　2、?使用效果

　　系统投用后，可以通过如图 3 所示页面设置西门子 ScalanceX400 交换机的各个端口允许访问的设备 Mac 地址。对于不在允许访问的 Mac 地址列表里的设备，将不能访问此端口。也可以通过如图 4所示页面监控各个交换机端口的数据流量。

　　图 3 端口管理页面

　　图 4 流量监控页面

　　3、结论

　　该系统投入使用后，运行稳定。该技术能够对于现场 5 台交换机的各个端口进行管理，不仅能够监控各个端口的流量大小，并且还可以设置端口的访问 Mac 地址，防止非法设备物理接入。

　　参考文献：

　　［1］唐小哲，贺雷 . 交换机端口的安全管理技术 [J]. 计算机光盘与软件应用 . 2012, 15:137-139［2］高秀霞，通过管理交换机端口来阻止盗用 IP 地址 [J]. 技术创新. 2004,1:44-45作者简介：

　　熊鲲（1982.11）男，汉族，籍贯：天津，主要研究方向：电气自动化；王鑫（1988.12.5）男，汉族，籍贯：河北省廊坊市，主要研究方向：

　　电气自动化