基于数控加工中心远程监控技术的安全传输系统开发


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随着工业4.0的提出,“互联网+ ”下的工业智能制造技术不断发展,数控加工中心功能不断提高。其中数控加工中心远程监控技术,为企业生产效率和质M提供了可靠及稳定的保障。数控加工中心远程监控技术的应用,提高了加工中心的生产效率,减少了人力消耗,降低了管理难度,是学术研究上的里程碑,更给企业带来直接的收益[1_5]。但是随着高新技术的发展,一些问题也随之暴露,互联网K的数据远程传输的安全M题,成为人们面临的间题之-•。课题组利用数控加工中心远程监抟技术开发了非圆磨削数控加工中心远程监控系统,该系统实现了对非圆磨削数控加工加工中心的实时监控和远程控制,由 [1] [2]于数据网络传输带来的不安全问题[64°],如黑客入侵算改传输数据,会给运行中的加工加工中心带来不可预估的危险,文章开发了针对非圆磨削数控加工中心远程监控糸统的安全传输糸统。

传统的安个传输系统依附于爷台,加密实吋性低和后期维护性差[11#,文章开发的系统实现了各监控加工中心站点的身份认证,密钥协商、密钥校验、密钥周期更换,以及业务数据录入数据库和对传输数据的加解密等功能。

该系统具有以下优点:

(1) 不依附于平台:Linux系统和windows系统可以同时使用。

(2) 加密实时性高:客户端采用连接池,服务器端采用多线程以及非阻塞10和select模型。

(3) 易用性好:第三方数控加工中心远程监控系统改动最小。

(4)维护性强:业务数据存入oracle数据库,便于后期管理人员进行业务查询。

(5)系统的加密性能高:身份认证应用改进的哈希算法,传输数据通过协商密钥应用3DES加密算法,并且密钥进行周期更换。

1非圆磨削数控加工中心安全传输系统整体设计

安全传输系统包括Linux下的密钥协商服务器模块、密钥协商客户端模块、windows下的密钥协商客户端模块,数据库管理终端模块、数据加解密接口模块,如图1所示。

系统的总体流程图如图2所示,该方案基于C/S层次结构,通过程序设计和算法改进,加强了数据传输的安全性,解决了平台差异导致数据传输的二义性,并且系统的每次业务处理都记录数据库,提供了数据库管理终端,可以对每次业务处理进行审计工作。

2非圆磨削数控加工中心安全传输系统的软件设计

针对系统,利用C/C++语言、VS2008开发软件、oracle数据库,采用TCP/IP网络协议,基于C/S层次结构开发。图3为非圆磨削数控加工中心安全传输系统软件设计图,第二层为软件的上层业务模块,第三层为软件的底层基础组件。

2.1底层基础组件

2.1.1通信组件

为/提尚系统的并发性及iiHr稳定性,通信组件主要利用socket编程,与传统的旭信方式相比,client端建立了基于长连接的连接池,并且利用非阻塞10和select模型[14]server端基于多线程提高并发性。

2.1.2报文编解码组件

为了解决各平台系统的差异性,实现数据的跨平台传输,报文编解码组件主要基于ASN. 1编码原理[1M6],将传输的数据进行标准化,并用DER编解码数据。

2. 1.3共享内存组件

为了提高系统的传输效率,选取共享内存作为进程间的通信方式。选取这种通信方式的原因在于:一方面服务器将协商的密钥写入共享内存,另一方面写入数据库的方式,数控加工中心直接通过数据加密接口,在共享内存中获取密钥,保证了数据传输的实时性,并且共享内存这种IPC方式,系统内核直接把共享内存句柄推送到上层应用,不需要进程在内核态和用户态进行切换,极大地提高了数据的传输效率。

2.2上层业务模块

2.2.1密钥协商服务器和密钥协商客户端模块

密钥协商服务器在Iinux系统编写,密钥协商客户端模块在Windows和Iinux系统下编写。服务器和客户端模块集成了通信组件、数据库组件、报文编解码组件、共享内存组件和日志组件,利用基础组件完成上层业务流程,提高了代码的维护性,凸显了高内聚低耦合的设计思想。图4为密钥协商服务器端flIX|端的业务流程。





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结束语:

文章利用C/S层次结构和TCP/IP协议,开发了基于数控加工中心远程监控技术的安全传输系统,通过系统部署后实验测试,证明了系统设计的可行性。最后所设计的安全传输系统,为“互联网+ ”下的工业智能制造网络数据安全传输方面提供了一种新的思路。

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