交換機(jī)在地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中的深度測(cè)評(píng)

羅振

【摘 要】交換機(jī)作為地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中重要的通訊設(shè)備，其運(yùn)行情況的好壞將直接影響整個(gè)電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的通訊架構(gòu)，從而間接影響地鐵列車的平安運(yùn)營(yíng)。本文利用網(wǎng)絡(luò)分析軟件針對(duì)地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中的交換機(jī)進(jìn)行深度測(cè)試，通過(guò)對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)的分析對(duì)交換機(jī)的運(yùn)行情況作出直觀判斷。

【關(guān)鍵詞】交換機(jī) 電力監(jiān)控 數(shù)據(jù)分析

1實(shí)施方法

將移動(dòng)工作站與正在運(yùn)行的交換機(jī)空余端口進(jìn)行連接；通過(guò)IE瀏覽器進(jìn)入交換機(jī)內(nèi)部配置界面，設(shè)置鏡像將交換機(jī)其他正在運(yùn)行端口的通訊數(shù)據(jù)全部映射到該端口；打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)分析軟件，設(shè)置對(duì)該端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。

2結(jié)果分析

2.1總體分析

（1） 查詢結(jié)果：截取了1分30秒內(nèi)交換機(jī)端口總體通訊的實(shí)時(shí)流量，結(jié)果如圖一所示。

（2）數(shù)據(jù)分析：分析圖一可知，在此時(shí)間段內(nèi)端口最大通訊流量未超過(guò)33.5KB，而該交換機(jī)端口采用的為10M端口，其最大通訊流量為10M=10240KB；由此可知，在此時(shí)間段交換機(jī)整個(gè)運(yùn)行的利用率接近0.3%。

（3）分析小結(jié)：通過(guò)對(duì)交換機(jī)端口實(shí)時(shí)流量分析可得出結(jié)論：交換機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中端口負(fù)載較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到其最大帶寬，說(shuō)明交換機(jī)實(shí)時(shí)通訊整體運(yùn)行平穩(wěn)，網(wǎng)絡(luò)通訊中不存在異常大數(shù)據(jù)包和病毒攻擊等現(xiàn)象。

2.2網(wǎng)絡(luò)分析

（1）查詢結(jié)果：截取整個(gè)測(cè)試22分鐘內(nèi)交換機(jī)端口與各設(shè)備實(shí)時(shí)通訊流量，結(jié)果如圖二所示。

（2）數(shù)據(jù)分析：分析圖二可知，在此時(shí)間段內(nèi)通過(guò)交換機(jī)進(jìn)行傳輸?shù)脑O(shè)備均產(chǎn)生了不同程度的流量，占用了一定的網(wǎng)絡(luò)帶寬。其中兩臺(tái)通訊控制器（172.20.1.130為A網(wǎng)通訊控制器；172.20.1.131為B網(wǎng)通訊控制器）的流量最高，分別為21.79MB和11.70MB。通過(guò)命令查詢發(fā)現(xiàn)，大部分通訊任務(wù)在A網(wǎng)通訊控制器上運(yùn)行，因此兩臺(tái)通訊控制器在交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通訊中存在較大流量差距是正常現(xiàn)象。

除通訊控制器外，主要產(chǎn)生較高流量的設(shè)備為間隔層通訊設(shè)備（172.20.1.140），在測(cè)試時(shí)間段內(nèi)總流量為4.01MB，這與該設(shè)備下掛兩條包括35KV1、2段通訊鏈路，通訊數(shù)據(jù)量較大相符合。其余記錄的通過(guò)小交換機(jī)連接和直連交換機(jī)的設(shè)備流量相差不大，總體流量較小，幾乎都不到1MB。

（3）分析小結(jié)：通過(guò)對(duì)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)流量的結(jié)果分析可知：交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊中，主要的帶寬用于與通訊控制器的通訊中，其次為與間隔層通訊設(shè)備的通訊，真實(shí)反映了各設(shè)備通訊所占的比重。

2.3事件分析

（1） 查詢結(jié)果：整個(gè)測(cè)試22分鐘內(nèi)產(chǎn)生了位于傳輸層的“TCP 重復(fù)連接嘗試”和位于數(shù)據(jù)鏈路層的“ARP掃描”兩種事件。

（2）數(shù)據(jù)分析：在進(jìn)行測(cè)試期間，兩臺(tái)通訊控制器不停地嘗試與間隔層通訊設(shè)備建立TCP連接。登陸間隔層通訊設(shè)備查詢系統(tǒng)日志后發(fā)現(xiàn)，其3#串口與通訊控制器通訊存在異常現(xiàn)象。而現(xiàn)場(chǎng)間隔層通訊設(shè)備僅使用了1#、2#串口進(jìn)行通訊，3#、4#串口未進(jìn)行接線。查看通訊控制器配置發(fā)現(xiàn)，存在多余的與間隔層通訊設(shè)備3#串口的鏈路通訊配置。因此，“TCP 重復(fù)連接嘗試”診斷事件反映了因通訊控制器存在多余鏈路配置，導(dǎo)致通訊控制器不停嘗試與未進(jìn)行物理連接的設(shè)備建立連接。

通訊控制器作為主機(jī)服務(wù)端，一定時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)出ARP掃描包，將下位機(jī)客戶端的MAC地址轉(zhuǎn)換為IP地址進(jìn)行通訊。根據(jù)“ARP掃描”事件可知，在進(jìn)行測(cè)試期間，兩臺(tái)通訊控制器共計(jì)進(jìn)行了54次APR掃描，約為一臺(tái)交換機(jī)49秒進(jìn)行一次ARP掃描。此訪問(wèn)頻率符合通訊控制器正常ARP地址掃描包的發(fā)送范圍，且共計(jì)占用流量?jī)H為102.95KB，對(duì)交換機(jī)的正常通訊不會(huì)造成任何不良影響。

（3）分析小結(jié)：通過(guò)對(duì)交換機(jī)診斷事件的結(jié)果分析可知：軟件所記錄的事件能直觀地反映網(wǎng)絡(luò)通訊中存在的現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)影響網(wǎng)絡(luò)正常通訊的事件。

3測(cè)評(píng)總結(jié)

本次開(kāi)展交換機(jī)在地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中的深度測(cè)評(píng)工作，旨在進(jìn)一步對(duì)交換機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行更深層次的解析，提前預(yù)判交換機(jī)可能存在的網(wǎng)絡(luò)安全隱患，避免造成更大的危害。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊分析結(jié)果，可得出結(jié)論：電力監(jiān)控系統(tǒng)交換機(jī)在地鐵網(wǎng)絡(luò)中整體運(yùn)行平穩(wěn)、安全，未發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)包或網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊的現(xiàn)象；同時(shí)通過(guò)交換機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到其端口的最大訪問(wèn)量，表明交換機(jī)帶寬完全能滿足運(yùn)營(yíng)需求。

4結(jié)語(yǔ)

目前地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)行的交換機(jī)完全滿足運(yùn)營(yíng)的需求，通訊網(wǎng)絡(luò)中不存在病毒或異常數(shù)據(jù)包。此次測(cè)評(píng)的方法可以作為交換機(jī)常態(tài)檢修的方法，有效地對(duì)交換機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定期檢查。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉世泰.《交換機(jī)/路由器配置與管理》.人民郵電出版社，2010.

[2]徐國(guó)天，段嚴(yán)兵.《網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)》.清華大學(xué)出版社，2014.