以串口通訊實現(xiàn)封閉內(nèi)網(wǎng)與外界通訊的方法

摘 要：通過串口通訊的方式，研究一個封閉內(nèi)網(wǎng)與危險外網(wǎng)連接的方法，利用現(xiàn)有條件實現(xiàn)了封閉內(nèi)網(wǎng)與外界通訊的需求，保證了封閉內(nèi)網(wǎng)計算機及網(wǎng)絡(luò)的安全。

關(guān)鍵詞：串口通訊；封閉內(nèi)網(wǎng)；安全

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.107

本鋼二冷軋廠酸軋生產(chǎn)線，生產(chǎn)操作使用的計算機及網(wǎng)絡(luò)稱為一級系統(tǒng)，一級系統(tǒng)并沒有配備遠程查看生產(chǎn)畫面、PLC程序等功能，計算機是win2000操作系統(tǒng)，雖然滿足生產(chǎn)要求，但是整個系統(tǒng)非常脆弱，極易受到病毒感染，因此一級系統(tǒng)禁止插入USB存儲設(shè)備、禁止連接其他內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，更是禁止連接外部網(wǎng)絡(luò)。在這樣一個全封閉的網(wǎng)絡(luò)下很難與外界聯(lián)系。

在夜晚和節(jié)假日期間設(shè)備發(fā)生故障時，負責(zé)設(shè)備維護工作的點檢員要快速和盡可能多的掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的相關(guān)信息，以利于故障響應(yīng)、排查和處理，而系統(tǒng)本身的脆弱和制度又決定了要放棄通過外網(wǎng)遠程協(xié)助這樣直接的方式來。有沒有既能保證內(nèi)部系統(tǒng)安全，又能使封閉內(nèi)網(wǎng)與外界進行聯(lián)系的方法呢？這就是本文將要描述的一種方式：以串口通訊實現(xiàn)封閉內(nèi)網(wǎng)與外界通訊的方法。

1 系統(tǒng)的構(gòu)成和安全的實現(xiàn)

系統(tǒng)由三個部分組成：服務(wù)端、中轉(zhuǎn)端和客戶端。服務(wù)端是指：運行在封閉內(nèi)網(wǎng)某一臺計算機上的一個程序，用來采集數(shù)據(jù)并通過串口向中轉(zhuǎn)端發(fā)送。中轉(zhuǎn)端是指：運行在可以聯(lián)網(wǎng)的計算機上的一個程序，用來將服務(wù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到客戶端，同時也可以將客戶端發(fā)送的指令轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)端，由于我廠局域網(wǎng)限制，對外網(wǎng)訪問僅限于收發(fā)電子郵件，因此中轉(zhuǎn)端與客戶端的通信是通過電子郵箱中轉(zhuǎn)。客戶端是指：在手機或者家用計算機中運行的程序，用來查看數(shù)據(jù)或者發(fā)送指令，服務(wù)端和中轉(zhuǎn)端是要通過編程實現(xiàn)，而客戶端僅需要下載安裝郵箱管理軟件即可。

由于封閉內(nèi)網(wǎng)與存在風(fēng)險局域網(wǎng)的兩臺計算機是通過串口通訊，它們之間發(fā)送的僅僅是字符數(shù)據(jù)，這就實現(xiàn)了兩個網(wǎng)絡(luò)物理上的隔離，從而保證了安全，同時也實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的交換。

2 串口協(xié)議與編程環(huán)境

由于RS-232是計算機上普遍存在的串行接口，因此本系統(tǒng)采用的就是RS-232串口通訊，用一條串口數(shù)據(jù)線將服務(wù)端和中轉(zhuǎn)端的兩個計算機連接起來。在串口通訊之前要設(shè)置好相同的參數(shù)，因為本系統(tǒng)全部用來傳送字符數(shù)據(jù)，傳輸速度越快越好，受限于計算機硬件，本系統(tǒng)串口設(shè)置的波特率是115200bps，數(shù)據(jù)位是8位，奇偶校驗無，停止位為1。本系統(tǒng)中的兩個程序都是運行在Windows環(huán)境中，而基于Windows的開發(fā)工具也很多，比如VB、VC、Delphi等，因為Delphi簡單、高效，同時其包含可視組件類庫VCL，方便程序的開發(fā)，本系統(tǒng)采用的是Turbo Delphi。

3 串口通訊程序的編程實現(xiàn)

Delphi的優(yōu)勢在于其包含的眾多控件，使得用Delphi編制一個串口通訊和郵件收發(fā)的程序非常容易，這里串口通訊使用一個第三方控件，串口通訊用到的主要代碼如下：

ComPort1：=TComPort.Create（self）；//創(chuàng)建一個ComPort1對象

ComPort1.Port：='COM1'；//設(shè)定COM端口名稱

ComPort1.BaudRate：=br115200；//設(shè)置波特率

ComPort1.DataBits：=dbEight；//設(shè)置數(shù)據(jù)位

Comport1.StopBits：=cport.sbOneStopBit；//設(shè)置停止位

Comport1.Parity.Bits：=prNone；//設(shè)置奇偶校驗

ComPort1.Open；//打開端口

//現(xiàn)在就可以向串口發(fā)送數(shù)據(jù)

ComPort1.WriteStr（'數(shù)據(jù)'）；

//在ComPort1RxChar事件讀取字符數(shù)據(jù)

ComPort1.ReadStr（st，Count）；

//在使用完端口后關(guān)閉端口

ComPort1.Close；

//程序退出時釋放資源

ComPort1.Free

服務(wù)端程序不停的讀取串口數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)，收到特定指令字符時或者現(xiàn)場數(shù)據(jù)滿足特定條件后，收集信息并向中轉(zhuǎn)端發(fā)送，中轉(zhuǎn)端接收到完整信息后將信息以一封電子郵件的方式發(fā)送到特定郵箱。客戶端就是一個郵件客戶端，在手機上就可以查看或發(fā)送指令。

4 應(yīng)用實例

兩種用法，一種是服務(wù)端監(jiān)測關(guān)鍵數(shù)據(jù)，當(dāng)條件滿足時觸發(fā)主動發(fā)送數(shù)據(jù)。另一種是客戶端發(fā)送特定指令，服務(wù)端收到指令后收集并發(fā)送數(shù)據(jù)。例如：故障停機是我最關(guān)心的事件，因此我編制的程序?qū)④垯C停機作為觸發(fā)條件，當(dāng)服務(wù)端監(jiān)測到軋機停機超過10分鐘，就會將關(guān)鍵的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出來。當(dāng)我覺得有必要查看一下報警信息時，我再發(fā)送一條含有特定指令的郵件，等待一分鐘左右，我在手機中就可以查看到最新的報警信息，以此做下一步分析。

5 結(jié)論

使用本文所描述的使用串口通訊的方式連接一個封閉內(nèi)網(wǎng)與危險外網(wǎng)的方法，既滿足了封閉內(nèi)網(wǎng)與外界通訊的需求，又保證了內(nèi)網(wǎng)計算機及網(wǎng)絡(luò)的安全，同時這也是一個幾乎零成本的方法，可以用在很多特殊的地方。

參考文獻：

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[3]黃軍.Delphi串口通信編程[M].北京：人民郵電出版社，2001.

作者簡介：孫吉平（1983-），男，遼寧本溪人，本科，助理工程師，研究方向：自動化。