[发明专利]一种基于软件定义的自适应工业以太网网关系统与方法

权利要求书

1.一种基于软件定义的自适应工业以太网网关系统，其特征在于，包括：

工业以太网实时同步模块，用于通过南向接口接收工业以太网的实时协议报文；

软件定义匹配流表，用于根据设定的匹配项，将经过工业以太网实时同步模块的协议报文进行流表匹配；

所述软件定义匹配流表包括：

协议类型匹配模块，用于进行第一次匹配，即根据设定的协议类型匹配项对协议报文的报文头特征进行匹配；如果匹配失败，表示该报文并非是IT层所需的工业以太网协议报文，那么该报文由实时同步模块直接在内存操作，添加下一个报文进入流表，进行工业以太网协议匹配；

如果协议匹配成功，表示该类型的协议报文是IT层网络节点所需，该报文的复制数据加入到相应的工业以太网协议栈进行解析，解析的结果再进行第二次匹配；

网络层数据匹配模块，用于第二次匹配，即根据网络层数据匹配项对协议报文内容进行匹配；

数据包处理动作模块，根据第二次匹配结果，对应设定的数据处理动作表中的动作对工业以太网协议报文所携带的数据内容进行处理，发送给IT层网络节点；

数据监控模块，用于将匹配后的报文携带的IT层网络所需数据经过缓存、封装或预处理，最后经北向接口发送给IT层网络设备。

2.一种基于软件定义的自适应工业以太网网关实现方法，其特征在于，用于融合OT层网络和IT层网络，将IT层网络对于OT层网络的数据需求以软件定义的方式，在OT层网络设备进行数据通信时，获取相应的数据报文，进而得到报文内所需数据；包括以下步骤：

工业以太网实时同步模块通过南向接口接收工业以太网的实时协议报文；

软件定义匹配流表根据设定的匹配项，将经过工业以太网实时同步模块的协议报文进行流表匹配；

所述软件定义匹配流表包括以下步骤：

协议类型匹配模块进行第一次匹配，即根据设定的协议类型匹配项对协议报文的报文头特征进行匹配；如果匹配失败，表示该报文并非是IT层所需的工业以太网协议报文，那么该报文由实时同步模块直接在内存操作，添加下一个报文进入流表，进行工业以太网协议匹配；

如果协议匹配成功，表示该类型的协议报文是IT层网络节点所需，该报文的复制数据加入到相应的工业以太网协议栈进行解析，解析的结果再进行第二次匹配；

网络层数据匹配模块进行第二次匹配，即根据网络层数据匹配项对协议报文内容进行匹配；

数据包处理动作模块根据第二次匹配结果，对应设定的数据处理动作表中的动作对工业以太网协议报文所携带的数据内容进行处理，发送给IT层网络节点；

数据监控模块将匹配后的报文携带的IT层网络所需数据经过缓存、封装或预处理，最后经北向接口发送给IT层网络设备。

3.根据权利要求1中所述系统的双网协同处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

工业以太网实时同步模块接收到由工业以太网调度系统周期性调度的协议报文，动态获取到工业以太网组网内的调度模式；由网关系统实时同步模块获取到工业以太网调度系统模型，包括：调度系统的周期，调度系统协议报文标识符，网络传输优先级；

将工业以太网调度系统模型依次通过一次匹配和二次匹配，由数据包动作处理模块生成相应的匹配动作，匹配动作对应IT网络中的调度模式，将工业以太网网络调度系统的周期、协议报文所涉及到的内容数据以及优先级，通过调度模式发送至工业SDN网络；

其中，调度模式为IT层网络调度的时隙，数据内容所涉及到的源、目的节点，网络传输优先级，预留带宽中的一种。

4.根据权利要求1中所述系统的工业以太网组网处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

网关系统南向接口接收到工业以太网环境中主从站之间的通信协议报文，软件定义匹配流表对协议报文进行工业以太网协议类型的匹配；首次匹配中，根据IT层网络节点的需求设定协议类型匹配项，实现工业以太网协议类型流表项；判定该报文类型是否为IT层所需报文类型，如果判定为否，由其他类型报文的处理流程对该报文进行处理；如果判定结果为是，网络层数据匹配模块进行网络数据匹配；

网络层数据匹配模块针对不同的工业以太网协议，通过预先根据IT层的数据需求实现的网络层数据匹配项，对报文进行二次匹配；如果匹配结果为否，由工业以太网实时同步模块直接将报文发回组网环境中，以继续传输；如果匹配结果为是，将数据按照二次匹配的结果，以对应的动作，由数据监控模块对数据内容进行解析、封装和预处理，通过北向接口发送到IT层网络中，使IT层所需的OT层数据符合IT层网络传输的形式进行封装和处理，进而满足IT层网络传输的需求。