摘 要：通過串口通訊的方式，研究一個(gè)封閉內(nèi)網(wǎng)與危險(xiǎn)外網(wǎng)連接的方法，利用現(xiàn)有條件實(shí)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)稱為一級(jí)系統(tǒng)，一級(jí)系統(tǒng)并沒有配備遠(yuǎn)程查看生產(chǎn)畫面、PLC程序等功能，計(jì)算機(jī)是win2000操作系統(tǒng)，雖然滿足生產(chǎn)要求，但是整個(gè)系統(tǒng)非常脆弱，極易受到病毒感染，因此一級(jí)系統(tǒng)禁止插入U(xiǎn)SB存儲(chǔ)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(gè)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(shí)，負(fù)責(zé)設(shè)備維護(hù)工作的點(diǎn)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(yuǎn)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(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：服務(wù)端、中轉(zhuǎn)端和客戶端。服務(wù)端是指：運(yùn)行在封閉內(nèi)網(wǎng)某一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的一個(gè)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(yùn)行在可以聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上的一個(gè)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(shí)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(duì)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)?？蛻舳耸侵福涸谑謾C(jī)或者家用計(jì)算機(jī)中運(yùn)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(shí)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(xiǎn)局域網(wǎng)的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理上的隔離，從而保證了安全，同時(shí)也實(shí)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(jì)算機(jī)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(gè)計(jì)算機(jī)連接起來。在串口通訊之前要設(shè)置好相同的參數(shù)，因?yàn)楸鞠到y(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(jì)算機(jī)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(yàn)無，停止位為1。本系統(tǒng)中的兩個(gè)程序都是運(yùn)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?yàn)镈elphi簡單、高效，同時(shí)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(shí)現(xiàn)

Delphi的優(yōu)勢(shì)在于其包含的眾多控件，使得用Delphi編制一個(gè)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(gè)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(gè)ComPort1對(duì)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(yàn)

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(shí)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(shí)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?？蛻舳司褪且粋€(gè)郵件客戶端，在手機(jī)上就可以查看或發(fā)送指令。

4 應(yīng)用實(shí)例

兩種用法，一種是服務(wù)端監(jiān)測(cè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，當(dāng)條件滿足時(shí)觸發(fā)主動(dòng)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(jī)是我最關(guān)心的事件，因此我編制的程序?qū)④垯C(jī)停機(jī)作為觸發(fā)條件，當(dāng)服務(wù)端監(jiān)測(cè)到軋機(jī)停機(jī)超過10分鐘，就會(huì)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(bào)警信息時(shí)，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(jī)中就可以查看到最新的報(bào)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(gè)封閉內(nèi)網(wǎng)與危險(xiǎn)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(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)的安全，同時(shí)這也是一個(gè)幾乎零成本的方法，可以用在很多特殊的地方。

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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(dòng)化。