交通运维通信协议解析软件设计(附件)
本论文阐述了交通灯运维装置的发展背景和国内外研究现状并对本此课题进行了可行性分析。简单介绍了本次课题软件设计的各个模块，详细介绍了所用的协议内容，重点对系统的功能设计、方案设计、软件详细设计、调试等进行了详尽的说明。本文选择了Microsoft Visual Studio 2012为开发平台和环境，将C#作为系统开发语言，MySQL作为数据库。此软件系统可以实现两大模块，即数据的组包模块和数据的解包模块，组包模块的功能主要是将各个参数组成协议代码，解析模块的功能是将捕捉到的代码破译成为直观的文本阅读，并将协议代码存入数据库。通过开发这个交通信号灯通信协议解析软件，系统实现了对交通信号灯各个参数的直观阅读，一方面提高了交通运维管理的效率，一方面体现了计算机科学技术在支持新时代发展中的重要作用。关键词 通信协议，报文组包，协议解析，MySQL， C#
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 国内外研究综述 1
2 系统需求分析 2
2.1 功能需求 2
2.2 实现目标 4
2.3 可行性分析 4
2.4 系统开发工具及主要技术 5
2.5 开发环境 6
3 协议介绍 6
3.1 数据包格式 6
3.2 命令介绍 7
3.3 设置和控制命令 8
3.4 查询上报命令 9
3.5 自动上报命令 10
4 总体设计 11
4.1 总体方案介绍 11
4.2 数据库设计 12
5 软件详细设计 13
5.1 组包模块 14
5.2 解析模块 21
5.3 数据库读写模块 27
5.4 CRC校验 29
6 系统测试 31
6.1 测试的目的与意义 32
6.2 测试方法 32
6.3 测试环境与测试条件 32
6.4 测试过程与测试结果 33
6.5 测试总结 36< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
br /> 结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
1 引言
1.1 课题背景及意义
交通运维系统的迅速发展，交通设备也获得了广泛应用。一方面，交通设备种类繁多、功效庞大，无法获得周全监测。另一方面，运维任务与检测任务缺少系统化信息传输途径，很难实现整体服务质量的预估，长此以往造成运维服务质量的下滑。这两方面都会对交通发生必然的影响。因此，研究一个能够实时监测交通信号灯、具备良好运维交互功能的交通设备运维监控系统具有重要意义。到目前为止，市场上的运维体系通常都是传统型的运维体系，一般只是针对某一种集群进行运维，或者只是针对一个单机版的体系进行监控运维，没法对大数据集群下的众多小集群分别进行仔细的检测运维，所以制定一个高效、及时、具体的大数据集群的运维系统成为必需要解决的难题。
运维装配属于网络通信的客户端，它和服务器之间的通信要有一套特有的协定。在在对网络数据包进行抓取的时候，只能够看到封装好的代码串，需要人们亲自去解析其中的含义，这样会浪费很多的时间与精力。并且这类协议是有自己的规定的，是按照特定的格式而组成的。为了解决这一问题，本课题设计了一种协议解析的软件，采用编程语言，能够把抓取到的报文进行解析，以文本的形式展示出来协议的内容和含义，同时也可以设置需要发送的内容，软件自动组合封装为报文，并且可以存放到数据库系统中。这样对于开发人员调试会有很大的帮助，可以更好的提高工作的效率。
1.2 国内外研究综述
信息化科技高速的发展着，交通信号等设备的资料管理、交通信号数据管理基本已经实现数据可视化，主要以各种软件的形式固化以前的检测思想。根据设备相关属性要求定期给交通设备检测、维护与保养，促使企业的设备管理更符合国家和行业的安全管理要求，即是智能交通系统运维管理的总思路。当今众多道路智能交通信号控制系统现状[1]1.范围广、距离长、规模大智能交通信号控制系统的覆盖范围动辄几十公里上百公里，要走完全程都需要很长的时间，而且数量动辄数百点，如果全部巡检一遍，需要花费大量的人力、物力；而且以目前的、建设速度来看，智能交通系统的规模将来也会不断的扩大。 2.系统离散性大、技术难度高。从智能交通运维的整个信号控制系统来说，它包括很多的子系统，而且每个子系统都在保持它系统独立性的前提下又有交叉运行的部分。这样使得系统的离散性很大，管理难度也会增大。3.技术难度大，系统集成度高，智能交通系统是一个综合的、大型的、专业行很强的保障性系统，而且智能交通系统涉及到人身安全、交通秩序、社会安全，其技术和产品具有较高的前瞻性。这就使得交通运维系统具有技术难度大、复杂程度高和系统集成度高的特点，这些特点也使得智能交通管理系统的运维管理显得尤为重要。4.设备运行环境恶劣，智能交通系统的外场设备的安装位置均在室外，设备元器件的工作环境比较恶劣。在天气的条件方面，相比春秋季节的昼夜温差的较大差距，夏天和冬天的昼夜温差更是巨大，在这种情况下，元器件不得不经常在恶劣的环境里工作，而且冷热连续交替使得连接链路和接口处常常会出现老化和故障。另外暴露在室外的设备，也会因为遭受紫外线、大风等外界等影响因素下快速老化，并且沉积的灰尘堆积。这些都告诉世人智能交通管理系统的后期养护工作非常重要。
在国际上，使用量最多的协议解析工具莫过于Wireshark和sniffer pro。
Wireshark（前称Ethereal）是一个网络数据组包分析软件[2]。网络组包分析软件的功能是提取网络组包，并尽可能显示出最为详尽的网络封包资料。Wireshark使用WinPCAP作为网络接口，数据报文直接与网卡进行报文交换。和许多其他网络工具一样，Wireshark也使用pcap network library来进行封包捕捉。Wireshark拥有强大的过滤器引擎，用户可以使用过滤器筛选出想要的数据包，并排除无关信息的干扰。
Sniffer Pro是一款一流的便携式网管和应用故障诊断分析软件，不管是在有线网络还是在无线网络中[3]，它都能够给予网管管理人员实时的网络监视、数据包捕获以及故障诊断分析能力。智能化的专家分析系统协助用户在迚行数据包捕获、实时解码的同时快速识别各种异常事件；数据包解码模块支持广泛的网绚和应用协议，不仅限于Oracle、还包括VoIP类协议，以及金融行业专用协议和移动网络类协议等等。
以上两种解析工具是目前国际上最通用的网络协议分析软件，它们能够网络报文中的内容。但是这些软件只能解析标准的网络通信协议，而交通运维的通信协议不是通用的网络协议。所以对于交通运维的通信协议这些软件并不能够支持，这就需要本课题设计一个合适的交通运维的通信协议的解码解析软件。
目 录
1 引言 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 国内外研究综述 1
2 系统需求分析 2
2.1 功能需求 2
2.2 实现目标 4
2.3 可行性分析 4
2.4 系统开发工具及主要技术 5
2.5 开发环境 6
3 协议介绍 6
3.1 数据包格式 6
3.2 命令介绍 7
3.3 设置和控制命令 8
3.4 查询上报命令 9
3.5 自动上报命令 10
4 总体设计 11
4.1 总体方案介绍 11
4.2 数据库设计 12
5 软件详细设计 13
5.1 组包模块 14
5.2 解析模块 21
5.3 数据库读写模块 27
5.4 CRC校验 29
6 系统测试 31
6.1 测试的目的与意义 32
6.2 测试方法 32
6.3 测试环境与测试条件 32
6.4 测试过程与测试结果 33
6.5 测试总结 36< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
br /> 结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
1 引言
1.1 课题背景及意义
交通运维系统的迅速发展，交通设备也获得了广泛应用。一方面，交通设备种类繁多、功效庞大，无法获得周全监测。另一方面，运维任务与检测任务缺少系统化信息传输途径，很难实现整体服务质量的预估，长此以往造成运维服务质量的下滑。这两方面都会对交通发生必然的影响。因此，研究一个能够实时监测交通信号灯、具备良好运维交互功能的交通设备运维监控系统具有重要意义。到目前为止，市场上的运维体系通常都是传统型的运维体系，一般只是针对某一种集群进行运维，或者只是针对一个单机版的体系进行监控运维，没法对大数据集群下的众多小集群分别进行仔细的检测运维，所以制定一个高效、及时、具体的大数据集群的运维系统成为必需要解决的难题。
运维装配属于网络通信的客户端，它和服务器之间的通信要有一套特有的协定。在在对网络数据包进行抓取的时候，只能够看到封装好的代码串，需要人们亲自去解析其中的含义，这样会浪费很多的时间与精力。并且这类协议是有自己的规定的，是按照特定的格式而组成的。为了解决这一问题，本课题设计了一种协议解析的软件，采用编程语言，能够把抓取到的报文进行解析，以文本的形式展示出来协议的内容和含义，同时也可以设置需要发送的内容，软件自动组合封装为报文，并且可以存放到数据库系统中。这样对于开发人员调试会有很大的帮助，可以更好的提高工作的效率。
1.2 国内外研究综述
信息化科技高速的发展着，交通信号等设备的资料管理、交通信号数据管理基本已经实现数据可视化，主要以各种软件的形式固化以前的检测思想。根据设备相关属性要求定期给交通设备检测、维护与保养，促使企业的设备管理更符合国家和行业的安全管理要求，即是智能交通系统运维管理的总思路。当今众多道路智能交通信号控制系统现状[1]1.范围广、距离长、规模大智能交通信号控制系统的覆盖范围动辄几十公里上百公里，要走完全程都需要很长的时间，而且数量动辄数百点，如果全部巡检一遍，需要花费大量的人力、物力；而且以目前的、建设速度来看，智能交通系统的规模将来也会不断的扩大。 2.系统离散性大、技术难度高。从智能交通运维的整个信号控制系统来说，它包括很多的子系统，而且每个子系统都在保持它系统独立性的前提下又有交叉运行的部分。这样使得系统的离散性很大，管理难度也会增大。3.技术难度大，系统集成度高，智能交通系统是一个综合的、大型的、专业行很强的保障性系统，而且智能交通系统涉及到人身安全、交通秩序、社会安全，其技术和产品具有较高的前瞻性。这就使得交通运维系统具有技术难度大、复杂程度高和系统集成度高的特点，这些特点也使得智能交通管理系统的运维管理显得尤为重要。4.设备运行环境恶劣，智能交通系统的外场设备的安装位置均在室外，设备元器件的工作环境比较恶劣。在天气的条件方面，相比春秋季节的昼夜温差的较大差距，夏天和冬天的昼夜温差更是巨大，在这种情况下，元器件不得不经常在恶劣的环境里工作，而且冷热连续交替使得连接链路和接口处常常会出现老化和故障。另外暴露在室外的设备，也会因为遭受紫外线、大风等外界等影响因素下快速老化，并且沉积的灰尘堆积。这些都告诉世人智能交通管理系统的后期养护工作非常重要。
在国际上，使用量最多的协议解析工具莫过于Wireshark和sniffer pro。
Wireshark（前称Ethereal）是一个网络数据组包分析软件[2]。网络组包分析软件的功能是提取网络组包，并尽可能显示出最为详尽的网络封包资料。Wireshark使用WinPCAP作为网络接口，数据报文直接与网卡进行报文交换。和许多其他网络工具一样，Wireshark也使用pcap network library来进行封包捕捉。Wireshark拥有强大的过滤器引擎，用户可以使用过滤器筛选出想要的数据包，并排除无关信息的干扰。
Sniffer Pro是一款一流的便携式网管和应用故障诊断分析软件，不管是在有线网络还是在无线网络中[3]，它都能够给予网管管理人员实时的网络监视、数据包捕获以及故障诊断分析能力。智能化的专家分析系统协助用户在迚行数据包捕获、实时解码的同时快速识别各种异常事件；数据包解码模块支持广泛的网绚和应用协议，不仅限于Oracle、还包括VoIP类协议，以及金融行业专用协议和移动网络类协议等等。
以上两种解析工具是目前国际上最通用的网络协议分析软件，它们能够网络报文中的内容。但是这些软件只能解析标准的网络通信协议，而交通运维的通信协议不是通用的网络协议。所以对于交通运维的通信协议这些软件并不能够支持，这就需要本课题设计一个合适的交通运维的通信协议的解码解析软件。
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