郭超卓
北京华云尚通科技有限公司 北京市 100000
摘要：网络通讯设备在使用时一般会使用某种接口与其连接，通过在PC机上运行的软件对设备设置运行参数，不同的接口类型，其使用的协议与方法也不尽相同。在实际的客户应用时，需要对大批量的在网设备同时进行参数查看与维护时，若没有一个便捷高效的工具，则会增加客户的使用难度，使得客户的体验感下降。基于以上的理念，通过查阅相关技术资料并进行试验后，最终选定UDP协议，利用MFC可视化编程的方式，制作出一款可对所在网络内所有自研的网络通讯设备进行参数运行维护的软件。
关键字：UPD协议；MFC可视化编程；网络设备维护配置；
引言
Internet传输层主要有两个协议，无连接和面向连接各一个，我们的服务器软件通常使用的都是TCP/IP连接，设备端通过IP地址和端口号，连接至服务器软件上，进行点对点的连接。很多数据采集器是不带有网络连接功能的，当它们想将采集到的数据发送到指定的服务器软件时，就需要通过一款通讯设备，将接收到的采集器数据通过Internet网络发送到设定参数的服务器软件去，因此我们立项研发了一款基于此需求的自研网络通讯设备。
作为一款网络通讯设备，势必涉及到参数的设定与维护，尤其是在某些特定的应用场景下，在一个局域网络内接入了大量的该网络通讯设备，并且该设备所在位置很分散相距很远，此时对各个设备的参数的集中维护则是一个不小的难题。
1、网络设备参数常见的维护方法与改进办法
1.1使用串口进行操作
对于单台设备来讲，可以使用串口工具利用设备上的串口进行通讯，通过设备中内置的固定的参数响应命令来实现单台设备参数的设置与获取的工作。
这种操作的方法是操作工具简单，仅需要下载一个普通的串口通讯工具，调整好其通讯参数与设备的通讯参数一致即可进行通讯。但是，其缺点也是显而易见的，没有直观的操作界面，需要研究并熟悉设备内置的操作命令集，对于非技术人员的客户来说，操作起来相对麻烦一些，使用上不太友好，并且一次只能操作一台设备。
1.2使用Internet网口进行操作
为了解决1.1中操作不友好，不具有可视化的操作体验的问题，网络通讯服务器中会集成一个web服务器，专门用于对该设备的参数进行配置。使用时，将PC机与网络通讯设备连接到同一个局域网内，然后通过浏览器输入指定的路径，即可访问该设备的web服务器，即可在该页面中配置保存设备的参数。
这种方法增强了配置参数时的用户在使用上的便捷度，免去了对专业命令集的了解和掌握的步骤，但是这种方法也具有很大的局限性，比如，必须使的操作的PC电脑与被操作的设备处于相同的局域网，否则无法发现并访问该设备；每次操作设备时必须提前知晓其IP地址，否则无法进行访问，并且在更换IP想操作另外一台设备时，仍需要手工输入设备的相关信息。因此，这种操作方法在复杂度和便捷度上还是无法使得用户的体检更加的便捷。
1.3Internet网口进行操作不便捷性的改进办法
上述的操作方法使用的技术实际上是基于TCP/IP的通讯协议，是点对点的连接方式，因此，如何操作跨路由跨网段，批量的查找到所有的网络通讯设备呢？又如何能够对其进行参数的设置呢？这里就不得不想到UDP协议，我们可以利用UDP协议无连接的特性，使用时设计一套完备的询问与回应的自研通讯协议，通过广播询问与应答的方式，即可搜索到所有可识别的网络通讯设备，并可对其中任意一个按照需求进行参数的修改配置，解决了上述通过TCP/IP的web服务器操作的操作不便捷的问题。
2、基于UDP协议的问答通讯协议设计
1.2.2.1 UDP协议简介
UDP 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联） 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETF RFC 768 [1] 是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17。
UDP协议与TCP协议一样用于处理数据包，在OSI模型中，两者都位于传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但即使在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。
许多应用只支持UDP，如：多媒体数据流，不产生任何额外的数据，即使知道有破坏的包也不进行重发。当强调传输性能而不是传输的完整性时，如：音频和多媒体应用，UDP是最好的选择。在数据传输时间很短，以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下，UDP也是一个好的选择。 [2]
为了在给定的主机上能识别多个目的地址，同时允许多个应用程序在同一台主机上工作并能独立地进行数据包的发送和接收，因此设计了用户数据报协议UDP。
2.2自研通讯协议设计
为了能实现我们所设想的功能，我以UDP通讯协议为载体，设计了一套问答通讯协议，该协议中包括数据包的包头、包尾、请求类型、校验和、本机的IP地址、目的IP地址及问答主体内容。每次PC端发起问话任务，当设备端接收到问话后，会对其进行回答，若长时间PC端未收到回答，则会终止该问话任务。
自研协议的优势如下：
（1）私密性：这样自研的一套协议可以保证后续设计的PC软件和自研的网络通讯设备的私有匹配，而不会在掺杂其它设备时出现无法识别哪些是自有产品的问题，保证了产品的隐私，并可在特殊情况下进行问题排查与责任划分。
（2）灵活性：可以根据需求进行任意的扩展，并且可以获取更多的内部定制的信息内容。
3、可视化配置工具软件的设计
在确定了使用UDP协议，并且为之后的设备通讯环节设计了一套通讯协议后，就要对软件开发环境进行选择，在这里我们选择的是VS2010开发环境下的基于C++的MFC程序框架对该软件进行开发。
3.3.1搜索设备
为了能够更好的适应不同的电脑使用环境，在初始操作页面特别加入了PC的网卡选择，以及本机的IP地址，这样便于使用者根据自己的需要进行相关参数的变更。同时，增加了可以在联网的情况下查询外网IP的功能，便于用户的使用。如图3-1.
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图3-1 探索设备
在点击“搜索设备”之后，会触发一条带有问询信息的广播命令，并且会持续一段时间。若收到应答的信息，则会根据信息的内容根据收到顺序的编号，将设备的IP地址显示到列表中；若超过预设的时间，则会提示出异常信息及相关排查的解决方法。
3.2参数配置
在配置参数时，只需要在图3-1中列表中双击选择所需配置IP参数的选项，即可对该设备的参数进行配置，如图3-2.
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图3-2 参数配置
在参数配置时，该软件会批量发送所有内部的命令集，用于获取该设备上的所有参数，并对不同的命令进行解析处理，最终呈现在用户面前的则是一副简单的可视化的配置界面。在界面中，每一条参数命令都有其名称提示简介，并通过区域划分的形式，将所有的命令整齐的区分开来，避免混乱导致的误操作。
该界面中针对命令在设置与获取时出现的三种异常情况“成功、失败、超时”，分别用三种颜色进行了标识提示，并在其中做出了展示提示。
3.3总结
在利用UPD通讯、MFC可视化程序开发以及其它自研设计等技术实现了这套系统软件后，极大的便利了现场用户以及出差维护人员的排查与维护工作。以往的时候，需要带上笔记本电脑和相关工具，跑到设备所在现场，逐台逐个命令键入进行参数查询，用以排查问题。若是设备所处位置比较分散且距离比较远，往往全部排查维护下来，需要许多天的时间。现在只需在这些设备所处的管理中心，将笔记本电脑接入这些设备的局域网内，然后通过本软件进行操作即可，免去了不必须的劳动，也免去了对命令集的记忆，因此极大的提升了工作效率，降低了人力维护成本。
参考文献：
[1] Jon Postel User Datagram Protocol[J]. RFC.1980.8.28
[2] 赵毅 剖析TCP和UDP协议[J]. 中国知网安顺学院学报.2008.4