機(jī)載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)航電數(shù)據(jù)服務(wù)通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)航電數(shù)據(jù)服務(wù)通信方法，其中涉及對ARINC834 制定的航電數(shù)據(jù)廣播協(xié)議（AvionicsDataBroadcastProtocol，簡稱ADBP)進(jìn)行改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002] ARINC811(CommercialAircraftInformationSecurityConceptsof OperationandProcessFramework)中定義了新一代飛機(jī)系統(tǒng)。其中，將飛機(jī)系統(tǒng)劃分為 3個網(wǎng)絡(luò)域：飛機(jī)控制域，航空信息域，以及乘客信息/娛樂系統(tǒng)域。這三個網(wǎng)絡(luò)域具備不同 的安全級別，其中飛機(jī)控制域的安全級別最高，航空信息域次之，乘客信息/娛樂系統(tǒng)域最 低。但是隨著民用航空得發(fā)展，3個域中的信息不可避免的具有相互連通性：內(nèi)部和機(jī)組， 乘客的私有設(shè)備連通，外部和互聯(lián)網(wǎng)，衛(wèi)星通信等相互連通。這種高安全級別的域和低安全 級別的域之間的信息通信，為飛機(jī)的安全性以及信息安保性造成了嚴(yán)重的威脅。
[0003] 為了避免這一威脅，AEEC在 2012 年 11 月 16 日發(fā)布了ARINC834-3AircraftData InterfaceFunction(ADIF)，提供了包括GAPS(GenericAircraftParameterService), STAP(SimpleTextAvionicsProtocol)以及ADBP(AvionicsDataBroadcastProtocol) 在內(nèi)的一組協(xié)議，使得運(yùn)行在基于商用技術(shù)組建的網(wǎng)絡(luò)組件中的應(yīng)用能夠訪問特定的航電 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。
[0004] 這三種協(xié)議，GAPS通過SNMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)參數(shù)的獲取，STAP基于ASCII字符串 傳輸數(shù)據(jù)，ADBP提供了基于訂閱的服務(wù)，將飛機(jī)參數(shù)作為XML對象進(jìn)行傳輸，但不支持對航 電總線的寫功能。但是這三種協(xié)議，都沒有實(shí)現(xiàn)訪問控制功能，為航電數(shù)據(jù)的安全性和安保 性留下了漏洞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了實(shí)現(xiàn)機(jī)載網(wǎng)絡(luò)中的高安全等級網(wǎng)絡(luò)域與低安全等級網(wǎng)絡(luò)域之間數(shù)據(jù)通信的 安全性和安保性，以及提供多種機(jī)載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的數(shù)據(jù)通信能力，同時具備平臺無關(guān)和 自描述等特性，本發(fā)明提出一種機(jī)載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)航電數(shù)據(jù)服務(wù)通信方法。
[0006] 本發(fā)明的方案如下：
[0007] 機(jī)載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)航電數(shù)據(jù)服務(wù)通信方法，采用客戶端/服務(wù)器通信模型，其特 征在于：包括安全性操作和數(shù)據(jù)傳輸操作，數(shù)據(jù)傳輸操作的執(zhí)行取決于當(dāng)前安全性操作是 否給予授權(quán)；
[0008] 所述安全性操作包括注冊操作、注銷操作和心跳監(jiān)控操作；
[0009] 在應(yīng)用（101)第一次與服務(wù)器端（102)進(jìn)行連接時，進(jìn)行注冊操作，即應(yīng)用（101) 提出注冊請求，服務(wù)器端（102)給出注冊請求的響應(yīng)，注冊成功時應(yīng)用（101)將收到服務(wù)器 端（102)發(fā)來的授權(quán)密鑰信息；
[0010] 在注冊成功后，進(jìn)行心跳監(jiān)控操作，即應(yīng)用（101)與服務(wù)器端（102)之間按照特定 的周期互相發(fā)送心跳消息和心跳響應(yīng)消息，用以識別彼此是否運(yùn)行正常，如果在約定的時 間內(nèi)未收到心跳消息或心跳響應(yīng)消息，則斷開通信連接；
[0011] 在注冊成功且應(yīng)用（101)和服務(wù)器端（102)彼此運(yùn)行正常的情況下，用戶根據(jù)需 求進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸操作；數(shù)據(jù)傳輸操作中應(yīng)用（101)發(fā)送的消息中包含有所述授權(quán)密 鑰信息；
[0012] 在需要使注冊成功的應(yīng)用（101)注冊失效時，進(jìn)行注銷操作，即請求注銷的應(yīng)用 (101)向服務(wù)器端（102)提供身份認(rèn)證信息，當(dāng)服務(wù)器端（102)通過身份認(rèn)證時，刪除該應(yīng) 用的注冊記錄，并向應(yīng)用（101)返回注銷操作結(jié)果。
[0013] 基于以上方案，本發(fā)明還進(jìn)一步作如下優(yōu)化限定：
[0014] 注冊操作中，應(yīng)用（101)向服務(wù)器端（102)發(fā)送注冊請求消息，注冊請求消息中包 含應(yīng)用（101)的認(rèn)證信息；服務(wù)器端（102)向應(yīng)用（101)返回注冊響應(yīng)消息，注冊響應(yīng)消息 中包含有效性信息和簽名值信息；
[0015] 注銷操作中，應(yīng)用（101)向服務(wù)器端（102)發(fā)送注銷請求消息，注銷請求消息中包 含應(yīng)用（101)的名稱和注冊時申請到的簽名值；服務(wù)器端（102)向應(yīng)用（101)返回注銷響 應(yīng)消息，注銷響應(yīng)消息中包含注銷操作的執(zhí)行結(jié)果；
[0016] 心跳監(jiān)控操作中，應(yīng)用（101)向服務(wù)器端（102)發(fā)送心跳請求消息，心跳請求消息 中包含應(yīng)用（101)的名稱和注冊時申請到的簽名值以及心跳計數(shù)信息；服務(wù)器端（102)向 應(yīng)用（101)返回心跳響應(yīng)消息，心跳響應(yīng)消息中包含請求消息中的心跳計數(shù)信息和時間戳 信息；所述心跳請求消息和心跳響應(yīng)消息中均包含有簽名值信息。
[0017] 上述數(shù)據(jù)傳輸操作包括：
[0018] 獲取數(shù)據(jù)操作，由應(yīng)用（101)提出獲取數(shù)據(jù)請求，服務(wù)器端（102)給出獲取數(shù)據(jù)請 求的響應(yīng)；
[0019] 寫入數(shù)據(jù)操作，由應(yīng)用（101)提出寫入數(shù)據(jù)請求，服務(wù)器端（102)給出寫入數(shù)據(jù)請 求的響應(yīng)；
[0020] 連續(xù)型數(shù)據(jù)流操作，采用同步和異步結(jié)合的交互方式；其中同步表現(xiàn)在：由應(yīng)用 (101)提出連續(xù)型數(shù)據(jù)流請求，服務(wù)器端（102)給出連續(xù)型數(shù)據(jù)流請求的響應(yīng)；異步表現(xiàn) 在：如果該連續(xù)型數(shù)據(jù)流請求正確時，則表明應(yīng)用（101)的連續(xù)型數(shù)據(jù)訂閱成功，當(dāng)訂閱條 件滿足時，即連續(xù)型數(shù)據(jù)流請求中規(guī)定的周期到達(dá)時，服務(wù)器端（102)會向應(yīng)用（101)傳送 異步數(shù)據(jù)信息；
[0021] 事件型數(shù)據(jù)流操作，采用同步和異步結(jié)合的交互方式；其中同步表現(xiàn)在：由應(yīng)用 (101)提出事件型數(shù)據(jù)流請求，服務(wù)器端（102)給出事件型數(shù)據(jù)流請求的響應(yīng)；異步表現(xiàn) 在：如果該事件型數(shù)據(jù)流請求正確時，則表明應(yīng)用（101)的事件型數(shù)據(jù)訂閱成功，當(dāng)訂閱條 件滿足時，即事件型數(shù)據(jù)流請求對應(yīng)的觸發(fā)條件發(fā)生時，服務(wù)器端（102)會向應(yīng)用（101)傳 送異步數(shù)據(jù)信息；
[0022] 取消訂閱操作，由應(yīng)用（101)提出取消訂閱請求，服務(wù)器端（102)給出取消訂閱請 求的響應(yīng)；取消訂閱須在連續(xù)型數(shù)據(jù)請求和/或事件型數(shù)據(jù)請求成功后執(zhí)行。
[0023] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0024] 1)安保性：通過簽名和CRC交驗(yàn)，加強(qiáng)對訪問航電數(shù)據(jù)的應(yīng)用的訪問控制，包括應(yīng) 用注冊和運(yùn)行過程的監(jiān)控，從而對航電數(shù)據(jù)的安全性和安保性進(jìn)行保障；
[0025] 2)平臺獨(dú)立性：將參數(shù)作為XML對象在TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，使得設(shè)計的 實(shí)現(xiàn)不依賴于特定的平臺和協(xié)議；
[0026] 3)易于部署：由于本設(shè)計運(yùn)行在TCP/IP協(xié)議平臺上，因此只要能提供可供訪問的 IP地址和端口號，就可以完成通訊交互。
【附圖說明】：
[0027] 圖1為通信模型和通信協(xié)議消息組成，其中a為通信模型，b為通信協(xié)議消息組成。
[0028] 圖1中，三種不同的箭頭分別表示發(fā)送消息、返回消息和異步消息。圖1中注冊操 作（操作A)是其他操作能夠成功獲取正確響應(yīng)的前提。取消訂閱消息（操作G)能夠成功 獲取正確響應(yīng)的前提除該應(yīng)用已經(jīng)注冊外，還要求該應(yīng)用有過成功的事件型和/或連續(xù)型 數(shù)據(jù)流操作。
[0029] 圖2為注冊請求消息元素。
[0030] 圖3為注冊響應(yīng)元素。
[0031] 圖4為注銷請求消息元素。
[0032] 圖5為注銷/寫入數(shù)據(jù)/取消訂閱請求響應(yīng)消息元素。
[0033] 圖6為獲取數(shù)據(jù)請求消息元素。
[0034] 圖7為獲取數(shù)據(jù)請求響應(yīng)消息元素。
[0035] 圖8為寫入數(shù)據(jù)請求消息元素。
[0036] 圖9為連續(xù)數(shù)據(jù)流請求消息元素。
[0037] 圖10為連續(xù)數(shù)據(jù)流請求響應(yīng)消息元素。
[0038] 圖11為連續(xù)數(shù)據(jù)流請求異步響應(yīng)消息元素。
[0039] 圖12為事件型數(shù)據(jù)請求消息元素。
[0040] 圖13為事件型數(shù)據(jù)請求響應(yīng)消息元素。
[0041] 圖14為事件型數(shù)據(jù)請求異步響應(yīng)消息元素。
[0042] 圖15為取消訂閱請求消息元素。
[0043] 圖16為心跳請求消息元素。
[0044] 圖17為心跳響應(yīng)消息元素。
[0045] 以上各元素在圖中，elemantName描述元素的名稱，elementAttributes描述元素 的屬性，（n)為可選表示：當(dāng)多個元素按順序排列時，（n)表示該元素在元素序列中的排序； 當(dāng)只有一個元素時，可不使用（n)。
[0046] 帶有?的連線表示聚合關(guān)系，?端表示組合后的元素，另一端表示聚合的參與者， 參與者可以是一個元素，也可以是一個值（值用value表示）；個數(shù)表示組合后元素的個 數(shù)，連線上標(biāo)識的"最少個數(shù)..最多元素"表示參與組合的元素在組合體中最少可以出現(xiàn) 的次數(shù)和最多可以出現(xiàn)的次數(shù)。
[0047] *表示必選參數(shù)，不帶*的參數(shù)為可選參數(shù)。
【具體實(shí)施方式】：
[0048] 本發(fā)明保留了ADBP協(xié)議"提供基于訂閱的服務(wù)"這一目標(biāo)和采用XML語言進(jìn)行傳 輸這一特點(diǎn)，針對航電數(shù)據(jù)的特征及航電網(wǎng)絡(luò)的安保需求，重新定義了元數(shù)據(jù)的屬性，增加 應(yīng)用注冊與應(yīng)用注銷操作以實(shí)現(xiàn)對客戶應(yīng)用的認(rèn)證和授權(quán)，增加應(yīng)用心跳監(jiān)控操作實(shí)現(xiàn)通 信鏈路的健康狀態(tài)管理，并且在消息中增加了簽名值字段實(shí)現(xiàn)消息鑒別，增加CRC校驗(yàn)實(shí) 現(xiàn)消息的數(shù)據(jù)完整性的保護(hù)，從而為航電數(shù)據(jù)通信的安全性和安保性提供保障。