基于以太网技术的光电信号检测系统

针对光信号检测传输速率低、传输距离短及检测成本高等问题,结合EP4CE115F29C7N型芯片,设计基于以太网的光电信号检测系统。该系统将光电信号采集模块采集到的信号通过AD7606采样并进行预处理后存储到片外SDRAM,同时在UDP/IP协议基础上设计以太网通信模块,将数据通过数据包的方式发送到上位机,并基于LabVIEW设计光信号采集监控系统,实现对上传数据的滤波和实时检测。通过对比输入信号和LabVIEW监控系统显示信号的一致性,验证了系统的正确性。实验结果表明:该系统可以减少光检测信号远距离传输的数据损耗,提高光电信号的检测效率,有较好的实时性和可读性,且程序移植灵活,节约并缩短了光电检测成本和系统开发时间。

基于以太坊的服装设计版权方案

现有的中心化服装设计版权体系中,低质量抄袭作品层出不穷,而作品的审核周期长且完成度不是非常高的阶段性成果又无法得到认可,使得创作者维权时往往缺乏这一时间段的时间证明。此外,作品的版权确权并不简洁,不利于版权的使用,数据本身也有遭受攻击的风险。为解决上述问题,提出了一个基于区块链、零水印和星际文件系统(IPFS)的服装设计版权方案。区块链的不可篡改特性保证了数据安全,使得其与传统版权保护流程能够有效结合。同时将区块链取代以往零水印中的可信知识产权保护(IPR)中央权威机构,消除了第三方带来的隐患。智能合约结合时间戳功能可以准确提供各步骤的线上记录,让创作者能更好提供作品从草稿到成品的时间线证明,以便在版权纠纷中维护自身权益。而感知哈希也能剔除掉抄袭作品,从抄袭作品的登记源头来控制低级抄袭作品的出现,保证创作者的著作权。实验表明,整体功能完善、安全性高,其中零水印方案具备可行性和有效性,作品登记和查询消耗的以太坊资源Gas成本低。

虚拟I/O模块在DCS以太网通信接口模块上的实现

为减少硬件模块的重复开发,在保留原DCS软硬件系统架构不变的基础上,在以太网通信接口模块硬件上虚拟不同的I/O模块。虚拟I/O模块与硬点I/O模块具有一致的输入、输出及参数属性,且组态方式和产物格式一致。同一以太网通信模块上可在不同的虚拟I/O槽位上配置不同的虚拟I/O模块,如Modbus TCP虚拟I/O模块和GOOSE虚拟I/O模块,进而在同一硬件实现不同的通信功能。虚拟I/O模块的使用一方面减少了DCS系统硬件模块的种类,简化备品备件,另一方面也提高了通信扩展的灵活性和便利性。

基于以太网和PLC的轴监控系统设计

为监控生产现场离散单机设备中各运动轴的运行情况,掌握设备运行时伺服轴的必要参数数据,实现对设备的高效及智能化管理与维护,设计构建了一种基于以太网及云平台的远程轴监控系统。系统由PLC和运动控制模块、工业交换机、触摸屏、上位机、云平台等构成;通过Modbus TCP协议建立上位机与设备的以太网通道,实现上位机PC端与手机端对设备轴的远程监控;采用SQLite数据库将轴数据保存,实现数据的分析和再利用。经实验系统实现了对设备运行的远程实时监控,系统运行稳定,可应用在智能制造的自动化装备和生产中。

100 Mbps以太网端口的电快速瞬变脉冲群抑制装置

为了解决智能网联产品以太网端口的通信性能在电快速瞬变脉冲群试验中出现的非预期降级问题,研制了一款用于100 Mbps以太网端口的瞬态脉冲抑制装置。该装置的应用解决了以太网端口在±4 kV的电快速瞬变脉冲群干扰试验中出现的连接中断问题,并将±4 kV的电快速瞬变脉冲群干扰电压抑制至38.8 V,且不会引起以太网链路通信性能的明显下降。该研究为智能网联产品以太网端口的电快速瞬变脉冲群敏感度的准确判定提供了理论和技术支撑。

城轨领域综合承载的列车以太网通信网络应用

本文介绍了常用交换式以太网环网与线性网拓扑的优缺点,并以实际应用项目为依托,介绍了列车通信网络承载信号系统通信网络的方案。该方案可以承载整车的通信网络,为智慧城轨列车通信综合承载提供了一种发展方向。

基于FPGA的千兆以太网端口通信设计

针对嵌入式领域中以太网传输速率以及实时性问题,文中提出了一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的千兆以太网端口通信的设计方案。设计了千兆以太网交换机的转发功能,基于标签转发实现了端对端数据通信。CPU(Central Processing Unit)发出带有标签的数据报文,通过千兆网口输出数据报文,经过RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface)接口将带标签的数据报文发送给FPGA,FPGA通过内部逻辑判断标签中的输出端口号域并去除标签,从相应千兆网口向连接设备输出数据报文。外设通过千兆网端口输入数据报文,通过SGMII(Serial Gigabit Media Independent Interface)协议将数据报文发送给FPGA,FPGA通过内部逻辑添加标签并轮询输出给CPU,从而实现多个千兆网口连接设备互通。实验结果验证了FPGA逻辑的可行性和有效性,传输速率达到1 Gbit·s-1,报文转发延时小于100μs,报文丢包率为0%,数据传输稳定性较高,满足现有项目的实际需求。

面向载人月球探测的确定性以太网应用研究

确定性以太网(时间触发以太网和时间敏感网络)是在传统以太网上增加时间同步、时间感知整形等机制,能够提供高可靠低时延的确定性通信服务的技术。确定性以太网在航天器中的应用,可以解决现有总线难以满足未来空间系统架构开放性、数据处理实时性和数据传输可靠性等应用需求的问题。对确定性以太网技术产生的背景、技术原理和发展现状进行分析,提出一种“先融合后增强”的推进步骤,即由时间触发以太网和时间敏感网络融合的架构逐步过渡到完整的时间敏感网络架构,为我国未来航天器信息系统数据总线的设计和实现提供思路。

实时以太网与边缘智能融合控制器设计

为了减少数据通信链路并提高预警事件数据上报的实时性和事件侦测的及时性,将视频事件检测识别与实时以太网通信在边缘控制端直接联系并融合。设计的从站控制器将识别的数据、相似度分数与实时采集的数字量、模拟量数据组包发送给监控主站,主站通过预设控制逻辑与从站控制器进行数据互通,与逻辑联动实现对象的远程控制和管理。此外,通过光模块通信方式级联组网实现超远距离通信,降低了现场布线复杂度与布线成本。

军用千兆以太网交换芯片的设计与制造

基于以太网交换芯片作为网络核心器件广泛应用于通信领域设计实现了8端口管理型千兆以太网交换芯片。除了实现以太网数据帧交换外,还实现了端口使能、端口保护、链路聚合、端口镜像、速率控制、发送队列调度、缓存访问、软件全局复位等安全和可靠性功能。完成验证和版图设计后在国内65 nm工艺线上完成流片,在国内军封线上完成封装、测试和筛选等制造环节。国产网络设备测试表明:功能满足协议和设计要求,丢包率为0%,吞吐量与理论值一致。该芯片设计、工艺和关键原材料均实现国产化,可应用于船舶、武器装备、航空航天等领域。

基于ZYNQ MPSOC的以太网PHY芯片功能测试方法

随着以太网技术和集成电路技术的发展,以太网物理层(Physical Layer,PHY)芯片的速率和性能都得到了极大提升,电路复杂度更是几何级增长,以至于常规的自动测试设备(Automatic Test Equipment,ATE)测试很难充分验证其功能,所以亟需开展相应测试方法研究。提出了一种高效的基于ZYNQ MPSOC的以太网PHY芯片功能测试方法。该方法以ZYNQ MPSOC为核心,设计了一种直达应用层面的系统级测试装置,从而减少了与物理层直接交互的行为,有效降低了测试装置及程序开发难度。经试验验证,提出的基于ZYNQ MPSOC的以太网PHY芯片功能测试方法能够用于以太网PHY芯片测试。

国产FPGA通用以太网控制器的设计与实现

目前由于国际芯片供应链的不稳定性,我国在FPGA领域面临着重要的工程应用替代挑战,尤其是在人防工程领域,大规模的工程项目急需国产FPGA技术来满足需求.因此,本文针对实时通信领域,特别是物联网网关的以太网控制器应用,进行了国产化替代的研究.首先,在中科亿海微国产FPGA上,设计了基于流水线处理的兼容ARP、UDP、IP、ICMP等多种协议的UDP协议栈以及基于真双端口RAM和异步FIFO的兼容三速以太网的处理模块,实现了三速以太网控制器在国产FPGA上的部署及应用.并且考虑到国产FPGA现有的IP库不全的因素,本设计只采用了常用的FIFO和RAM的IP进行设计,方便了后续移植到其他国产FPGA上的需求.最后,本设计对部分模块进行了仿真测试,仿真测试表明,该控制器可以实现UDP协议传输、主动ARP、被动ARP、ARP表查询、ping、多协议优先级仲裁等功能,足够满足物联网网关中以太网控制器的使用需求.

面向运动控制器的千兆以太网通信模块的设计与实现

针对传统通信方式无法满足运动控制器对传输速度和实时性要求的问题,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的千兆以太网实现方案。结合UDP/IP协议中数据帧的封装和解析过程,对MAC层、IP层以及UDP层进行一体化设计,开发了一款低成本的千兆以太网通信模块。经仿真和硬件测试,该模块的主频最高可达179.76 MHz,数据帧接收与发送之间的间隔仅为444 ns,且存储器资源使用量不到1%,满足千兆以太网的传输速率及实时性要求。除正常的以太网通信功能外,该模块还实现了数据帧的清除和重发功能以及对通信模块的IP和MAC地址进行动态配置,为实现运动控制器的以太网通信提供了低成本的解决方案。

基于动态密钥的车载以太网安全通信方法

针对车载以太网通信数据安全和密钥安全问题,创新设计了基于动态密钥的车载以太网安全通信方法.建立车载以太网安全威胁攻击树模型,分析其面临的安全威胁.构建应对安全威胁的车载以太网安全通信方法总体架构.设计动态密钥算法模型,生成隐式动态密钥.设计基于动态密钥的安全通信方法,将原始数据通过动态密钥加密传输,生成摘要并在接收端进行摘要对比处理.通过Linux上位机、I.MX6ULL单片机和Windows设备模拟域间通信及网络攻击过程,将密钥、密文、明文进行差异度对比,同时对通信过程进行攻击,借助Wireshark软件分析通信过程中的数据交互.结果表明:该方法能有效保证密钥安全及车载以太网数据的机密性、新鲜性、真实性和完整性,且能有效应对篡改攻击与重放攻击.

高速串口以太网通信系统研究与设计

为了解决当前串口转以太网通信模块中传输速率慢、实时性差、实用性不高等问题,文中设计了一种高速实时以太网通信方案。该方案以FPGA作为驱动平台,结合以太网协议栈芯片CH395Q的特性优化了SPI通信协议,提高了数据传输速率;设计并实现了一种高速串行通信转低速串行通信的技术,极大地提高了数据传输的实时性。通过UDP数据组帧的形式进行网口数据收发,测试结果表明,该系统进行数据传输时SPI的实际传输速率能够达到15 Mbit/s,而且以太网通信的平均丢包率为0.085 2%。

基于模型堆叠的以太坊钓鱼诈骗账户识别方法

近年来,钓鱼诈骗已成为区块链平台中不可忽视的欺诈类型,对用户金融安全构成了重大威胁.为了解决这一问题,本文提出了一种基于区块链交易的网络钓鱼账户检测框架,并以以太坊为例验证了其有效性.具体而言,该框架通过引入数据样本过滤规则来缓解数据不均衡性以及减少计算量,采用级联特征抽取方法以提取有效特征,并基于模型堆叠构建集成分类算法建立模型以识别以太坊上的钓鱼诈骗账户.实验结果表明,该框架能够有效地识别以太坊上的钓鱼诈骗账户,具有一定的实际应用价值.

基于以太网的多路数据采集及传输系统设计

针对军事装备领域多通道数据采集及传输的需求,设计了基于以太网实现的多路数据采集及传输系统。该系统以FPGA为主控,通过以太网传输协议完成了对32路模拟信号的数据采集及传输。实验结果表明,该系统以太网传输速率最高可达580 Mbps,多路模拟量数据采集最高误差为0.43%,满足采集精度优于1%的设计指标,现已经应用于某型号采编设备中。

面向以太坊智能合约的图神经网络漏洞检测

智能合约是区块链的重要组成部分,以太坊平台通过部署大量智能合约实现去中心化应用,且智能合约关联着价值数十亿的美元数字货币。但智能合约是由高级语言编写的一段代码,可能存在易受攻击的漏洞,造成巨大的经济损失。目前智能合约漏洞是以太坊面临的严重威胁之一。传统的智能合约漏洞检测方法严重依赖于固定的专家规则,导致准确率低、耗时长。近年来有研究者使用机器学习方法进行漏洞检测,但其所使用的检测方法没有充分利用智能合约源代码的语义信息。文中将智能合约源代码构建为具有数据流和控制流信息的智能合约图,利用注意力机制为图中节点按照其关键程度分配不同的权重更新图节点特征进行合约漏洞检测,对可重入漏洞和时间戳漏洞进行了实验。实验结果显示,与传统的图神经网络检测模型相比,文中模型在两种漏洞检测中准确度分别提高了11.18%,10.06%。实验证明,智能合约漏洞不仅与合约代码的结构特征相关,而且与不同的函数和数据变量有密切的联系。

以太坊非法交易检测方法综述

以太坊基于智能合约创造了一个交易生态系统,参与者可以通过部署智能合约实现交易多元化。然而交易实体的隐蔽性为非法交易提供“便利”,诸如传销、诈骗、蜜罐合约、洗钱、赌博和恐怖主义等违法犯罪活动频发。其中前三种是犯罪分子对正常用户单方面实施违法行为,相较后三种而言辐射范围更广、潜在危险性更强,故本文针对前三种非法交易行为展开研究。全文从通用检测和特殊检测两个角度对其交易特点、检测方法进行总结。首先进行通用检测研究,通用检测关注从数据角度整理以太坊非法交易的检测方法,发现采用监督算法(用于用户地址分类)+无监督算法(发现潜在非法用户)可实现高精度检测。然后进行特殊检测研究,特殊检测关注特定的非法交易类型,针对以网络钓鱼为代表的诈骗、以庞氏骗局为代表的传销和蜜罐合约交易,分别总结其在以太坊平台上体现出的“新特点”与“新方法”。再从数据收集、特征提取、异常检测3个阶段综述检测技术的研究进展,借助准确率、精度、召回率、F1-score等评价指标进行交易类型内部和类间的比较分析,发现在数据收集阶段采用混合采样等数据增强技术、在特征提取阶段采用图嵌入和深度学习等机器学习算法、在异常检测阶段采用集成方法等现代机器学习算法可有效提高检测精度。最后,将视角扩展到区块链平台,进行区块链间非法交易检测技术比较分析,进一步给出以太坊非法交易检测未来的研究方向。

基于ZYNQ的时间触发以太网系统设计

时间触发以太网(TTE)是一种基于标准以太网的实时网络通信技术,采用“时钟同步”和“时间触发”来确保关键数据的通信实时性和确定性,解决了标准以太网基于“事件触发”的通信方式无法保证通信确定性这一问题,通过冗余传输和故障检测、隔离机制来提升网络的可靠性,具有大带宽、强实时性、高可靠性和兼容标准以太网的技术特点,能够满足安全关键系统的强实时通信需求,本系统应用ZYNQ芯片实现了TTE网络协议,完成了数据采集、数据传输、数据判读等功能。测试展现了TTE技术的高可靠性和时效性,并展现出本系统的兼容性和多任务工况的应用拓展性。