УСТРОЙСТВО ПОИСКА ИНФОРМАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК G06F17/30 G06K9/72 

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для поиска информации, идентификации и контроля корректности применяемого в цифровых системах связи и, в частности, в сетях передачи данных (СПД) коммуникационного протокола Frame Relay (FR), стандартизованного Международным союзом электросвязи.

Известно устройство поиска информации (см., например, a.с. 1621049 СССР, кл. G 06 F 15/40, 1989 г.), содержащее регистры границ, суммирующие и вычитающие счетчики, схемы сравнения, блоки памяти, блоки вычисления и ряд других элементов, позволяющих осуществлять поиск информации.

Известный аналог осуществляет поиск информации статистическим способом. Однако указанный аналог имеет недостаток - низкая вероятность правильного распознавания, что ограничивает область его применения.

Известно устройство поиска информации (см. , например, патент РФ N 2094845, кл. G 06 F 15/40, опубл. 27.10.97), содержащее коммутатор, формирователь сигналов сброса, блоки селекции, дешифраторы, суммирующие счетчики, регистр стратегии поиска, блок индикации, позволяющиe осуществлять поиск информации.

Известный аналог осуществляет поиск информации только по протокольным правилам. Однако указанный аналог имеет недостаток. Известное устройство имеет низкую вероятность правильного распознавания, что ограничивает область его применения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство поиска информации по патенту РФ N 2100839, кл. G 06 F 15/40, опубл. 27.12.97. Известное устройство поиска информации состоит из коммутатора, первого, второго и третьего регистров, блока сравнения, блока коррекции, регистра стратегии поиска, блока дешифрации.

Вход блока коррекции, параллельно соединенный с вторым входом первого регистра и девятым входом блока сравнения, является первым входом F_t устройства поиска информации. Первый вход первого регистра, параллельно соединенный с вторыми входами коммутатора и блока коррекции, является вторым входом F_s устройства поиска информации. Выход коммутатора соединен с первым входом третьего регистра. Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой входы первого регистра соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым входами блока сравнения. Выход блока сравнения параллельно соединен с первыми входами регистра стратегии поиска и коммутатора. Выход блока коррекции параллельно соединен с вторыми входами регистра стратегии поиска, второго регистра и третьим входом третьего регистра. Выход регистра стратегии поиска параллельно соединен с первыми входами второго регистра, блока дешифрации и третьим входом коммутатора. Выход второго регистра соединен с вторым входом третьего регистра. Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы третьего регистра соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым и девятым входами блока дешифрации. С первого по двадцать второй выходы блока дешифрации являются соответственно с первого по двадцать второй выходами устройства поиска информации.

Устройство поиска информации - прототип применяeт синтаксический способ распознавания коммуникационных протоколов, что обеспечивает принятие решения в реальном масштабе времени.

Недостатком прототипа является невысокая достоверность распознавания коммуникационных протоколов, так как распознавание протоколов производится только по одному элементу структуры блоков данных - управляющему байту.

Целью изобретения является разработка устройства поиска информации, обеспечивающего повышенную достоверность распознавания коммуникационных протоколов за счет использования в качестве как структуры блоков данных (кадров), так и правил обмена ими (протокольных правил) в ходе сеанса передачи данных и получение однозначного решения о соответствии параметров цифрового потока в канале связи конкретному типу протокола.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство поиска информации, содержащее первый коммутатор, первый, второй и третий регистры, блок сравнения, блок коррекции, первый регистр стратегии поиска, первый дешифратор, тактовый вход блока коррекции соединен с тактовыми входами первого регистра и блока сравнения и является тактовым входом устройства поиска информации, информационный вход первого регистра соединен с информационными входами первого коммутатора и блока коррекции и является информационным входом устройства поиска информации, выход первого коммутатора соединен с информационным входом третьего регистра, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой информационные выходы первого регистра соединены с соответствующими информационными входами блока сравнения, выход блока сравнения соединен с управляющим входом первого регистра стратегии поиска, выход блока коррекции соединен с тактовыми входами первого регистра стратегии поиска и третьего регистра, выход первого регистра стратегии поиска соединен с входом второго регистра и управляющим входом первого дешифратора, выход второго регистра соединен с управляющим входом третьего регистра, дополнительно введены формирователь управляющих сигналов, второй и третий регистры стратегии поиска, четвертый и пятый регистры, второй, третий и четвертый дешифраторы, шифратор, второй коммутатор, блок селекции, таймерный блок и блок индикации. Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый информационные выходы третьего регистра соединены с соответствующими информационными входами первого дешифратора, первый управляющий выход первого дешифратора соединен с шестым управляющим входом формирователя управляющих сигналов, а второй управляющий выход первого дешифратора соединен с четвертым информационным входом шифратора. Первый и второй управляющие входы формирователя управляющих сигналов соединены соответственно с выходом блока сравнения и выходом первого регистра стратегии поиска. Первый и второй управляющие выходы формирователя управляющих сигналов соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами первого коммутатора, а третий управляющий выход формирователя управляющих сигналов соединены с управляющим входом второго регистра стратегии поиска, тактовый вход которого соединен с выходом блока коррекции. Выход второго регистра стратегии поиска соединен с входом четвертого регистра, управляющим входом второго дешифратора и третьим управляющим входом формирователя управляющих сигналов. Выход четвертого регистра соединен с управляющим входом пятого регистра, информационный вход пятого регистра соединен с выходом первого коммутатора, а тактовый вход пятого регистра соединен с выходом блока коррекции. Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой информационные выходы пятого регистра соединены с соответствующими информационными входами второго дешифратора. Первый и второй информационные выходы второго дешифратора соединены соответственно с четвертым и пятым управляющими входами формирователя управляющих сигналов, третий, четвертый и пятый информационные выходы второго дешифратора соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами шифратора. Первый, второй и третий информационные выходы шифратора соединены с соответствующими информационными входами второго коммутатора. Первый, второй и третий информационные выходы второго коммутатора соединены с соответствующими информационными входами блока селекции, четвертый, пятый и шестой информационные выходы второго коммутатора соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами четвертого дешифратора. Первый, второй и третий информационные выходы блока селекции соединены с соответствующими информационными входами третьего дешифратора и информационными выходами таймерного блока, вход которого подключен к управляющему выходу блока селекции. Первый управляющий выход третьего дешифратора подключен к второму управляющему выходу четвертого дешифратора, выходу блока индикации и к первому управляющему входу третьего регистра стратегии поиска. Второй управляющий выход третьего дешифратора соединен с вторым управляющим входом третьего регистра стратегии поиска. Третий управляющий выход третьего дешифратора соединен с третьим управляющим выходом четвертого дешифратора и вторым управляющим входом блока индикации. Первый управляющий выход четвертого дешифратора соединен с первым управляющим входом блока индикации. Первый и второй управляющие выходы третьего регистра стратегии поиска соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами второго коммутатора.

Формирователь управляющих сигналов состоит из первого и второго трехвходовых элементов ИЛИ и двухвходового элемента ИЛИ. Первый и второй входы первого трехвходового элемента ИЛИ соединены с соответствующими входами второго трехвходового элемента ИЛИ и являются соответственно четвертым и пятым управляющими входами формирователя управляющих сигналов. Третьи входы первого и второго трехвходовых элементов ИЛИ являются соответственно первым и шестым управляющими входами формирователя управляющих сигналов. Первый и второй входы двухвходового элемента ИЛИ являются соответственно вторым и третьим управляющими входами формирователя управляющих сигналов. Выходы первого и второго трехвходовых элементов ИЛИ и двухвходового элемента ИЛИ являются соответственно первым, третьим и вторым управляющими выходами формирователя управляющих сигналов.

Блок селекции состоит из ключа, блока сравнения, суммирующего счетчика и блока переключения. Первый, второй и третий информационные выходы ключа соединены с соответствующими управляющими входами блока переключения и являются соответственно первым, вторым и третьим информационными выходами блока селекции. Четвертый, пятый и шестой информационные выходы ключа соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами блока сравнения, второй управляющий выход которого соединен с управляющим выходом блока переключения и управляющим входом суммирующего счетчика, первый и второй управляющие выходы которого соединены соответственно со вторым и первым управляющим входами ключа. Первый, второй и третий информационные входы ключа являются соответствующими информационными входами блока селекции. Первый управляющий выход блока сравнения является управляющим выходом блока селекции.

В отличие от известных устройств, обеспечивающих правильное распознавание коммуникационных протоколов только по структуре передаваемых кадров, предлагаемое устройство в качестве дополнительного признака распознавания использует структуру протокольных правил и либо выдает однозначное решение (при достаточной информации), либо генерирует отказ в решении (при недостаточной информации). Полезный эффект состоит в повышении достоверности принятия однозначного решения о присутствии (или отсутствии) сообщений определенного типа в общем информационном потоке.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна". Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых:
на фиг. 1 представлена электрическая функциональная схема предлагаемого устройства;
на фиг. 2 - электрическая функциональная схема формирователя управляющих сигналов;
на фиг. 3 - электрическая функциональная схема блока селекции;
на фиг. 4 - электрическая функциональная схема таймерного блока;
на фиг. 5 - алгоритм синтаксического распознавания интерфейса локального управления протокола FR с синхронно-симплексной стратегией управления по постоянному выделенному каналу;
на фиг. 6 - формат информационного кадра;
на фиг. 7 - формат управляющего кадра "Запрос состояния";
на фиг. 8 - формат управляющего кадра "Состояние канала, канал активен";
на фиг. 9 - формат управляющего кадра "Состояние канала, канал неактивен".

Устройство поиска информации, показанное на фиг. 1, содержит первый 1 и второй 15 коммутаторы, первый 2, второй 6 и третий 7, четвертый 11 и пятый 12 регистры, блок сравнения 3, блок коррекции 4, первый 5, второй 10 и третий 20 регистры стратегии поиска, первый 8, второй 13, третий 18 и четвертый 19 дешифраторы, формирователь управляющих сигналов 9, шифратор 14, блок селекции 10, таймерный блок 17 и блок индикации 21. Тактовый вход блока коррекции 4 соединен с тактовыми входами первого регистра 2 и блока сравнения 3 и является тактовым входом устройства поиска информации. Информационный вход первого регистра 2 соединен с информационными входами первого коммутатора 1 и блока коррекции 4 и является информационным входом устройства поиска информации. Выход первого коммутатора 1 соединен с информационным входом третьего регистра 7. Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой информационные выходы первого регистра 2 соединены с соответствующими информационными входами блока сравнения 3, выход блока сравнения 3 соединен с управляющим входом первого регистра стратегии поиска 5. Выход блока коррекции 4 соединен с тактовыми входами первого регистра стратегии поиска 5 и третьего регистра 7. Выход первого регистра стратегии поиска 5 соединен с входом второго регистра 6 и управляющим входом первого дешифратора 8. Выход второго регистра 6 соединен с управляющим входом третьего регистра 7. Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый информационные выходы третьего регистра 7 соединены с соответствующими информационными входами первого дешифратора 8, первый управляющий выход первого дешифратора 8 соединен с шестым управляющим входом формирователя управляющих сигналов 9, а второй управляющий выход первого дешифратора соединен с четвертым информационным входом шифратора 14. Первый и второй управляющие входы формирователя управляющих сигналов 9 соединены соответственно с выходом блока сравнения 3 и выходом первого регистра стратегии поиска 5. Первый и второй управляющие выходы формирователя управляющих сигналов 9 соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами первого коммутатора 1, а третий управляющий выход формирователя управляющих сигналов 9 соединен с управляющим входом второго регистра стратегии поиска 10, тактовый вход которого соединен с выходом блока коррекции 4. Выход второго регистра стратегии поиска 10 соединен с входом четвертого регистра 11, управляющим входом второго дешифратора 13 и третьим управляющим входом формирователя управляющих сигналов 9. Выход четвертого регистра 11 соединен с управляющим входом пятого регистра 12, информационный вход пятого регистра 12 соединен с выходом первого коммутатора 1, а тактовый вход пятого регистра 12 соединен с выходом блока коррекции 4. Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой информационные выходы пятого регистра 12 соединены с соответствующими информационными входами второго дешифратора 13. Первый и второй информационные выходы второго дешифратора 13 соединены соответственно с четвертым и пятым управляющими входами формирователя управляющих сигналов 9, третий, четвертый и пятый информационные выходы второго дешифратора 13 соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами шифратора 14. Первый, второй и третий информационные выходы шифратора 14 соединены с соответствующими информационными входами второго коммутатора 15. Первый, второй и третий информационные выходы второго коммутатора 15 соединены с соответствующими информационными входами блока селекции 16, четвертый, пятый и шестой информационные выходы второго коммутатора 15 соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами четвертого дешифратора 19. Первый, второй и третий информационные выходы блока селекции 16 соединены с соответствующими информационными входами третьего дешифратора 8 и информационными выходами таймерного блока 17, вход которого подключен к управляющему выходу блока селекции 16. Первый управляющий выход третьего дешифратора 18 подключен к второму управляющему выходу четвертого дешифратора 19, выходу блока индикации 21 и к первому управляющему входу третьего регистра стратегии поиска 20. Второй управляющий выход третьего дешифратора 18 соединен с вторым управляющим входом третьего регистра стратегии поиска 20. Третий управляющий выход третьего дешифратора 18 соединен с третьим управляющим выходом четвертого дешифратора 19 и вторым управляющим входом блока индикации 21. Первый управляющий выход четвертого дешифратора 19 соединен с первым управляющим входом блока индикации 21. Первый и второй управляющие выходы третьего регистра стратегии поиска 20 соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами второго коммутатора 15.

Формирователь управляющих сигналов 9, показанный на фиг. 2, предназначен для выработки сигналов управления на первый коммутатор 1 и второй регистр стратегии поиска 10, состоит из первого 9.1 и второго 9.2 трехвходовых элементов ИЛИ и двухвходового элемента ИЛИ 9.3. Первый и второй входы первого трехвходового элемента ИЛИ 9.1 соединены с соответствующими входами второго трехвходового элемента ИЛИ 9.2 и являются соответственно четвертым и пятым управляющими входами формирователя управляющих сигналов 9. Третьи входы первого 9.1 и второго 9.2 трехвходовых элементов ИЛИ являются соответственно первым и шестым управляющими входами формирователя управляющих сигналов 9. Первый и второй входы двухвходового элемента ИЛИ 9.3 являются соответственно вторым и третьим управляющими входами формирователя управляющих сигналов 9. Выходы первого 9.1 и второго 9.2 трехвходовых элементов ИЛИ и двухвходового элемента ИЛИ 9.3 являются соответственно первым, третьим и вторым управляющими выходами формирователя управляющих сигналов 9.

Блок селекции 16, показанный на фиг. 3, предназначен для предварительной селекции входного потока на наличие сообщения типа "а", состоит из ключа 16.1, блока сравнения 16.2, суммирующего счетчика 16.3 и блока переключения 16.4. Первый, второй и третий информационные выходы ключа 16.1 соединены с соответствующими управляющими входами блока переключения 16.4 и являются соответственно первым, вторым и третьим информационными выходами блока селекции 16. Четвертый, пятый и шестой информационные выходы ключа 16.1 соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами блока сравнения 16.2, второй управляющий выход которого соединен с управляющим выходом блока переключения 16.4 и управляющим входом суммирующего счетчика 16.3. Первый и второй управляющие выходы которого соединены соответственно со вторым и первым управляющими входами ключа 16.1. Первый, второй и третий информационные входы ключа 16.1 являются соответствующими информационными входами блока селекции 16. Первый управляющий выход блока сравнения 16.2 является управляющим выходом блока селекции 16.

Первый коммутатор 1 служит для коммутации входной цифровой последовательности на вход третьего 7 и пятого 12 регистров. Вариант построения коммутатора представлен в книге Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 352 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1111) стр. 226, рис. 2.27 и может быть реализован на микросхемах серии К555ИП7.

Первый регистр 2 предназначен для последовательного выделения восьми элементов входного цифрового потока, поступающего на его информационный вход, первый регистр стратегии поиска 5 предназначен для задержки управляющего сигнала, поступающего на его вход, на шестнадцать тактов, третий регистр 7 предназначен для последовательного выделения шестнадцати элементов входного цифрового потока, второй регистр стратегии поиска 10 предназначен для задержки управляющего сигнала, поступающего на его вход, на тридцать два такта, пятый регистр 12 предназначен для последовательного выделения восьми элементов входного цифрового потока. Схемы регистров известны и описаны, например, в а.с. 1591072 СССР, кл. G 11 C 19/00, заявл. 23.11.88, опубл. 7.09.90 и могут быть реализованы на микросхемах серии К555ИР8.

Блок сравнения 3 предназначен для определения наличия на его первом - восьмом информационных входах кодовой комбинации 01111110, соответствующей "флагу", блок сравнения 16.2 для определения на его входах кодовой комбинации соответствующей сообщению типа "а". Вариант построения блоков сравнения представлен в книге Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М. : Радио и связь, 1987. - 352 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1111) стр. 273, рис. 2.68 и может быть реализован на микросхемах серии К555СП1.

Блок коррекции 4 предназначен для выявления и удаления бит "прозрачности", включаемых в цифровую последовательность и на передающей станции с целью исключения случайного появления комбинации, соответствующей "флагу". Вариант построения блока коррекции известен и представлен на фиг. 2 в патенте РФ N 2100839, кл. G 06 F 15/40, опубл. 27.12.97. В частности, такая схема может быть реализована на микросхемах серии К555.

Второй 6 и четвертый 11 регистры идентичны и предназначены для выработки управляющего импульса на обнуление содержания ячеек третьего 7 и пятого 12 регистров после считывания с них информации. Вариант построения регистров представлен в книге Шило В Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М. : Радио и связь, 1987. - 352 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1111) стр. 78, рис. 1.57 и может быть реализован на микросхемах серии К555ТМ9.

Первый дешифратор 8 предназначен для преобразования шестнадцати элементов адреса (идентификатор канала передачи данных: Data Link Connection Identifier - DLCI) в пределах кадра FR (фиг. 6), поступивших с третьего регистра 7, в информацию о наличии одного из двух типов кадров. Вариант построения дешифратора представлен в книге Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 352 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1111) стр. 273, рис. 2.68 и может быть реализован на микросхемах серии К555СП1.

Первый 9.1, второй 9.2, третий 9.3 элементы ИЛИ, блок переключения 16.4 предназначены для логической развязки сигналов между входами и выходами микросхем. Варианты построения элементов ИЛИ известны и описаны, например, в книге Тарабрин Б. В. Интегральные микросхемы: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1985, стр. 282 и может быть реализован на микросхемах серии К555ЛЛ1.

Второй дешифратор 13 предназначен для преобразования октетов "Тип сообщения", "Идентификатор информационного элемента о состоянии канала" и октета, указывающего на то, что будет ли данный канал "активным" или нет (фиг. 7, 8, 9), поступивших с пятого регистра 12 в информацию о наличии одного из пяти сообщений протокола. Вариант построения дешифраторов известны и описаны, например, в книге Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений - М. : Связь, 1973, стр. 146, рис. 3.36 и может быть реализован на микросхемах серии К555ИД7.

Шифратор 14 предназначен для преобразования сигналов, поступающих на его информационные входы, в кодовые комбинации, соответствующие определенному сообщению, шифратор 17.2 предназначен для формирования кода, соответствующего сообщению типа "c". Схемы шифраторов известны и описаны, например, в книге Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 352 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1111) стр. 140, рис. 1.00. В частности, такие схемы могут быть реализованы на микросхемах серии К555ИВ3, К555ИВ1.

Второй коммутатор 15, ключ 16.1 предназначены для коммутации цифрового потока, поступающего на информационные входы, на первый, второй, третий или на четвертый, пятый, шестой информационные выходы в зависимости от управляющих сигналов на управляющих входах. Вариант построения коммутаторов представлен в книге Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 352 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1111) стр. 226, рис. 2.27 и может быть реализован на микросхемах серии К555ИП7.

Суммирующий счетчик 16.3 предназначен для выработки управляющих сигналов в зависимости от четности входящего сигнала. Схема счетчика известна и описана, например, в книге Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М. : Радио и связь, 1987. - 352 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1111) стр. 87, рис. 1.64. В частности, такие схемы могут быть реализованы на микросхемах серии К555ИЕ2, К555ИП5.

Таймер 17.1 предназначен для выработки управляющего сигнала при превышении заданного времени (Т391), определяемого правилами организации передачи данных. Схема таймера известна и описана, например, в книге Хейзерман Д. Применение интегральных схем. Пер. с англ. - М.: Мир, 1984, стр. 64.

Третий 18 и четвертый 19 дешифраторы предназначены для селекции входного потока по типам сообщений, отличных от "а", и в зависимости от вида поступившего сообщения, формируют управляющий сигнал на одном из своих управляющих выходов. Схемы дешифраторов известны и описаны, например, в книге Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений - М.: Связь, 1973, стр. 144, рис. 3.34. В частности, такие схемы могут быть реализованы на микросхемах серии К555ЛИ6, К555ЛН1.

Третий регистр стратегии поиска 20 предназначен для выбора необходимого алгоритма поиска информации по протокольным правилам и представляет собой шифратор. Схемы дешифраторов известны и описаны, например, в книге Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений - М.: Связь, 1973, стр. 142, рис. 3.33.

Блок индикации 21 предназначен для визуального отображения принятого решения о типе используемого протокола. Схемы индикаторов известны и описаны, например, в книге Вениаминов В.Н., Лебедев О.Н., Мирошниченко А.И. Микросхемы и их применение: Справочное пособие. - М.: Радио и связь, 1989, стр. 197, рис. 7.1.

Устройство работает следующим образом.

Устройство поиска информации предназначено для опознавания протокола синхронной доставки сообщений в сетях передачи данных (СПД) FR посредством распознавания формата блоков данных и анализа порядка передачи блоков данных (кадров) в канале связи.

Семейство коммуникационных протоколов FR применяется для высокоскоростной передачи данных. Этот протокол разработан для работы по постоянным виртуальным каналам, поэтому протокол не имеет процедур установления и разъединения соединений. Протокол FR не предусматривает передачу сигнальных сообщений (нет командных (или супервизорных) кадров). Для передачи служебной информации используется специально выделенный канал управления, внутри которого передаются супервизорные кадры. Для определения принадлежности протокола передачи данных к FR необходимо анализировать последовательность служебных и информационных кадров и, опознав ее, делать вывод о принадлежности данного протокола к FR.

В целом ряде задач технического характера в области электросвязи возникает проблема поиска и контроля корректности информации определенного типа в общем информационном потоке, которая может решаться статистическим, логическим (прототип) способами или методами теории распознавания образов (предлагаемое устройство, реализующее логический способ и принципы теории синтаксического анализа), описанными в книге Дж. Ту, Р. Гонсалес. Принципы распознавания образов. Пер. с англ. - М.: Мир. 1978. - 411 с.

В отличиe от известных устройств, обеспечивающих правильное распознавание информации по единственному признаку и с некоторой вероятностью, в зависимости от различных условий, предлагаемое устройство использует систему из двух признаков и либо выдает однозначное решение (при достаточной информации), либо генерирует отказ в решении (при недостаточной информации). Полезный эффект состоит в получении более достоверного и однозначного решения о присутствии (или отсутствии) сообщений определенного типа и их соответствии и установленному формату в общем информационном потоке.

В распознаваемом протоколе, описанном в Smith Ph. Farm Relay: Principles and Applications. Addison-Wesley, 1993, используется три типа кадров, один из которых передается в направлении от пользователя к сети, а два от сети к пользователю.

Собственно алгоритм функционирования интерфейса локального управления протокола FR с синхронно-симплексной стратегией управления по постоянному выделенному каналу состоит в следующем (фиг. 5): установление пользователем режима соединения с сетью FR начинается с передачи в сеть сообщения типа "а" ("Запрос состояния") (фиг. 7), при этом пользователь из начального состояния S₁ переходит в состояние S₂, если сеть в течение времени Т391 не ответила пользователю, то пользователь возобновляет передачу сообщения типа "а", если сеть после передачи ей сообщения типа "а" пришлет сообщение типа "c" ("канал неактивен") (фиг. 9), то пользователь через интервал времени Т391 повторяет передачу сообщения типа "а". Данный процесс будет повторяться до тех пор, пока не будет получено сообщение о доступности канала либо не будет отменен пользователем.

Если канал оказывается доступным, то сетью передается сообщение типа "b" ("канал активен") (фиг. 8) и пользователь переходит в режим передачи информации (состояние S₃), в котором передаются сообщения типа "i" ("Информационные кадры") (фиг. 6). Через определенный временной интервал (Т391) пользователь прекращает передачу информации, возвращается в состояние S₁ и посылает в сеть сообщение типа "а" с целью подтверждения целостности связи, на что сеть отвечает сообщениями типа "b" или типа "c", содержащими требуемый элемент информации о целостности связи.

Сеть может перевести пользователя из состояния S₃ в состояние S₁ передачей пользователю сообщения типа "c" при некоторых условиях, не существенных для цели описания алгоритма.

Поиск (распознавание) информации осуществляется с использованием признаков двух групп:
- формату блока данных, присущих протоколу FR, и ряду других типов коммуникационных протоколов, которыми являются используемые команды и ответы;
- структурным признакам, присущим только протоколу FR, которыми является исчерпывающее конечное множество последовательностей разрешенных команд и ответов.

Предлагаемое устройство, реализующее способ поиска информации по указанным признакам, заключается в анализе сеансов связи в СПД и сравнении их структуры с априорно известными форматами блоков данных и правилами организации передачи данных при использовании определенного протокола. При их совпадении принимается решение о том, что сеанс связи проводится с использованием искомого типа протокола.

Реализуемый в предлагаемом устройстве способ логического и синтаксического распознавания протокола FR (фиг. 5) основан на операции распознавания формата блоков данных и идентификации по сигналам протокола (a, b, c, i) типа передаваемого по каналу кадра и правил их передачи.

Спецификация протокола описывается следующей регулярной грамматикой:
G = (V_n, V_t, P, S),
где V_n = (a, b, c, i, Т391) - множество кадров и временной интервал, предусмотренные протоколом;
P = (S₁ ---> aS₂, S₂ ---> bS₃, S₂ ---> cS₁, S₂ ---> T391S₁, S₃ ---> iS₃, S₃ ---> T391S₁, S₃ ---> cS₃) - множество правил использования команд и ответов;
V_t = (S₁, S₂, S₃) - множество возможных состояний пользователя;
S₁ - исходное состояние пользователя.

Входными сигналами для устройства поиска информации (фиг. 1) являются сигнальная цифровая последовательность F_s и сигнал тактовой частоты F_t, поступающие с модема.

Первый коммутатор 1 служит для коммутации входной цифровой последовательности на вход третьего 7 и пятого 12 регистров. При поступлении на первый управляющий вход первого коммутатора 1 управляющего сигнала осуществляется коммутация входного потока, поступающего на информационный вход первого коммутатора 1, к его выходу. При приходе управляющего сигнала на второй управляющий вход первого коммутатора 1 происходит отключение информационного входа первого коммутатора 1 от его выхода.

Первый регистр 2 предназначен для последовательного выделения восьми элементов входного цифрового потока, поступающего на его информационный вход.

Блок сравнения 3 предназначен для определения наличия на его первом - восьмом информационных входах кодовой комбинации 01111110, соответствующей "флагу". В случае получения положительного решения на выходе блока сравнения 3 формируется управляющий сигнал. Тактовая синхронизация работы первого регистра 2 и блока сравнения 3 обеспечивается с помощью F_t.

Блок коррекции 4 предназначен для выявления и удаления бит "прозрачности", включаемых в цифровую последовательность и на передающей станции с целью исключения случайного появления комбинации, соответствующей "флагу". Данная цель достигается путем удаления из F_t тактового импульса, соответствующего биту "прозрачности". Скорректированная F_ti, поступающая с выхода блока коррекции 4, обеспечивает тактовую синхронизацию работы первого 5 и второго 10 регистров стратегии поиска, третьего 7 и пятого 12 регистров.

Первый регистр стратегии поиска 5 предназначен для определения момента времени, в течение которого на ячейках третьего регистра 7 находятся биты входного цифрового потока, соответствующие полю адреса в пределах кадра FR и обеспечения кадровой синхронизации работы первого дешифратора 8. Первый регистр стратегии поиска 5 представляет собой шестнадцатиразрядный последовательный регистр, в котором при поступлении на его управляющий вход управляющего импульса производится запись 1 в первую ячейку и обнуление содержания других ячеек. Перемещение управляющего импульса, поступившего с блока сравнения 3, осуществляется под воздействием F_ti. После прохождения шестнадцати тактовых импульсов F_ti управляющий импульс появляется на выходе первого регистра стратегии поиска 5.

Второй регистр 6 предназначен для выработки управляющего импульса на обнуление содержания ячеек третьего регистра 7 после считывания с него информации. Он представляет собой D-триггер, с выхода которого управляющий сигнал поступает на управляющий вход третьего регистра 7.

Третий регистр 7 предназначен для последовательного выделения шестнадцати элементов входного цифрового потока, поступающего на его информационный вход. При наличии управляющего импульса на управляющем входе происходит обнуление содержания ячеек третьего регистра 7.

Первый дешифратор 8 предназначен для преобразования шестнадцати элементов адреса (идентификатор канала передачи данных: Data Link Connection Identifier - DLCI) в пределах кадра FR (фиг. 6), поступивших с третьего регистра 7, в информацию о наличии одного из двух типов кадров. Управляющий сигнал на первом управляющем выходе первого дешифратора 8 появляется в том случае, если принятая последовательность соответствует адресу канала локального управления DLCI = 0, во всех других случаях сигнал появляется на втором управляющем выходе первого дешифратора 8. Срабатывание первого дешифратора 8 осуществляется в момент прихода управляющего сигнала с выхода первого регистра стратегии поиска 5.

Формирователь управляющих сигналов 9 предназначен для выработки управляющих сигналов на первый коммутатор 1 и на второй регистр стратегии поиска 10 в моменты прихода управляющих сигналов от соответствующих блоков. На первом управляющем выходе формирователя управляющих сигналов 9 вырабатывается управляющий сигнал при поступлении управляющего сигнала или на первый, или на четвертый, или на пятый управляющие входы формирователя управляющих сигналов 9. На втором управляющем выходе формирователя управляющих сигналов 9 вырабатывается управляющий сигнал при поступлении управляющего сигнала или на второй, или на третий управляющие входы формирователя управляющих сигналов 9. На третьем управляющем выходе формирователя управляющих сигналов 9 вырабатывается управляющий сигнал при поступлении управляющего сигнала или на четвертый, или на пятый, или на шестой управляющие входы формирователя управляющих сигналов 9.

Второй регистр стратегии поиска 10 предназначен для определения момента времени, в течение которого на ячейках пятого регистра 12 находятся биты входного цифрового потока, соответствующие одному из следующих октетов "Тип сообщения", "Идентификатор информационного элемента о состоянии канала" и октета, указывающего на то, что будет ли данный канал "активным" или нет и обеспечения кадровой синхронизации работы второго дешифратора 13.

Второй регистр стратегии поиска 10 предназначен для определения момента времени, в течение которого на ячейках пятого регистра 12 находятся биты входного цифрового потока, соответствующие октетам "Тип сообщения", "Идентификатор информационного элемента о состоянии канала" и октету, указывающему на то, будет ли данный канал "активным" или нет и обеспечения кадровой синхронизации работы второго дешифратора 13. Второй регистр стратегии поиска 10 представляет собой тридцатидвухразрядный последовательный регистр, в котором при поступлении на его управляющий вход управляющего импульса производится запись 1 в первую ячейку и обнуление содержания других ячеек. Перемещение управляющего импульса, поступившего с формирователя управляющих сигналов 9, осуществляется под воздействием F_ti. После прохождения тридцати двух тактовых импульсов F_ti управляющий импульс появляется на выходе второго регистра стратегии поиска 10.

Четвертый регистр 11 предназначен для выработки управляющего импульса на обнуление содержания ячеек пятого регистра 12 после считывания с него информации. Он представляет собой D-триггер, с выхода которого управляющий сигнал поступает на управляющий вход пятого регистра 12.

Пятый регистр 12 предназначен для последовательного выделения восьми элементов входного цифрового потока, поступающего на его информационный вход. При наличии управляющего импульса на управляющем входе происходит обнуление содержания ячеек пятого регистра 12.

Второй дешифратор 13 предназначен для преобразования октетов "Тип сообщения", "Идентификатор информационного элемента о состоянии канала" и октета, указывающего на то, что будет ли данный канал "активным" или нет (фиг. 7, 8, 9), поступивших с пятого регистра 12, в информацию о наличии одного из пяти сообщений протокола. Управляющий сигнал появляется на первом управляющем выходе второго дешифратора 13 в том случае, если принятая последовательность соответствует сообщению "Состояние канала" (01111101) (фиг. 8, 9), на втором управляющем выходе, если принятая последовательность соответствует сообщению "Информационный элемент о состоянии канала" (01010111) (фиг. 8, 9), на третьем управляющем выходе, если принятая последовательность соответствует сообщению "Запрос состояния" (01110101) (фиг. 7), на четвертом управляющем выходе, если принятая последовательность соответствует сообщению "канал активен" (1000-010) (фиг. 8), на пятом управляющем выходе, если принятая последовательность соответствует сообщению "канал неактивен" (1000-000) (фиг. 9). Срабатывание второго дешифратора 13 осуществляется в момент прихода управляющего сигнала с выхода второго регистра стратегии поиска 10.

Дешифратор 14 предназначен для преобразования сигналов, поступающих на его информационные входы в кодовые комбинации, соответствующие определенному сообщению. При поступлении сигнала на первый информационный вход шифратора 14 на его выходе формируется код 001, соответствующий сообщению типа "а". При поступлении сигнала на второй информационный вход шифратора 14 на его выходе формируется код 010, соответствующий сообщению типа "b". При поступлении сигнала на третий информационный вход шифратора 14 на его выходе формируется код 100, соответствующий сообщению типа "c". При поступлении сигнала на четвертый информационный вход шифратора 14 на его выходе формируется код 110, соответствующий сообщению типа "i".

На первый, второй и третий информационные входы второго коммутатора 15 в параллельном виде поступает трехэлементный код, соответствующий принятому сообщению (например: "a" = 001, "b" = 010, "c" = 100, "i" = 110). Второй коммутатор 15 в зависимости от управляющих сигналов третьего регистра стратегии поиска 20, поступающих на его первый и второй управляющие входы, производит подключение входного потока к информационным входам блока селекции 16 или к информационным входам четвертого дешифратора 19.

Блок селекции 16 производит предварительную селекцию входного потока на наличие сообщения типа "а".

Третий 18 и четвертый 19 дешифраторы, производящие селекцию входного потока по типам сообщений, отличных от "а", в зависимости от вида поступившего сообщения формируют управляющий сигнал на одном из своих управляющих выходов, который поступает на соответствующий управляющий вход третьего регистра стратегии поиска 20.

Третий дешифратор 18 при поступлении на его первый, второй и третий информационные входы кода, соответствующего сигналу "c", формируeт управляющий сигнал на своем первом управляющем выходе, который поступает на первый управляющий вход третьего регистра стратегии поиска 20, при поступлении кода, соответствующего сигналу "b", формируется управляющий сигнал на втором управляющем выходе, который поступает на второй управляющий вход регистра стратегии поиска 20, при поступлении любого другого кода формируется управляющий сигнал на третьем управляющем выходе, поступающий на второй управляющий вход блока индикации 21.

Четвертый дешифратор 19 при поступлении на его первый, второй и третий информационные входы кода, соответствующего сообщению типа "i" формирует управляющий сигнал на первом управляющем выходе, который поступает на первый управляющий вход блока индикации 21, при поступлении кода, соответствующего сигналу "c", формируется управляющий сигнал на втором управляющем выходе, который поступает на первый управляющий вход третьего регистра стратегии поиска 20, при поступлении любого другого кода формируется управляющий сигнал на третьем управляющем выходе, поступающий на второй управляющий вход блока индикации 21.

Таймерный блок 17 (фиг. 4) работает следующим образом.

Таймер 17.1 включается при поступлении на его вход управляющего сигнала с блока селекции 16. При превышении заданного времени (Т391), определяемого правилами организации передачи данных, на выходе таймера 17.1 формируется управляющий сигнал, поступающий на вход дешифратора 17.2. Дешифратор 17.2 при поступлении на его вход управляющего сигнала формирует на своих выходах код, соответствующий сообщению типа "c", который поступает на первый, второй и третий информационные входы третьего дешифратора 18.

Третий регистр стратегии поиска 20, представляющий собой шифратор, служит для выбора необходимого алгоритма поиска информации по протокольным правилам. В зависимости от того, на какой из его управляющих входов поступил управляющий сигнал, формирует двухэлементный код, типа 01, который поступает на первый и второй управляющие входы второго коммутатора 15. При наличии управляющего сигнала на первом управляющем входе третьего регистра стратегии поиска 20 на его управляющих выходах формируется код 01, при этом первый, второй и третий информационные входы второго коммутатора 15 подключаются к его первому, второму и третьему информационным входам. При наличии управляющего сигнала на втором управляющем входе третьего регистра стратегии поиска 20 на его управляющих выходах формируется код 10, при этом первый, второй и третий информационные входы второго коммутатора 15 подключаются к его четвертому, пятому и шестому информационным выходам.

Блок индикации 21, служащий для визуального отображения принятого решения о типе используемого протокола, при поступлении сигнала на первый управляющий вход формирует сообщениe о том, что данный сеанс связи проводится с использованием протокола FR, при поступлении сигнала на его второй управляющий вход формирует сообщение о том, что данный сеанс проводится с использованием протокола, отличного от FR. Также при поступлении сигнала на любой из входов блока индикации 21 на его выходе формируется управляющий сигнал, поступающий на первый управляющий вход третьего регистра стратегии поиска 20.

Блок селекции 16 (фиг. 3) работает следующим образом.

Ключ 16.1 при поступлении на его первый управляющий вход управляющего сигнала соединяет первый, второй и третий информационные входы соответственно с первым, вторым и третьим информационными выходами, при поступлении управляющего сигнала на второй управляющий вход ключа 16.1 его первый, второй и третий информационным входы соединяются с четвертым, пятым и шестым информационными выходами.

Блок сравнения 16.2 сопоставляет пришедший код с образом сообщения типа "а", хранящимся в его памяти. При соответствии пришедшего кода и образа сигнала на обоих управляющих выходах формируется управляющий сигнал.

Суммирующий счетчик 16.3 при каждом поступлении сигнала на его управляющий вход увеличивает свое показание на единицу. Если полученное показание суммирующего счетчика 16.3 является четным, то формируется управляющий сигнал на его втором выходе, а если нечетное - на первом выходе.

Блок переключения 16.4 при поступлении на его входы любого кода формирует на управляющем выходе управляющий сигнал.

Таким образом, преимущества данного устройства состоят в возможности работы в режиме реального времени, нулевой вероятности пропуска (в случае наличия априорной достоверной информации о протоколе), простоте реализации и модификации под любой коммуникационный протокол диалогового типа. Вероятность ложных тревог снижается до минимума за счет использования в качестве признаков распознавания двух параметров: формата кадров и структуры протокольных правил, используемых для передачи данных.

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для поиска информации, идентификации и контроля корректности применяемого в цифровых системах связи коммуникационного протокола. Техническим результатом является обеспечение повышенной достоверности распознавания коммуникационных протоколов за счет использования в качестве признаков как структуры блоков данных, так и правил обмена ими в процессе передачи данных и получение однозначного решения о соответствии параметров цифрового потока в канале связи конкретному типу протокола. Для этого устройство содержит коммутаторы, регистры, блок сравнения, блок коррекции, регистры стратегии поиска, дешифраторы, формирователь управляющих сигналов, шифратор, блок селекции, таймерный блок и блок индикации. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство поиска информации, содержащее первый коммутатор, первый, второй и третий регистры, блок сравнения, блок коррекции, первый регистр стратегии поиска, первый дешифратор, тактовый вход блока коррекции соединен с тактовыми входами первого регистра и блока сравнения и является тактовым входом устройства, информационный вход первого регистра соединен с информационными входами первого коммутатора и блока коррекции и является информационным входом устройства, выход первого коммутатора соединен с информационным входом третьего регистра, первый - восьмой информационные выходы первого регистра соединены с соответствующими информационными входами блока сравнения, выход блока сравнения соединен с управляющим входом первого регистра стратегии поиска, выход блока коррекции - с тактовыми входами первого регистра стратегии поиска и третьего регистра, выход первого регистра стратегии поиска соединен с входом второго регистра и управляющим входом первого дешифратора, выход второго регистра - с управляющим входом третьего регистра, отличающееся тем, что дополнительно введены формирователь управляющих сигналов, второй и третий регистры
стратегии поиска, четвертый и пятый регистры, второй, третий и четвертый дешифраторы, шифратор, второй коммутатор, блок селекции, таймерный блок и блок индикации, первый - шестнадцатый информационные выходы третьего регистра соединены с соответствующими информационными входами первого дешифратора, первый управляющий выход первого дешифратора соединен с шестым управляющим входом формирователя управляющих сигналов, второй управляющий выход - с четвертым информационным входом шифратора, первый и второй управляющие входы формирователя управляющих сигналов соединены соответственно с выходами блока сравнения и первого регистра стратегии поиска, первый и второй управляющие выходы - соответственно с первым и вторым управляющими входами первого коммутатора, третий управляющий выход - с управляющим входом второго регистра стратегии поиска, тактовый вход которого соединен с выходом блока коррекции, выход второго регистра стратегии поиска соединен с входом четвертого регистра, управляющим входом второго дешифратора и третьим управляющим входом формирователя управляющих сигналов, выход четвертого регистра - с управляющим входом пятого регистра, информационный вход пятого регистра - с выходом первого коммутатора, тактовый вход пятого регистра - с выходом блока коррекции, первый - восьмой информационные выходы пятого регистра соединены с соответствующими информационными входами второго дешифратора, первый и второй информационные выходы второго дешифратора - соответственно с четвертым и пятым управляющими входами формирователя управляющих сигналов, третий, четвертый и пятый информационные выходы второго дешифратора - соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами шифратора, первый, второй и третий информационные выходы шифратора соединены с соответствующими информационными входами второго коммутатора, первый, второй и третий информационные выходы второго коммутатора соединены с соответствующими информационными входами блока селекции, четвертый, пятый и шестой информационные выходы - соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами четвертого дешифратора, первый, второй и третий информационные выходы блока селекции соединены с соответствующими информационными входами третьего дешифратора и информационными выходами таймерного блока, вход которого подключен к управляющему выходу блока селекции, первый управляющий выход третьего дешифратора подключен к второму управляющему выходу четвертого дешифратора, выходу блока индикации и к первому управляющему входу третьего регистра стратегии поиска, второй управляющий выход третьего дешифратора соединен с вторым управляющим входом третьего регистра стратегии поиска, а третий управляющий выход - с третьим управляющим выходом четвертого дешифратора и вторым управляющим входом блока индикации, первый управляющий выход четвертого дешифратора - с первым управляющим входом блока индикации, первый и второй управляющие выходы третьего регистра стратегии поиска - соответственно с первым и вторым управляющими входами второго коммутатора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь управляющих сигналов состоит из первого и второго трехвходовых элементов ИЛИ и двухвходового элемента ИЛИ, первый и второй входы первого трехвходового элемента ИЛИ соединены с соответствующими входами второго трехвходового элемента ИЛИ и являются соответственно четвертым и пятым управляющими входами формирователя управляющих сигналов, третьи входы первого и второго трехвходовых элементов ИЛИ являются соответственно первым и шестым управляющими входами формирователя управляющих сигналов, первый и второй входы двухвходового элемента ИЛИ являются соответственно вторым и третьим управляющими входами формирователя управляющих сигналов, а выходы первого и второго трехвходовых элементов ИЛИ и двухвходового элемента ИЛИ являются соответственно первым, третьим и вторым управляющими выходами формирователя управляющих сигналов. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок селекции состоит из ключа, блока сравнения, суммирующего счетчика и блока переключения, первый, второй и третий информационные выходы ключа соединены с соответствующими управляющими входами блока переключения и являются соответственно первым, вторым и третьим информационными выходами блока селекции, четвертый, пятый и шестой информационные выходы ключа соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами блока сравнения, второй управляющий выход которого соединен с управляющим выходом блока переключения и управляющим входом суммирующего счетчика, первый и второй управляющие выходы которого соединены соответственно с вторым и первым управляющими входами ключа, первый, второй и третий информационные входы ключа являются соответствующими информационными входами блока селекции, первый управляющий выход блока сравнения является управляющим выходом блока селекции.