花生壳助力中铁研究院，实现异地数据采集

　　一、 项目背景介绍

　　“经济发展，交通先行”，是国家间的共识。

　　2017年6月26日，两列被命名为“复兴号”的子弹头列车驶出北京南站、上海虹桥，完成了“中国制造”到“中国创造”的华丽转变，为世界高铁建设运营树立新标杆。

　　但因自主知识产权的缺乏，高铁运维存在着一些难题。因不同型号的车辆构造不同，车辆之间难以互联互通，加上我国南北跨度长、地形起伏大，世界上找不到第二个高铁运营里程如此庞大的国家，更没有哪个国家的高铁运营环境能同日横跨“冬夏”，这样的地理环境给高铁运营提出了特殊的要求。

　　为确保高铁的运行安全，花生壳受邀参与中铁某院异地数据采集验证项目。在铁路院的环形试验线上，进行了历时16个月的测试，期间在动车上布点近3000个，地面60个工点布置测点上千个，运行试验里程近60万公里，是迄今为止试验周期最长，试验项目最多的高速动车组综合试验。

　　众所周知，铁路信号系统主要由“运输调度指挥系统”、“列车运行控制系统”及“闭塞设备系统”、“车站联锁系统”、“信号集中监测系统”等构成。由于涉及相关系统多样、设备种类繁多，本文仅以“列车运行控制系统”展开说明，“列车运行控制系统”(Chinese Train Control System，以下简称为CTCS也叫列控系统)。

　　二、 项目实施痛点

　　伴随我国高速铁路的发展，早期根据地面信号，由人工对列车运行进行控制的弊端逐步放大，并显现：

　　◆ 容易受到自然环境(如雾、大雨雪、风沙等)的影响;

　　◆ 隧道、弯道、坡道等地形条件的限制;

　　◆ 司机难以做到全天候连续不间断的不断确认地面信号显示;

　　◆ 尤其是行车密度大、列车速度快及载重量大的区段;

　　为此，列车运行需增加制动距离，否则发生冒进信号的可能性将大增，加装CTCS系统则能解决这个问题。而CTCS系统是以大数据为基础进行判断决策，此时异地数据采集就显得尤为重要。

　　数据的传输，往往是通过GPS授时实现同步采集数据，完成数据采集后，将采集到的数据传送至千里之外的数据中心。由于高铁的运行里程跨度长、地形起伏大、信号设备型号多样等原因，通过常规拉专线的方式，实施、运营的成本过高，因此急需一种部署灵活、高可靠，能实现异地内网穿透工具，帮助采集数据能实时传输回数据中心。

　　三、 项目解决方案

　　在互联网中定位一台主机的方法是通过公网的IP地址，目前使用的协议是IPv4地址，但此类IP地址资源有限，运营商不可能给每台设备都分配一个IP。

　　因此出现了一种叫NAT(网络地址转换)的技术，通过端口多路复用(Port address Translation)改变外出数据包的源端口并进行端口转换，内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP实现对Internet的访问，从而限度的节约IP地址资源。

　　由于采集设备使用3/4G拨号的方式进行数据传输，而绝大部分的运营商目前都进行了NAT处理，使得拨号获取到的IP并非真实的公网IP，所以当我们与外部进行数据传输时，需要先进行“内网穿透”把数据从内网通过中转服务器转发出来，而花生壳是一款十余年深耕内网穿透的知名软件，他采用的内网穿透技术行业。

　　目前全新重构的PHtunnel客户端更可兼容小型物联网设备，体积控制在80KB的大小，可适用于市场上众多的嵌入式设备，因此，对于异地数据采集的行业来说，采用花生壳来实现穿透内网再合适不过。

　　以“CTCS系统”为例，当采集设备完成以上部署后，即可把采集设备采集到的数据，通过花生壳进行内网穿透传输到数据中心。可靠稳定的数据传输，可以方便工作人员对整体数据的分析，及时调整数据中的危险值，通过数据的分析、调整，高效解决列车运行过程中可能存在的风险。

　　四、 花生壳的技术优势

　　PHtunnel是新一代花生壳核心应用，纯c架构实现，连接速度较上一代协议有了显著的提升，而且也大大缩减体积，仅仅只有80KB的大小，确保所有的嵌入式设备都能流畅的跑起来。

　　当访问者连接访问地址时，实际上是连接到花生壳转发服务器，转发服务器收到连接请求后通知phtunnel跟内网的服务器建立连接，这样即可完成通道连接。

　　◆ 稳定性：采用BGP机房集群高效稳定，且支持故障自动转移，保障服务的可靠性;

　　◆ 适配性：目前花生壳支持上千种系统，适配的使用场景更广泛，且体积只有80KB;

　　◆ 数据加密通信：支持端对端的TLS加密方式;

　　◆ 虚拟隧道封装：独有的隧道连接数封装技术，适配大并发、多连接数的应用场景;

　　◆ 远程管理模式：在数据中心调度发现问题后，可及时远程进行管理和排除故障。

　　五、 花生壳的安全保证

　　目前已有数万家政企事业单位、银行等高新金融类企业采用花生壳动态域名解析服务，个人用户更达到1千6百万的量级，与全球70余家嵌入式厂商达成嵌入合作关系。

　　从平台建设上来说具备大规模服务能力，服务体系可任意横向扩展，目前在全国范围已部署数千台转发服务器。从通信技术来说完全走的自主研发路线，未使用任何开源通信底层以及协议，支持同一连接虚拟多通道、按需创建连接、HTTPS SNI支持等先进的数据转发技术。从开发技术来说，服务体系内所有通信层核心程序都使用C/C++开发，力争最小的体积和达到的性能。

　　自建的售后客服与专属一对一的技术顾问团队，为我们的客户额外增添一份保险，使用起来再无后顾之忧，

　　六、 花生壳的愿景

　　花生壳十多年来一直将“连接无处不在”作为自己的使命，致力于互联网为企业用户提供简单可靠的人与设备、设备与设备、网络与网络的互联互通服务。

　　让企业用的成本打通异地数据采集互联互通的最后一道障碍，为企业实现大数据时代助力。