rts-sim-testing-service/third_party/axle_device/rssp_channel.go

package axle_device

import (
	"fmt"
	"log/slog"

	"joylink.club/bj-rtsts-server/config"
	"joylink.club/bj-rtsts-server/third_party/message"
	"joylink.club/bj-rtsts-server/third_party/udp"
)

// 铁路信号安全通信协议实现

// HandleUserData 回调应用层
type HandleUserData func([]byte)

// RsspChannel 实现rssp通信
type RsspChannel struct {
	//udp
	udpServer udp.UdpServer
	//udp
	udpClient udp.UdpClient
	//回调应用层
	handleUserData HandleUserData
	//rssp安全通信配置
	config *config.RsspConfig
	//rssp时钟
	rsspTimer *RsspTimer
	//批次编号,发送序列号
	sn *message.RsspSn
	//安全通道1时间戳
	ch1Ts *message.RsspLFSR
	//安全通道2时间戳
	ch2Ts *message.RsspLFSR
	//最近一次接收到的报文的安全通道1时间戳
	rcvCh1Ts uint32
	//最近一次接收到的报文的安全通道2时间戳
	rcvCh2Ts uint32
	//最近一次接收到的报文的序列号
	rcvSn uint32
	//时序校验请求发送记录
	sendSseRecord *SseFireRecord
}

func (s *RsspChannel) SetRcvUserDataCallback(handleUserData HandleUserData) {
	s.handleUserData = handleUserData
}
func (s *RsspChannel) Init(config *config.RsspConfig) *RsspChannel {
	s.config = config
	s.rsspTimer = &RsspTimer{t: 0}
	s.sn = message.NewRsspSn(1)
	s.ch1Ts = message.NewRsspLFSR(message.RSSP_I_C1_TS, 32, s.config.SID1, false)
	s.ch2Ts = message.NewRsspLFSR(message.RSSP_I_C2_TS, 32, s.config.SID2, false)
	return s
}

// Start 启动安全通道
func (s *RsspChannel) Start() {
	//
	s.udpServer = udp.NewServer(fmt.Sprintf(":%d", s.config.LocalUdpPort), s.handleRsspMsg)
	s.udpServer.Listen()
	//
	s.udpClient = udp.NewClient(fmt.Sprintf("%s:%d", s.config.RemoteIp, s.config.RemoteUdpPort))
}

// Stop 关闭安全通道
func (s *RsspChannel) Stop() {
	if s.udpServer != nil {
		s.udpServer.Close()
	}
	if s.udpClient != nil {
		s.udpClient.Close()
	}
}

// RsspTimer rssp时钟，每一个tick周期为config.SendingPeriod
type RsspTimer struct {
	t uint64
}

func (s *RsspTimer) tick() {
	s.t++
}
func (s *RsspTimer) now() uint64 {
	return s.t
}

// SseFireRecord 发送时序校验请求的记录
type SseFireRecord struct {
	send     *message.RsspSse //已经发送的时序校验请求
	rsspTime uint64           //发送时序校验请求时的rssp时间
}

func (s *SseFireRecord) record(send *message.RsspSse, rsspTime uint64) {
	s.send = send
	s.rsspTime = rsspTime
}
func (s *SseFireRecord) clear() {
	s.send = nil
	s.rsspTime = 0
}
func (s *SseFireRecord) hasRecord() bool {
	return s.send != nil
}

// 处理接收到的rssp报文
// 注意本函数由udp socket 协程执行
func (s *RsspChannel) handleRsspMsg(pack []byte) {
	slog.Debug("接收到RSSP报文", "len", len(pack))
	//报文头校验
	head := &message.RsspHead{}
	if !head.Parse(pack) { //解析报文头失败
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP报文：解析报文头失败")
		return
	}
	if !message.RsspHeadMcCheck(head) { //报文类别检测未通过
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP报文：报文类别检测未通过")
		return
	}
	if !message.RsspHeadPicCheck(head) { //协议交互类别检测未通过
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP报文：协议交互类别检测未通过")
		return
	}
	if !s.config.CheckAddress(head.Sa, head.Da) { //校验报文头中源地址和目的地址是否包含在已配置列表中
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP报文：报文头中源地址或目的地址不在在已配置列表中")
		return
	}
	//报文尾校验
	if !message.RsspPackCrc16Check(pack) { //整个报文crc16校验未通过
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP报文：报文尾CRC16校验未通过")
		return
	}
	//解析得到RSD、SSE或SRE
	rssp := message.ParseRsspPack(head, pack)
	if rssp == nil { //解析具体rssp包失败
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP报文：解析具体类别包失败")
		return
	}
	//处理接收到的具体类别RSSP包
	switch rssp.Type() {
	case message.RSD_A:
		fallthrough
	case message.RSD_B:
		s.handleRsspRsd(rssp.(*message.RsspRsd))
	case message.SSE:
		s.handleRsspSse(rssp.(*message.RsspSse))
	case message.SSR:
		s.handleRsspSsr(rssp.(*message.RsspSsr))
	}
}

// 处理接收到的实时安全数据 RSD
func (s *RsspChannel) handleRsspRsd(rsd *message.RsspRsd) {
	//slog.Debug("接收到的实时安全数据 RSD")
	//如果为备机发送来的安全数据
	if s.config.PicType == message.PIC_SLAVE { //备安全通道
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP-RSD报文：舍弃在备安全通道中接收到的安全数据")
		//备安全通道收到安全数据，表示该物理通道连接正常
		return
	}
	//如果为主机发送来的安全数据
	if s.config.PicType == message.PIC_MASTER { //主安全通道
		if !rsd.IsMaster() {
			slog.Debug("丢弃接收的RSSP-RSD报文：舍弃在主安全通道中收到的非主机发送来的安全数据")
			return
		}
	}
	//序列号校验
	//接收的序列号小于最近一次有效序列号，则触发SSE时序校验
	if rsd.Sn < s.rcvSn {
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP-RSD报文：当前接收RSD的序列号小于最近一次接收的RSD的序列号，触发SSE")
		s.fireSse(rsd)
		return
	}
	dSn := rsd.Sn - s.rcvSn
	if dSn > s.config.Mtv {
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP-RSD报文：当前接收RSD的序列号与最近一次接收的RSD的序列号差值过大，触发SSE")
		s.fireSse(rsd)
		return
	}
	//SVC校验
	c1Crc32 := message.Rssp_I_Crc32C1(rsd.Sad)
	c1SidTs := c1Crc32 ^ rsd.Svc1 ^ message.RSSP_I_C1_SCW //T(n)
	//
	c2Crc32 := message.Rssp_I_Crc32C2(rsd.Sad)
	c2SidTs := c2Crc32 ^ rsd.Svc2 ^ message.RSSP_I_C2_SCW //T(n)
	//todo ... SVC校验待完善
	_ = c1SidTs
	_ = c2SidTs
	//校验通过
	//记录本次接收RSD的序列号和安全校验通道时间戳
	s.rcvSn = rsd.Sn
	s.rcvCh1Ts = c1SidTs ^ s.config.SID1
	s.rcvCh2Ts = c2SidTs ^ s.config.SID2
	//通知应用层接收应用数据
	s.handleUserData(rsd.Sad)
}

// 触发时序校正请求
func (s *RsspChannel) fireSse(rsd *message.RsspRsd) {
	s.sendSseRecord = &SseFireRecord{send: s.sendSse(), rsspTime: s.rsspTimer.now()}
}

// 接收到时序校正请求
func (s *RsspChannel) handleRsspSse(sse *message.RsspSse) {
	if s.config.PicType != message.PIC_MASTER {
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP-SSE报文：在非主安全通道中收到时序校正请求SSE")
		return
	}
	//发送时序校正响应
	s.sendSsr(sse)
}

// 接收到时序校正应答
func (s *RsspChannel) handleRsspSsr(ssr *message.RsspSsr) {
	//SSR校验
	if !s.sendSseRecord.hasRecord() {
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP-SSR报文：未发起过SSE时序校正请求")
		return
	}
	if s.rsspTimer.t-s.sendSseRecord.rsspTime > uint64(s.config.SsrRsspTimeout) {
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP-SSR报文：等待SSE响应超时")
		return
	}
	if ssr.SeSn != s.sendSseRecord.send.Sn {
		slog.Debug("丢弃接收的RSSP-SSR报文：SSR与SSE不对应")
		return
	}
	//恢复时序?
	s.rcvSn = ssr.SrSn
	s.rcvCh1Ts = ssr.Tic1 ^ s.sendSseRecord.send.SeqEnq1 ^ s.config.SID1 ^ s.config.DataVer1
	s.rcvCh2Ts = ssr.Tic2 ^ s.sendSseRecord.send.SeqEnq2 ^ s.config.SID2 ^ s.config.DataVer2
}

// NextPeriod 刷新与周期有关的：将序列号和时间戳更新到下一个值
func (s *RsspChannel) NextPeriod() {
	s.sn.GetAndAdd()
	s.ch1Ts.GetAndMove()
	s.ch2Ts.GetAndMove()
	s.rsspTimer.tick()
}

// 发送时序校正应答
func (s *RsspChannel) sendSsr(sse *message.RsspSse) {
	ssr := &message.RsspSsr{}
	//
	ssr.Pic = message.PIC_MASTER
	ssr.Mc = message.SSR
	ssr.Sa = s.config.SrcAddr
	ssr.Da = s.config.DstAddr
	ssr.SrSn = s.sn.Get() //当前序列号
	ssr.SeSn = sse.Sn
	ssr.Tic1 = sse.SeqEnq1 ^ s.config.SID1 ^ s.ch1Ts.Get() ^ s.config.DataVer1
	ssr.Tic2 = sse.SeqEnq2 ^ s.config.SID2 ^ s.ch2Ts.Get() ^ s.config.DataVer2
	ssr.Dvn = 0x01 //预留固定值
	//
	rsspPack := ssr.Encode()
	s.sendPack(rsspPack)
}

// 发送时序校正请求
func (s *RsspChannel) sendSse() *message.RsspSse {
	sse := &message.RsspSse{}
	//
	sse.Pic = message.PIC_MASTER
	sse.Mc = message.SSE
	sse.Sa = s.config.SrcAddr
	sse.Da = s.config.DstAddr
	//时序校正请求，把最近一次接收到的报文中的序列号时间戳发送给发送方
	sse.Sn = s.rcvSn
	sse.SeqEnq1 = s.createSeqNeq(s.config.SID1, s.rcvCh1Ts)
	sse.SeqEnq2 = s.createSeqNeq(s.config.SID2, s.rcvCh2Ts)
	//
	rsspPack := sse.Encode()
	s.sendPack(rsspPack)
	//
	return sse
}

// SendUserData 发送用户数据，即通过rssp安全通道发送应用层数据，通过rssp的RSD报文发送
func (s *RsspChannel) SendUserData(userData []byte) {
	rsd := &message.RsspRsd{}
	rsd.Pic = s.config.PicType
	if s.config.DeviceA {
		rsd.Mc = message.RSD_A
	} else {
		rsd.Mc = message.RSD_B
	}
	rsd.Sa = s.config.SrcAddr
	rsd.Da = s.config.DstAddr
	//
	rsd.Sn = s.sn.Get()
	rsd.Sdl = uint16(len(userData) + 8)
	//安全校验通道SVC_1
	crc_c1 := message.Rssp_I_Crc32C1(userData)
	rsd.Svc1 = s.createSvcCode(crc_c1, s.config.SID1, s.ch1Ts.Get(), message.RSSP_I_C1_SCW)
	//安全校验通道SVC_2
	crc_c2 := message.Rssp_I_Crc32C2(userData)
	rsd.Svc1 = s.createSvcCode(crc_c2, s.config.SID2, s.ch2Ts.Get(), message.RSSP_I_C2_SCW)
	rsd.Sad = userData
	//
	rsspPack := rsd.Encode()
	s.sendPack(rsspPack)
}
func (s *RsspChannel) createSvcCode(crc32 uint32, sid uint32, ts uint32, scw uint32) uint32 {
	return crc32 ^ sid ^ ts ^ scw
}
func (s *RsspChannel) createSeqNeq(sid uint32, ts uint32) uint32 {
	return sid ^ ts
}

// 通过网络发送数据
func (s *RsspChannel) sendPack(rsspPack []byte) {
	s.udpClient.Send(rsspPack)
}