一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的afdx網絡終端系統模擬器的製作方法

2023-05-04 11:05:26

專利名稱：一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的afdx網絡終端系統模擬器的製作方法
技術領域：
本發明屬於航空電子通信網絡領域，涉及網絡測試用途的航空電子全雙工交換式乙太網(AFDX)終端模擬器，更特別地說，是指一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器。
背景技術：
隨著軍事技術、計算機技術、電子技術和網絡技術的發展，航空電子系統逐漸趨向於先進的綜合式體系結構，航空電子通信網絡為了適應這種先進的綜合化趨勢，在保證原有的實時性、可靠性的基礎上，提出了更高的要求——更高的帶寬，更方便的維護和升級。 交換式網絡由於拓撲結構上的優勢，可以滿足航空電子網絡的發展要求，成為了新一代航空電子網絡的發展方向。AFDX全稱為航空電子全雙工交換式乙太網(Avionics Full Duplex Switched Ethernet, AFDX)，它是為在航空子系統之間進行數據交換而定義的一種協議標準，是基於 ARINC429和155 基礎之上的一種通信協議規範。美國波音公司的B787和法國空客公司的A380都採用AFDX網絡進行航電系統的互連。國內的民用客機正處於起始階段，目前也進行AFDX網絡的研究和測試。航空電子網絡不同於民用網絡，對可靠性和容錯性要求很高，所以在航空電子網絡測試階段，往往需要人為地製造各種錯誤，來測試航空電子網絡在錯誤環境下的行為和性能。AFDX採用接入交換和骨幹交換結合的空分交換技術與單網段全雙工接駁方式，完全克服了共享介質乙太網 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) 機制固有的介質訪問時間不確定性，同時採用虛擬鏈路(Virtual Link, VL)對鏈路帶寬資源進行有效地分配和隔離，極大地增強了網絡的實時性，使其成為航空電子網絡互連的「確定性網絡」。AFDX具有拓展的網絡拓撲，它的拓撲結構為星型。AFDX網絡主要由終端系統、 AFDX交換機以及傳輸鏈路組成。終端系統承載了航電分區，作為航電通信任務的接入點，將子系統與AFDX網絡連接起來，負責消息的發送和接收。AFDX 「確定型網絡」的特性主要由端系統實現，這些特性主要包括流量整形、完整性檢測和冗餘管理等。AFDX交換機作為信息交換中心，將航電通信任務進行交換，實現航電任務在網絡上的傳輸。相比於商用乙太網交換機，AFDX交換機具備了過濾功能、交換功能、故障隔離以及靜態路由等特點。每個端系統分別與AFDX交換機相連，每臺交換機能連接20來個端系統，形成接入交換網絡；AFDX交換機之間互聯，形成骨幹交換網絡。每個航空電子子系統採用全雙工方式，用2對雙絞線直接連接在交換機上，一對用來發送，一對用來接收。

發明內容
本發明的目的是在AFDX網絡測試過程中，不用構建實際的航空電子分區和終端系統，提供一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，通過加載終端系統配置數據，解讀其中的通信任務和虛擬鏈路信息，來模擬終端系統通信過程，無縫地接入 AFDX網絡；錯誤分層注入功能，是指按AFDX網絡協議分層來劃分錯誤類型，並且將劃分後的錯誤注入對應協議層來產生錯誤流量，模擬錯誤的AFDX網絡終端系統環境；錯誤分析功能，是指可以接收AFDX網絡上的流量，並結合AFDX網絡的特點分析流量錯誤產生的原因。 通過主動產生分層的錯誤流量來模擬終端系統上可能發生的各種錯誤，完善了 AFDX網絡的終端系統錯誤環境；通過接收並分析流量，來從終端系統的角度發現AFDX網絡出現錯誤流量的原因。本發明的一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，該AFDX 網絡終端系統模擬器包括有通信任務配置模塊、錯誤注入模塊、消息處理模塊、UDP/IP層處理模塊、VL處理模塊和物理接口。AFDX網絡終端系統模擬器在發送模式下，通信任務配置模塊加載終端系統通信任務配置數據，解析並保存其中的配置信息；錯誤注入模塊保存錯誤注入的配置結果；消息處理模塊根據終端系統通信配置信息和錯誤注入信息，構造應用消息並定時發出消息，來模擬分區的通信任務產生；UDP/IP處理模塊將消息處理模塊傳送的消息進行UDP層和IP 層封裝，並按照要求進行錯誤注入生成IP數據報；VL處理模塊接收UDP/IP處理模塊的IP 數據報，按照配置信息和錯誤注入進行數據鏈路層封裝和VL排隊，並對發送的數據幀進行序列號循環和幀備份，然後發送到物理接口。AFDX網絡終端系統模擬器在接收模式下，物理接口接收物理線路上的數據幀，發送到VL處理模塊，VL處理模塊進行數據幀的解析，然後對比配置信息進行錯誤檢查和錯誤分析，然後將數據幀解封裝生成IP數據報並提交到上層；UDP/IP處理模塊接收IP數據報， 對比配置信息進行UDP層和IP層的檢查和錯誤分析，將生成的消息提交到上層；消息處理模塊接收消息，對比配置信息進行檢查和錯誤分析。所述消息處理模塊，由配置信息接口、消息配置信息單元、錯誤注入接口、消息錯誤配置信息單元、消息定時生成單元、消息內容封裝單元、消息內容和規律解析單元和下層接口組成。消息配置信息單元通過配置信息接口從通信任務配置模塊獲得有關消息的所有配置信息並保存起來；消息錯誤信息單元通過錯誤注入接口，從錯誤注入模塊獲取應用層的錯誤注入信息，並保存起來，應用層的錯誤注入內容包括數據原語內容錯誤、功能狀態錯誤、消息周期錯誤。發送模式下，消息定時單元讀取消息配置信息單元的信息並且根據應用層錯誤配置信息單元的信息進行定時的消息生成，消息內容封裝單元將定時生成消息根據配置信息和應用層錯誤注入信息進行消息內容的構建和封裝，封裝好的應用層消息將通過下層接口發送到UDP/IP處理模塊。接收模式下，由下層接口將消息傳輸到消息內容和規律解析單元，該單元根據消息配置信息單元對消息進行解析和錯誤分析。所述UDP/IP處理模塊，由配置信息接口、封裝信息單元、錯誤注入接口、封裝錯誤配置信息單元、UDP層處理單元、IP層處理單元，UDP/IP層解析單元和上下層接口組成。封裝信息單元通過配置信息接口從通信任務配置模塊獲得傳輸層和網絡層的配置信息並保存起來；封裝錯誤配置信息單元通過錯誤注入接口，從錯誤注入模塊獲取傳輸層和網絡層的錯誤注入信息，並保存起來，傳輸層和網絡層錯誤包括UDP源埠錯誤、UDP目的埠錯誤、源IP位址錯誤、目的IP位址錯誤、消息類型錯誤。發送模式下，UDP封裝單元和IP封裝單元分別根據封裝信息單元和封裝錯誤信息單元對上層接口傳輸來的應用層消息進行 UDP層和IP層協議封裝，將封裝好的IP數據報通過下層接口傳輸到VL處理模塊。接收模式下，由下層接口將IP數據報傳輸到UDP/IP層解析單元，通過封裝配置信息單元存儲的配置信息對IP數據報進行解析和錯誤分析。所述VL處理模塊，由配置信息接口、VL配置信息單元、錯誤注入接口、VL配置錯誤信息單元、VL封裝單元，VL排隊單元、冗餘數據幀管理單元、VL解析單元和上下層接口組成。VL配置信息單元通過配置信息接口從通信任務配置模塊獲得VL配置信息並保存起來；VL配置錯誤信息單元通過錯誤注入接口，從錯誤注入模塊獲取數據鏈路層的錯誤注入信息，並保存起來，數據鏈路層的錯誤包括源MAC地址錯誤、目的MAC地址錯誤、VL的BAG 錯誤、VL備份幀缺失錯誤、VL幀序列號錯誤。發送模式下，VL封裝單元和排隊單元接收上層接口傳來的IP數據報，根據VL配置信息和錯誤注入信息進行數據鏈路層封裝並進行VL 排隊，排隊輸出的VL在冗餘數據幀管理單元中按照冗餘網絡選擇的結果進行幀備份，備份好的數據幀將通過下層接口傳輸到物理接口上，通過物理接口發送到各個冗餘子網。本發明AFDX網絡終端系統模擬器的優點在於(1)本發明提供一種AFDX網絡終端系統模擬器，通過加載終端系統配置數據，解讀其中的通信任務和虛擬鏈路信息，來模擬正常終端系統通信過程，無縫地接入AFDX網絡。不用構建AFDX網絡中全部的終端系統，就能完成AFDX網絡測試環境的搭建，簡化了 AFDX網絡測試過程。(2)本發明按照AFDX網絡協議分層，從應用層，傳輸層，網絡層，數據鏈路層的角度出發，進行各層的錯誤注入。錯誤結合了 AFDX網絡的特點，尤其是數據鏈路層對VL數據幀錯誤的構造。用分層錯誤注入來模擬AFDX網絡終端系統可能遇到的各個協議層的錯誤， 完善了 AFDX網絡終端系統錯誤環境。(3)本發明捕獲AFDX網絡物理線路上的數據幀，按協議分層來解析流量，並結合 AFDX網絡特點分析錯誤原因。提供了一種從終端系統角度上分析AFDX網絡錯誤原因的方式。


圖1是本發明AFDX網絡終端系統模擬器的原理框圖。圖2是本發明的終端網絡層次圖。圖3是本發明的消息處理模塊的結構框圖。圖3A是本發明的數據組裝的結構圖。圖4是本發明的UDP/IP處理模塊的結構框圖。圖5是本發明的VL處理模塊的結構框圖。圖5A是本發明的子VL排隊模型圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。如圖1所示，本發明一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，該模擬器包括有通信任務配置模塊1、錯誤注入模塊2、消息處理模塊3、UDP/IP處理模塊4、VL處理模塊5和物理接口 6。UDP/IP處理模塊4中的UDP是英文User Datagram Protocol的縮寫，中文譯文為用戶數據包協議。IP是英文hternet ftOtocol的縮寫，中文譯文為網際網路協議。通信任務配置模塊1用於負責AFDX網絡終端系統通信任務配置數據的加載，並將加載的配置信息11分發給消息處理模塊3、UDP/IP處理模塊4和VL處理模塊5 ；錯誤注入模塊2負責配置分層錯誤信息，並將錯誤配置信息22分發給消息處理模塊3、UDP/IP處理模塊4和VL處理模塊5 ；消息處理模塊3根據加載的配置信息11和錯誤配置信息22構造應用消息並定時發出消息，來模擬航空電子分區通信任務的產生，同時接收下層解析的消息，進行內容解析和錯誤分析；UDP/IP處理模塊4將消息處理模塊3傳送的消息進行UDP層和IP層處理，並按照錯誤配置信息22進行錯誤注入生成IP數據報，同時接收加載配置信息11中的IP數據報； 然後對所述生成的IP數據報和所述接收的IP數據報進行IP層和UDP層解析，生成UDP數據報；VL處理模塊5按照加載的配置信息11和錯誤配置信息22對生成的UDP數據報進行數據鏈路層封裝和VL的調度、流量控制，並對發送的數據幀進行序列號循環和幀備份， 然後發送到物理接口 6 ；物理接口 6完成數據幀在物理線路上的傳輸。(一 )通信任務配置模塊1如圖2所示，一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器採用 ARINC (Aeronautical Radio he) 664part7 推薦的五層協議劃分，與 OSI (Open System Interconnect)七層網絡網絡協議層次進行對比通信任務配置模塊1、錯誤注入模塊2和消息處理模塊3屬於航空電子應用層，產生航電應用層消息；UDP/IP處理模塊4完成傳輸層和網絡層的處理，生成IP數據報並傳給數據鏈路層；VL處理模塊5屬於數據鏈路層，數據幀的封裝，VL的調度和流量控制；物理接口 6屬於物理層，傳輸電信號，採用雙絞線介質。在本發明中，所述通信任務配置模塊1負責加載AFDX網絡終端系統通信任務配置數據ESD = {ES，Msg, VL}，並存儲起來。所述ES = {ESn，ESid}表示終端信息，包括有終端名稱E、和終端ID號ESID。
Γ ^、上 u \MsgN,Msgm,MsgRT,MsgL,Msgc MsgT 1 士一、業 廣 ^所述Msg=^ λ;Ρ .表不消息fe息，包
WsSVLID，msSsvlid，msSSUDP，Ms8dUDP，m^D- J 括有消息名稱Ms&、消息ID號Msgm、消息發送接收屬性Ms&T、消息長度(單位為字節) MsgL、消息周期(單位為毫秒)Ms 。、消息類型(分為採樣消息和隊列消息)MsgType、承載消息的虛擬鏈路ID號Msgvuil、承載消息的子虛擬鏈路ID號M^svud、消息使用的源UDP埠號MsgsUDP、消息使用的目的UDP埠號Msg_P、消息內容(其中定義了功能數據集合、數據集合、數據原語，數據狀態的位置和封裝包含關係，定義了數據原語和狀態的數據格式和內容)Msgllata。所述VL = IVLid, VLet,VLsIP, VLdip, VLbag, VLMaxL, VLMinL, VLNet}表示 VL (Virtual Link, 虛擬鏈路)的信息，包括有VL的ID號VLid、VL的發送接收屬性VLKT、VL的源IP位址VLsIP、 VL的目的IP位址VLdIP、VL的帶寬分配間隔(BAG，單位為毫秒)VLBAe、VL的最大幀長度(單位為字節)VLMa!i、VL的最小幀長度(單位為字節)VLMiIi、VL的網絡選擇VLNrt。( 二)錯誤注入模塊2在本發明中，所述錯誤注入模塊2負責配置要注入的分層錯誤配置信息Eor = {EA，ET, EN, ED}，分為應用層錯誤EA、傳輸層錯誤ET、網絡層錯誤EN和數據鏈路層錯誤ED 這四層錯誤來注入。可配置的應用層錯誤EA = {EAData, EAstate,EAMsgC}包括有數據原語內容錯誤EAllata， 功能狀態錯誤EAstate,消息周期錯誤EAMsgC。可配置的傳輸層錯誤ET = {ETsroP, ETdumJ包括有源UDP埠號錯誤ETsimP、目的UDP 立而口 日誤ETducpo可配置的網絡層錯誤EN = {ENsIP, ENdip, ENMsgT}包括有源IP位址錯誤E&P、目的 IP位址錯誤ENdip、消息類型錯誤ENMsgT。可配置的數據鏈路層錯誤ED = {EDsMAC, EDdMAC, EDbag, EDLost, EDseJ包括有源 MAC (Medium Access Control，介質訪問控制層)地址錯誤EDsMAC、目的MAC地址錯誤EDdMAC、 VL的BAG錯誤EDBAe、VL備份幀缺失錯誤ED-t、VL幀序列號錯誤EDSe(1。(三)消息處理模塊3在本發明中，所述消息處理模塊3的結構圖如圖3所示，包含單元配置信息接口 301，消息配置信息單元302、錯誤注入接口 303、消息錯誤配置信息單元304、消息定時生成單元305、消息內容封裝單元306、消息內容和規律解析單元307和下層接口 308。所述消息處理模塊3在發送模式下各模塊執行為(A)消息配置信息單元302通過配置信息接口 301讀取通信任務配置模塊1中的
\MsgN,MsgID,MsgRT,Msgr,Msgcvc,MsgTvDe, 1 消息配置信息μ飯=,srIj ^cyc sJpe ，並保存其中的消息
權利要求
1.一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，其特徵在於該模擬器包括有通信任務配置模塊(1)、錯誤注入模塊O)、消息處理模塊(3)、UDP/IP處理模塊 (4)、VL處理模塊(5)和物理接口 (6)；通信任務配置模塊(1)用於負責AFDX網絡終端系統通信任務配置數據的加載，並將加載的配置信息(11)分發給消息處理模塊(3)、UDP/IP處理模塊(4)和VL處理模塊(5)；錯誤注入模塊(2)負責配置分層錯誤信息，並將錯誤配置信息02)分發給消息處理模塊(3)、UDP/IP處理模塊⑷和VL處理模塊(5)；消息處理模塊(3)根據加載的配置信息(11)和錯誤配置信息02)構造應用消息並定時發出消息，來模擬航空電子分區通信任務的產生，同時接收下層解析的消息，進行內容解析和錯誤分析；UDP/IP處理模塊(4)將消息處理模塊(3)傳送的消息進行UDP層和IP層處理，並按照錯誤配置信息02)進行錯誤注入生成IP數據報，同時接收加載配置信息(11)中的IP數據報；然後對所述生成的IP數據報和所述接收的IP數據報進行IP層和UDP層解析，生成 UDP數據報；VL處理模塊( 按照加載的配置信息(11)和錯誤配置信息0 對生成的UDP數據報進行數據鏈路層封裝和VL的調度、流量控制，並對發送的數據幀進行序列號循環和幀備份，然後發送到物理接口(6)；物理接口(6)完成數據幀在物理線路上的傳輸。
2.根據權利要求1所述的帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，其特徵在於通信任務配置模塊(1)、錯誤注入模塊(2)和消息處理模塊(3)屬於航空電子應用層，產生航電應用層消息；UDP/IP處理模塊(4)完成傳輸層和網絡層的處理，生成IP數據報並傳給數據鏈路層；VL處理模塊( 屬於數據鏈路層，數據幀的封裝，VL的調度和流量控制；物理接口(6)屬於物理層，傳輸電信號，採用雙絞線介質。
3.根據權利要求1所述的帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，其特徵在於所述通信任務配置模塊(1)負責加載AFDX網絡終端系統通信任務配置數據ESD ={ES，Msg，VL}，並存儲起來;所述ES = {ESn，ES1J表示終端信息，包括有終端名稱E、和終端ID號ESid ；…η \MsgN,Msgm,MsgRT,MsgL,Msgc MsgT ] 士一、業 一 — 上所述Msg=^ λ;Ρ 表不消息伝息，包括有消WsSVLID，msSsvlid，msSSUDP，Ms8dUDP，m^D- J息名稱MsgN、消息ID號Msgm、消息發送接收屬性MsgKT、消息長度Msgp消息周期Ms 。、消息類型Ms&ype、承載消息的虛擬鏈路ID號Msgvuil、承載消息的子虛擬鏈路ID號MsgsVUD、消息使用的源UDP埠號Msgsuiff、消息使用的目的UDP埠號Msgduiff、消息內容Ms^lata ；所述 VL = {VLid，VLet, VLs1p, VLdip, VLbag, VLMaxL, VLMinL, VLNet}表示 VL (Virtual Link，虛擬鏈路)的信息，包括有VL的ID號VLid、VL的發送接收屬性VLKT、VL的源IP位址VLsIP、 VL的目的IP位址VLdIP、VL的帶寬分配間隔VLBAe、VL的最大幀長度VLMa!i、VL的最小幀長度 VLMinL, VL的網絡選擇VLNrt。
4.根據權利要求1所述的帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，其特徵在於所述錯誤注入模塊(2)負責配置要注入的分層錯誤配置信息Eor = {ΕΑ,ΕΤ,ΕΝ, ED}，分為應用層錯誤EA、傳輸層錯誤ET、網絡層錯誤EN和數據鏈路層錯誤ED這四層錯誤來注入；可配置的應用層錯誤EA= {EAData, EAstate, EAMsgC}包括有數據原語內容錯誤EAllata，功能狀態錯誤EAstate,消息周期錯誤EAmssc ；可配置的傳輸層錯誤ET = {ETsUDP, ETdumJ包括有源UDP埠號錯誤ETsimP、目的UDP端 Π 錯誤 ETduop ；可配置的網絡層錯誤EN = {ENSIP, ENdip, ENMsgT}包括有源IP位址錯誤E&P、目的IP位址錯誤、消息類型錯誤ENmsst ；可配置的數據鏈路層錯誤 ED = {EDsMAC, EDdMAC, EDbag, EDLost, EDseJ 包括有源 MAC (Medium Access Control，介質訪問控制層)地址錯誤EDsMAe、目的MAC地址錯誤EDdMAe、VL的BAG錯誤EDBAe、VL備份幀缺失錯誤ED-t、VL幀序列號錯誤EDSe(1。
5.根據權利要求1所述的帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，其特徵在於所述消息處理模塊( 在發送模式下各單元執行為(A)消息配置信息單元(302)通過配置信息接口(301)讀取通信任務配置模塊(1)中沾、出白 ^ 戶白 λ } \MsgN,Msgm,MsgRT,MsgL,Msgc MsgT )並 ^ 廿，沾、Λ的消息配置fe息Msg=^ ,； ，並保存其中的消WsSVLID，msSsvlid，msSSUDP，Ms8dUDP，m^D- J息ID號MsgID、消息名稱Ms&、消息長度Ms&、消息周期Msg。y。、消息發送接收屬性MsgKT和消息內容Ms^lata ；(B)消息錯誤配置信息單元(304)通過錯誤注入接口(30 讀取錯誤注入模塊O)中應用分層錯誤配置信息Eor = {EA，ET, EN, ED}，並保存其中的EAData、EAstate, EAMsgC、EAMsgT ；(C)消息定時生成單元(305)讀取消息配置信息單元(302)中的消息周期Ms 。和消息大小Ms^，同時讀取消息錯誤配置信息單元(304)中的消息周期錯誤配置信息；若消息定時生成單元(305)要發送的消息有消息周期錯誤配置EAmss。，則按錯誤配置周期EAmssc定時產生消息，否則按照該消息的周期Msg。y。定時產生消息；消息定時生成單元(305)將產生的消息送到消息內容封裝單元(306)進行數據封裝；(D)消息內容封裝單元(306)在封裝時讀取消息配置信息單元(302)中的該消息的內容信息Ms^lata，同時讀取消息錯誤配置信息單元(304)中的該消息的數據原語內容錯誤 EAnata和功能狀態錯誤配置信息EAstate,進行航空電子應用消息的封裝；所述消息處理模塊( 在接收模式下各模塊執行為消息內容和規律解析單元(307)通過下層接口(308)接收UDP/IP處理模塊(4)傳輸來的消息，並讀取消息配置信息單元(302)中的消息內容信息，根據承載該消息的VL的VLid 和下層使用的UDP埠 Msg_P，找到對應的消息，得到該消息的內容信息Ms^lata和周期信息 Ms 。，進行下面的操作第一步根據Ms^lata中定義的FDS、DS和數據原語的封裝位置和數據格式來解析數據原語內容和數據狀態，將解析結果和配置的Ms^lata中的數據原語和數據狀態的內容作比較，若數據原語或者數據狀態與設定值不一致，則報警，並分析與Ms^lata不一致的錯誤原因；該原因是發送端應用消息創建時出現錯誤，或者傳輸過程中出現幹擾誤碼；第二步記錄消息到達的平均周期，並和配置周期信息Ms^。做比較，計算得到相對誤差；若相對誤差超過設定值，則報警，並分析誤差原因；該誤差原因是(a)發送端應用層上，消息的產生周期與設定值不一致；或者(b)發送端數據鏈路層上，相應VL的BAG設置不合理，或者配置錯誤，BAG過大導致不能實時承載上層通信任務；或者(c)信用量設置過小導致傳輸過程中，因交換機的流量管制而丟包；或者(d)傳輸過程出現誤碼，導致在終端系統中進行幀完整性檢查時丟包；或者(e)幀序號出現混亂，導致冗餘檢查時丟包；或者(f)交換機輸出埠緩存溢出而丟包。
6.根據權利要求1所述的帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，其特徵在於所述UDP/IP處理模塊(4)在發送模式下各單元執行為(A)封裝信息單元(402)通過配置信息接口(401)讀取通信任務配置模塊(1)中消息^ m /丄由 η \MsgN,Msgm,MsgRT,MsgL,Msgc MsgT1 山 ？也、業 、丨#協配置信息Msg=^ t;P 中的承載消息的虛擬鏈路VmsSVLID，msSsvlid，msSSUDP，Ms8dUDP，msED- JID號MsgVUD、UDP源埠號Msgsuiff、UDP目的埠號Msg·、消息類型Ms&ype，並保存；(B)封裝信息單元(40 通過配置信息接口(401)讀取通信任務配置模塊(1)中VL配置信息 VL = {VLid，VLet, VLs1p, VLdip, VLbag, VLMaxL, VLMinL, VLnJ 中的 VL 的 ID 號 VLid、源 IP 地址VLsip,目的IP位址VLdIP、VL的最大幀長度VLMaxL，並保存；(C)封裝錯誤配置信息單元(404)通過錯誤注入接口(40 讀取錯誤注入模塊O)中傳輸層錯誤ET = {ETsUDP, ETdropI和網絡層錯誤EN = {ENsIP, ENdip, ENMsgT}並保存起來；(D)UDP層處理單元(40 通過上層接口(408)接收消息處理模塊( 傳輸的應用層消息，並讀取封裝錯誤配置信息單元(404)和封裝信息單元002)，若該消息設置有UDP源埠號錯誤ETsudp或目的埠號錯誤ETdUDP，則按ET·或ETduiip將消息封裝成UDP數據包，否則按照封裝信息單元G02)中的配置信息Msgsuiff和Msgdrop封裝UDP數據包；(E)IP層處理單元(406)接收UDP層處理單元(40 發送的UDP數據報，並讀取封裝錯誤配置信息單元(404)和封裝信息單元002)，通過Msgvuil找到對應的VL配置信息；若設置有消息類型錯誤ENmsst，則按ENmsst來進行分包，否則按照MsgTylre類型來分包；若設置有源IP位址錯誤^ip或目的IP位址錯誤E IP，則按^ip或E^lip封裝IP數據報，否則按照封裝信息單元^)2)中對應VL的VLsip和VLdip封裝IP數據報；IP層處理單元(406)封裝好的IP數據報經由下層接口(409)發送到VL處理模塊(5)；所述UDP/IP處理模塊(4)在接收模式下各單元執行為UDP/IP層解析單元(407)通過下層接口(409)接收VL處理模塊( 傳輸來IP數據報，根據VL的ID號VLid查詢封裝信息單元002)中的關於該IP數據報的網絡層配置信息，包括源IP位址VLsip,目的IP位址VLdIP，進行網絡層解析解析步驟一檢查IP頭部校驗和，若有錯誤，則報警並丟棄IP數據報，分析原因為傳輸過程中出現幹擾誤碼，終止網絡層解析；若沒有錯誤則執行解析步驟二 ；解析步驟二 解析源IP位址和目的IP位址，若與VLsip或VLdip不一致，則報警，分析原因是發送端網絡層上產生的IP數據報與原始配置不一致，源或目的IP位址錯誤；或者傳輸過程中出現幹擾誤碼；若存在IP位址不一致同時存在IP分片，則丟棄IP數據報，終止網絡層解析；否則執行解析步驟三；解析步驟三IP分片檢查，若是採樣消息的IP數據報出現分包，則報警，分析原因是 消息類型設置錯誤，採樣消息被設置為隊列消息；或者發送端網絡層處理錯誤，將採樣消息分包；網絡層解析步驟全部完成後，UDP/IP層解析單元(407)將IP數據報進行組包，若組包失敗則丟棄IP數據報，否則將生成UDP數據報；UDP/IP層解析單元(407)查詢封裝信息單元002)中的所有Msgvuil等於VLid的消息，用這些消息的UDP埠配置信息，包括UDP源埠號MsgsUDP，UDP目的埠號Msg_P，對IP層處理單元(406)生成的UDP數據報進行傳輸層解析傳輸層解析步驟一解析目的UDP埠號，若不存在一致的Msg_P，則報警並丟棄UDP 數據報，終止傳輸層解析，並分析原因；否則解析後將UDP數據報去封裝，生成應用層消息， 將消息通過上層接口(408)傳輸給消息處理模塊(3)；若沒有錯誤則繼續進行傳輸層解析步驟二；所述的分析原因是發送端傳輸層上產生的UDP數據報與原始配置不一致，UDP源或目的埠號設置錯誤；或者傳輸過程中出現幹擾誤碼；傳輸層解析步驟二 解析UDP源埠號，若與Msgsimp不一致，則報警，並分析原因是發送端傳輸層上產生的UDP數據報與原始配置不一致，UDP源或目的埠號設置錯誤；或者傳輸過程中出現幹擾誤碼；解析後將UDP數據報去封裝，生成應用層消息，將消息通過上層接口 (408)傳輸給消息處理模塊(3)。
7.根據權利要求1所述的帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，其特徵在於所述VL處理模塊( 在發送模式下各單元執行為(A)VL配置信息單元(50 通過配置信息接口(501)讀取通信任務配置模塊(1)中的消息配置信息
8.根據權利要求7所述的帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器， 其特徵在於所述的源MAC地址包括有固定域Mbits列、用戶定義16bits列、網絡ID號3bits列和固定域^DitS列；固定域MbitS列和固定域^DitS列全是二進位0 ；用戶定義 16bits列是一個用戶定義的確定值；網絡ID號3bits列暫時設置為全0。
9.根據權利要求7所述的帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器， 其特徵在於所述的目的MAC地址包括有固定域32bits列和虛擬鏈路標識符16bits列；固定域32bits列第一個字節的最低兩位都是1，其餘位可由用戶自由設定；虛擬鏈路標識符 16bits列為VLid的二進位表示。
10.根據權利要求1所述的帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器， 其特徵在於是在AFDX網絡測試過程中，不用構建實際的航空電子分區和終端系統，而構造的一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器。
全文摘要
本發明公開了一種帶分層錯誤注入和錯誤分析的AFDX網絡終端系統模擬器，該模擬器包括有通信任務配置模塊(1)、錯誤注入模塊(2)、消息處理模塊(3)、UDP/IP處理模塊(4)、VL處理模塊(5)和物理接口(6)。通信任務配置模塊(1)通過加載終端系統配置數據，解讀其中的通信任務和虛擬鏈路信息，來模擬終端系統通信過程，無縫地接入AFDX網絡；錯誤注入模塊(2)負責配置分層錯誤信息；消息處理模塊(3)、UDP/IP處理模塊(4)和VL處理模塊(5)會依據加載的配置信息(11)和/或錯誤配置信息(22)進行IP層和UDP層解析。本發明的模擬器通過主動產生分層的錯誤流量來模擬終端系統上可能發生的各種錯誤，完善了AFDX網絡的終端系統錯誤環境；通過接收並分析流量，來從終端系統的角度發現AFDX網絡出現錯誤流量的原因。
文檔編號H04L29/08GK102209000SQ20111018716
公開日2011年10月5日 申請日期2011年7月5日 優先權日2011年7月5日
發明者何鋒, 劉成, 盧廣山, 熊華鋼, 趙長嘯, 陳瑤 申請人:北京航空航天大學