力;VL ID为5的流量和VL ID为6的流量没有能够到 达目的端，说明本发明设计的TTE网络系统级网关对于内容不一致故障具有检查和隔离能 力。
[0076]上述仿真结果表明，本发明设计的TTE网络系统级网关通过内部协议栈，实现了对 内容不一致、时序不一致消息的故障隔离，达到了网关对通信完整性的保障功能。
[0077]本发明提出了一种适用于TTE网络通信系统级的完整性检查网关，所要解决的是 如何提高级联拓扑实时通信网络的通信完整性，该网关通过外部双通道和内部协议栈相结 合的完整性检查方法，对跨层网络传输中存在内容故障和时序故障的数据包进行了丢包处 理，实现了系统级的故障隔离，能够满足级联拓扑下高完整性通信的需求。
【主权项】
1. 一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网关，网关中至少设有控 制器COM、监视器MON，其特征在于:所述航空航天TTE网络系统级网关还包括有控制型队列 单元(3A)、监视型队列单元(3B)、判断接收时间差单元(3C)、判断内容一致性单元(3D)和发 送队列单元(3E); 其中，控制型队列单元(3A)内嵌在控制器COM中； 其中，监视型队列单元(3B)内嵌在监视器M0N中； 其中，判断接收时间差单元(3C)、判断内容一致性单元(3D)和发送队列单元(3E)设置 在网关中； 所述判断接收时间差单元(3C)和判断内容一致性单元(3D)属于内部协议栈，所述内部 协议栈与接收/发送并行执行的一个工作线程，用于判断控制型队列中是否有数据包需要 通过内部协议栈； 控制型队列单元(3A)用于实时接收并缓存控制型数据包； 监视型队列单元(3B)用于实时接收并缓存监视型数据包； 判断接收时间差单元(3C)用于判断成对的控制型数据包和监视型数据包是否满足时 间一致性，即二者的接收时间差是否在TTE网络系统级网关允许的范围内； 判断内容一致性单元(3D)用于判断成对的控制型数据包和监视型数据包是否满足内 容一致性，即二者的包头、A/B网络节点和有效负载是否相同； 发送队列单元(3E)用于缓存并分配通过时间一致性和内容一致性检查的待转发数据 包，所述发送队列单元(3E)定义了发送队列TXarray，队列元素为DATA;所述发送队列单元 (3E)设有存储模块和发送模块两个模块;存储模块用于接收判断内容一致性单元(3D)输出 的COMdata，并将所述的COMdata存入TXarray队尾。2. 根据权利要求1所述的一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网 关，其特征在于:控制型队列单元(3A)定义了一个存储单个数据包的结构体DATA，定义控制 型队列COMarray，队列元素为DATA。3. 根据权利要求1所述的一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网 关，其特征在于:控制型队列单元（3A)的主体是一个循环函数，它的实现过程主要分为两 步： 步骤3A-1，读取数据包；当检测到端系统相应端口的缓存区不为空时，该控制型队列单 元(3A)将读出最早到达的数据包，并获取该数据包的名称信息，存储为DATA类型的结构体， 命名为rxDATA_C0M，然后执行步骤3A-2 ;所述的名称信息是指包头、A/B网络节点、有效负 载、A/B网络交换机、接收时间戳； 步骤3A-2，判断数据包类型，并将数据包存入队列中；若rxDATA_COM满足"rxDATA_ 则确认该数据包为控制型数据包，并将rxDATA_COM插入至控制型队列COMarray的队尾，并 进入下一次循环;若既不满足"^04了4_0)1.此七=4且^04了4_0)1.5￥丨仏11 = ^，又不满足 "rxDATA_COM. Net = B且rxDATA_COM. Swi tch = B"，则判断该数据包不为控制型数据包，直接 进入下一次循环。4. 根据权利要求1所述的一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网 关，其特征在于:监视型队列单元(3B)用于实时接收并缓存监视型数据包;本单元定义了一 个监视型队列MONarray，队列元素为DATA。5. 根据权利要求1所述的一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网 关，其特征在于:监视型队列单元3B的主体是一个循环函数，它的实现过程主要分为两步： 步骤3B-1，读取数据包；当检测到端系统相应端口的缓存区不为空时，该监视型队列单 元3B将读出最早到达的数据包，并获取该数据包的名称信息，存储为DATA类型的结构体，命 名为rxDATA_MON，然后执行步骤3B-2; 步骤3B-2，判断数据包类型，并将数据包存入队列中；若rxDATA_MON满足"rxDATA_ 则确认该数据包为监视型数据包，将rxDATA_MON插入控制型队列MONarray的队尾，并进入 下一次循环；若既不满足"^04了4_]?(^.如丨=4且^04了4_]\1(^.5￥^(^ = 8"，又不满足 "rxDATA_MON. Net = B且rxDATA_MON. Swi tch = A"，则判断该数据包不为监视型数据包，直接 进入下一次循环。6. 根据权利要求1所述的一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网 关，其特征在于：判断接收时间差单元3C与控制型队列单元3A、监视型队列单元3B并行执 行，其主体是一个循环函数，它的实现过程主要分为两步： 步骤3C-1，读取成对的数据包；当检测到控制型队列COMarray不为空时，判断接收时间 差单元3C将读取COMarray的队头元素，临时存储为DATA类型的结构体命名为COMdata，并删 除COMarray的队头元素;随后，判断接收时间差单元3C将读取MONarray的队头元素，临时存 储为DATA类型的结构体命名为MONdata，并执行步骤3C-2; 步骤3C-2，判断接收时间差；定义接收时间差(^€86七=|(301(13七3.1'；[11163七3111卩-MONdata. TimeStamp |，网关允许的最大接收时间差Of f setMAX为用户输入值，但不得超过数 据包的发送周期Period;若满足"Offset〈0ffsetMAX"，删除MONarray中的队头元素，并将 COMdata 和MONdata送入判断内容一致性单元3D;若满足 "OffsetMAX〈Offset〈（Period-OffsetMAX)"，删除MONarray中的队头元素，清空COMdata和MONdata，并进入下一次循环;若 满足"Offset〉（Period-OffsetMAX)"，清空COMdata和MONdata，并进入下一次循环。7. 根据权利要求1所述的一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网 关，其特征在于:判断内容一致性单元3D对接收到的COMdata和MONdata进行内容一致性判 断：若满足 "COMdata.Head = MONdata.Head" 且 "COMdata.Net = MONdata.Net" 且 "COMdata · Information = MONdata. Information"，则将COMdata送入发送队列单元3E;若不 满足 "COMdata · Head = MONdata · Head" 或 "COMdata · Net = M0Ndata · Net" 或 "COMdata. Information=MONdata. Information"，则返回执行步骤3C-1。8. 根据权利要求1所述的一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网 关，其特征在于:发送队列单元3E的发送模块与控制型队列单元3A、监视型队列单元3B并行 执行，其主体是一个循环函数，它的实现过程主要分为两步： 步骤3E-1，检测TXarray;若TXarray不为空，贝lj读出队头元素，临时存储为DATA类型的 结构体命名为TXdata，并执行步骤3E-2; 步骤3E-2，将数据进行重新打包并发送；将TXdata . Head、TXdata . Net、 TXdata. Information按顺序组合，并转换为char型指针格式，写入网卡完成发送。9. 根据权利要求1所述的一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网 关，其特征在于:所述航空航天TTE网络系统级网关能够应用于具有高完整性通信要求的多 层次TTE网络。10.根据权利要求1所述的一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网 关，其特征在于:所述航空航天TTE网络系统级网关能够应用于支持冗余配置的级联拓扑网 络。
【专利摘要】本发明公开了一种具有通信完整性检查功能的航空航天TTE网络系统级网关，该航空航天TTE网络系统级网关由控制型队列单元、监视型队列单元、判断接收时间差单元、判断内容一致性单元和发送队列单元构成；判断接收时间差单元和判断内容一致性单元属于内部协议栈，所述内部协议栈与接收/发送并行执行的一个工作线程，用于判断控制型队列中是否有数据包需要通过内部协议栈。本发明网关能够实现系统级的时序故障隔离和内容故障隔离，在兼容设备级完整性检查的基础上，补充了设备级检查机制的不足，可以在高安全性要求且分层次的航空航天TTE网络互连中得到应用。
【IPC分类】H04L12/66, H04L12/24
【公开号】CN105515835
【申请号】CN201510847713
【发明人】李峭, 贾梦媛, 陈瑶, 李继
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月26日