一种用于评价机载网络可靠性的故障流量注入方法
【专利摘要】本发明属于计算机通信【技术领域】，针对机载网络可靠性评价需求，公开了一种用于评价机载网络可靠性的故障流量注入方法，通过故障注入节点直接将数据注入到链路上，不需要经过协议栈的处理，并且不受通信配置的约束，所以可以向网络注入任意错误的数据，包括违反通信协议或违反通信配置的数据，通过分析整个网络的流量和接收数据节点的运行状态，实现对机载网络的可靠性评价。
【专利说明】一种用于评价机载网络可靠性的故障流量注入方法
【技术领域】
[0001]本发明用于机载网络通信【技术领域】，涉及一种用于评价机载网络可靠性的故障流量注入方法。
【背景技术】
[0002]新一代飞机中，所有的设备都是通过网络进行互联，因此机载网络的失效将直接影响飞行安全。在进行机载网络设计和验证过程中，需要对网络的可靠性进行评价。
[0003]机载网络在运行过程中，发生故障的节点会产生错误的数据帧，这些数据会对网络上正常的数据传输产生影响。为了评价故障数据对网络运行的影响，需要进行故障数据注入测试，目前已有的方法都是通过在应用层改写数据帧的某些域，再经过协议栈处理注入到网络中。由于受到协议栈处理和通信配置的约束，不能模拟网络实际运行中发生的所有错误，所以需要一种故障数据的注入方法来对网络的可靠性进行评价。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种用于评价机载网络可靠性的故障流量注入方法，故障数据不需要经过协议栈的处理，并且不受通信配置的约束，通过直接将任意错误数据注入到物理链路上，从而实现对机载网络可靠性的评价。
[0005]本发明的目的:通过向网络物理链路直接注入故障数据来评价网络的可靠性。
[0006]本发明给出以下技术方案:
[0007]一种用于评价机载网络可靠性的故障流量注入方法，其特殊之处在于:包括以下步骤，
[0008]I)构造故障数据，建立故障注入节点和至少两个正常工作节点，故障注入节点和正常工作节点分别与待测机载网络相连；所述故障注入节点的通信协议与正常工作节点的通信协议相同，故障注入节点的通信配置与正常工作节点的通信配置相同；
[0009]2)将故障数据通过故障注入节点直接注入到待测机载网络的物理链路上。
[0010]上述步骤I)的故障数据包括前导域错误数据帧、起始定界符错误数据帧、源地址字段错误数据帧、目标地址字段错误数据帧、路由字段错误数据帧、长度域错误数据帧，流控字段错误数据帧、MAC字段错误数据帧、帧内容错误检测字段错误数据帧、帧内容纠正字段错误数据帧、结束定界符错误数据帧、伪装节点发送的数据帧和节点时间同步故障数据帧中的一种或几种。
[0011]本发明具有以下技术效果:
[0012]通过构造故障注入节点直接将故障数据注入到网络中。由于本发明通过故障注入节点直接将故障数据注入到与故障注入节点相连的待测机载网络的物理链路上，不需要经过协议栈的处理，并且不受通信配置的约束，所以可以向待测机载网络注入违反通信协议或违反通信配置的数据，从而模拟实际网络中故障注入节点发送错误数据的情况。注入故障数据后，通过分析整个待测机载网络的流量和其它正常工作节点的运行状态，就可以对机载网络的可靠性进行评价。
[0013]通过故障数据注入对机载网络在实际使用中可能出现的错误情况进行模拟，能够在机载网络设计阶段就对网络的可靠性进行评价分析，从而改进设计，而不是在后期飞机系统综合或者实际使用中出现故障时才分析解决，提高了机载网络的可靠性，降低了机载网络的维护成本，从而提高了经济效益。
[0014]本发明从测试角度保证了机载网络的可靠性，为飞机的整机安全性指标提供了保障，为适航认证提供了支撑数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1网络故障数据注入示意图；
[0016]图2数据内容错误帧的发送示意图；
[0017]图3伪装节点发送的数据帧传输示意图；
[0018]图4节点时间同步故障错误帧的发送示意图；
[0019]图5持续发送大量数据帧示意图。
【具体实施方式】
[0020]机载网络在运行过程中，发生故障的节点在运行过程会产生错误的数据帧，这些数据会对网络上正常的数据传输产生影响，因此需要一种故障数据注入方法来模拟实际中发生的这些错误情况，从而实现对机载网络可靠性的评价。
[0021]本发明提出了一种用于评价机载网络可靠性的故障流量注入方法，包括以下步骤，
[0022]I)构造故障数据，建立故障注入节点和至少两个正常工作节点，故障注入节点和正常工作节点分别与待测机载网络相连；所述故障注入节点的通信协议正常工作节点的通信协议相同，故障注入节点的通信配置与正常工作节点的通信配置相同；
[0023]2)将故障数据通过故障注入节点直接注入到待测机载网络的物理链路上。
[0024]步骤I)的故障数据为违反通信协议数据帧或违反通信配置的数据帧。
[0025]违反通信协议数据帧包括如图2所示的发送数据帧内容错误数据帧，发送数据帧内容错误数据帧包括前导域错误数据帧、起始定界符错误数据帧、源地址字段错误数据帧、目标地址字段错误数据帧、路由字段错误数据帧、长度域错误数据帧，流控字段错误数据帧、MAC字段错误数据帧、错误检测字段错误数据帧、纠正字段错误数据帧和结束定界符错误数据帧。
[0026]如图3所示的伪装节点发送的数据帧，伪装节点指故障注入节点伪装成其它正确运行的节点，会使接收节点接收错误的数据进行处理。
[0027]如图4和图5，违反通信配置的数据帧，包括节点时间同步故障数据帧和持续发送大量数据帧。
[0028]节点时间同步故障数据帧，由于节点的时间和网络时间同步错误导致发送数据帧时间错误，影响接收节点的处理；持续发送大量数据帧，会导致网络中某些设备(交换机或者接收节点)资源耗尽，影响其它数据帧的正常传输。
[0029]步骤I)的故障数据包括前导域错误数据帧、起始定界符错误数据帧、源地址字段错误数据帧、目标地址字段错误数据帧、路由字段错误数据帧、长度域错误数据帧，流控字段错误数据帧、MAC字段错误数据帧、错误检测字段错误数据帧、纠正字段错误数据帧、结束定界符错误数据帧、伪装节点发送的数据帧和节点时间同步故障数据帧中的一种或几种。
[0030]如图3所示，节点时间同步故障数据帧是违反通信配置的数据帧，节点由于和网络时间同步错误导致发送数据帧时间错误，影响接收节点的处理，如图5所示，持续发送大量数据帧，导致网络中某些设备(交换机或者接收节点)资源耗尽，影响其它数据帧的正常传输。
[0031]使用本发明的示意图如图1所示。待测机载网络中包括两台交换机和多个端系统节点，数据总线上共有2个交换机和8个端系统节点，分别是节点I—节点7的正常工作节点和故障注入节点，所有节点通过物理链路连接到两台交换机。
[0032]总线上所有的节点使用相同的通信协议和通信配置。通信协议指定了所有节点之间的通信数据交互规则，以及数据帧格式等信息。通信配置定义了总线上传输的所有数据帧的长度、源和目的、传输时间、各个节点的优先级等。故障注入节点也使用相同的通信协议和通信配置，保证了和总线上所有其他节点可以正确通信。
[0033]根据需要可以通过故障注入节点向待测机载网络中注入违反通信协议或违反通信配置的数据，从而模拟了网络中故障注入节点发送错误数据的情况。
[0034]注入故障数据后，通过分析整个待测机载网络的流量和接收数据节点的运行状态，就可以对待测机载机载网络的可靠性进行评价。
【权利要求】
1.一种用于评价机载网络可靠性的故障流量注入方法，其特征在于:包括以下步骤， 1)构造故障数据，建立故障注入节点和至少两个正常工作节点，故障注入节点和正常工作节点分别与待测机载网络相连；所述故障注入节点的通信协议与正常工作节点的通信协议相同，故障注入节点的通信配置与正常工作节点的通信配置相同； 2)将故障数据通过故障注入节点直接注入到待测机载网络的物理链路上。
2.根据权利要求1所述的用于评价机载网络可靠性的故障流量注入方法，其特征在于: 所述步骤1)的故障数据包括前导域错误数据帧、起始定界符错误数据帧、源地址字段错误数据帧、目标地址字段错误数据帧、路由字段错误数据帧、长度域错误数据帧，流控字段错误数据帧、嫩字段错误数据帧、帧内容错误检测字段错误数据帧、帧内容纠正字段错误数据帧、结束定界符错误数据帧、伪装节点发送的数据帧和节点时间同步故障数据帧中的一种或几种。
【文档编号】H04L12/24GK104486104SQ201410728262
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】朱佳, 魏雪菲, 于峰, 刘智武, 李雯, 余亚刚 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所