專利名稱：：一種基于cots的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的功能演示系統(tǒng)，更特別的說，是指一種采用商用貨架技術(shù)(CommercialOff-The-Shelf,COTS)經(jīng)過協(xié)議改造而實現(xiàn)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能展示系統(tǒng)平臺。
背景技術(shù)：
：隨著微電子、數(shù)字技術(shù)、計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，航空電子總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)典型的也經(jīng)歷了分立式、聯(lián)合式、綜合式和先進綜合式四個發(fā)展階段。當(dāng)前的航空電子總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加強調(diào)商用貨架技術(shù)(COTS)和統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)(UniversalAvionicsNetwork，UAN)。相比于普通計算機網(wǎng)絡(luò)，機載總線網(wǎng)絡(luò)在實時性和可靠性方面有更高的要求。實時性要求航空電子總線網(wǎng)絡(luò)提供端到端延時保障機制，確保消息的實時傳輸；可靠性要求航空電子總線網(wǎng)絡(luò)提供故障隔離、冗余檢錯等手段確保消息的有效傳輸。采用帶寬預(yù)分配保證技術(shù)的航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)通過虛擬鏈路(VirtualLink,VL)對鏈路帶寬資源進行有效分配和隔離，極大地增強了網(wǎng)絡(luò)的實時性和可靠性。采用虛擬鏈路技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)從數(shù)據(jù)源對消息流量進行分配和規(guī)整，從而限制數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)突發(fā)性；在空分交換網(wǎng)絡(luò)中，采用靜態(tài)路由的方案增強消息尋徑的實時性和可靠性。為了對基于虛擬鏈路技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)進行功能展示，并驗證其實施過程中的關(guān)鍵技術(shù)，需要在COTS平臺的基礎(chǔ)上對普通以太網(wǎng)技術(shù)進行改造，使其滿足帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的典型技術(shù)特征，建立一套帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的功能演示系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種COTS平臺下的改造和實施方案，實現(xiàn)基于虛擬鏈路技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的通信功能展示，建立一套帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的功能演示系統(tǒng)平臺。該功能演示系統(tǒng)通過對以太網(wǎng)協(xié)議棧進行改造，使其接納以虛擬鏈路為標(biāo)識的消息收發(fā)過程，并滿足帶寬預(yù)分配保證性能，建立了端系統(tǒng)演示模型；通過對交換節(jié)點進行靜態(tài)路由配置，使其滿足以虛擬鏈路為標(biāo)識進行靜態(tài)尋址功能，建立了交換節(jié)點演示模型；通過對端系統(tǒng)模型和交換節(jié)點模型進行組網(wǎng)，構(gòu)建了典型帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)。該功能演示系統(tǒng)可以實現(xiàn)多個節(jié)點的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示功能；作為消息源的端系統(tǒng)(EndSystem,ES)系統(tǒng)，能夠按照采樣端口服務(wù)和隊列端口服務(wù)以設(shè)定的幀間間隔(BandwidthAllocationGap,BAG)發(fā)送數(shù)據(jù)幀；作為消息路由和轉(zhuǎn)發(fā)的交換節(jié)點，能夠按照配置的固定路由方式實現(xiàn)消息的轉(zhuǎn)發(fā)處理；所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)與真實的航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)具有互操作性。本發(fā)明的一種基于COTS技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于航空電子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過對普通以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議棧進行改造，使系統(tǒng)在消息發(fā)送過程中滿足帶寬預(yù)分配機制，并格式化通信數(shù)據(jù)幀格式，使改造后的普通以太網(wǎng)結(jié)點能夠無縫接入航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)中；該系統(tǒng)包括端系統(tǒng)和交換節(jié)點兩部分；端系統(tǒng)采用通用計算技術(shù)模擬航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)中真實端系統(tǒng)功能;通過對端系統(tǒng)航空電子應(yīng)用相關(guān)消息的周期進行模擬，對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的采樣服務(wù)和隊列服務(wù)進行定制和行為仿真，對數(shù)據(jù)鏈路層的虛擬鏈路進行配置和幀間間隔保障，并按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議幀格式進行幀組裝，模擬端系統(tǒng)通信功能；所述的端系統(tǒng)包括有網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊、接口服務(wù)模塊、端系統(tǒng)仿真模塊；交換節(jié)點采用COTS交換機，按照配置的固定MAC地址表對進入到交換節(jié)點的數(shù)據(jù)幀進行轉(zhuǎn)發(fā)處理；所述的交換節(jié)點包括有交換模塊和靜態(tài)路由配置模塊；在系統(tǒng)對于消息接收處理過程中，將具有虛擬鏈路標(biāo)識的數(shù)據(jù)幀提交端系統(tǒng)應(yīng)用作進一步處理，對于普通以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)幀，則原封不動提交給TCP/IP協(xié)議幀，進行一般網(wǎng)絡(luò)通信處理；通過配置靜態(tài)路由表，實現(xiàn)交換節(jié)點按照虛擬鏈路ID為標(biāo)識的固定轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系進行消息轉(zhuǎn)發(fā)處理；通過對端系統(tǒng)和交換節(jié)點進行組網(wǎng)，完整實現(xiàn)發(fā)送消息-源通信端口-源IP-虛擬鏈路-目的IP-目的通信端口-接收消息的尋址映射，模擬了帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)基于虛擬鏈路的整個通信過程。本發(fā)明基于COTS技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)的優(yōu)點在于1.本發(fā)明在普通以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過對COTS技術(shù)進行改造，實施了一種帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的功能演示系統(tǒng)，模擬了帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)基于虛擬鏈路的通信過程，提供了一個迅速、快捷、廉價的途徑構(gòu)建帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)，為學(xué)習(xí)和研究帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的通信模式和實時可靠性的保證機制提供了方便。2.本發(fā)明的技術(shù)改造方案基于windows平臺，并提供帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)的API函數(shù)，方便研究人員在帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)上進行二次開發(fā)，制定或者改造已有特定應(yīng)用程序，并使其在帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)上進行運行，研究特定應(yīng)用在帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)上的通信行為。3.本發(fā)明的與真實帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)具有協(xié)議互操作性，可以在功能演示系統(tǒng)平臺上利用改造技術(shù)方案實施端系統(tǒng)或者交換機的通信行為模擬，并與真實帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)對接，替代網(wǎng)絡(luò)中部分真實節(jié)點或者交換機，完成整個帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的部署。4.本發(fā)明提供通信參數(shù)配置和修改功能，可以在帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)上通過修改通信參數(shù)，觀察通信參數(shù)對網(wǎng)絡(luò)通信行為的影響結(jié)果和范圍，在功能演示系統(tǒng)上進行帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)實驗。圖1是本發(fā)明一種基于COTS的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)框架圖。圖2是本發(fā)明的端系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明的交換節(jié)點實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖。圖4是本發(fā)明端系統(tǒng)幀間間隔保證器工作流程圖。具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明基于航空電子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過對普通以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議棧進行改造，使其消息發(fā)送過程滿足帶寬預(yù)分配機制，并格式化通信數(shù)據(jù)幀格式，使改造后的普通以太網(wǎng)結(jié)點能夠無縫接入航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)中；對于消息的接收處理，將具有虛擬鏈路標(biāo)識的數(shù)據(jù)幀提交端系統(tǒng)應(yīng)用作進一步處理，對于普通以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)幀，則原封不動提交給TCP/IP協(xié)議幀，進行一般網(wǎng)絡(luò)通信處理；通過配置靜態(tài)路由表，實現(xiàn)交換節(jié)點按照虛擬鏈路ID為標(biāo)識的固定轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系進行消息轉(zhuǎn)發(fā)處理；通過對端系統(tǒng)和交換節(jié)點進行組網(wǎng)，完整實現(xiàn)發(fā)送消息-源通信端口-源IP-虛擬鏈路-目的IP-目的通信端口-接收消息的尋址映射，模擬了帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)基于虛擬鏈路的整個通信過程。一種基于COTS的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)包括端系統(tǒng)和交換節(jié)點兩部分。端系統(tǒng)，即第一個端系統(tǒng)10A、第二端個系統(tǒng)10B、第三端個系統(tǒng)10C、……、第η個端系統(tǒng)IOD0交換節(jié)點，即第一個交換節(jié)點20Α、第二個交換節(jié)點20Β、第三個交換節(jié)點20C、……、第m個交換節(jié)點20D。端系統(tǒng)采用通用計算技術(shù)模擬航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)中真實端系統(tǒng)功能。通過對端系統(tǒng)航空電子應(yīng)用相關(guān)消息的周期進行模擬，對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的采樣服務(wù)和隊列服務(wù)進行定制和行為仿真，對數(shù)據(jù)鏈路層的虛擬鏈路進行配置和幀間間隔保障，并按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議幀格式進行幀組裝，模擬端系統(tǒng)通信功能。交換節(jié)點采用COTS交換機，按照配置的固定MAC地址表對進入到交換節(jié)點的數(shù)據(jù)幀進行轉(zhuǎn)發(fā)處理。對于端系統(tǒng)，主要包括網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108、接口服務(wù)模塊107、數(shù)據(jù)訪問池106、端系統(tǒng)仿真模塊105四部分；對于交換節(jié)點，主要包括交換模塊110、靜態(tài)路由配置模塊109兩部分。圖1給出了4個端系統(tǒng)(即10A、10B、10C、10D)和4個交換節(jié)點(即20A、20B、20C、20D)進行組網(wǎng)的演示系統(tǒng)。每個端系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)接口102接入到交換網(wǎng)絡(luò)中，端系統(tǒng)與交換節(jié)點之間通過物理鏈路101進行連接；交換節(jié)點通過端口103接入到交換網(wǎng)絡(luò)中，交換節(jié)點可以與交換節(jié)點通過物理鏈路104進行級聯(lián)，從而構(gòu)成規(guī)模更大的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。在圖1中，每個交換節(jié)點連接一個端系統(tǒng)，同時4個交換節(jié)點兩兩相連，構(gòu)建了一個最大跳數(shù)為2的交換網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。在帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)的具體實施過程中，可以視演示系統(tǒng)的規(guī)模對圖1所示網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行擴展。惟一規(guī)模受限制的因素僅取決于端系統(tǒng)和交換節(jié)點個數(shù)，以及每個交換節(jié)點的端口數(shù)(比如M個端口)。所述端系統(tǒng)，即10A、10B、10CU0D中的端系統(tǒng)仿真模塊105，按照配置的消息周期和消息長度，模擬航空電子應(yīng)用對于數(shù)據(jù)產(chǎn)生和數(shù)據(jù)接收的處理過程。操作人員可以通過人機界面對端系統(tǒng)收發(fā)消息、服務(wù)端口和虛擬鏈路信息進行配置。對于周期消息，需要進一步配置的信息包括消息ID、消息名稱、消息周期、初始相位、抖動比例、消息源IP、消息目的IP、消息源UDP、消息目的UDP、虛擬鏈路ID、子虛擬鏈路ID、消息長度；對于非周期消息，需要進一步配置的信息包括消息ID、消息名稱、產(chǎn)生頻率、初始相位、抖動比例、消息源IP、消息目的IP、消息源UDP、消息目的UDP、虛擬鏈路ID、子虛擬鏈路ID、消息長度。對于服務(wù)端口，端系統(tǒng)仿真模塊105提供的配置屬性包括端口模式(采樣端口、隊列端口)、源UDP、目的UDP、最多消息數(shù)目、刷新率。對于虛擬鏈路，端系統(tǒng)仿真模塊105提供的配置屬性包括虛擬鏈路ID、虛擬鏈路名稱、BAG、最大幀長、最小幀長、VL類型(發(fā)送/接收)。完成端系統(tǒng)配置操作后，操作人員可以開啟端系統(tǒng)仿真模塊105的仿真功能，端系統(tǒng)仿真模塊105將配置好的服務(wù)端口信息和虛擬鏈路信息下發(fā)到數(shù)據(jù)訪問池106中；端系統(tǒng)仿真模塊105通過數(shù)組維護消息配置信息，根據(jù)消息的發(fā)送規(guī)律，模擬數(shù)據(jù)源的產(chǎn)生過程，并對數(shù)據(jù)訪問池106返回的接收消息事件進行響應(yīng)，對端系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)幀進行處理和顯示。端系統(tǒng)仿真模塊105提供發(fā)送數(shù)據(jù)幀和接收數(shù)據(jù)幀的計數(shù)和統(tǒng)計功能，并通過運行結(jié)果顯示界面，對消息發(fā)送和接收實時運行結(jié)果進行顯示。所述端系統(tǒng)，即10A、10B、10CU0D中的數(shù)據(jù)訪問池106將根據(jù)用戶配置的服務(wù)端口信息，模擬采樣端口和隊列端口緩存數(shù)據(jù)的行為，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，數(shù)據(jù)訪問池為采樣端口提供緩沖長度為1的緩沖區(qū)，為隊列端口提供最大長度為8912的FIFO隊列。位于隊列頭部的數(shù)據(jù)幀在VL調(diào)度窗口內(nèi)啟動消息的實際發(fā)送進程。數(shù)據(jù)訪問池106對配置信息中的虛擬鏈路信息進行分離，并將其進一步下發(fā)到接口服務(wù)模塊107中，在接口服務(wù)模塊里模擬虛擬鏈路的調(diào)度機制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀最小幀間間隔保障。所述端系統(tǒng)，S卩10A、10B、10CU0D中的接口服務(wù)模塊107，按照帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，進行數(shù)據(jù)幀的分包、組包、幀格式封裝、幀格式解析等幀格式處理，同時按照承載數(shù)據(jù)幀的虛擬鏈路的幀間間隔，控制數(shù)據(jù)幀向網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108提交的時間，限制消息通信帶寬消耗上限，確保帶寬預(yù)分配方案，從而保證整個網(wǎng)絡(luò)通信的確定性機制和實時性特征。接口服務(wù)模塊107包括兩組功能集合虛擬鏈路發(fā)送功能組和虛擬鏈路接收功能組。對于虛擬鏈路發(fā)送功能組集合，當(dāng)接收到從應(yīng)用程序(包括端系統(tǒng)仿真模塊10發(fā)來的消息后，按照配置文件端口服務(wù)配置情況，添加對應(yīng)UDP包頭，根據(jù)承載消息的虛擬鏈路的最大幀長進行IP分包處理，將各個分包加上對應(yīng)的IP頭，計算IP包頭的校驗和，然后將每個分包加上MAC包頭，將各包放入對應(yīng)子虛擬鏈路的緩存隊列中，輪詢所有虛擬鏈路，取出有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，且滿足BAG間隔要求的數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包加上幀順序SN，發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108。對于虛擬鏈路接收功能組集合，當(dāng)接收到從網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108發(fā)來的數(shù)據(jù)幀，判斷數(shù)據(jù)幀的虛擬鏈路ID號以及SN序號，將通過完整性檢查的數(shù)據(jù)幀加入到對應(yīng)的接收虛擬鏈路緩存中，去掉數(shù)據(jù)幀MAC包頭，完成IP校驗，解IP包頭，并判斷數(shù)據(jù)幀是否為分包類型，完成組包操作，然后完成UDP校驗，解UDP包頭，將解析后的消息提交到數(shù)據(jù)訪問池106的采樣端口和隊列端口緩沖中，并通知應(yīng)用程序進行消息接收處理。所述端系統(tǒng)，即10A、10B、10C、10D中的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108，實現(xiàn)待發(fā)送消息向網(wǎng)絡(luò)接口102的實際發(fā)送控制和從網(wǎng)絡(luò)接口102接收數(shù)據(jù)包，進行通信協(xié)議棧的派送處理。網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108遵循微軟網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序接口規(guī)范(NetworkDriverInterfaceSpecification,NDIS)中的協(xié)議驅(qū)動模型，從物理端口捕獲數(shù)據(jù)，根據(jù)包的不同類型，將具有虛擬鏈路ID標(biāo)識的數(shù)據(jù)幀提交給端系統(tǒng)中的接口服務(wù)模塊107，將其它數(shù)據(jù)包原封不動提交給TCP/IP協(xié)議棧，進行一般的網(wǎng)絡(luò)通信處理；從接口服務(wù)模塊107傳遞過來的帶有虛擬鏈路標(biāo)識，并按照帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)協(xié)議幀格式進行封裝的數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108將其交給網(wǎng)絡(luò)接口102發(fā)送出去，完成數(shù)據(jù)幀的實際發(fā)送處理。所述交換節(jié)點，即20A、20B、20C、20D中的交換模塊110，根據(jù)配置的固定MAC地址表進行消息的實際轉(zhuǎn)發(fā)處理。交換模塊Iio通過對配置的固定MAC地址表和端口映射關(guān)系進行查詢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的固定路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。所述交換節(jié)點，即20A、20B、20C、20D中的靜態(tài)路由配置模塊109，提供人機界面完成交換模塊110的配置工作。需要配置的信息包括固定MAC地址表，同時靜態(tài)路由配置模塊109默認(rèn)關(guān)閉交換節(jié)點的生成樹協(xié)議功能，禁止未知目的MAC地址的單播和多播，同時開啟廣播風(fēng)暴控制功能，使能交換節(jié)點只能按照配置的MAC地址進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，從而模擬航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)中真實交換機的固定路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。圖2給出了本發(fā)明端系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖。端系統(tǒng)IOA包含端系統(tǒng)仿真模塊105、數(shù)據(jù)訪問池106、接口服務(wù)模塊107和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108四部分組成。端系統(tǒng)IOA通過人機接口305與操作人員進行交互，操作人員可以通過人機接口305向端系統(tǒng)輸入通信參數(shù)配置以及運行控制命令，簡稱控制/配置306，同時端系統(tǒng)通過人機接口305向操作人員提供收發(fā)數(shù)據(jù)幀的統(tǒng)計結(jié)果顯示307。端系統(tǒng)IOA通過網(wǎng)絡(luò)接口102接入到交換網(wǎng)絡(luò)30中。其中端系統(tǒng)仿真模塊I05提供通信參數(shù)配置功能、運行控制功能、通信結(jié)果統(tǒng)計顯示功能和基于應(yīng)用層的消息收發(fā)功能。端系統(tǒng)仿真模塊將按照操作人員配置的消息參數(shù)，實現(xiàn)周期消息和非周期消息的消息發(fā)送和接收處理，其中非周期消息發(fā)送按照泊松分布模擬其消息到達規(guī)律。對于通信參數(shù)配置功能將在通信參數(shù)配置單元308中進行執(zhí)行；運行控制功能將在運行控制單元309中進行執(zhí)行；通信結(jié)果統(tǒng)計顯示功能將在結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310中進行執(zhí)行；基于應(yīng)用層的消息發(fā)送功能將在消息生成器311中進行執(zhí)行；基于應(yīng)用層的消息接收功能將在消息接收器312中進行執(zhí)行。來自操作人員輸入的配置信息送入到通信參數(shù)配置單元308中實現(xiàn)通信參數(shù)配置，來自操作人員輸入的控制信息將送入到運行控制單元309和結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310中，控制整個端系統(tǒng)仿真運行進程，典型的控制命令包括開始、停止、結(jié)束。操作人員配置好的通信參數(shù)將下發(fā)到消息生成器311和消息接收器312中，從而對消息發(fā)送和接收參數(shù)進行定制。運行控制單元309根據(jù)操作人員的命令，控制消息生成器311和消息接收器312的工作狀態(tài)。消息生成器311和消息接收器312將應(yīng)用層消息發(fā)送數(shù)目和消息接收數(shù)目發(fā)送到結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310中，在結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310里將以消息ID為歸類標(biāo)識，對發(fā)送和接收到消息數(shù)目進行分類統(tǒng)計。在端系統(tǒng)仿真模塊105中的通信參數(shù)配置單元308里，操作人員可以配置的通信參數(shù)包括消息參數(shù)、服務(wù)端口參數(shù)和虛擬鏈路參數(shù)。針對消息參數(shù)，通信參數(shù)配置單元308提供周期消息和非周期消息兩種配置方式。周期消息需要進一步配置的參數(shù)包括消息ID、消息名稱、消息周期、初始相位、抖動比例、消息源IP、消息目的IP、消息源UDPjlg目的UDP、虛擬鏈路ID、子虛擬鏈路ID、消息長度；非周期消息需要進一步配置的參數(shù)包括消息ID、消息名稱、產(chǎn)生頻率、初始相位、抖動比例、消息源IP、消息目的IP、消息源UDPjg息目的UDP、虛擬鏈路ID、子虛擬鏈路ID、消息長度。針對服務(wù)端口參數(shù)，實現(xiàn)采樣服務(wù)和隊列服務(wù)行為定制，具體的配置參數(shù)包括端口模式、源UDP、目的UDP、最多消息數(shù)目、刷新率。針對虛擬鏈路參數(shù)，將模擬真實端系統(tǒng)消息一一子虛擬鏈路一一虛擬鏈路一一物理鏈路之間的映射機制，完成子虛擬鏈路對于消息的承載，虛擬鏈路對于子虛擬鏈路基于Round-Robin輪詢機制的窗口激活，以及虛擬鏈路承載數(shù)據(jù)在物理鏈路上的聚合輸出過程。虛擬鏈路需要進一步配置的參數(shù)包括虛擬鏈路ID、虛擬鏈路名稱、BAG、最大幀長、最小幀長、VL類型。通信參數(shù)配置單元308提供屬性配置對話框?qū)崿F(xiàn)通信參數(shù)的添加和修改功能，提供列表視圖實現(xiàn)通信參數(shù)的可視化處理。對于端系統(tǒng)仿真模塊105中的運行控制單元309，將用戶界面的運行控制操作命令轉(zhuǎn)換成端系統(tǒng)的不同運行狀態(tài)，端系統(tǒng)包含的運行狀態(tài)有開機、初始化、運行、暫停、停止。開機為端系統(tǒng)上電后的最開始狀態(tài)，執(zhí)行端系統(tǒng)默認(rèn)初始化操作；初始化為操作人員加載端系統(tǒng)配置表，并完成端系統(tǒng)通信參數(shù)配置后的狀態(tài)；運行為端系統(tǒng)啟動消息發(fā)送和消息接收，模擬真實端系統(tǒng)消息收發(fā)過程的狀態(tài)；暫停為端系統(tǒng)暫時停止消息發(fā)送模擬以及消息接收的狀態(tài)，在這個狀態(tài)只有端系統(tǒng)仿真模塊105停止消息接收工作，對于數(shù)據(jù)訪問池106、接口服務(wù)模塊107，以及網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108仍處于熱備份狀態(tài)，為端系統(tǒng)進行運行狀態(tài)做好準(zhǔn)備；停止為端系統(tǒng)關(guān)閉消息發(fā)送和接收處理，恢復(fù)到初始化狀態(tài)，在這個狀態(tài)里，端系統(tǒng)仿真模塊105、數(shù)據(jù)訪問池106、接口服務(wù)模塊107，以及網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108都處于功能關(guān)閉狀態(tài)。對于端系統(tǒng)仿真模塊105中的結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310，在端系統(tǒng)處于開機狀態(tài)時執(zhí)行發(fā)送消息和接收消息的計數(shù)功能。結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310為每條消息分別進行計數(shù)，從消息生成器311更新的發(fā)送消息計數(shù)信息和從消息接收器312更新的接收消息計數(shù)信息構(gòu)成了結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310的信息統(tǒng)計來源，同時結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310維護一個全局發(fā)送和接收信息計數(shù)器，實現(xiàn)端系統(tǒng)收發(fā)數(shù)據(jù)總數(shù)的統(tǒng)計。對于每條發(fā)送消息和接收消息，結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310為其分配了一個存儲器，存儲當(dāng)前該消息ID下最新一條發(fā)送消息或者接收消息的內(nèi)容，并在界面消息內(nèi)容區(qū)域中進行顯示。對于端系統(tǒng)仿真模塊105中的消息生成器311，根據(jù)操作人員配置的消息參數(shù)，實現(xiàn)周期消息和非周期消息的發(fā)送。周期消息根據(jù)配置的消息周期、初始相位和抖動比例進行消息發(fā)送處理；非周期消息根據(jù)配置的產(chǎn)生頻率、初始相位和抖動比例進行消息發(fā)送處理。在消息周期保證和消息周期辨識度保證的前提下，對于消息生成器311采用統(tǒng)一時鐘源，按照消息的到達間隔進行消息排序發(fā)送，從而增強消息發(fā)送時間的保障。對于端系統(tǒng)仿真模塊105中的消息接收器312，根據(jù)操作人員配置的消息參數(shù)，接收從數(shù)據(jù)訪問池106傳遞過來的消息，并將接收消息計數(shù)信息傳遞給結(jié)果統(tǒng)計顯示單元310進行接收消息個數(shù)統(tǒng)計和顯示。在端系統(tǒng)IOA中數(shù)據(jù)訪問池106，實現(xiàn)采樣端口313和隊列端口304行為模擬。對于采樣端口313，在消息發(fā)送過程中，維護長度為1的一個緩沖區(qū)，并為每個采樣端口配置一個發(fā)送標(biāo)志。消息的更新周期和數(shù)據(jù)被接口服務(wù)模塊107接納的周期進行分離設(shè)計，當(dāng)當(dāng)前數(shù)據(jù)被接口服務(wù)模塊107接納(前后兩個數(shù)據(jù)幀調(diào)度間隔大于或等于虛擬鏈路最小幀間間隔)，則對端口發(fā)送標(biāo)志進行置位處理，當(dāng)下次接口服務(wù)模塊107調(diào)度窗口到來時，則根據(jù)發(fā)送標(biāo)志判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)是否已被發(fā)送，如果發(fā)送標(biāo)志被置位，則不對當(dāng)前采樣端口內(nèi)數(shù)據(jù)進行發(fā)送，從而保證同一個采樣數(shù)據(jù)不會在多個虛擬鏈路調(diào)度窗口內(nèi)被多次重復(fù)發(fā)送，當(dāng)新的數(shù)據(jù)到來時，則對發(fā)送標(biāo)志置低，使能數(shù)據(jù)的后續(xù)發(fā)送處理過程。對于隊列端口304，在數(shù)據(jù)發(fā)送的過程中，數(shù)據(jù)訪問池106根據(jù)配置參數(shù)為其分配一個FIFO隊列，隊列長度為端口配置長度，當(dāng)有新的消息到達時，則將消息置入FIFO隊列的尾部，當(dāng)接口服務(wù)模塊107虛擬鏈路調(diào)度窗口到達時，將FIFO隊列頭部消息向接口服務(wù)模塊107進行下發(fā)，從而實現(xiàn)隊列頭部數(shù)據(jù)幀的發(fā)送處理。對于采樣端口313，在消息的接收處理過程中，同樣為其分配一個長度為1的緩沖區(qū)，每次后續(xù)數(shù)據(jù)幀的到達，則直接對該緩沖區(qū)數(shù)據(jù)進行覆蓋，并通知應(yīng)用層進行數(shù)據(jù)接收處理。對于隊列端口304，在消息的接收處理過程中，為其分配一個基于配置長度的FIFO隊列，每次數(shù)據(jù)幀的到達，則將剛接收的消息放入FIFO隊列的尾部，并通知應(yīng)用層進行消息接受處理，允許應(yīng)用層一次接收多個數(shù)據(jù)幀。對于基于帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)API函數(shù)而開發(fā)的特定航空電子應(yīng)用203，直接通過API函數(shù)調(diào)用323，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)訪問池106的訪問操作，訪問操作主要包括參數(shù)配置API，消息發(fā)送API、消息接收API、過程控制API這四個API函數(shù)，從而實現(xiàn)特定航空電子應(yīng)用在所述COTS演示平臺上的運行和對帶寬預(yù)分配網(wǎng)絡(luò)訪問的操作。在端系統(tǒng)IOA接口服務(wù)模塊107中，按照帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，對發(fā)送消息進行幀格式封裝、分包處理，并按照配置的虛擬鏈路幀間間隔向網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108提交待發(fā)送數(shù)據(jù)幀。同時接口服務(wù)模塊107從網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108提取帶有虛擬鏈路標(biāo)識的數(shù)據(jù)幀210信息，按照帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議進行消息格式解析、組包處理，并將組裝好的消息向數(shù)據(jù)訪問池106進行提交，經(jīng)過通信端口映射和向應(yīng)用層進行消息接收事件通知，完成消息的接收處理。接口服務(wù)模塊107為兩大功能集合虛擬鏈路發(fā)送功能組和虛擬鏈路接收功能組。兩大功能集合共享數(shù)據(jù)訪問池106，從數(shù)據(jù)訪問池傳遞過來的發(fā)送消息，將啟動虛擬鏈路發(fā)送功能組合；當(dāng)接口服務(wù)模塊107從網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108接收到來自網(wǎng)絡(luò)端口的數(shù)據(jù)幀信息，將啟動虛擬鏈路接收功能組合。對于端系統(tǒng)IOA接口服務(wù)模塊107中的虛擬鏈路發(fā)送功能組集合包含分包單元314、幀格式封裝單元315、Sub-VL調(diào)度器316和幀間間隔保證器317等四個功能單元。在分包單元314中，根據(jù)消息的長度和相關(guān)虛擬鏈路最大幀長度完成消息的分包操作；在幀格式封裝單元315中，根據(jù)帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)幀格式，進行消息幀格式封裝處理；在Sub-VL調(diào)度器316中，根據(jù)操作人員配置的消息和子虛擬鏈路匹配關(guān)系，將待發(fā)送數(shù)據(jù)幀存放在與其對應(yīng)的Sub-VL隊列中，并根據(jù)子虛擬鏈路個數(shù)和Sub-VL隊列填充情況進行基于Round-Robin機制的子虛擬鏈路輪詢訪問操作；在幀間間隔保證器317中根據(jù)操作人員配置的虛擬鏈路BAG和消息前后兩幀的到達時間間隔，決定數(shù)據(jù)幀向網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108的提交時間。對于端系統(tǒng)IOA接口服務(wù)模塊107中的虛擬鏈路接收功能組集合包含幀格式解析單元319和組包單元318兩部分。從網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108傳遞過來的數(shù)據(jù)幀，首先在幀格式解析單元319中按照帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)幀格式進行協(xié)議信息解析，包括解析MAC包頭、IP校驗、解析IP包頭，并提取SN序號，對幀到達的完整性進行檢查，然后在組包單元318中判斷數(shù)據(jù)幀是否為分包類型，完成組包操作，將組包完成的數(shù)據(jù)幀提交到數(shù)據(jù)訪問池106中，等待應(yīng)用層的消息接收處理。在端系統(tǒng)IOA中網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108實現(xiàn)封裝好的數(shù)據(jù)幀向網(wǎng)絡(luò)接口102的具體發(fā)送處理過程，并從網(wǎng)絡(luò)端口102上對接收到的所有數(shù)據(jù)幀按照通信協(xié)議類型進行分發(fā)處理。對于包含虛擬鏈路標(biāo)識的數(shù)據(jù)幀210，則提取虛擬鏈路標(biāo)識號，并向接口服務(wù)模塊107進行接收消息提交，待其進行后續(xù)處理；對于普通的以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)幀303，則通過消息派送功能，向定購消息的端口進行消息發(fā)送處理，這些派送的消息經(jīng)過TCP/IP協(xié)議棧302處理，最終被送到普通以太網(wǎng)協(xié)議通信應(yīng)用301中。從普通以太網(wǎng)協(xié)議通信應(yīng)用301發(fā)出的消息，則直接經(jīng)過TCP/IP協(xié)議棧302進行處理，最終通過網(wǎng)絡(luò)接口102實現(xiàn)消息的發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108與接口服務(wù)模塊107虛擬鏈路發(fā)送功能組和接收功能組進行對應(yīng)，包含數(shù)據(jù)幀發(fā)送單元320和數(shù)據(jù)幀接收單元321兩部分，分別進行消息發(fā)送處理和消息接收處理兩部分工作。圖3給出了本發(fā)明交換節(jié)點實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖。交換節(jié)點20A包含靜態(tài)路由配置模塊109和交換模塊110兩部分組成。靜態(tài)路由配置模塊109通過人機接口401與操作人員進行交互，操作人員可以通過人機接口401向靜態(tài)路由配置模塊輸入交換機配置信息，同時靜態(tài)路由配置模塊的配置過程和結(jié)果也可以通過人機接口向操作人員進行反饋顯示。交換節(jié)點20A通過交換模塊110的物理端口接入到交換網(wǎng)絡(luò)30中，交換節(jié)點物理端口可以與端系統(tǒng)進行直接連接，同時還可以與其它交換節(jié)點通過交叉線進行連接，從而構(gòu)成多級交換網(wǎng)絡(luò)。在本發(fā)明的交換節(jié)點中，并不限制級聯(lián)的交換節(jié)點之間只能有一根物理連接線，交換節(jié)點與交換節(jié)點之間可以有多個物理端口直接相連，從而擴大交換節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換容量，構(gòu)成交換主干網(wǎng)。在本發(fā)明的交換節(jié)點中，也不限制級聯(lián)的交換節(jié)點構(gòu)成環(huán)路通道，對于普通的以太網(wǎng)交換機構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)交換機之間形成了環(huán)路后，由于生成樹協(xié)議功能的開啟，往往會造成端口之間的廣播風(fēng)暴，將正常通信過程進行阻塞。通過禁止交換節(jié)點的生成樹協(xié)議功能，并最大程度開啟廣播風(fēng)暴控制，以及配置交換節(jié)點只能按照固定路由方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，禁止未知MAC地址的廣播和多播，可以實現(xiàn)交換節(jié)點之間的多個物理鏈路連接，并規(guī)避環(huán)路連接帶來的廣播風(fēng)暴影響。對于交換模塊110，在交換節(jié)點20A的具體實施過程中，可以采用具有靜態(tài)路由配置功能的商用2層/3層交換機。例如可以采用CisiM960系列交換機作為交換節(jié)點20A中的交換模塊110。對于靜態(tài)路由配置模塊109與交換模塊110之間的配置通信鏈路，在具體實施過程中，可以采用串口方式進行連接。利用串口通信實現(xiàn)交換模塊110的靜態(tài)路由配置控制操作。添力口靜態(tài)MAC地址的命令如下macaddress-tablestaticmacaddrvlanvlan-idinterfaceinterface-id，表明給MAC地址表增加一條靜態(tài)MAC地址，MAC地址為mac-addr的數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)發(fā)到端口interface-id。因此由虛擬鏈路ID和固定域組合的MAC地址則構(gòu)成了交換節(jié)點用于靜態(tài)路由的MAC目的地址，其48bit長度中后16位表明了虛擬鏈路的ID，從而實現(xiàn)了靜態(tài)路由的配置過程。圖4給出了本發(fā)明端系統(tǒng)IOA接口服務(wù)模塊107中幀間間隔保證器317的工作流程圖。在幀間間隔保證器317維護一個消息到達的全局事件標(biāo)志hHaveData，當(dāng)接口服務(wù)模塊接收到從數(shù)據(jù)訪問池106傳遞過來的消息后，對該事件hHaveData進行置位，并對消息所在VL的發(fā)送標(biāo)志賦值為1(True)。全局事件標(biāo)志hHaveData的設(shè)置，使的幀間間隔保證器317的判斷過程與數(shù)據(jù)幀到達事件保持同步。幀間間隔保證器317通過判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的到達時間與前一數(shù)據(jù)幀的調(diào)度時間的差值和虛擬鏈路的BAG的相對大小，決定向網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108提交待發(fā)送數(shù)據(jù)幀的時間，從而進行幀間間隔保證。在具體實施過程中，幀間間隔保證器317采用CPU頻率計數(shù)的方式，獲得微秒(us)級的高精度時間差值計算。對于幀間間隔保證器的工作狀態(tài)通過全局標(biāo)志hldle進行控制。當(dāng)幀間間隔保證器317判斷全局標(biāo)志hldle為假時，退出守候線程守候，當(dāng)全局標(biāo)志hldle為假時真時，等待消息到達事件。當(dāng)幀間間隔保證器317守候到消息到達的全局事件標(biāo)志hHaveData置位后，幀間間隔保證器317中對端系統(tǒng)所有發(fā)送虛擬鏈路進行遍歷監(jiān)控，通過VL的發(fā)送標(biāo)志觀察每條虛擬鏈路是否有消息等待發(fā)送，如果某條虛擬鏈路有消息等待發(fā)送，則根據(jù)Sub-VL調(diào)度器316的調(diào)度結(jié)果，對其中一個子虛擬鏈路上的數(shù)據(jù)進行幀間間隔檢查，當(dāng)當(dāng)前時間減去該虛擬鏈路上一幀數(shù)據(jù)調(diào)度時間的差值大于虛擬鏈路配置的BAG時，則當(dāng)前數(shù)據(jù)幀被送往網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108進行數(shù)據(jù)幀的物理發(fā)送處理，并對該VL的發(fā)送標(biāo)志賦值為0(False)；當(dāng)當(dāng)前時間與該虛擬鏈路上一幀數(shù)據(jù)調(diào)度時間的差值小于虛擬鏈路配置的BAG時，幀間間隔保證器317對該數(shù)據(jù)幀在本輪遍歷過程中不作任何處理，直接轉(zhuǎn)向?qū)ο乱粋€虛擬鏈路進行判斷操作；當(dāng)端系統(tǒng)所有發(fā)送虛擬鏈路VL的發(fā)送標(biāo)志都為低(0)時，則表明當(dāng)前端系統(tǒng)沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，幀間間隔保證器317對消息到達的全局事件標(biāo)志hHaveData進行復(fù)位，繼續(xù)等待消息的下一次到達事件。在這個處理過程中，幀間間隔保證器317可以對多條VL承載的數(shù)據(jù)幀進行最小間隔保證操作，對于不符合幀間間隔保證的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時間，一直被推遲到滿足BAG間隔規(guī)范后才向網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊108進行數(shù)據(jù)幀發(fā)送提交。對于數(shù)據(jù)源消息發(fā)送過程執(zhí)行幀間最小間隔發(fā)送約束，滿足了帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)時間確定性機制的要求。利用本發(fā)明的端系統(tǒng)和交換節(jié)點，對帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)進行典型演示拓撲結(jié)構(gòu)搭建，可以完成十二項帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能展示。在演示拓撲結(jié)構(gòu)中，端系統(tǒng)，即10A、10B、10CU0D與交換節(jié)點，即20A、20B、20C、20D通過物理鏈路101進行連接，同時交換節(jié)點之間可以采用物理鏈路104進行交叉線級聯(lián)，擴大演示系統(tǒng)規(guī)模。從端系統(tǒng)發(fā)送出來的數(shù)據(jù)經(jīng)過端口行為模擬、幀格式封裝、虛擬鏈路調(diào)度和帶寬預(yù)分配保證，最后經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)接口102接入到交換網(wǎng)絡(luò)30中，這些比特流數(shù)據(jù)經(jīng)過交換機端口103引入到交換節(jié)點內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)，按照配置的固定MAC轉(zhuǎn)發(fā)表(以虛擬鏈路ID為標(biāo)識)進行端口間數(shù)據(jù)交換，使數(shù)據(jù)幀被正確路由到消息目的端系統(tǒng)，在消息接收端，通過對數(shù)據(jù)幀包含的虛擬鏈路標(biāo)識進行識別，并將數(shù)據(jù)幀按照協(xié)議層次分層進行協(xié)議行為實現(xiàn)，最終完成了帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的通信過程展示。采用本發(fā)明，可以完成演示的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能包括1.基于虛擬鏈路的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)的通信過程；2.帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀幀格式組裝和解析過程；3.采樣端口服務(wù)和隊列端口服務(wù)的工作行為機制；4.消息端到端源通信端口、源IP、VLID、目的IP、目的通信端口的五元映射尋址過程；5.基于虛擬鏈路最大幀長的分包和組包過程；6.數(shù)據(jù)幀最小幀間間隔保證機制及流量限制過程；7.基于輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略下的子虛擬鏈路數(shù)據(jù)流聚合到虛擬鏈路數(shù)據(jù)流的調(diào)度過程；8.虛擬鏈路承載數(shù)據(jù)幀聚合到物理鏈路的過程及抖動產(chǎn)生觀察；9.數(shù)據(jù)幀發(fā)送過程中幀順序號的循環(huán)累加過程；10.交換節(jié)點基于固定路由的幀過濾和幀轉(zhuǎn)發(fā)過程；11.交換節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀技術(shù)時延情況觀察；12.基于虛擬鏈路標(biāo)識號的單薄和多播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程。所述一種基于COTS的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)，其功能演示步驟如下步驟一連接帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)中各個端系統(tǒng)和交換節(jié)點之間的物理連線，并啟動各個設(shè)備，完成設(shè)備的上電操作；步驟二定制各個端系統(tǒng)的通信行為，對每個端系統(tǒng)所涉及的消息、服務(wù)端口和虛擬鏈路的配置信息進行定制；步驟三按照端系統(tǒng)與交換節(jié)點之間的實際拓撲連接和數(shù)據(jù)幀固定路由轉(zhuǎn)發(fā)情況，對交換節(jié)點進行固定MAC地址表配置，并使能廣播風(fēng)暴檢查，關(guān)閉生成樹協(xié)議；步驟四啟動帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)中的各個端系統(tǒng)仿真功能，在端系統(tǒng)仿真模塊上能夠觀察到消息的發(fā)送和接收過程；步驟五修改消息發(fā)送源的發(fā)送內(nèi)容，在消息接收端觀察接收數(shù)據(jù)內(nèi)容的變化；步驟六觀察消息發(fā)送源的消息發(fā)送數(shù)目和消息接收端(包括多播方式)接收到的消息數(shù)目，對其發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)的一致性進行判斷；步驟七配置某條消息的長度大于所關(guān)聯(lián)虛擬鏈路的最大幀長，在消息接收端觀察消息組包的過程；步驟八在消息發(fā)送源修改消息與子虛擬鏈路的匹配關(guān)系，在消息接收端觀察消息的接收過程；步驟九在消息發(fā)送源修改消息與虛擬鏈路的匹配關(guān)系，使修改前所關(guān)聯(lián)的虛擬鏈路的單播或者多播地址與修改后所關(guān)聯(lián)的虛擬鏈路的單播或者多播地址不一致，并保證修改后的虛擬鏈路ID在與消息發(fā)送源所在端系統(tǒng)相連的交換節(jié)點所配置的靜態(tài)MAC地址表范圍內(nèi)，在消息接收端觀察消息的接收過程；步驟十在消息發(fā)送源修改消息的發(fā)送周期，使得消息的到達間隔小于所關(guān)聯(lián)的虛擬鏈路的最小幀間間隔BAG，在消息接收端觀察消息接收數(shù)目的統(tǒng)計，并與發(fā)送端消息的發(fā)送數(shù)目進行對比；步驟十一在消息發(fā)送源修改消息的發(fā)送周期，使得消息的到達間隔大于所關(guān)聯(lián)的虛擬鏈路的最小幀間間隔BAG，觀察消息接收端接收到的消息數(shù)目情況，并與發(fā)送端消息的發(fā)送數(shù)目進行比對；步驟十二在消息發(fā)送源修改消息所關(guān)聯(lián)虛擬鏈路ID，并保證修改后的虛擬鏈路ID不在與消息發(fā)送源所在端系統(tǒng)相連的交換節(jié)點所配置的靜態(tài)MAC地址表中，在消息接收端觀察消息的接收情況；步驟十三停止帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)中各個端系統(tǒng)和交換節(jié)點，功能演示操作結(jié)束。權(quán)利要求1.一種基于COTS技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于航空電子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過對普通以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議棧進行改造，使系統(tǒng)在消息發(fā)送過程中滿足帶寬預(yù)分配機制，并格式化通信數(shù)據(jù)幀格式，使改造后的普通以太網(wǎng)結(jié)點能夠無縫接入航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)中；其特征在于該系統(tǒng)包括端系統(tǒng)和交換節(jié)點兩部分；端系統(tǒng)采用通用計算技術(shù)模擬航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)中真實端系統(tǒng)功能；通過對端系統(tǒng)航空電子應(yīng)用相關(guān)消息的周期進行模擬，對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的采樣服務(wù)和隊列服務(wù)進行定制和行為仿真，對數(shù)據(jù)鏈路層的虛擬鏈路進行配置和幀間間隔保障，并按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議幀格式進行幀組裝，模擬端系統(tǒng)通信功能；所述的端系統(tǒng)包括有網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊、接口服務(wù)模塊、端系統(tǒng)仿真模塊；交換節(jié)點采用COTS交換機，按照配置的固定MAC地址表對進入到交換節(jié)點的數(shù)據(jù)幀進行轉(zhuǎn)發(fā)處理；所述的交換節(jié)點包括有交換模塊和靜態(tài)路由配置模塊；在系統(tǒng)對于消息接收處理過程中，將具有虛擬鏈路標(biāo)識的數(shù)據(jù)幀提交端系統(tǒng)應(yīng)用作進一步處理，對于普通以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)幀，則原封不動提交給TCP/IP協(xié)議幀，進行一般網(wǎng)絡(luò)通信處理；通過配置靜態(tài)路由表，實現(xiàn)交換節(jié)點按照虛擬鏈路ID為標(biāo)識的固定轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系進行消息轉(zhuǎn)發(fā)處理；通過對端系統(tǒng)和交換節(jié)點進行組網(wǎng)，完整實現(xiàn)發(fā)送消息-源通信端口-源IP-虛擬鏈路-目的IP-目的通信端口-接收消息的尋址映射，模擬了帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)基于虛擬鏈路的整個通信過程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于COTS技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)，其特征在于所述端系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊，實現(xiàn)帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)報文的收發(fā)功能；網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊基于NDIS驅(qū)動模型，從物理端口捕獲數(shù)據(jù)，根據(jù)包的不同類型，將具有虛擬鏈路編號的數(shù)據(jù)幀提交給端系統(tǒng)原型中的接口服務(wù)模塊，將其它數(shù)據(jù)包原封不動提交給TCP/IP協(xié)議棧，進行一般的網(wǎng)絡(luò)通信處理；從端系統(tǒng)原型中的接口服務(wù)模塊傳遞過來的帶有虛擬鏈路標(biāo)識，并按照帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)協(xié)議幀格式進行封裝的數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊將其交給物理端口發(fā)送出去，完成數(shù)據(jù)幀的實際發(fā)送過程。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于COTS技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)，其特征在于所述端系統(tǒng)原型中的接口服務(wù)模塊，按照帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，進行數(shù)據(jù)幀的分包、組包、幀格式封裝、幀格式解析的幀格式處理，同時按照承載數(shù)據(jù)幀的虛擬鏈路的幀間間隔，控制數(shù)據(jù)幀向端系統(tǒng)原型中的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊提交的時間，保證消息通信所需的帶寬預(yù)分配方案；接口服務(wù)模塊包括兩組功能集合虛擬鏈路發(fā)送功能組和虛擬鏈路接收功能組；對于虛擬鏈路發(fā)送功能組集合，當(dāng)接收到從應(yīng)用程序發(fā)來的消息后，按照配置文件端口服務(wù)配置情況，進行采樣端口和隊列端口緩沖處理，并添加對應(yīng)UDP包頭，根據(jù)承載消息的虛擬鏈路的最大幀長配置進行IP分包處理，將分包加上對應(yīng)的IP頭，計算IP包頭的校驗和，然后將分包加上MAC包，將各包放入對應(yīng)子虛擬鏈路的緩存隊列中，輪盤查詢所有虛擬鏈路，取出有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，且滿足BAG要求的數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包加上幀順序SN序號，發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊；對于虛擬鏈路接收功能組集合，當(dāng)接收從網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動模塊發(fā)來的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀，判斷數(shù)據(jù)幀的虛擬鏈路歸屬以及SN序號，將通過檢查的數(shù)據(jù)幀加入對應(yīng)的接收虛擬鏈路緩存中，去數(shù)據(jù)幀MAC包頭，完成IP校驗，解IP包頭，并判斷數(shù)據(jù)幀是否為分包類型，完成組包操作，然后完成UDP校驗，解UDP包頭，將解析后的消息放入采樣端口和隊列端口緩沖中，并通知應(yīng)用程序進行消息接收處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于COTS技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)，其特征在于所述端系統(tǒng)原型中的端系統(tǒng)仿真模塊，按照配置的消息周期和消息長度，模擬航空電子應(yīng)用對于數(shù)據(jù)產(chǎn)生和數(shù)據(jù)接收的處理過程；操作人員可以通過人機界面實現(xiàn)端系統(tǒng)發(fā)送和接收消息，以及相關(guān)的服務(wù)端口和虛擬鏈路進行配置；對于周期消息，需要進一步配置的信息包括消息ID、消息名稱、消息周期、初始相位、抖動比例、消息源IP、消息目的IP、消息源UDP、消息目的UDP、虛擬鏈路ID、子虛擬鏈路ID、消息長度；對于非周期消息，需要進一步配置的信息包括消息ID、消息名稱、產(chǎn)生頻率、初始相位、抖動比例、消息源IP、消息目的IP、消息源UDP、消息目的UDP、虛擬鏈路ID、子虛擬鏈路ID、消息長度；對于服務(wù)端口，端系統(tǒng)仿真模塊提供的配置屬性包括端口模式、源UDP、目的UDP、最多消息數(shù)目、刷新率；對于虛擬鏈路，端系統(tǒng)仿真模塊提供的配置屬性包括虛擬鏈路ID、虛擬鏈路名稱、BAG、最大幀長、最小幀長、VL類型；完成端系統(tǒng)配置操作后，操作人員可以開啟端系統(tǒng)仿真模塊的仿真功能，端系統(tǒng)仿真模塊將配置的服務(wù)端口信息和虛擬鏈路信息下發(fā)到接口服務(wù)模塊中，啟動接口服務(wù)模塊的初始化操作；端系統(tǒng)仿真模塊通過數(shù)組維護消息配置信息，根據(jù)消息的發(fā)送規(guī)律，模擬數(shù)據(jù)源的產(chǎn)生過程，并對接口服務(wù)模塊返回的接收消息事件進行響應(yīng)，對端系統(tǒng)原型接收到的數(shù)據(jù)幀進行處理和顯示；端系統(tǒng)仿真模塊提供發(fā)送數(shù)據(jù)幀和接收數(shù)據(jù)幀的計數(shù)和統(tǒng)計功能，并通過運行結(jié)果顯示界面，對消息發(fā)送和接收結(jié)果進行顯示。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于COTS技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)，其特征在于所述交換節(jié)點原型中的交換模塊，根據(jù)配置的固定MAC地址表進行消息的實際轉(zhuǎn)發(fā)處理；交換模塊通過對配置的固定MAC地址表和端口映射關(guān)系進行查詢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的固定路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于COTS技術(shù)的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)演示系統(tǒng)，其特征在于所述交換節(jié)點原型中的靜態(tài)路由配置模塊，提供人機界面完成交換模塊的配置工作；需要配置的信息包括固定MAC地址表，同時靜態(tài)路由配置模塊默認(rèn)關(guān)閉交換節(jié)點的生成樹協(xié)議功能，禁止未知目的MAC地址的單播和多播，同時開啟廣播風(fēng)暴控制功能，使能交換節(jié)點只能按照配置的MAC地址進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，從而模擬航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)中真實交換機的固定路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于COTS的帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)功能演示系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括端系統(tǒng)和交換節(jié)點兩部分。端系統(tǒng)采用通用計算技術(shù)模擬航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)中真實端系統(tǒng)功能。通過對端系統(tǒng)航空電子應(yīng)用相關(guān)消息的周期進行模擬，對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的采樣服務(wù)和隊列服務(wù)進行定制和行為仿真，對數(shù)據(jù)鏈路層的虛擬鏈路進行配置和幀間間隔保障，并按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議幀格式進行幀組裝，模擬端系統(tǒng)通信功能。交換節(jié)點采用COTS交換機，按照配置的固定MAC地址表對進入到交換節(jié)點的數(shù)據(jù)幀進行轉(zhuǎn)發(fā)處理。通過對端系統(tǒng)和交換節(jié)點進行組網(wǎng)，完整實現(xiàn)發(fā)送消息-源通信端口-源IP-虛擬鏈路-目的IP-目的通信端口-接收消息的尋址映射，模擬了帶寬預(yù)分配保證網(wǎng)絡(luò)基于虛擬鏈路的整個通信過程。文檔編號H04L12/56GK102045256SQ20101059322公開日2011年5月4日申請日期2010年12月17日優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日發(fā)明者何鋒,李峭,熊華鋼,陳瑤申請人:北京航空航天大學(xué)