CN114443488A - 一种arinc664网络配置测试框架构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ARINC664网络配置测试框架构建方法，包括以下步骤：步骤一、构建测试拓扑数据库，所述拓扑数据库包括单交换机、单网、双网三种测试场景下端口与端口、监控设备、路由设备之间的拓扑配置；步骤二、构建测试激励与预期结果，数据流通过终端模拟端口向被测ARINC664网络进行激励；预期结果用于测试用例的判据；步骤三、构建网络应用请求和健康监控功能；步骤四、构建配置测试系统，所述配置测试系统负责测试用例集的构建、执行与测试报告的生成。本发明大大地减少配置测试的时间成本、人力成本，提升测试的效率和便捷性。

Description

一种ARINC664网络配置测试框架构建方法

技术领域

本发明属于ARINC664网络配置测试领域，具体涉及一种ARINC664网络配置测试框架构建方法。

背景技术

ARINC664网络是一种基于IEEE802.3以太网技术的航空全双工交换式以太网，因其高确定性、高可靠性和良好的传输速率,已成为构筑新一代民机航空电子系统的基础。作为ARINC664网络的重要组成部分，航空电子全双工交换式以太网交换机，连接各种机载终端设备，其在整个IMA系统中起到“桥梁”和“中枢神经”作用，并承担着航电数据传输的重要任务。

航空电子全双工交换式以太网交换机正是基于配置进行端口参数设置以及数据转发。在航电集成之前应先保证配置的正确性，随着国内航电技术的发展，单交换机的功能测试技术日趋成熟，而现有航电网络配置测试技术的不足之处罗列如下：

1)测试拓扑的切换需要工程师手动插拔网线，典型的ARINC664航电组网端口将近200个，线路错综复杂，人为切换拓扑造成人力和时间成本的浪费；

2)现有的网络配置测试环境中引入了较多的监控节点，增加了测试环境的复杂性，同时造成传输信号的衰减；

3)监控实时性要求高，民用航电网络对丢包零容忍，但目前尚无测试架构能够实现ARINC664航电网络的实时健康监控；

4)复杂航电系统研发过程中，网络配置版本迭代频繁，测试任务时间紧；传统测试架构无法满足快速自动化配置测试的需求；

为解决现有技术的不足，迫切需要一种ARINC664网络配置测试框架构建方法。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的发明目的在于提供一种ARINC664网络配置测试框架构建方法；更逼真的仿真机上真实网络架构，减少繁琐冗余的人为操作，提升航电网络配置测试工作的效率和准确性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种ARINC664网络配置测试框架构建方法，包括以下步骤：

步骤一、解析被测网络的配置文件，获取各端口的配置信息，构建测试拓扑数据库；其中，所述拓扑数据库包括单交换机、单网、双网三种测试场景下端口与端口、监控设备、路由设备之间的拓扑配置；

步骤二、针对被测ARINC664网络的配置文件中每条链路构建测试激励与预期结果；其中，所述测试激励与预期结果是根据测试策略生成的符合ARINC664协议的终端模拟数据流和输出端口预期结果；数据流通过终端模拟端口向被测ARINC664网络进行激励；预期结果用于测试用例的判据；

步骤三、在交换机应用功能端口集合P_mon上构建网络应用请求和健康监控功能；

步骤四、构建配置测试系统，所述配置测试系统负责测试用例集的构建、执行与测试报告的生成。

依据上述特征，所述步骤一包括：

步骤101：配置文件校验；

步骤102：解析配置文件，获取被测ARINC664组网的端口集合P、交换机级联端口集合P_cas、交换机应用功能端口集合P_mon、数据激励端口集合P_data；

步骤103：单交换机、单网、双网三种测试场景下需要桥接的端口全集P_top；

步骤104：构造不同场景的拓扑结构，形成拓扑管理库TOP_i。

依据上述特征，所述配置文件校验包括：校验配置文件的格式和语义；所述步骤103包括：若端口满足下列任一条件，则该端口用于拓扑结构的切换：

条件1、p∈P_data,p∈P_mon,

条件2、

p∈P_mon,p∈P_cas；

条件3、p∈P_data,

p∈P_cas；

条件4、p∈P_data,p∈P_mon,p∈P_cas；

用这些端口构建拓扑切换的端口全集P_top＝P_cas∪P_mon。

依据上述特征，所述步骤二包括：

步骤201：解析配置文件，获取各端口之间配置的链路，形成端口连接关系矩阵R；

步骤202：数据激励构建时对端口连接关系矩阵R中每一条VL施加策略，从而调度出各种数据流，策略包括数据包协议错误、网络传输策略和网络负载策略；

步骤203：针对每个数据流构建预期结果。

依据上述特征，所述步骤三包括：

步骤301：构建网络应用请求接口和网络监控接口；

步骤302：配置单交换机测试时，按照周期连续调用网络监控接口从单交换机的交换机应用功能端口实时获取该交换机健康状态；按照周期循环调用应用请求接口从单交换机的交换机应用功能端口对交换机进行应用请求操作；

步骤303：配置单网测试时，按照周期连续调用监控接口从单网的交换机应用功能端口实时获取所有交换机健康状态；按照周期循环调用应用请求接口从单网的交换机应用功能端口对所有交换机进行应用请求操作。

依据上述特征，所述步骤四包括：

步骤401：加载三种测试场景测试用例集和预期结果；

步骤402：执行用户选择的测试用例集中期望执行的步骤；

步骤403：根据执行过程，按照测试报告模板，生成最终报告。

本发明的有益之处在于：

1、配置测试系统顺序执行，按照模板自动生成测试报告；大大地减少配置测试的时间成本、人力成本，提升测试的效率和便捷性；

2、本发明兼顾配置校验，确保被测配置的语义和格式的正确性，避免错误配置导致的不必要故障类型；

3、本发明构建测试拓扑库，使得不同测试场景的切换简单快捷；避免工程师频繁地插拔网线，减少网线连接更改引入的人为错误；

4、本发明构建的测试拓扑使用最少的端口集合实时地监控整个网络健康状态；

5、本发明按照既定配置测试程序，一键生成测试用例集，支持用户自定义勾选测试项，灵活满足各种测试需求；

6、本发明按照勾选测试项自动化顺序执行，自动生成测试报告；方便快捷，能够满足复杂航电系统研发试验中迭代频繁的网络配置测试需求。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2实施例单交换机测试拓扑示意图。

图3实施例单网测试拓扑示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本实施例所示的一种ARINC664网络配置测试框架构建方法分为构造测试拓扑数据库、构建测试激励与预期结果、构建网络应用请求和健康监控功能和构建配置测试系统四部分，根据被测网络配置自动化构建拓扑配置库，自动化构造测试激励，自动化构造应用和监控功能，自动化生成预期结果；根据既定的网络配置测试程序，一键生成单交换机、单网和组网配置测试用例集；支持用户勾选测试项、自动顺序执行测试用例集并生成测试报告。该发明具体步骤如下：

步骤一、构建测试拓扑数据库，所述拓扑数据库包括单交换机、单网、双网三种测试场景下端口与端口、监控设备、路由设备之间的拓扑配置TOP_i。本步骤解析被测网络的配置文件，获取各端口的配置信息，构建测试拓扑数据库，包含以下步骤：

步骤101：对被测ARINC664网络的配置文件进行校验。

对被测ARINC664网络的配置文件的校验可分为格式校验和内容校验：其中格式校验是根据XML Schema的语法规范，通过校验错误处理器进行校验；内容校验则利用自动化配置解析工具，解析配置中关键参数信息，与预期数据库进行比对，确保内容的合理性；若配置不合理，则反馈意见以修改配置内容；最终得到校验正确的配置文件CONFIG。

步骤102：解析配置文件，获取被测ARINC664组网的端口集合P、交换机级联端口集合P_cas、交换机应用功能端口集合P_mon、数据激励端口集合P_data。

以图2中的网络结构为例；在该ARINC664组网中交换机数量记为4，交换机列表S＝{s₁,…,s_m}，每台交换机端口数量记为24，则组网端口集合P＝{p₁,…,p₂₄,…,p₇₃,…,p₉₆}；其中p₁,…,p₂₄为交换机1的端口，p₇₃,…,p₉₆为交换机4的端口。使用工具解析CONFIG，抽取交换机各端口连接的终端设备信息(包括普通终端或级联交换机)得到端口终端信息列表ES＝{es₁,…,es₂₄,…,es₇₃,…,es₉₆}。

以图3中的组网结构为例，4台交换机通过各交换机的P₂₂、P₂₃、P₂₄两两级联，根据交换机列表S和终端信息列表ES，若es_k∈S，则相应端口p_k为级联端口，得到级联端口集合P_cas＝{p₂₂,p₂₃,p₂₄,p₄₆,p₄₇,p₄₈,p₇₀,p₇₁,p₇₂,p₉₄,p₉₅,p₉₆}。

根据ARINC664网络配置测试场景和监控需求，定义应用命令集APP＝{"IMA_State","Monitor"}，"IMA_State"通过接收口向交换机发送命令，"Monitor"通过发送口p_j获取交换机健康状态；下面以图2中的组网结构为例，讲述两种测试拓扑下的P_mon获取方式：

单交换机P_mon1：以"IMA_State"为关键字在CONFIG中查询到该命令请求在交换机1的命令接受口p₂₄，以"Monitor"为关键字在CONFIG中查询得到监控状态发送口为p₂₂，单交换机应用功能端口集合P_mon1＝{p₂₂,p₂₄}。

单网架构P_mon2：以"IMA_State"为关键字在CONFIG中查询到该命令请求在组网的第一入口为交换机2的p₂₅，ARINC664板卡通过p₂₅所属交换机的级联口{p₄₆,p₄₇,p₄₈}向组网内其余3台交换机发送该命令消息；以"Monitor"为关键字在CONFIG中查询该应用在组网内的最后出口为交换机4的p₇₈，其他交换机可以通过级联口P_cas最终从交换机4的p₇₈发送各自健康状态到监控设备；单网应用功能端口集合P_mon2＝{p₂₅,p₇₈}。

为实现单交换机和组网拓扑的自动化切换，本方法兼顾两种测试拓扑下的应用端口集合，因此最终应用功能端口集合P_mon＝P_mon1∪P_mon2＝{p₂₂,p₂₄,p₂₅,p₇₈}。

端口集合P由级联端口P_cas和外部终端端口组成，在图2中所示的ARINC664组网网络中，除级联口外，其他端口都需外接机上普通终端；P_data＝{p₁,…,p₉₆}-{p₂₂,p₂₃,p₂₄,p₄₆,p₄₇,p₄₈,p₇₀,p₇₁,p₇₂,p₉₄,p₉₅,p₉₆}。

步骤103：单交换机、单网、双网三种测试场景下需要桥接的端口全集P_top。若端口满足下列任一条件，则该端口可用于拓扑结构的切换：

a.p∈P_data,p∈P_mon,

b.

p∈P_mon,p∈P_cas；

c.p∈P_data,

p∈P_cas；

d.p∈P_data,p∈P_mon,p∈P_cas；

用这些端口构建拓扑切换的端口列表P_top＝P_cas∪P_mon。

步骤104：构造拓扑管理库TOP_i。

实际航电网络配置测试时，针对不同的测试策略，需在不同的端口对网络状态进行监控，所用工具也较为多样化，可用ARINC664板卡、Wireshark软件和加载器等；因而需要构建多种不同场景的拓扑结构，以备测试使用，常见的拓扑结构可分为单交换机拓扑、ARINC664单网拓扑、ARINC664全网拓扑三种；在实施例中以交换机1配置测试和单网配置测试为例进行拓扑构建。

构造单交换机测试拓扑TOP₁：针对实施例单台交换机(交换机1)的测试，拓扑切换的端口列表

基于端口列表{p₂₂,p₂₃,p₂₄}，构建拓扑映射关系；其中p₂₂通过路由设备作桥打通与终端仿真设备的连通、打通与监控端口的联通：

p₂₄通过路由设备作桥打通与终端仿真设备的连通、打通与命令端口的联通：

为兼顾组网测试拓扑，交换机1的所有级联端口包括p₂₃均通过路由设备作桥与终端仿真设备连通。

构造单交换机测试拓扑TOP₂：针对实施例组网的测试，构造拓扑切换的端口列表

基于端口列表，构建拓扑映射关系；其中p₇₈通过路由设备作桥打通与终端仿真设备的连通、打通与监控端口的联通：

p₂₅通过路由设备作桥打通与终端仿真设备的连通、打通与命令端口的联通：

其中拓扑端口均通过路由设备作桥与终端仿真设备连通；剩余的端口直接使用网线与终端仿真设备直连。

步骤二、构建测试激励与预期结果。

本步骤根据被测ARINC664网络的配置文件中每条链路构建测试激励与预期结果，所述测试激励与预期结果是根据测试策略，基于配置文件自动化生成的符合ARINC664 P7协议的终端模拟数据流和输出端口预期结果；数据流通过终端模拟端口向被测ARINC664网络进行激励；预期结果用于测试用例的判据；包含以下步骤：

步骤201：解析配置文件，获取各端口之间配置的链路，形成端口连接关系矩阵R。

端口链接关系矩阵R＝[r_xy]_96×96；x,y∈{1,…,96}；r_xy表示port x与port y间的链接关系；CONFIG中port x与port y间配置了8条VL链路则r_xy＝{vl₁,…,vl₈}，否则r_xy＝0。

步骤202：构建数据激励。

数据激励生成时可以对每一条VL施加策略，从而调度出各种数据流，策略包括数据包协议错误(SFD错误、以太网类型错误等)、网络传输策略(时延、抖动、发送超过BAG限制等)和网络负载策略(超长超短帧、帧长递增等)。

步骤203：针对每个数据流构建预期结果。

步骤三、构建网络应用请求和健康监控功能。

在本步骤中，在交换机应用功能端口集合P_mon上构建网络应用请求和健康监控功能，包含以下步骤：

步骤301：构建网络应用请求接口和网络监控接口。

构建网络应用请求接口：设置ARINC664网络五元组信息和应用命令信息并自动组成完整的网络应用请求数据包，网络应用请求接口的参数为应用名称和请求次数。

构建网络监控接口：接受应用请求返回数据帧和每秒报出的PMR数据帧并自动解析帧内容，按照ICD中定义的数据类型进行存储，以直观的界面展示出来。

步骤302：构建灵活应用请求测试和实时监控方法。

单交换机配置测试时，按照1s周期连续调用网络监控接口从单交换机的Port22实时获取该交换机健康状态；按照4s周期循环调用IMA_State应用请求接口从Port 24对交换机进行应用请求操作。

步骤303：构建组网架构下的应用请求和网络监控接入点。

单网配置测试时，按照1s周期连续调用监控接口从单网的Port 78实时获取所有交换机健康状态；按照4s周期循环调用IMA_State应用请求接口从单网的Port 25对所有交换机进行应用请求操作。

根据附图3可见，组网并没有因为交换机数量的增加而引入更多的监控节点。按照固定周期连续调用监控接口和应用请求接口可以实时遍历被测网络健康状态，灵活对网络进行应用请求操作；结合本方法提供的组网级联拓扑架构，可以仅通过组网网络中的一个端口对整网的交换机进行命令请求，获取所有交换机的健康状态，测试架构更简明。

步骤四：构建配置测试系统，所述配置测试系统负责测试用例集的构建、执行与测试报告的生成。包含以下步骤：

步骤401：加载三种测试场景测试用例集和预期结果。

按照既定配置测试程序，自动化生成相应场景测试用例集，包括单交换机、单网、组网测试用例集，涵盖操作模式测试、配置功能测试、数据加载测试、网络功能测试、网络性能测试、故障注入测试。

步骤402：执行测试用例。

根据实际需求，选择用例集中期望执行的步骤。

步骤403：生成测试报告。

根据执行过程，按照测试报告模板，生成最终报告。

以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种ARINC664网络配置测试框架构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、解析被测网络的配置文件，获取各端口的配置信息，构建测试拓扑数据库；其中，所述拓扑数据库包括单交换机、单网、双网三种测试场景下端口与端口、监控设备、路由设备之间的拓扑配置；

步骤二、针对被测ARINC664网络的配置文件中每条链路构建测试激励与预期结果；其中，所述测试激励与预期结果是根据测试策略生成的符合ARINC664协议的终端模拟数据流和输出端口预期结果；数据流通过终端模拟端口向被测ARINC664网络进行激励；预期结果用于测试用例的判据；

步骤三、在交换机应用功能端口集合P_mon上构建网络应用请求和健康监控功能；

步骤四、构建配置测试系统，所述配置测试系统负责测试用例集的构建、执行与测试报告的生成。

2.根据权利要求1所述的一种ARINC664网络配置测试框架构建方法，其特征在于，所述步骤一包括：

步骤101：配置文件校验；

步骤102：解析配置文件，获取被测ARINC664组网的端口集合P、交换机级联端口集合P_cas、交换机应用功能端口集合P_mon、数据激励端口集合P_data；

步骤103：单交换机、单网、双网三种测试场景下需要桥接的端口全集P_top；

步骤104：构造不同场景的拓扑结构，形成拓扑管理库TOP_i。

3.根据权利要求2所述的一种ARINC664网络配置测试框架构建方法，其特征在于，所述配置文件校验包括：校验配置文件的格式和语义；所述步骤103包括：若端口满足下列任一条件，则该端口用于拓扑结构的切换：

条件1、p∈P_data,p∈P_mon,

条件2、

p∈P_mon,p∈P_cas；

条件3、p∈P_data,

p∈P_cas；

条件4、p∈P_data,p∈P_mon,p∈P_cas；

用这些端口构建拓扑切换的端口全集P_top＝P_cas∪P_mon。

4.根据权利要求1所述的一种ARINC664网络配置测试框架构建方法，其特征在于，所述步骤二包括：

步骤201：解析配置文件，获取各端口之间配置的链路，形成端口连接关系矩阵R；

步骤202：数据激励构建时对端口连接关系矩阵R中每一条VL施加策略，从而调度出各种数据流，策略包括数据包协议错误、网络传输策略和网络负载策略；

步骤203：针对每个数据流构建预期结果。

5.根据权利要求1所述的一种A664网络配置测试框架构建方法，其特征在于，所述步骤三包括：

步骤301：构建网络应用请求接口和网络监控接口；

步骤302：配置单交换机测试时，按照周期连续调用网络监控接口从单交换机的交换机应用功能端口实时获取该交换机健康状态；按照周期循环调用应用请求接口从单交换机的交换机应用功能端口对交换机进行应用请求操作；

步骤303：配置单网测试时，按照周期连续调用监控接口从单网的交换机应用功能端口实时获取所有交换机健康状态；按照周期循环调用应用请求接口从单网的交换机应用功能端口对所有交换机进行应用请求操作。

6.根据权利要求1所述的一种ARINC664网络配置测试框架构建方法，其特征在于，所述步骤四包括：

步骤401：加载三种测试场景测试用例集和预期结果；

步骤402：执行用户选择的测试用例集中期望执行的步骤；

步骤403：根据执行过程，按照测试报告模板，生成最终报告。

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