一种适用于确定性网络协议的仿真方法及设备

技术特征：
1.一种适用于确定性网络协议的仿真方法，其特征在于，该仿真方法包括：步骤s1，进行确定性网络仿真节点的抽象设计，得到确定性网络仿真节点；所述确定性网络仿真节点包括普通节点、交换机节点和解析器节点；通过解析器节点为所述普通节点和交换机节点进行基本配置；步骤s2，通过软件方式在所述解析器节点中定义普通节点、交换机节点的流量信息和故障信息；所述流量信息包括流量描述变量和流量生成函数，所述故障信息包括原子故障变量、故障描述变量和故障生成函数；步骤s3，预设以多元组形式描述的故障配置文件和流量配置文件；步骤s4，根据步骤s1-s2搭建的网络拓扑进行仿真，由所述解析器节点读取步骤s3中预设的故障配置文件和流量配置文件，解析出本次仿真涉及到的所有故障和流量，然后进行相应流量数据帧在普通节点与交换机之间的转发处理，最终得到仿真结果。2.根据权利要求1所述的一种适用于确定性网络协议的仿真方法，其特征在于，所述普通节点包括输入模块、输出模块、数据控制模块、流量处理模块、同步协议模块和本地时钟模块；所述输入模块，用于对从端口接收的数据帧进行处理，并将处理后的数据帧发送至数据控制模块；其中，每个端口对应一个输入模块；所述数据控制模块，用于对输入的数据帧采用时间调度、优先级调度以及自定义调度算法进行调度，同时将数据帧转发给后续模块；所述流量处理模块，用于产生及接收网络中的业务流量；所述同步协议模块，用于实现确定性网络协议中进行时间同步，包括：产生、接收、处理时间同步流量，实现整个网络同步；和处理故障行为；所述本地时钟模块，用于记录、更新节点的时钟信息以及表现出故障行为，及用于细粒度模拟频率漂移和时钟漂移；所述输出模块，用于对即将发送的数据帧进行处理；并将处理后的数据帧通过发送至输出端口；其中，每个端口对应一个输入模块。3.根据权利要求2所述的一种适用于确定性网络协议的仿真方法，其特征在于，所述交换机节点包括输入模块、输出模块、数据控制模块、同步协议模块和本地时钟模块。4.根据权利要求2所述的一种适用于确定性网络协议的仿真方法，其特征在于，所述本地时钟模块中记录、更新节点的时钟信息，是采用事件推进仿真时间，再利用仿真时间推进本地时间的方法实现时钟同步；具体包括：定义时钟描述二元组t＝{上一次记录的本地时间，上一次记录的仿真时间}，设置下一次事件及其发生仿真时间；根据所述二元组，利用当前的仿真时间减去上一次记录的仿真时间得到绝对时间差；将所述绝对时间差乘以修正系数与上一次记录的本地时间相加，等到更新后的本地时间；并将仿真时间更新为当前的仿真时间。5.根据权利要求2所述的一种适用于确定性网络协议的仿真方法，其特征在于，所述数据帧格式包括帧首定界符、帧头和载荷三部分，每部分单独表示成一个原子粒度的结构；所述帧首定界符，用于事件的触发，让相应模块做好处理后续到达的数据帧的准备。6.根据权利要求5所述的一种适用于确定性网络协议的仿真方法，其特征在于，所述步
骤s4中进行数据帧在普通节点与交换机之间的转发处理，是采用模拟交换机cut-through行为的方法进行数据帧的转发处理，处理过程中只检查数据帧的帧头，并直接将数据帧直通到相应的输出端口即可。7.根据权利要求6所述的一种适用于确定性网络协议的仿真方法，其特征在于，所述采用模拟交换机cut-through行为的方法进行数据帧的转发处理，包括：步骤1：普通节点依次发送数据帧的帧首定界符、帧头和载荷至交换机节点；步骤2：所述交换机节点根据依次接收的帧首定界符、帧头和载荷，进行缓存和转发处理；包括：步骤21：当所述数据帧的帧首定界符到达输入模块时，在所述输入模块中对所述帧首定界符进行直接缓存；步骤22：当所述数据帧的帧头到达输入模块时，在所述输入模块中对所述帧头进行缓存，同时根据所述帧头进行查表、过滤、流量整形操作，得到处理结果；并将处理结果发送给数据控制模块；数据控制模块根据所述处理结果判断是否丢弃或者转发所述数据帧；若转发所述数据帧，执行步骤23；步骤23：所述数据帧的帧首定界符和帧头发送给数据控制模块进行缓存，当所述数据帧被调度时，数据控制模块将帧首定界符和帧头发送给相应的输出模块；步骤24：输出模块设置帧首定界符和帧头的发送时延后将其发送给下一级网络节点；步骤25：当载荷到达输入模块，根据帧头在步骤22的处理结果决定是否丢弃；若否，将所述载荷发送给数据控制模块模块，并由数据控制模块将所述载荷直接发送给相应的输出模块；步骤26：输出模块将预先计算出的冗余校验码插入所述载荷中，设置载荷的发送时延后将其发送给下一级网络节点。8.根据权利要求1所述的一种适用于确定性网络协议的仿真方法，其特征在于，所述步骤s3中的流量配置文件包括本次仿真中整个网络的非时间同步周期流量的信息，由若干条目组成，每一个条目可实例化为一个流量数据结构对象；每一个条目π是由七元组描述：π＝{目标节点，流量名称，流量开始时间，流量结束时间，流量周期，帧间隔，帧数量}；其中，帧数量指在一个周期内，节点发送此类数据帧的数量；帧间隔指在一个周期内，节点发送此类数据帧的间隔；所述故障配置文件包括本次仿真中整个网络拓扑的故障信息，由若干条目组成，每一个条目由四元组ψ描述；ψ＝{故障发生时间段，故障类型，故障语义描述，故障对象}。9.根据权利要求1所述的一种适用于确定性网络协议的仿真方法，其特征在于，所述步骤s4中由所述解析器节点读取步骤s3中预设的故障配置文件和流量配置文件，具体包括：将预设的流量配置文件导入网络拓扑中的解析器节点，解析器节点读取所述流量配置文件中的每一项子条目，调用所述流量生成函数去改变流量描述变量的值，直到读取完毕；及普通节点根据自身的流量集周期性地产生不同类型的流量；将预设的故障配置文件导入网络拓扑中的解析器节点，解析器节点读取所述故障配置文件中的每一项子条目，调用所述故障生成函数，为对应设备加入故障事件直到读取完毕；及解析器节点按照时间顺序执行所述故障事件，通过改变原子故障变量的取值，让设定设备在设定时间段内发生预设类型的故障，实现故障自动化仿真。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述的一种适用于确定性网络协议的仿真方法。

技术总结
本发明公开了一种适用于确定性网络协议的仿真方法及设备，包括：步骤S1，进行确定性网络仿真节点的抽象设计，得到确定性网络仿真节点：普通节点、交换机节点和解析器节点；通过解析器节点为普通节点和交换机节点进行基本配置；步骤S2，通过软件方式在解析器节点中定义普通节点、交换机节点的流量信息和故障信息；步骤S3，预设以故障语义描述形式的故障配置文件和流量配置文件；步骤S4，根据步骤S1-S2搭建的网络拓扑进行仿真，由解析器节点读取步骤S3中预设的故障配置文件和流量配置文件，进行数据帧在普通节点与交换机之间的转发处理，并解析出本次仿真涉及到的所有故障和流量作为仿真结果。本发明具有较强的灵活性和扩展性。本发明具有较强的灵活性和扩展性。本发明具有较强的灵活性和扩展性。


技术研发人员：彭逸飞 王颢钢 涂晓东 孟中楼 谢军
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2022.05.17
技术公布日：2022/8/30