2. 机载网络协议基础与测试对象建模
机载网络不是单一协议的一统天下，而是多种总线与以太网技术按安全等级、带宽需求和实时性要求分层共存的结果。要做一致性与互操作测试，第一步不是急着发激励、抓报文，而是把“被测对象到底是什么”抽象清楚：它运行哪种协议、挂在什么拓扑位置、通过哪些虚拟链路或端口收发消息、消息的周期与长度约束是什么。只有建立了可计算的测试对象模型，后续的用例生成、流量注入和结果判读才有依据。
一、典型机载协议的特征对比
ARINC 429 是经典的单向广播总线，一条总线只有一对收发关系，采用双极性归零码，速率固定为 12.5 kbps 或 100 kbps，每帧 32 位，包含标号（Label）、源/目的标识（SDI）、数据域和奇偶校验。它的“互操作”问题集中在标号定义、数据编码（如 BNR、BCD、离散量）和刷新率是否一致。MIL-STD-1553 是命令/响应式双冗余总线，1 Mbps，由总线控制器（BC）发起命令，远程终端（RT）在 4～12 μs 内响应，消息格式有 BC→RT、RT→BC、RT→RT 三种，测试重点是命令字、状态字、时间窗口和冗余切换行为。
ARINC 664 Part 7（即 AFDX）在以太网上引入虚拟链路（VL）概念，用 VL 标识符和带宽分配间隔（BAG）约束流量，通过冗余网络（A/B 网）和完整性检查实现确定性。CAN 是广播式多主总线，采用非破坏性仲裁，标识符既表示优先级又表示内容，测试关注位定时、采样点、仲裁丢失和错误帧处理。TSN 则在以太网上叠加 IEEE 802.1AS 时间同步、802.1Qbv 时间感知整形和 802.1Qci 流过滤，用时间窗口保证关键流量的确定性。这些协议的差异，直接决定了测试对象模型的字段构成。
二、虚拟链路与端口消息模型
AFDX 的虚拟链路是理解机载以太网测试的关键。每条 VL 由一对（源端系统、目的端系统）和 VL ID 唯一确定，配置中给出 BAG（如 1 ms、2 ms、8 ms、16 ms、32 ms、64 ms、128 ms）和 Lmax（最大帧长）。以一条 BAG=8 ms、Lmax=256 字节的 VL 为例，其理论最大带宽为 256×8/0.008 = 256 kbps。测试时若在 8 ms 窗口内注入两帧，就构成带宽违规，交换机应依据 802.1Qci 或 AFDX 完整性检查策略丢弃或标记。端口模型则记录每个端系统上 UDP 源/目的端口号与 VL 的映射，同一 VL 内消息按端口区分，测试用例需要覆盖端口错配、端口复用和端口关闭三种情形。
对于 1553，消息模型以“命令字—数据字—状态字”三元组描述，命令字中的 T/R 位决定方向，子地址决定数据缓冲区。测试对象建模时，应把每个 RT 的子地址映射为一条逻辑消息，记录其传输类型、字数和更新周期。CAN 的消息模型则以标识符和 DLC 为核心，标识符数值越小优先级越高，建模时需记录仲裁优先级、发送类型（周期/事件）和信号布局。
三、测试对象抽象与建模方法
把上述协议特征转化为可执行的测试对象模型，通常采用“四层抽象”：物理层描述介质、连接器和电气参数；链路层描述帧格式、寻址和冗余；网络层描述路由、VL 或消息调度；应用层描述数据编码、刷新率和失效策略。建模时先建立拓扑图，标注每个节点的协议类型和端口；再为每条链路或 VL 填写参数表；最后把消息表与测试用例绑定。
一个可操作的建模流程是：第一步，从 ICD（接口控制文件）中提取消息清单，逐条记录源、目的、协议、周期、长度和编码；第二步，把消息映射到拓扑中的具体端口或 RT 子地址；第三步，为每条消息计算理论带宽、最坏响应时间和抖动容限；第四步，生成测试用例骨架，包括正常收发、边界值、超时和故障注入。以 AFDX 为例，若某 VL 的 BAG=16 ms、Lmax=512 字节，则单帧传输时间约 512×8/100M = 41 μs，远小于 BAG，说明该 VL 的瓶颈在调度而非物理速率，测试重点应放在多 VL 汇聚时的排队延迟。
四、建模结果的验证与使用
模型建好后，需要用静态检查和动态激励两种方式验证。静态检查包括：VL ID 是否重复、端口映射是否冲突、BAG 与 Lmax 是否满足带宽约束、1553 子地址是否越界、CAN 标识符优先级是否与设计一致。动态激励则按模型生成报文序列，注入网络后观察接收端的到达时间、顺序和内容。若某条 AFDX VL 在连续 100 个 BAG 周期内均未收到帧，可判定为链路中断或配置错误；若收到帧但顺序错乱，则需检查交换机转发表和冗余管理逻辑。
最终，测试对象模型应能回答三个问题：这条消息应该从哪里来、以什么节奏来、内容长什么样；如果没来或来错了，是协议层、配置层还是物理层的问题。模型越精确，后续的一致性测试和互操作测试就越容易定位到具体字段和具体节点，而不是停留在“通信不正常”的模糊判断上。