虹科教您 | 可实现带宽计量和延迟计算的时间敏感网络测试工具RELY-TSN-LAB操作指南与基本功能测试
时间敏感网络(tsn)能够合并ot和it世界，这将是真正确保互操作性和标准化的创新性技术。这项技术的有效开发将显著降低设备成本、维护、先进分析服务的无缝集成以及减少对单个供应商的依赖。为了在这些网络中实现确定性，需要控制连接到网络的设备的延迟和带宽，并预测其在拥堵和错误情况下的行为。
rely-tsn-lab
时间敏感网络测试工具
rely-tsn-lab是一种新概念的测试工具，可以在不同的测试条件下测量设备或tsn网段的延迟和带宽。
网
络
中
的
接
入
方
式
rely-tsn-lab
开始使用rely-tsn-lab的第一步是将设备连接到lan段或被测设备上。rely-tsn-lab对从端口0收到的帧执行所有操作，并将它们转发到端口1,端口2的情况也一样，但帧被转发到端口3。端口1和端口3收到的所有流量都分别传递给端口0和端口2，没有任何变化。在rely-tsn-lab中实现的框图如图1所示。
图1 rely-tsn-lab内部结构
01
pl部分
soc的可编程逻辑部分，该部分由两个实验工具块组成，执行过滤、错误注入、带宽计量和延迟计量的功能。第一个labtool通过port-0和port-1向lan段或被测设备注入流量。第二个labtool通过port-2和port-3工作，从局域网段或被测设备上获取流量。此外，这两个模块都连接到第三个模块，实现相应的同步，以达到时间标记的目的。
02
ps部分
soc 的处理系统部分，该部分通过内部配置接口连接到 pl 部分。它还有一个称为服务端口的外部连接，可用于配置设备和检索存储的 .csv 文件。服务端口可以设置在与其他以太网端口不同的网络中。
建议的测试设置如图2所示。流量可以在进入被测网络之前以及在到达目的地之前再次被标记、测量或损坏。
图2 lab接入网络方式
rel-tsn-lab 对所有流量都是透明的（启用错误注入时除外）。仅添加了大约 1us 的延迟。该延迟在两个方向上是对称的。这允许出于同步目的而在没有不对称的情况下测量路径延迟。
基
本
功
能
测
试
rely-tsn-lab
网络拓扑模型
如下方的网络拓扑模型（见图3），这里利用流量生成器（gen）作为数据源进行流量发送，pc作为目的地，中间以一个交换机（bridge）模拟大规模中间节点，设备lab则用于测量数据源到目的地之间的流量传输带宽以及延迟。
图3 测试的网络拓扑结构
注意：也可以用gen剩余端口通过交换机向目的地pc发送多种不同类型的流量，通过配置过滤策略，根据不同的参数（ip 地址、以太网类型、内容等）限制测量不同流量的带宽和传输延迟。
gen定义传输的流量
使用流量生成器产生流量传输，以便在rec中捕获此流量类别，gen传输参数设置如图4所示。
图4 gen流量参数设置
dst_mac_address_lo: 该mac地址被设备用作生成的任何出站帧的目标地址。这些位对应于mac地址的低部分（位31至0）。设置为目标pc的0x5b893fbe。
dst_mac_address_hi: 该mac地址被设备用作生成的任何出站帧的目标地址。这些位对应于mac地址的高部分（位47至32）。设置为目标pc的0x80fa。
frame size:它指定要传输的帧长。这个大小从60字节增加到1518字节（没有crc字段）。定义为1500字节大小。
ethertype: 它指定要传输的帧的以太类型。默认值为0x000088fb。
percentage: 它以百分比为单位定义了传输速率，它的粒度为一个单位。定义为千兆的百分30，即300兆速率。
frame_tx_enable:设置为1，以启用数据包传输。
lab设备的带宽测量
图5显示了每个tap端口的状态，勾选“port enabled”对tap端口进行启用。除此之外，每个端口还显示了phy的测量速度。
图5 使能tap端口
如图6所示，勾选“bandwidth meter enabed”，开始启用lab设备的带宽计量功能，能计算经过两个tap之间的流量带宽大小。
图6 启用lab的带宽计量
如图7所示，通过使用过滤器选择要在哪些帧上应用带宽计量功能，最多可以配置 4 个过滤器，每个过滤器都可以通过用户设置的 id 来识别。在其 id 旁边，有一个计数器，用于测量与过滤器集匹配的帧数量。当相应的启用复选框被选中并按下应用更改按钮时，将应用过滤器。
注意：这使用全局过滤器（未进行任何过滤参数设置，只使能过滤器）
图7 启用lab的带宽计量过滤器
带宽计量功能以及过滤器参数设置并启动后，如图8所示，在“bandwidth meter”就可以看到tap0和tap1端检测出来的流量带宽，都是300m大小，符合流量生成器(gen)设置的数据传输大小。
图8 tap测量得到的带宽大小
设备的每个端口根据不同的标准记录发送和接收的帧。这些计数器是环绕式计数器并具有复位功能。当它们自然环绕、重置或重新启动设备时，它们可以归零。所有统计计数器都是只读的，因此对统计计数器的写入尝试将不成功。
图9
为了检查目的地pc接收的流量是否有误，在pc端利用wireshark工具捕获传输过来的流量，如图10所示，通过对流量报文的解析以及带宽的i/o统计，对比gen参数配置，捕获的流量与发送的流量保持一致，证明lab设备在网络中充当一个透明设备的角色。
图10 pc端捕获的传输流量
lab设备的延迟计算
如图11所示，定义将提取并存储在设备中的时间戳帧的两个段。其中，偏移量（offset）是指定要存储帧字节的字节位置，字节数（number of bytes）是指定要从指定偏移量存储的帧字节数。
图11 定义时间帧的提取字段
同理于带宽计量过滤器设置，如图12所示，帧时间戳同样具有过滤器设置，这里直接勾选不做任何过滤参数设置，使能一个全局过滤器。
图12 启用lab的帧戳过滤器
如图13所示，勾选“frame timestamper enabled”，开始启用lab的延迟计算功能。并分别点击tap下方的“download capturelife”开始捕获带有时间戳信息的帧，web网页会下载带有.csv后缀的文件，此文件用于计算tap0和tap1之间的网络拓扑的传输延迟。
图13 启用lab的延迟计算功能
如图14所示，tap0捕获的csv文件，文件中有之前设置的每个帧的偏移字段，以及在开头当中这个帧捕获时所对应的时间戳信息，同理tap1捕获的csv文件也一样，延迟需要进行计算两个文件的信息。
图14 捕获的帧时间戳csv文件
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rely-tsn-lab是一种新概念的测试工具，可以在不同的测试条件下测量设备或tsn网段的延迟和带宽。
网
络
中
的
接
入
方
式
rely-tsn-lab
开始使用rely-tsn-lab的第一步是将设备连接到lan段或被测设备上。rely-tsn-lab对从端口0收到的帧执行所有操作，并将它们转发到端口1,端口2的情况也一样，但帧被转发到端口3。端口1和端口3收到的所有流量都分别传递给端口0和端口2，没有任何变化。在rely-tsn-lab中实现的框图如图1所示。
图1 rely-tsn-lab内部结构
01
pl部分
soc的可编程逻辑部分，该部分由两个实验工具块组成，执行过滤、错误注入、带宽计量和延迟计量的功能。第一个labtool通过port-0和port-1向lan段或被测设备注入流量。第二个labtool通过port-2和port-3工作，从局域网段或被测设备上获取流量。此外，这两个模块都连接到第三个模块，实现相应的同步，以达到时间标记的目的。
02
ps部分
soc 的处理系统部分，该部分通过内部配置接口连接到 pl 部分。它还有一个称为服务端口的外部连接，可用于配置设备和检索存储的 .csv 文件。服务端口可以设置在与其他以太网端口不同的网络中。
建议的测试设置如图2所示。流量可以在进入被测网络之前以及在到达目的地之前再次被标记、测量或损坏。
图2 lab接入网络方式
rel-tsn-lab 对所有流量都是透明的（启用错误注入时除外）。仅添加了大约 1us 的延迟。该延迟在两个方向上是对称的。这允许出于同步目的而在没有不对称的情况下测量路径延迟。
基
本
功
能
测
试
rely-tsn-lab
网络拓扑模型
如下方的网络拓扑模型（见图3），这里利用流量生成器（gen）作为数据源进行流量发送，pc作为目的地，中间以一个交换机（bridge）模拟大规模中间节点，设备lab则用于测量数据源到目的地之间的流量传输带宽以及延迟。
图3 测试的网络拓扑结构
注意：也可以用gen剩余端口通过交换机向目的地pc发送多种不同类型的流量，通过配置过滤策略，根据不同的参数（ip 地址、以太网类型、内容等）限制测量不同流量的带宽和传输延迟。
gen定义传输的流量
使用流量生成器产生流量传输，以便在rec中捕获此流量类别，gen传输参数设置如图4所示。
图4 gen流量参数设置
dst_mac_address_lo: 该mac地址被设备用作生成的任何出站帧的目标地址。这些位对应于mac地址的低部分（位31至0）。设置为目标pc的0x5b893fbe。
dst_mac_address_hi: 该mac地址被设备用作生成的任何出站帧的目标地址。这些位对应于mac地址的高部分（位47至32）。设置为目标pc的0x80fa。
frame size:它指定要传输的帧长。这个大小从60字节增加到1518字节（没有crc字段）。定义为1500字节大小。
ethertype: 它指定要传输的帧的以太类型。默认值为0x000088fb。
percentage: 它以百分比为单位定义了传输速率，它的粒度为一个单位。定义为千兆的百分30，即300兆速率。
frame_tx_enable:设置为1，以启用数据包传输。
lab设备的带宽测量
图5显示了每个tap端口的状态，勾选“port enabled”对tap端口进行启用。除此之外，每个端口还显示了phy的测量速度。
图5 使能tap端口
如图6所示，勾选“bandwidth meter enabed”，开始启用lab设备的带宽计量功能，能计算经过两个tap之间的流量带宽大小。
图6 启用lab的带宽计量
如图7所示，通过使用过滤器选择要在哪些帧上应用带宽计量功能，最多可以配置 4 个过滤器，每个过滤器都可以通过用户设置的 id 来识别。在其 id 旁边，有一个计数器，用于测量与过滤器集匹配的帧数量。当相应的启用复选框被选中并按下应用更改按钮时，将应用过滤器。
注意：这使用全局过滤器（未进行任何过滤参数设置，只使能过滤器）
图7 启用lab的带宽计量过滤器
带宽计量功能以及过滤器参数设置并启动后，如图8所示，在“bandwidth meter”就可以看到tap0和tap1端检测出来的流量带宽，都是300m大小，符合流量生成器(gen)设置的数据传输大小。
图8 tap测量得到的带宽大小
设备的每个端口根据不同的标准记录发送和接收的帧。这些计数器是环绕式计数器并具有复位功能。当它们自然环绕、重置或重新启动设备时，它们可以归零。所有统计计数器都是只读的，因此对统计计数器的写入尝试将不成功。
图9
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图10 pc端捕获的传输流量
lab设备的延迟计算
如图11所示，定义将提取并存储在设备中的时间戳帧的两个段。其中，偏移量（offset）是指定要存储帧字节的字节位置，字节数（number of bytes）是指定要从指定偏移量存储的帧字节数。
图11 定义时间帧的提取字段
同理于带宽计量过滤器设置，如图12所示，帧时间戳同样具有过滤器设置，这里直接勾选不做任何过滤参数设置，使能一个全局过滤器。
图12 启用lab的帧戳过滤器
如图13所示，勾选“frame timestamper enabled”，开始启用lab的延迟计算功能。并分别点击tap下方的“download capturelife”开始捕获带有时间戳信息的帧，web网页会下载带有.csv后缀的文件，此文件用于计算tap0和tap1之间的网络拓扑的传输延迟。
图13 启用lab的延迟计算功能
如图14所示，tap0捕获的csv文件，文件中有之前设置的每个帧的偏移字段，以及在开头当中这个帧捕获时所对应的时间戳信息，同理tap1捕获的csv文件也一样，延迟需要进行计算两个文件的信息。
图14 捕获的帧时间戳csv文件
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