Note# 2024-3-21

今天被一个做芯片测试的客户追着问，应该合作在测试仪上做完全自定义的报文，添加自己的私有协议进去，他觉得每次都导入报头太麻烦了，然后就看了下Application Note关于CDF功能的描述，照着机翻的版本来回看了看，好像是有点意思。

场景需求：可自由编程/自定义的测试数据封包

在以太网通信产品研发过程中，灵活生成测试数据封包的能力是很有必要的，如测试验证 NPU（Network Processor Unit）需要用户能够对数据封包中的每个字节进行可编程/自定义控制。

NPU 可用于Switch、Router、Firewall、DPI等通信网络设备中,其在设备中承担任务包含：
- 识别区分数据封包中的每个比特字符
- 路由信息表查询
- 根据需要更改数据包中的某字段
- 管理队列和缓冲区

在开发过程中，必须验证 NPU 不仅在处理预期数据包时具有可预测的行为，而且在异常数据包到达 NPU 时也具有可预测的行为，开发过程还可能涉及需要 NPU 执行特定操作的新协议报文格式。可自由编程的测试数据封包功能将帮助开发人员生成测试流量，从而评估异常数据封包、新协议报文格式和其他流量条件下对设备的影响。同样的其他设通信设备的开发也会需要可自由编程的测试数据封包。

信雅纳：CDF（Custom Data Field ）/自定义数据字段

自定义数据字段（CDF）已在新Odin-10G，Loki-100G，Thor-400G，Freya-800G上做支持。

它允许为测试流量Streams定义一系列自定义数据字段

• 每个 CDF 将按照Streams中定义的顺序作为独立的测试数据封包发送
• 每个CDF 可以设定不同的长度大小和不同的内容
• 每个CDF 可按照为数据流指定的偏移值插入到测试数据包

如果为数据流指定了一组协议报文头（Protocol Header Segment），且 CDF 偏移值位于报文头所占区域内，则 CDF 数据可能会覆盖掉协议报文头数据。如果偏移量为 0，CDF 将覆盖为测试数据包定义的所有协议报文头。如果将偏移量设为 0，同时禁用帧校验序列（FCS）和仪表标签跟踪数据（TPLD）字段，则可以自由编程测试数据包中的所有字节。如何禁用 FCS 和 TPLD 将在后续说明。

每个测试端口的 CDF内存被分成 CDF 小块，每个小块包含一个CDF。数据块的大小对数据流中的所有 CDF 都是相同的，并且尺寸适合最大的 CDF。块大小为 2的n次方字节，范围从 64 字节到端口的最大传输单元 (MTU)。如果 CDF 短于数据块大小，数据块的剩余部分将用系统自动填充，自动填充的内容在数据流属性面板的 "Payload Content "部分定义为 "Payload Type"。

如果上面一段机翻的很拗口，可以总结为以下内容

Protocol Header 与Payload本质是一样的，所以定义了CDF字段，如果没有加Offset偏移量，将是会替换掉之前设定Segment/Protocol Header.

默认测试仪会计算加上FCS/CRC校验和在最后面，以及加入TPLD标签（用以追踪区分是否为仪表的发出的数据包），想发送完全自定义的报文，需要禁用掉FCS & TPLD.

图 2 展示了以数据流形式发送的测试数据包，该数据包定义了两个覆盖部分 MAC 标头的 CDF。每个 CDF 都作为单独的测试数据包发送。对于数据流中定义的测试数据包，偏移和协议报头是通用的。如果需要在每个测试数据包中显示数据包头，偏移量必须至少设置为数据包头部分的长度。如果需要对偏移和协议标头进行不同的定义，则必须在单独的数据流中定义 CDF。

图 2：使用两个 CDF 覆盖部分 MAC 标头的数据流定义
测试数据包的总长度在数据流属性面板的 "数据包内容 "部分定义（见图 5）。
- 如果测试数据包的总长度大于偏移 + CDF 块 + PTLD + FCS 的大小，则会在 CDF 块和 TPLD 之间添加填充 - 图 2 显示了两个测试数据包，其中在实际 CDF 之后和 CDF 块之后都添加了填充。
- 如果测试数据包的总长度短于偏移 + CDF 块 + PTLD + FCS 的大小，则会从 CDF 块的末端（即填充可能所在的位置）切下 CDF 块，使其与测试数据包相匹配。
- 如果 CDF 数据偏移设置在协议标头段结束后的位置，则在协议标头和 CDF 之间添加填充（见图 3）。

图 3：带有一个 CDF 的测试数据包，从协议标头（此处为 MAC 标头）后 10 个字节开始

启用 CDF 功能

在父端口属性面板（见图 4）的 "Custom Data Field "字段中选择 "Payload mode"，即可启用 CDF 功能。这将启用该端口上所有数据流的功能。

图 4：有效负载模式字段

定义数据包总大小和填充

在数据流属性面板的数据包内容部分，可以定义与 CDF 相关的几个参数：
- 数据包大小类型
- 指定数据流中测试数据包总长度的信息
- 有效载荷类型（Payload Type），定义测试数据包中 CDF 块前后和内部可能使用的填充。

图 5：所选有效载荷类型将用作填充

配置 CDF

如图 6 所示，在数据流的父端口上启用 CDF 功能后，数据流属性页面中将启用新的自定义数据字段部分。

图 6：CDF 配置
单击添加另一个 CDF。添加新的 CDF 时，需要定义其长度。以后可以通过点击 。
数据流中 CDF 的偏移量（即数据包的起点）在 "字段偏移量 "字段中设置。
在 "字段数据值 "中输入所需的 CDF 内容。

禁用 FCS

在数据流属性面板的 "错误处理 "部分取消选中 "插入帧校验和（FCS）"复选框，就可以从测试数据包中省略帧校验序列（FCS）。

图 7：数据流属性面板的 "错误处理 "部分

禁用 TPLD

在标准 Xena 测试数据包的末尾，默认添加了一个特殊的专有数据区，称为仪表追踪标签数据（TPLD）（见图 2、图 3 和图 12）。TPLD 包含数据包的各种信息，允许 Xena 测试仪检测数据包丢失或排序错误等异常情况，并测量以太网链路上的延迟和数据包抖动。启用 CDF 功能后，您可能需要从传输流中的测试数据包中移除 TPLD，以便完全控制数据包的内容。

创建数据流时，将为该数据流分配一个数据流编号和一个测试有效载荷 ID (TID)，用于标识 TPLD。如果如图 8 所示移除测试有效载荷 ID，则 TPLD 将被省略。

图 8：数据流属性面板的标识部分
自由编程测试数据包的六个步骤
总结：要启用可自由编程的测试数据包，即用户可以在支持 CDF 的 测试板卡模块上定义数据包的所有字节，必须执行以下步骤：
1. 激活测试端口上的 CDF 功能（见图 4）
2. 设置数据包大小，使其与所需测试数据包的长度完全匹配（见图 5） 3.
3. 将偏移设置为 0（见图 6）
4. 将所需内容输入 CDF（见图 6） 5.
5. 禁用 FCS（见图 7）
6. 禁用 TPLD（见图 8）
如果需要不同大小的 CDF 且不想添加填充，则必须为每种 CDF 大小定义一个新的数据流。

数据包顺序

默认情况下，数据流被独立处理，并合并为端口的综合流量模式，同时考虑为每个数据流定义的传输配置文件（见图 10，正常端口 TX 模式）。

图 9：数据流属性面板的识别部分
如果将父端口属性面板中的端口 TX 模式设置为顺序（图 9），则可以顺序发送测试数据包： 每个数据流依次发送一个或多个数据包，然后以循环模式继续发送到下一个数据流。数据流的数据包数量输入该数据流传输配置文件中的 Seq.Packets 字段（见图 10，顺序 TX 模式）。单个数据流的传输速率将被忽略；总体传输速率由传输配置文件部分的端口级别决定（图 9）。考虑到数据包长度和数量，这反过来又决定了每个数据流的速率。一个周期内的最大数据包数（即所有启用数据流的 Seq.Packets 之和）为 500。

正常端口传输模式（默认） 顺序传输模式

以下解释的是端口的调度模式与流的调度模式

图 10：数据流传输配置文件定义
- 如果 Seq.Packets 字段中的数字与数据流中的 CDF 数量一致，则先发送该数据流中的所有 CDF，然后再发送下一个数据流中的 CDF。
- 如果 Seq.Packets 数量高于数据流中的 CDF 数量，则重复发送该数据流中的 CDF，直到达到 Seq.Packets 数量；然后发送下一个数据流中的 CDF。
- 如果 Seq.Packets 数量少于数据流中的 CDF 数量，则在可以发送数据流中的 CDF 时，按数据流中定义的顺序发送该数量的 CDF。
图 11 展示了 Seq.Packets 的不同设置对流量模式的影响。在所有示例中，为数据流 1 定义了两个 CDF，而为数据流 0、2 和 3 定义了一个 CDF。

图 11：不同 Seq.Packets 设置下的顺序测试数据包流量示例
CDF 规格
CDF 功能可用的总面积取决于测试模块类型和端口配置。
每个 100G 端口的基本 CDF 规格：
- 最大 CDF 数量： 4096
- 最大 CDF 大小： 端口的 MTU。
- 最大 CDF 偏移量 = 2032
- 最大 CDF 内存：262144 字节（256 k字节）
端口的 MTU 可以在端口属性面板的端口功能部分找到，即 "最大数据包长度"（请注意，不同数据速率的端口可能有不同的 MTU）：

图 13：最大数据包长度（字节）是端口的 MTU（本例中为 12288 字节）
未来版本的 M1QSFP28SFP28 测试模块在 100G 时将支持以下功能：
- 最大 CDF 数量： 14336
- 最大 CDF 大小： 端口的 MTU。
- 最大 CDF 偏移量 = 2032
- 最大 CDF 内存：917504 字节（892 千字节）
当模块以较低的端口速度运行时，各端口共享上述 CDF 内存和每个端口的最大 CDF 数量，具体如下：
每个端口的 CDF 内存：
- 40G/50G 端口： 最大 100G CDF 内存/2
- 25G 端口： 最大 100G CDF 内存 / 4
- 10G 端口： 最大 100G CDF 内存 / 8
每个端口的最大 CDF 数量：
- 40G/50G 端口： 最大 100G CDF 数量 / 2
- 25G 端口： 最大 100G CDF 数量 / 4
- 10G 端口： 最大 100G CDF 数量 / 8

CDF 内存分配

单个数据流使用的 CDF 内存量分三步计算：
1. 计算 CDF 大小
CDF 的大小由其包含的数据字节数及其在数据包中的偏移量组合而成。计算公式如下
CDF 大小 = datasize（字节数）+ (offsetbytes_value modulo 8)。
例如，偏移量为 3、数据大小为 234 字节的 CDF，其 CDF 大小为 237 字节；如果偏移量为 11，则 CDF 大小也为 237 字节（11 取 8 为 3）。
2. 计算 CDF 块内存大小
每个数据流的 CDF 内存被分割成若干块，每个块包含一个 CDF。CDF 块的大小对于数据流中的所有 CDF 都是相同的，长度为 2n 字节，尺寸为适合最大 CDF 的大小（见步骤 1）。
(见步骤 1）。数据块大小的范围从 64 字节到端口的 MTU。
举个例子： 如果为数据流定义的最大 CDF 条目为 237 字节，则数据块大小为 256 字节。因此，该数据流的所有 CDF 都将使用 256 字节内存，而不考虑它们各自的大小。
3. 计算单个数据流的 CDF 内存使用量
根据上述两个步骤，计算单个数据流的 CDF 内存使用量的公式为
数据流 CDF 内存使用量 = CDF_memory_block_size *_of_CDFs 数量 
因此，如果上述示例中描述的数据流有 500 个 CDF，则该数据流使用的 CDF 内存总量为：256 字节 * 500 = 128000 字节。

信雅纳：Extended Payload/扩展有效载荷

扩展有效载荷功能是 Xena Networks 高速测试模块的另一项功能。扩展有效载荷允许用户定义很长的有效载荷。扩展有效载荷将占据测试数据包中紧随协议头部分之后的整个有效载荷字段。
启用扩展有效载荷功能
在父端口面板的 "有效载荷模式 "字段中选择 "扩展有效载荷"，即可启用扩展有效载荷功能（见图 4）。这将启用该端口上所有数据流的功能。

配置扩展有效负载

启用扩展有效载荷后，就可以在 "扩展有效载荷大小 "字段中为图 14 所示的数据流设置所需的数据包内容区域大小。但请注意，测试数据包的总大小（也在图 14 中定义）必须小于为数据流定义的协议头大小 + 扩展有效载荷 + TPLD + FCS。
- 如果数据包总大小小于此值，扩展有效载荷将被剪切以适应测试数据包。
- 如果数据包较长，将在扩展有效载荷和 TPLD 之间插入衬垫

图 14：设置扩展有效载荷大小

图 15：流协议标头编辑器
如图 15 所示，设置好大小后，流协议标头编辑器中就会出现相应的数据区。用户可以在数据区填入所需的内容。
与 CDF 一样，扩展有效载荷也被填入一个长度为 2n 字节的数据块中。块的大小从 64 字节到端口的 MTU 不等；扩展有效载荷适合的最小大小被使用。扩展有效载荷未使用的数据块中的字节会像 CDF 数据块一样被填充。

图 16 展示了一个测试数据包，在 166 字节的测试数据包中包含 120 字节的扩展有效载荷。对于图 16 中的测试数据包，这意味着扩展有效载荷和扩展有效载荷占用的内存块中剩余的 8 个字节有足够的空间。
图 16：带有 120 字节扩展有效载荷的测试数据包

禁用 FCS 和 TPLD

如图 7 和图 8 所示，对于 CDF，可在带有扩展有效载荷的测试数据包中省略 FCS 和 TPLD。
 

扩展有效载荷内存分配

扩展有效载荷功能是 CDF 功能的一种特殊应用，其偏移量与测试包中的标头相匹配。因此，有关 CDF 规范和 CDF 内存分配的章节也适用于扩展有效载荷功能。

修改器/Modifers/字段跳变

可以在扩展有效载荷区域设置修改器，就像在普通协议字段中设置修改器一样。
修改器不能在 CDF 上设置，因为该功能本身可被视为具有与修改器选项相同的某些特性，但规模要大得多。