CN103023720B - 一种测试广域网接口性能的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以太网通信设备的测试技术，其公开了一种通过自动构造报文来测试广域网接口性能的方法，解决传统技术中采用专用测试仪进行测试带来的测试不准确、成本高的问题。该方法可以概括为：自动构造报文，然后对报文中连续出现五个1的字段进行调整，直至不出现连续五个1的字段，并通过发包流量控制模块比较被测设备的以太网口接收的数据包的数量和其广域网接口发送出去的数据包的数量，以此来对发包流量进行控制，直至恰好不出现丢包现象，此时的发包流量即为广域网接口的实际流量。此外，本发明还公开了一种测试广域网接口性能的系统，本发明适用于对以太网通信设备的广域网接口的测试。

Description

一种测试广域网接口性能的系统及方法

技术领域

本发明涉及以太网通信设备的测试技术，特别涉及一种通过自动构造测试报文来测试网络通信设备广域网接口性能的系统及方法。

背景技术

随着通信技术的发展，网络通信设备的广域网接口带宽飞速提高，但不管接口带宽如何变化，IETF（互联网工程任务组）RFC2544测试标准要求各种接口能够按照最大速度进行线速转发，同时客户或使用者也需要了解设备接口的性能值。目前业界所采用的测试网络通信设备广域网接口的方法是：使用专用测试仪设置测试报文初始值之后，启动测试性能的相应功能，待测试结束后查看测试结果。该方式测试简单，但实际上无法精确测试出广域网接口的性能值，因为在测试仪发出的测试报文中有很多是会被转义的（如果报文中存在连续五个一的情况，则在第五个一前插入一个零），而测试仪在测试过程中不会计算这种被转义的测试报文数量，因此使用测试仪测出来的广域网接口性能值总会比实际能够达到的性能值小，而接口真正的性能值则无从知晓；此外，专用测试仪的造价也较高，采用专业测试仪进行测试也无疑增加了测试的成本。

因此，有必要提出一种能够准确测试出网络通信设备广域网接口真实转发性能的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种测试广域网接口性能的系统及方法，解决传统技术中采用专用测试仪进行测试带来的测试不准确、成本高的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：一种测试广域网接口性能的系统，包括测试装置、被测设备、辅测设备；所述测试装置的以太网接口与被测设备的以太网接口之间通过以太网线路相连；所述被测设备的广域网接口与所述辅测设备的广域网接口之间通过广域网线路相连；

所述测试装置包括测试报文构造模块、测试报文调整模块、发包模块、发包流量控制模块；

所述测试报文构造模块，用于自动构造测试报文，将构造的测试报文提交给测试报文调整模块；

所述测试报文调整模块，用于遍历测试报文调整测试报文中不出现连续五个1的字段，将调整后的测试报文提交给发包模块；

所述发包模块，用于将经过测试报文调整模块提交过来的测试报文通过测试装置的以太网接口发送给被测设备的以太网接口；

所述发包流量控制模块，用于比较所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量的差距，以此来通知发包模块调整发送测试报文的流量，当所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量相等，未发生丢包时，此时的发包模块发送测试报文的流量即为所述被测设备的广域网接口的实际带宽；

所述被测设备，用于通过其以太网接口接收测试装置发送过来的测试报文，并通过其广域网接口将测试报文发送给辅测设备；

所述辅测设备，用于通过其广域网接口接收所述被测设备发送过来的测试报文。

进一步的，所述测试装置为PC机或笔记本电脑。

进一步的，所述测试报文调整模块,还用于在遍历测试报文之前，首先将从测试报文构造模块接收的测试报文转换为二进制码。

进一步的，所述测试报文调整模块,还用于对测试报文转换后的二进制码进行遍历，若转换后的测试报文中出现连续五个1的字段为CRC校验码，则将测试报文中的TTL字段值或标志字段值以每次加1或减1的幅度上下调整；若该连续出现五个1的字段为其它字段，则将测试报文对应字段以每次加1或减1的幅度上下调整，直至调整后的测试报文中不出现连续五个1的字段。

进一步，所述发包流量控制模块还用于计算被测设备的广域网接口的带宽理论值，并通知发包模块将发送测试报文的流量配置为该带宽理论值，如果所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量大于其广域网接口发送的测试报文数量，出现丢包的现象，则通知发包模块减小发包流量，直至恰好不出现丢包现象。

此外，本发明还提出了一种测试广域网接口性能的方法，该方法包括以下步骤：

a.测试报文构造模块自动构造测试报文，将构造的测试报文提交给测试报文调整模块；

b.测试报文调整模块遍历测试报文，调整测试报文不出现连续五个1的字段，将调整后的测试报文提交给发包模块；

c.发包模块将经过测试报文调整模块提交过来的测试报文通过测试装置的以太网接口发送给被测设备的以太网接口；

d.被测设备通过其以太网接口接收测试装置发送过来的测试报文，并通过其广域网接口将测试报文发送给辅测设备；

e.发包流量控制模块比较被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量的差距，以此来通知发包模块调整发送报文的流量，当所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量相等，未发生丢包时，此时的发包模块发送报文的流量即为所述被测设备的广域网接口的实际带宽。

进一步的，步骤b中，所述测试报文调整模块遍历测试报文，调整测试报文中不出现连续五个1的字段的方法是：测试报文调整模块首先将接收的测试报文转换为二进制码，再对转换后的二进制码进行遍历，判断测试报文中出现连续五个1的字段为CRC校验码，则将TTL值或标志字段值以每次加1或减1的幅度上下调整并重新遍历；若出现连续五个1的字段为其它字段，则将对应字段以每次加1或减1的幅度上下调整并重新遍历，直至调整后的测试报文不再出现连续五个1的字段。

进一步的，步骤c中，还包括：发包流量控制模块计算被测设备的广域网接口的带宽理论值，再通知发包模块将发送报文的流量设置为该带宽理论值后，发包模块将来自测试报文调整模块调整后的测试报文通过测试装置的以太网接口发送给被测设备的以太网接口。

进一步的，所述被测设备的广域网接口的带宽理论值为该广域网接口每秒发送的报文数，等于：INT(广域网理论带宽/(A2-18+4+2+2)/8)，其中A2表示以太帧长度。

本发明的有益效果是：通过软件来实现广域网接口的测试，不需要使用贵重的专用测试仪，可以降低测试成本；通过对构造的测试报文中连续出现五个1的字段进行自动调整，避免在测试中报文被转义，确保了测试的准确性。

附图说明

图1为本发明的测试系统实施例的组网图；

图2为本发明中的测试装置中的软件模块结构框图；

图3为本发明的测试方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。本发明的测试系统可以适用于任何带广域网接口的网络通信设备，包括路由器、带广域网接口的交换机等；而本发明所采用的测试装置，可以是任何可以运行测试软件的测试终端，如PC机、笔记本电脑等。

参见图1，为本发明实施例中的测试系统示意图，包括作为测试装置采用PC机、被测设备A和辅测设备B；在进行组网时，将PC机的以太网接口与被测设备A的以太网接口f0之间通过以太网线路相连，将被测设备A的广域网接口Serial0/0与辅测设备B的广域网接口Serial0/1之间通过广域网线路相连；将PC机的网关配置为100.0.0.1，将所述被测设备A的以太网接口f0的地址配置为100.0.0.1/24，将所述被测设备A的广域网接口Serial0/0的地址配置为1.0.0.1/24，将所述辅测设备B的广域网接口Serial0/1的地址配置为1.0.0.2/24。

在PC机上运行测试需要的相关软件模块，其结构如图2所示，包括测试报文构造模块、测试报文调整模块、发包模块、发包流量控制模块；

所述测试报文构造模块用于自动构造测试报文，将构造的测试报文提交给测试报文调整模块；所述测试报文调整模块用于遍历测试报文，查找存在连续出现五个1的字段，并对这些字段进行调整，直至测试报文中不存在连续五个1的字段，将调整后的测试报文提交给发包模块；所述发包模块将经过测试报文调整模块提交过来的调整后的测试报文通过测试装置的以太网接口发送给被测设备的以太网接口；所述发包流量控制模块用于比较所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量的差距，以此来通知发包模块调整发送报文的流量，当所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量相等，未发生丢包时，此时的发包模块发送报文的流量即为所述被测设备的广域网接口的实际带宽。

基于上述测试系统，本发明中的测试方法的一种实施例参见图3，其采用以下步骤实现：

1、测试报文构造模块自动构造测试报文，构造测试报文的方法具体为：填充源IP地址，目的IP地址，TTL，标志字段（Identification），计算出首部校验和（checksum），固定报文内容填充值（例如：65），驱动CRC校验码（需计算），最后形成完成的测试报文；

2、测试报文构造模块将构造的测试报文提交给测试报文调整模块，测试报文调整模块接收测试报文构造模块的测试报文，遍历该测试报文，查找测试报文中是否存在连续出现五个1的字段，并对这些字段或者TTL值或标志字段值进行调整，直至报文中不存在连续五个1的字段，将调整后的测试报文提交给发包模块；在具体实现上，测试报文调整模块可以生成一个计数器，每当查找到测试报文中的1就对计数器进行累加，当计数器的值为5时，那么这种测试报文将会被转义，不符合本发明的测试要求，因此需要调整存在连续五个1的测试报文中部分字段的值，具体为：若该连续出现五个1的字段为CRC校验码，则将TTL值或标志字段值以每次加1或减1的幅度上下调整；若该连续出现五个1的字段为其它字段，则将对应字段以每次加1或减1的幅度上下调整；在调整后，测试报文调整模块继续遍历该测试报文查找是否存在连续出现五个1的字段，若有，则继续按照上述方式进行调整，直至测试报文中不存在连续五个1的字段；

3、发包流量控制模块计算被测设备的广域网接口的带宽理论值，在通知发包模块将发送测试报文的流量配置为该带宽理论值后，发包模块将来自测试报文调整模块调整后的测试报文通过测试装置的以太网接口发送给被测设备的以太网接口；假定被测板卡为E1卡，其理论性能为2M，则E1线路理论最大吞吐（PPS）计算公式如下：

E1(PPS)=INT(2048000/(A2-18+4+2+2)/8)

PPS：每秒钟发送的报文数。

A2：为以太帧长度（12字节链路头＋2字节类型＋数据部分＋4字节CRC），该值最小为64字节。（凡是长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧）。

18：以太帧开销。

4：PPP/HDLC帧头（括号中的4）。

2：PPP/HDLC帧的CRC校验和（括号中的前一个2）。

2：PPP/HDLC帧分隔符7E字节（括号中的后一个2）。

8：bit与Byte之间的转换。

对于其他广域网板卡的理论最大吞吐量的计算方法是相同的，发包工具发送的流量计算，即X(PPS)=INT(广域网理论带宽/(A2-18+4+2+2)/8)。

4、被测设备通过其以太网接口接收测试装置发送过来的测试报文，并通过其广域网接口将测试报文发送给辅测设备；

5、发包流量控制模块比较被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量的差距，以此来通知发包模块调整发送测试报文的流量，当所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量相等，未发生丢包时，此时的发包模块发送报文的流量即为所述被测设备的广域网接口的实际带宽；在步骤3中，发包模块起初是以广域网接口的带宽理论值来进行测试报文发送的，如果被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量大于其广域网接口的发送的测试报文数量，则说明该被测设备的广域网接口的吞吐量并未达到理论带宽值，存在丢包现象，则发包流量控制模块通知发包模块减小发包流量，如果仍出现丢包现象，则继续减小发包流量，如果广域网接口发包无压力，则增大发包流量，如此反复，直至恰好不出现丢包现象，此时的发包流量即为广域网接口的实际带宽，通过与计算出的理论值对比，即可知道广域网接口性能是否符合预期。

在测试中注意被测设备上的以太口需要将ARP学习设置为永不超时，被测设备和辅测设备上的广域网口KeepAlive关掉，如果广域网接口封装的协议是HDLC接口则，在此基础上还需将地址请求关掉，这样做的目的是为了使各个接口的报文统计接近转发报文数量，尽量避免其他报文的收发对统计有干扰。

本发明针对传统技术中采用专用测试仪进行测试带来的测试不准确、成本高的问题，提出一种测试广域网接口性能的系统及方法，一方面，通过软件来实现广域网接口的测试，不需要使用贵重的专用测试仪，可以降低测试成本；另一方面，通过对构造的报文中连续出现五个1的字段进行自动调整，避免在测试中报文被转义，确保了测试的准确性。

本发明方法适用于各种广域网接口的性能测试，不仅能够精确测试出实际带宽且能够避免测试仪器的繁琐设置以及成本偏高的问题，此测试方法操作简单，能够自动构造报文，且构造的报文可重复使用完成测试。实用性、易用性强，方便推广使用。

Claims (7)

1.一种测试广域网接口性能的系统，其特征在于，包括测试装置、被测设备和辅测设备；所述测试装置的以太网接口与被测设备的以太网接口之间通过以太网线路连接；所述被测设备的广域网接口与所述辅测设备的广域网接口之间通过广域网线路连接；

所述测试装置包括测试报文构造模块、测试报文调整模块、发包模块、发包流量控制模块；

所述测试报文构造模块，用于自动构造测试报文，将构造的测试报文提交给测试报文调整模块；

所述测试报文调整模块，用于在遍历测试报文之前，首先将从测试报文构造模块接收的测试报文转换为二进制码，然后对测试报文转换后的二进制码进行遍历，若转换后的测试报文中出现连续五个1的字段为CRC校验码，则将测试报文中的TTL字段值或标志字段值以每次加1或减1的幅度上下调整；若该连续出现五个1的字段为其它字段，则将测试报文对应字段以每次加1或减1的幅度上下调整，直至调整后的测试报文中不出现连续五个1的字段；

所述发包模块，用于将测试报文调整模块调整后的测试报文通过测试装置的以太网接口发送给被测设备的以太网接口；

所述发包流量控制模块，用于比较所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的报文数量的差距，以此来通知发包模块调整发送报文的流量，当所述被测设备的以太网接口接收到的报文数量和其广域网接口发送的报文数量相等，未发生丢包时，此时的发包模块发送报文的流量即为所述被测设备的广域网接口的实际带宽；

所述被测设备，用于通过其以太网接口接收测试装置发送过来的测试报文，并通过其广域网接口将测试报文发送给辅测设备；

所述辅测设备，用于通过其广域网接口接收所述被测设备发送过来的测试报文。

2.如权利要求1所述的一种测试广域网接口性能的系统，其特征在于，所述测试装置为PC机或笔记本电脑。

3.如权利要求1或2所述的一种测试广域网接口性能的系统，其特征在于，所述发包流量控制模块，还用于计算被测设备的广域网接口的带宽理论值，并通知发包模块将发送测试报文的流量配置为该带宽理论值，如果所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量大于其广域网接口发送的测试报文数量，发生丢包时，则通知发包模块减小发包流量，直至恰好不发生丢包。

4.一种测试广域网接口性能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.测试报文构造模块自动构造测试报文，将构造的测试报文提交给测试报文调整模块；

b.测试报文调整模块遍历测试报文，调整测试报文不出现连续五个1的字段，将调整后的测试报文提交给发包模块；

c.发包模块将来自测试报文调整模块调整后的测试报文通过测试装置的以太网接口发送给被测设备的以太网接口；

d.被测设备通过其以太网接口接收测试装置发送过来的测试报文，并通过其广域网接口将测试报文发送给辅测设备；

e.发包流量控制模块比较被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量的差距，以此来通知发包模块调整发送测试报文的流量，当所述被测设备的以太网接口接收到的测试报文数量和其广域网接口发送的测试报文数量相等，未发生丢包时，此时的发包模块发送报文的流量即为所述被测设备的广域网接口的实际带宽；

步骤b中，所述测试报文调整模块遍历测试报文，调整测试报文中不出现连续五个1的字段的方法是：测试报文调整模块首先将接收的测试报文转换为二进制码，再对转换后的二进制码进行遍历，判断测试报文中出现连续五个1的字段为CRC校验码，则将TTL值或标志字段值以每次加1或减1的幅度上下调整并重新遍历；若出现连续五个1的字段为其它字段，则将对应字段以每次加1或减1的幅度上下调整并重新遍历，直至调整后的测试报文不再出现连续五个1的字段。

5.如权利要求4所述的一种测试广域网接口性能的方法，其特征在于，步骤c中，还包括：发包流量控制模块计算被测设备的广域网接口的带宽理论值，再通知发包模块将发送报文的流量设置为该带宽理论值后，发包模块将来自测试报文调整模块调整后的测试报文通过测试装置的以太网接口发送给被测设备的以太网接口。

6.如权利要求5所述的一种测试广域网接口性能的方法，其特征在于，所述被测设备的广域网接口的带宽理论值为该广域网接口每秒发送的报文数，等于：INT(广域网理论带宽/(A2-18+4+2+2)/8)，其中A2表示以太帧长度。

7.如权利要求4-6任意一项所述的一种测试广域网接口性能的方法，其特征在于，在所述步骤a之前包括步骤a0，设置被测设备的以太网接口的ARP学习老化时间为永不超时，设置被测设备和辅测设备上的广域网口的保活为关闭状态。