CN101369934B

CN101369934B - 网络模拟方法及网络模拟系统

Info

Publication number: CN101369934B
Application number: CN2008102245169A
Authority: CN
Inventors: 何甦
Original assignee: Beijing Star Net Ruijie Networks Co Ltd
Current assignee: Beijing Star Net Ruijie Networks Co Ltd
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2028-10-17
Also published as: CN101369934A

Abstract

本发明涉及一种网络模拟方法及网络模拟系统，方法包括将用于模拟汇聚层的设备按逻辑划分为至少两台虚拟汇聚层设备；在用于模拟汇聚层的设备上为每个划分的虚拟汇聚层设备分配一个空闲接口，并将每个虚拟汇聚层设备与分配的空闲接口绑定；将绑定的空闲接口短接；在用于模拟汇聚层的设备与用于模拟接入层的设备之间的物理链路上划分子接口；将用于模拟接入层的设备根据划分的子接口数量按逻辑划分为相应数量的虚拟接入层设备，并分别与相应的子接口绑定。系统包括逻辑划分模块、第一绑定模块、短接模块、子接口划分模块及第二绑定模块。通过将单台设备模拟为逻辑上的多台虚拟设备，减少了网络模拟测试对实际设备的需求量。

Description

网络模拟方法及网络模拟系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网络模拟方法及网络模拟系统。

背景技术

在网络设计中，通常采用层次化的结构将整个网络分为接入层、汇聚层及核心层。接入层为将网络中直接面向用户连接或访问网络的部分，允许终端用户连接到网络，因此，接入层设备具有低成本和高端口密度特性。汇聚层位于接入层和核心层之间。汇聚层设备是多台接入层设备的汇聚点，必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路。因此，汇聚层设备与接入层设备比较，需要更高的性能、更少的接口和更高的交换速率。核心层为网络主干部分。核心层的主要目的在于通过高速转发通信提供优化、可靠的骨干传输结构，因此，核心层设备应具有更高的可靠性、处理性能和吞吐量。网络各层设备中，软件实体的性能对于网络通信非常重要，需要通过模拟测试，才能保证其在网络通信中更好地发挥作用

图1为现有技术中模拟测试方案示意图。汇聚层网络的实验室测试是用实际设备搭建出模仿真实应用环境的网络结构，并在接入层设备下接入个人计算机(PC)11或者专用的测试仪器12，在模拟出来的被测试网络中进行如：网页浏览、文件传输协议(FTP)下载、视频点播、数据流量发送等实际网络通信行为。通过测试，对网络设备中的软件实体质量进行评估。

但是，由于汇聚层设备通常会汇聚多台接入层设备，在实验室模拟测试中，经常会面临设备短缺的问题。如图1所示，层次化设计的整个网络环境相对复杂，汇聚层和接入层设备众多，在实验室中搭建出整个网络，需要占用很多网络设备，并耗费大量测试人员的时间来搭建此环境。这样，实验室通常因为设备不足，而不具备模拟测试该类型网络的物质条件。

现有技术中，申请号为200410085379.7的中国专利申请《一种协议测试系统及方法》提出了一种利用虚拟连接控制台构建虚拟拓扑来进行协议测试的方法。该方法通过引入虚拟连接控制台，模拟实际组网情况进行网络配置和协议报文的转发，实现对各被测试设备间协议实体正确性的测试。但是，虚拟连接控制台仅用于构建物理拓扑之间的连接关系及其变换，实际测试对设备数量的需求并没有减少。

发明内容

本发明的目的在于提出一种网络模拟方法及网络模拟系统，以减少网络模拟测试对实际设备的需求量。

为实现上述目的，本发明提供了一种网络模拟方法，包括：

将用于模拟汇聚层的设备按逻辑划分为至少两台虚拟汇聚层设备；

在所述用于模拟汇聚层的设备上为每个划分的虚拟汇聚层设备分配一个空闲接口，并将每个虚拟汇聚层设备与分配的空闲接口绑定；

将绑定的空闲接口短接；

在所述用于模拟汇聚层的设备与用于模拟接入层的设备之间的物理链路上划分子接口；

将所述用于模拟接入层的设备根据划分的子接口数量按逻辑划分为相应数量的虚拟接入层设备，并分别与相应的子接口绑定。

本发明还提供了一种网络模拟系统，包括：

逻辑划分模块，用于将用于模拟汇聚层的设备按逻辑划分为至少两台虚拟汇聚层设备；

第一绑定模块，用于在所述用于模拟汇聚层的设备上为每个划分的虚拟汇聚层设备分配一个空闲接口，并将每个虚拟汇聚层设备与分配的空闲接口绑定；

短接模块，用于将绑定的空闲接口短接；

子接口划分模块，用于在所述用于模拟汇聚层的设备与用于模拟接入层的设备之间的物理链路上划分子接口；

第二绑定模块，用于将所述用于模拟接入层的设备根据划分的子接口数量按逻辑划分为相应数量的虚拟接入层设备，并分别与相应的子接口绑定。

上述技术方案通过将单台设备模拟为逻辑上的多台虚拟设备，并在虚拟设备之间建立拓扑连接，使得网络模拟测试能够使用少量的物理设备模拟这种复杂的汇聚网络，从而减少了网络模拟测试对实际设备的需求量，大大降低了对网络设备的占用和测试人员环境搭建的工作量。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术中模拟测试方案示意图；

图2为本发明网络模拟方法实施例一的流程图

图3为本发明网络模拟方法实施例中VRF划分示意图；

图4为本发明网络模拟方法实施例二的流程图；

图5为本发明网络模拟方法实施例二所应用的实验室网络拓扑示意图；

图6为本发明网络模拟方法实施例二中R1划分VRF后的逻辑拓扑示意图；

图7为本发明网络模拟方法实施例二中划分子接口后的逻辑拓扑示意图；

图8为本发明网络模拟方法实施例二中模拟网络完成后的拓扑示意图；

图9为本发明网络模拟系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

图2为本发明网络模拟方法实施例一的流程图，包括：

步骤21、将用于模拟汇聚层的设备如路由器、交换机等按逻辑划分为至少两台虚拟汇聚层设备，如路由器、交换机等；

划分虚拟汇聚层设备过程中还包括：在所述用于模拟汇聚层的设备上为每个划分的虚拟汇聚层设备分配一个空闲接口，并将每个虚拟汇聚层设备与分配的空闲接口绑定；

将绑定的空闲接口短接；

步骤22、在所述用于模拟汇聚层的设备与用于模拟接入层的设备之间的物理链路上划分子接口；

步骤23、将所述用于模拟接入层的设备根据划分的子接口数量按逻辑划分为相应数量的虚拟接入层设备，并分别与相应的子接口绑定。此时，完成网络模拟。

本实施例中，使用虚拟路由转发(Virtual Routing Forwarding，VRF)技术将一台设备模拟为多台网络设备，并且在模拟出来的网络设备之间建立连接关系，搭建出模拟网络，进行汇聚层网络测试，减少了对实际物理设备的需求量。

VRF是为了解决本地路由冲突而引入的一个概念。如图3所示，把路由器31在逻辑上划分为多台虚拟路由器，即多个虚拟专用网络(VirtualPrivate Net，VPN)路由转发实例VRF1、VRF2及VRF3，这里也将虚拟路由器称为VRF。每个VRF有自己独立的路由表、转发表和相应的接口。这样，就可将一台路由器模拟成多台虚拟路由器即VRF。路由器的接口绑定了某一个VRF后，该接口就会添加上一个本地唯一的VRF索引值，当报文从该接口接收到后，便可以根据该索引值判定该接口属于哪个VRF，继而查找该VRF的私网路由表，将报文从属于该VRF的其他接口转发出去。从而实现了不同VPN路由的隔离。由于不同VPN的路由存放在不同的VRF中，所以VPN路由重叠的问题也解决了，需要注意的是VRF是一个本地的概念，而不是全局的概念，VRF只在本地路由器可以被识别并生效，因而，在实际物理设备中采用VRF技术能够实现网络各层设备的模拟及测试。

图4为本发明网络模拟方法实施例二的流程图。图5为本发明网络模拟方法实施例二所应用的实验室网络拓扑示意图。其中，路由器R1、路由器R2、路由器R3均支持VRF功能。

路由器R1、路由器R2、路由器R3之间的物理链路均支持划分子接口或逻辑接口。其中，子接口是在一个物理接口上配置出来的多个逻辑上的虚接口。这些虚接口共用物理接口的物理层参数，可分别配置各自的链路层和网络层参数。这样的多个虚接口可以对应一个物理接口。

路由器R1、路由器R2、路由器R3的子接口或逻辑接口可以支持和VRF相绑定，使其只属于特定的VRF。以以太网子接口为例，路由器通过报文以太头部信息中包含的虚拟局域网标识符“VLAN ID”字段判断该报文属于哪个子接口。而子接口绑定VRF后，路由器又可以通过该子接口上的VRF索引值判断该子接口属于哪个VRF，从而形成VLAN ID<-->子接口<-->VRF的对应关系，并通过VRF的私网路由表进行转发。如果是通用路由封装隧道(GRE Tunnel)逻辑接口，则会根据GRE头部中的隧道源和目的字段判断该报文属于哪个Tunnel，再根据Tunnel所绑定的VRF的索引值判断该Tunnel属于哪个VRF，形成对应关系，再查私网路由表进行转发。

假设实验室现有的网络设备如图5所示，则模拟网络汇聚层及接入层的过程包括：

步骤41、将路由器R1虚拟即逻辑划分为2台汇聚层虚拟路由器，汇聚层虚拟路由器的数量等于用于模拟接入层的设备的数量。具体包括：

在路由器R1上划分出2个VRF：VRF1和VRF2，即，将路由器R1虚拟为2台独立的虚拟路由器；如图6所示。

在路由器R1上使用2个空闲接口，这两个空闲接口是路由器R1上连接路由器R2和路由器R3之外的其他2个接口，并将这2个空闲接口与VRF1、VRF2一一对应绑定；使用物理链路将这两个绑定VRF的接口短接起来。

步骤42、在路由器R1和路由器R2之间、路由器R1和路由器R3之间的物理链路上划分子接口。

这里，将路由器R1和路由器R2之间的链路称为链路1，路由器R1和路由器R3之间的链路称为链路2。

如图7所示，将链路1的路由器R1端划为32个子接口，链路1的路由器R2端也划为32个子接口，并使之一一对应，路由器R1的子接口1可以和路由器R2的子接口1相通信，路由器R2的子接口2可以和路由器R2的子接口2相通信，以此类推。

同理，将链路2两端也划为32个子接口，方法同上。

步骤43、将路由器R2和路由器R3分别划分为32台虚拟接入层路由器。如图8所示，具体包括：

在路由器R2上划分出32个VRF：VRF1至VRF32，并分别和子接口1-32相绑定；

在路由器R3上划分出32个VRF：VRF1至VRF32，并分别和子接口1-32相绑定。

此时，便完成了模拟网络的创建。被模拟的路由器的软件程序可通过网络(TFTP/FTP等协议)传送到实际路由器的内建Flash闪存中执行，也可以通过在实际路由器的通用串行总线(USB)接口外接存贮设备来拷贝到路由器的内建闪存(Flash)中执行。模拟出来的网络相当于两台汇聚层路由器连接了64台低端路由器，并且用于模拟汇聚层路由器的实际物理设备软件系统需要维护的路由表数量和一台路由器真实连接这64个路由器是一样的。直接在路由器R2和路由器R3下面挂接PC或者测试仪器就可以对模拟网络进行网页浏览，FTP下载，视频点播，数据流量发送等测试，并对网络设备中软件实体质量如操作系统性能等进行评估。

上述方法实施例通过将一台网络设备模拟为多台虚拟网络设备，减少了测试所需的实际设备占用，降低了测试的成本。本方法实施例除了图4所示的基础网络拓扑需要手工搭建外，其余的配置均通过在路由器上简单配置命令实现，大大减轻了测试人员搭建测试环境的工作量；并且，模拟出来的环境和真实环境并没有本质上的区别，运行过程中对路由器操作系统等软件实体的压力和性能考验都是一致的，能够满足测试需要，并基于此模拟环境对汇聚层设备及接入层设备的软件质量做出评估。

图9为本发明网络模拟系统实施例的结构示意图。网络模拟系统包括：逻辑划分模块91、第一绑定模块92、短接模块93、子接口划分模块94及第二绑定模块95。逻辑划分模块91用于将用于模拟汇聚层的设备按逻辑划分为至少两台虚拟汇聚层设备；第一绑定模块92用于在所述用于模拟汇聚层的设备上为每个划分的虚拟汇聚层设备分配一个空闲接口，并绑定；短接模块93用于将绑定的空闲接口短接；子接口划分模块94用于在所述用于模拟汇聚层的设备与用于模拟接入层的设备之间的物理链路上划分子接口，子接口划分模块94在所述物理链路的两端划分的子接口数量相等。第二绑定模块95用于将所述用于模拟接入层的设备根据划分的子接口数量按逻辑划分为相应数量的虚拟接入层设备，并分别与相应的子接口绑定。第二绑定模块95在所述用于模拟接入层的设备划分的虚拟接入层设备的数量等于本端划分的子接口数量。本实施例系统的工作原理详见上述方法实施例。

上述系统实施例通过逻辑划分模块、第一绑定模块、短接模块、子接口划分模块及第二绑定模块等将一台网络设备模拟为多台虚拟网络设备，减少了模拟网络测试所需的实际设备占用，降低了测试的成本。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种网络模拟方法，其特征在于，包括：

将绑定的空闲接口短接；

2.根据权利要求1所述的网络模拟方法，其特征在于，在所述用于模拟汇聚层的设备与用于模拟接入层的设备之间的物理链路上划分子接口包括：在所述物理链路的两端划分数量相等的子接口；

将所述用于模拟接入层的设备根据划分的子接口数量按逻辑划分为相应数量的虚拟接入层设备包括：

在所述用于模拟接入层的设备端按逻辑划分虚拟接入层设备；

所述虚拟接入层设备的数量等于在所述物理链路的用于模拟接入层的设备端划分的子接口数量。

3.根据权利要求1或2所述的网络模拟方法，其特征在于，将用于模拟汇聚层的设备按逻辑划分为至少两台虚拟汇聚层设备包括：将用于模拟汇聚层的设备按逻辑划分为至少两台虚拟汇聚层路由器。

4.根据权利要求1或2所述的网络模拟方法，其特征在于，所述用于模拟汇聚层的设备按逻辑划分的虚拟汇聚层设备数量等于用于模拟接入层的设备的数量。

5.一种网络模拟系统，其特征在于，包括：

短接模块，用于将绑定的空闲接口短接；

6.根据权利要求5所述的网络模拟系统，其特征在于，所述子接口划分模块在所述物理链路的两端划分的子接口数量相等；所述第二绑定模块划分的虚拟接入层设备的数量等于在所述物理链路的用于模拟接入层的设备端划分的子接口数量。