CN101656637A - 网络协议的虚拟中继测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一个网络协议的虚拟中继测试装置，包括一个测试器；所述测试器中包含有中心控制模块以及至少一个虚拟测试模块；所述虚拟测试模块构造要发往被测中继系统的数据包的内容，发送该数据包到被测中继系统，并从所述被测中继系统接收并检测响应数据包，不同虚拟测试模块所构造并处理的数据包的链路层地址存在差异；所述中心控制模块用于协调、管理各个虚拟测试模块的测试行为；其中，所述测试器的端口与被测中继系统的端口连接。本发明可以简化测试环境，避免多个测试器之间的协调同步，且测试结果更可靠更精确。

Description

网络协议的虚拟中继测试装置和方法

技术领域

本发明涉及网络协议一致性测试，特别涉及网络协议的虚拟中继测试方法。

背景技术

协议一致性测试是指依据一个协议的描述对协议的某个实现进行测试，判别一个协议的实现与所对应的协议标准是否相一致。协议一致性测试可以验证网络设备协议实现的正确性，保证网络中不同厂商生产的网络设备能正确运行并顺利互操作，从而保障网络的正常运营。

根据被测系统的不同，协议一致性测试可以被分为对端系统的测试和对中继系统的测试。所述的端系统是指位于网络数据包传输路径两端的网络设备，而所述的中继系统是指位于网络数据包传输路径中间的网络设备。对中继系统进行协议一致性测试时通常要涉及到对中继行为的测试和对相邻中继系统间交互通信的测试。所述的中继行为是指数据包在由源端系统出发，经由零个或多个中继系统的中继，到达目的端系统的网络传输过程中，中继系统将从网络数据包传输路径上的上一个节点所接收到的数据包发往网络数据包传输路径上的下一个节点的行为。在所述的中继行为中，如何挑选数据包中继的下一个节点被称为中继行为规则，中继行为规则的确定可由网络中相邻中继系统间的交互通信实现。

ISO/IEC 9646为协议的一致性测试提供了基本方法和框架，且为端系统和中继系统分别定义了各自的测试方法。ISO/IEC 9646为中继系统的测试定义了回环式测试方法和穿越式测试方法。图1给出了采用回环式测试方法的测试装置的结构示意图，回环测试法只需要一个测试器，测试器和被测系统都只需要一个端口，但只能用于测试被测中继系统在同一子网中的中继行为，对于中继系统上涉及两个以上端口的协议通信不能适用。图2给出了采用穿越式测试方法的测试装置的结构示意图。穿越测试法涉及被测系统的多个端口，可以用于测试中继系统上的所有协议通信，但需要多个测试器，各个测试器之间协调同步过程复杂，且测试环境的搭建和测试例的设计、测试执行等也相应复杂。由此可见，ISO/IEC 9646所定义的上述两种测试方法在实际应用中都存在局限性：回环测试法不能满足对中继系统上涉及多个端口的协议通信的测试需要，而在实际网络中，大部分中继系统的协议通信都是要涉及中继系统的多个端口的；穿越测试法虽然能适用于测试中继系统上的所有协议通信，但需要使用多台测试器，测试环境搭建过程复杂，不同测试器之间复杂的协调同步的过程也不易实现，还可能由于测试器间的同步问题影响到测试结果的精确度和可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有的回环测试法或穿越测试法在做虚拟中继测试时所遇到的问题，提供一种通用且便于实现的虚拟中继测试装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一个网络协议的虚拟中继测试装置，其特征在于，包括一个测试器；所述测试器中包含有中心控制模块以及至少一个虚拟测试模块；所述虚拟测试模块构造要发往被测中继系统的数据包的内容，发送该数据包到被测中继系统，并从所述被测中继系统接收并检测响应数据包，不同虚拟测试模块所构造并处理的数据包的链路层地址存在差异；所述中心控制模块用于协调、管理各个虚拟测试模块的测试行为；其中，

所述测试器的端口与被测中继系统的端口连接。

上述技术方案中，所述测试器只包括一个端口，该端口与被测中继系统的一个端口直接连接。

上述技术方案中，所述测试器包括一个端口；还包括端口汇聚设备，所述端口汇聚设备包括一个接入口和至少一个接出口；

所述测试器的单端口与所述端口汇聚设备的所述接入口连接，所述端口汇聚设备的至少一个接出口分别连接到所述被测中继系统的端口。

上述技术方案中，所述测试器包括至少两个端口，一个所述的虚拟测试模块对应所述测试器的一个端口，所述测试器的端口与所述被测中继系统的端口一对一连接。

本发明还提供了一种采用所述网络协议的虚拟中继测试装置实现中继系统间交互通信测试的方法，包括：

步骤1)、将被测中继系统的端口与所述测试器的端口建立物理连接，配置测试器，为所述测试器中的虚拟测试模块分配该模块所要模拟的实际测试器的个体信息，所述个体信息包括实际测试器的链路层地址、网络层地址信息；

步骤2)、所述的虚拟测试模块将所要发送的数据包的源节点信息设置为其所要模拟的实际测试器的个体信息，将所要发送的数据包的目的节点信息设置为所述被测中继系统的被测端口的个体信息，然后向所述被测中继系统发送数据包；

步骤3)、所述被测中继系统收到所述数据包后，处理该数据包，然后通过被测端口返回响应数据包，所述响应数据包的目的地址信息为所要模拟的实际测试器的个体信息；

步骤4)、所述测试器收到响应数据包后，根据虚拟测试模块与所要模拟的实际测试器间的对应关系，将所述响应数据包返回给对应的虚拟测试模块。

本发明又提供了一种采用所述网络协议的虚拟中继测试装置实现中继行为测试的方法，用于对被测中继系统中继从第一节点到第二节点的数据包的行为的测试，包括：

步骤1)、将所述测试器的一个端口与一个被测端口建立物理连接，并配置所述的被测中继系统，使得经过所述被测中继系统中继后的数据包能通过该物理连接到达所述测试器；

步骤2)、所述测试器中的虚拟测试模块构造数据包，并将该数据包发送给被测中继系统；所述数据包的源链路层地址为所述测试器的链路层地址、目的链路层地址为所述被测中继系统与所述测试器相连端口的链路层地址、源网络层地址为第一节点的网络层地址、目的网络层地址为第二节点的网络层地址；

步骤3)、所述被测中继系统收到数据包后，对所述数据包做中继处理，然后按照所述被测中继系统的配置发送经过中继处理后的数据包；

步骤4)、所述数据包通过所述测试器与被测中继系统相连的端口返回所述测试器，所述测试器从所接收数据包的链路层的变化情况判断该数据包是否已经由所述被测中继系统中继。

上述技术方案中，在所述的步骤1)中，所述的配置所述的被测中继系统包括：将所述被测中继系统上默认路由的下一跳地址配置为所述测试器与所述被测中继系统相连的端口的链路层地址，或使得所述被测中继系统上默认路由指定的数据包发出端口为所述测试器与被测中继系统相连的端口。

本发明的优点在于：

本发明可以简化测试环境，避免多个测试器之间的协调同步，且测试结果更可靠更精确。

附图说明

图1为采用回环测试法的测试装置的示意图；

图2为采用穿越测试法的测试装置的示意图；

图3为本发明的虚拟中继测试装置在一个实施例中的结构示意图；

图4为本发明的虚拟中继测试装置在另一个实施例中的结构示意图；

图5为本发明的虚拟中继测试装置在又一个实施例中的结构示意图；

图6为采用本发明的虚拟中继测试装置对中继系统间的交互通信进行测试的示意图；

图7为采用本发明的虚拟中继测试装置对中继行为进行测试的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

本发明的虚拟中继测试方法不仅要克服回环测试法只能测试中继系统上仅涉及一个端口的同一子网中的中继行为的缺陷，也要克服穿越测试法需要多台测试器、测试环境复杂的缺陷。考虑到穿越测试法的通用性，因此，本发明在穿越测试法的基础上加以改进。

在IP网络中，路由器是最典型的中继系统。路由器位于IP数据包传输路径的中间，负责将接收到的数据包中继到由路由表指定的下一跳节点。相邻的路由器之间通过路由协议交互信息形成路由表。下面以路由器为例对测试方法作具体的说明。

从前面的说明已经知道，穿越测试法的一个缺陷在于要用到多个测试器，测试器之间的协调同步过程实现复杂，同时还可能由于测试器之间的同步问题影响到测试结果的准确性。但事实上，在实际的协议测试中，外部网络环境对被测中继系统而言相当于一个黑盒子，被测中继系统根据从外界接收到的数据包的内容作出响应，只要发往被测中继系统的数据包能使被测中继系统对外部网络环境有正确的认识，是否有多个测试器并不是必要的。在IP网络中，路由器工作在网络层，只依据接收到的数据包的网络层的内容判断外界网络环境并作出响应，而不关心网络层之下的数据包的内容，因此对于路由器的协议测试，可以用一台物理测试器模拟实现多台具有不同网络层地址的虚拟测试器，从而解决穿越测试法需要多台测试器的缺陷。

具体来说，在一个实施例中，用一个多端口的测试器代替多个物理测试器，多端口测试器上的各个端口分别与被测中继系统的端口做一对一的连接。在多端口测试器中包含有多个虚拟测试模块，每个虚拟测试模块对应于测试器的一个物理端口，虚拟测试模块可以构造要发往被测中继系统的数据包的各层的内容，将所构造的数据包从所对应的物理端口发往与之相连的被测中继系统的端口，并从该端口接收被测中继系统的响应数据包并检测。除了虚拟测试模块外，多端口测试器中还包含有中心控制模块，用于协调、管理各个虚拟测试模块的测试行为。在测试过程中，由中心控制模块根据用户指令读取测试例并通过编译或解释测试例得到可执行测试序列，根据得到的可执行测试序列指定相应的虚拟测试模块完成发送、接收测试数据包等测试动作。在图3所示的范例中，多端口测试器包括有测试端口1和测试端口2，这两个端口分别与被测中继系统的被测端口1和被测端口2连接。在多端口测试器中有两个虚拟测试模块，分别负责测试端口1和测试端口2的测试工作。这两个虚拟测试模块对外表现为虚拟测试器1和虚拟测试器2。由于多端口测试器中的虚拟测试模块在构造数据包以及收发、处理数据包的过程中，相互之间是独立的，因此，对于被测中继系统而言，虚拟测试模块与实际的物理测试器并无不同，被测中继系统在收到虚拟测试模块所发出的数据包后，会根据数据包的内容做出与收到实际物理测试器发送的数据包相同的响应。本实施例中，用多端口的测试器代替了多个实际的物理测试器，避免了多个物理测试器之间还需要通过物理连接来进行的复杂的协调同步过程，简化了测试实现，测试结果也更为精确。在本实施例中，由于采用了多端口的测试器代替了多个物理测试器，因此，这种类型的虚拟中继测试设备也被称为多端口的虚拟中继测试设备。

测试器在对被测中继系统的测试过程中，还存在着这样一种情况：不同测试器与被测中继系统间的协议通信不具有并发性。对于这一情况，可在前一实施例所提到的多端口的虚拟中继测试设备的基础上做进一步的简化。在另一个实施例中，采用单端口的测试器代替多个物理测试器，在测试器与被测中继系统间连接一个诸如集线器的端口汇聚设备。单端口的测试器与端口汇聚设备的入口连接，而端口汇聚设备的出口则分别连接到被测中继系统的被测端口上。与前一实施例中所提到的多端口的测试器相类似，本实施例中所提到的单端口的测试器包含有虚拟测试模块，用于协调、管理各个虚拟测试模块的测试行为的中心测试模块。每个虚拟测试模块充当一个虚拟测试器，分别负责对一个被测端口的测试，各个虚拟测试模块之间通过构造不同链路层地址的数据包加以区分。在物理连接上，区别于上述多端口的测试器，测试器与被测系统由上述多端口对多端口的点对点连接变为了单端口经由端口汇聚器与多端口的连接。测试器的各个虚拟测试模块发出的数据包都通过单端口发送到端口汇聚器上，由于端口汇聚器具有的链路共享特性，所有与端口汇聚器相连的端口都可以收到发送到端口汇聚器上的数据包，而每个端口可以根据收到的数据包的地址是否属于自身来判断是否接收数据包并交给上层协议处理，这样测试器发出的数据包就可以准确到达预定的被测端口。同样，被测系统回复给测试器的数据包也能通过端口汇聚器到达测试器，测试器将根据接收到的数据包的链路层地址将其交给对应的虚拟测试模块处理。通过上述操作，单端口与多个端口的任意一个端口之间都可以建立点对点的通信，彼此不干扰。如图4所示的实例中，单端口的测试器中包含有两个虚拟测试模块，对外表示为虚拟测试器1、虚拟测试器2，虚拟测试器1负责通过被测中继系统上的被测端口1与被测中继系统交互的测试工作，虚拟测试器2负责通过被测中继系统上的被测端口2与被测中继系统交互的测试工作。由于本实施例中的测试设备需要使用端口汇聚设备，因此也被称为汇聚端口的虚拟中继测试设备。与前一实施例中所提到的多端口的虚拟中继测试设备相比，测试器的物理端口只需要一个，但在整个测试设备中也额外增加了端口汇聚设备。

对虚拟中继测试中的被测中继系统做进一步的研究可以发现：中继系统在中继数据包时并不关注所要中继的数据包是从自身的哪个物理端口到达的，而只是根据接收到的数据包的目的地址选择数据包发往的下一个节点，或选择数据包所发送的物理端口。因此，可以使被测中继系统中数据包到达的物理端口与数据包发出的物理端口相一致，这样做并不影响中继行为的发生与检测。在上述发现的基础上，在又一个实施例中，可以将前述汇聚端口的虚拟中继测试设备中的端口汇聚设备去除，使得测试器所发送的所有数据包都发送到被测中继系统的一个物理端口，并使得要中继的数据包经过中继系统中继后也通过这个物理端口发送到测试器(必要时可以在不影响测试目的的前提下对测试系统做适当的配置)。由于数据包到达中继系统和中继后从中继系统发出都经过相同的物理端口，测试器和被测中继系统之间只需要建立单端口之间的点对点连接就能满足测试通信的需要。这样的测试设备也被称为单端口的虚拟中继测试设备。在图5中给出了单端口的虚拟中继测试设备的一个范例，从中可以看出，测试器的测试端口与被测中继系统的被测端口直接连接，而测试器中包含有两个虚拟测试模块以及用于协调、管理虚拟测试模块的中心控制模块。虚拟测试模块可以构造数据包的链路层地址信息，使得被测系统认为所接收到的数据包来自实际不同的测试器。将图5与图1、图2进行比较可以知道，图5所示的测试结构与回环测试法的测试结构是等效的，而与穿越测试法相比，物理测试器通过虚拟测试器1和虚拟测试器2可以模拟实现图2测试结构中的测试器1和测试器2，因此，这种方法的测试结构就完全可以实现与回环测试法和穿越测试法的测试结构同等的测试功能。

在背景技术中已经提到，对中继系统的测试会涉及到对中继行为的测试以及相邻中继系统间交互通信的测试。因此，下面就本发明的虚拟中继测试设备的应用加以说明。

1、对中继系统间交互通信的测试。

在路由协议BGP4+协议的测试中，被测系统从外部对等体收到包含ATOMIC-AGGREGATE属性的UPDATE消息后，如果向相邻系统所转发的UPDATE消息中包含ATOMIC-AGGREGATE属性，则交互通信成功。测试例的拓扑结构如图6所示。这个测试例涉及到多个自治系统内的路由器之间的交互通信，回环测试法不适用，而用穿越测试法则需要设置两个物理测试器。因此，在该实例中可采用多端口的虚拟中继测试设备，使得一个物理测试器实现两个虚拟测试器，测试端口1和测试端口2都集成在一个物理测试器上。在测试时，首先由测试端口1和测试端口2分别与被测系统建立外部BGP4+连接，即向被测系统发送包含不同的发送方所在的AS号的建立连接的消息；然后由测试端口1向被测系统发送UPDATE消息，该消息中包含ATOMIC-AGGREGATE属性以及用于标识UPDATE消息的MP_REACH_NLRI属性，所述MP_REACH_NLRI属性的NLRI字段包含一个地址前缀AS9-NLRI1；接着在测试端口2上监测被测系统发来的消息。测试端口2应收到被测系统发来的MP_REACH_NLRI属性的NLRI包含地址前缀AS9-NLRI1的UPDATE消息，其中包含ATOMIC-AGGREGATE属性。由于所有测试步骤在一个测试系统中实现，便于控制各个数据包发送和接收的顺序，及时监测到被测系统的响应是否正确，及时决定测试系统的操作，最终及时得到测试结果。这样，测试系统和测试执行都更易于实现，准确性也更高。对于涉及更多中继系统之间的交互的测试例，这种优势体现的更明显。

2、对中继行为的测试。

以ICMPv6协议测试中所涉及的中继行为为例，在本实例中可采用前述的单端口的虚拟中继测试设备。如图7所示，在测试过程中，被测设备需要中继从TN1到TN2的数据包。由于TN1和TN2在不同子网，回环测试法不适用于这个测试例。采用穿越测试法则需要两个测试器，分别与被测设备的两个端口相连，数据包从TN1经过端口1到达被测设备，再从端口2发到TN2。而采用本发明的单端口的虚拟中继测试设备，TN1和TN2都可以用一个测试器来模拟实现，测试器与被测设备通过任意一个端口建立点到点连接。配置被测设备，使得测试器与被测设备相连端口的链路层地址作为被测设备上默认路由的下一跳地址，或使得被测设备上默认路由指定的数据包发出端口为测试器与被测设备相连端口。测试器发送数据包给被测设备，所发送数据包的源链路层地址为测试器的链路层地址、目的链路层地址为被测设备与测试器相连端口的链路层地址、源网络层地址为TN1的网络层地址、目的网络层地址为TN2的网络层地址。由于数据包的目的地址不是被测设备的网络层地址，数据包被交给被测设备的中继模块处理，经过中继处理后被测设备将数据包发送给TN2的网络层地址在路由表中对应的端口或下一跳地址。由于默认路由的存在，数据包将发送给测试器的链路层地址，也就是发回测试器。测试器可以从接收到的数据包的链路层地址的变化判断收到的数据包是否是已经经过了被测设备的中继发往TN2的数据包，经过中继后的数据包的源链路层地址将变为被测设备的链路层地址，目的链路层地址变为测试器的链路层地址。这样就实现了被测设备中继从TN1到TN2的数据包的整个过程。

本发明提出的虚拟中继测试装置和方法克服了传统的回环测试法不能适用于不同子网间中继行为的测试和穿越测试法要使用多个测试器的缺点，只用一个测试器，就可以实现对IP网络中所有中继行为的测试，简化了测试环境，避免了多个测试器之间的协调同步，且测试结果更可靠更精确。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1、一个网络协议的虚拟中继测试装置，其特征在于，包括一个测试器；所述测试器中包含有中心控制模块以及至少一个虚拟测试模块；所述虚拟测试模块构造要发往被测中继系统的数据包的内容，发送该数据包到被测中继系统，并从所述被测中继系统接收并检测响应数据包，不同虚拟测试模块所构造并处理的数据包的链路层地址存在差异；所述中心控制模块用于协调、管理各个虚拟测试模块的测试行为；其中，

所述测试器的端口与被测中继系统的端口连接。

2、根据权利要求1所述的网络协议的虚拟中继测试装置，其特征在于，所述测试器只包括一个端口，该端口与被测中继系统的一个端口直接连接。

3、根据权利要求1所述的网络协议的虚拟中继测试装置，其特征在于，所述测试器包括一个端口；还包括端口汇聚设备，所述端口汇聚设备包括一个接入口和至少一个接出口；

所述测试器的单端口与所述端口汇聚设备的所述接入口连接，所述端口汇聚设备的至少一个接出口分别连接到所述被测中继系统的端口。

4、根据权利要求1所述的网络协议的虚拟中继测试装置，其特征在于，所述测试器包括至少两个端口，一个所述的虚拟测试模块对应所述测试器的一个端口，所述测试器的端口与所述被测中继系统的端口一对一连接。

5、一种采用权利要求1-4之一的所述网络协议的虚拟中继测试装置实现中继系统间交互通信测试的方法，包括：

步骤1)、将被测中继系统的端口与所述测试器的端口建立物理连接，配置测试器，为所述测试器中的虚拟测试模块分配该模块所要模拟的实际测试器的个体信息，所述个体信息包括实际测试器的链路层地址、网络层地址信息；

步骤2)、所述的虚拟测试模块将所要发送的数据包的源节点信息设置为其所要模拟的实际测试器的个体信息，将所要发送的数据包的目的节点信息设置为所述被测中继系统的被测端口的个体信息，然后向所述被测中继系统发送数据包；

步骤3)、所述被测中继系统收到所述数据包后，处理该数据包，然后通过被测端口返回响应数据包，所述响应数据包的目的地址信息为所要模拟的实际测试器的个体信息；

步骤4)、所述测试器收到响应数据包后，根据虚拟测试模块与所要模拟的实际测试器间的对应关系，将所述响应数据包返回给对应的虚拟测试模块。

6、一种采用权利要求1-4之一的所述网络协议的虚拟中继测试装置实现中继行为测试的方法，用于对被测中继系统中继从第一节点到第二节点的数据包的行为的测试，包括：

步骤1)、将所述测试器的一个端口与一个被测端口建立物理连接，并配置所述的被测中继系统，使得经过所述被测中继系统中继后的数据包能通过该物理连接到达所述测试器；

步骤2)、所述测试器中的虚拟测试模块构造数据包，并将该数据包发送给被测中继系统；所述数据包的源链路层地址为所述测试器的链路层地址、目的链路层地址为所述被测中继系统与所述测试器相连端口的链路层地址、源网络层地址为第一节点的网络层地址、目的网络层地址为第二节点的网络层地址；

步骤3)、所述被测中继系统收到数据包后，对所述数据包做中继处理，然后按照所述被测中继系统的配置发送经过中继处理后的数据包；

步骤4)、所述数据包通过所述测试器与被测中继系统相连的端口返回所述测试器，所述测试器从所接收数据包的链路层的变化情况判断该数据包是否已经由所述被测中继系统中继。

7、根据权利要求6所述的中继行为测试方法，其特征在于，在所述的步骤1)中，所述的配置所述的被测中继系统包括：将所述被测中继系统上默认路由的下一跳地址配置为所述测试器与所述被测中继系统相连的端口的链路层地址，或使得所述被测中继系统上默认路由指定的数据包发出端口为所述测试器与被测中继系统相连的端口。

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