CN102185732B - 测试通信设备主动队列管理参数的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出测试通信设备主动队列管理(AQM)参数的方法和系统，对测试仪和被测设备进行必要的配置后，通过调整测试仪发送端口发送报文的数量或速率使测试仪接收端口接收到报文的数量发生变化，根据得到的数据可以计算出被测设备被测端口的起始丢弃阈值和丢弃概率函数。本发明测试系统的构成简单，配置简单，测试方法步骤少，并且测试结果直观，能够准确测试出被测通信设备的AQM相关参数。

Description

测试通信设备主动队列管理参数的方法和系统

技术领域

本发明涉及拥塞控制技术领域，尤其涉及测试通信设备主动队列管理(AQM)参数的方法和系统。

背景技术

TCP协议利用窗口控制机制实现拥塞控制，窗口控制机制的主要原理是：连接建立后，TCP发送端将发送窗口设置为一个较小的值，然后发送与窗口大小相同数量的报文；当TCP发送端在一定时间内接收到来自TCP接收端的确认字符(ACK，ACKnowledge Character)后，增大发送窗口；当TCP发送端在一定时间内没有收到来自TCP接收端的ACK、或者接收到重复的ACK时，TCP发送端认其发送的报文没有被TCP接收端正确收到，在有线网络，例如以太网中，导致这种现象出现的原因通常是网络拥塞。TCP发送端为了缓解网络拥塞，就会减小发送窗口。

如果网络严重拥塞，即连续大量报文丢失，那么利用窗口控制机制会使得网络中的许多TCP发送端同时频繁地减小发送窗口，即发生TCP全局同步。TCP全局同步会导致TCP发送端不能充分利用网络带宽资源。

AQM算法能够避免发生TCP全局同步，提高TCP发送端对网络带宽资源的利用率。随机早期检测(RED，Random Early Detection)和加权随机早期检测(WRED，Weighted Random Early Detection)是两种典型的AQM算法。以RED算法为例，该算法一般应用于路由器或城域网交换机上，通过监测通信设备缓存中报文的数量，判断当前拥塞程度；当监测到通信设备缓存中报文的数量超过预先设定的起始丢弃阈值时，RED认为设备处于轻度拥塞状态，会根据预先设定的丢弃概率函数随机丢弃缓存中的报文。这样就可以在通信设备进入严重拥塞状态前降低某些TCP发送端的发送速率，从而避免TCP全局同步发生。WRED算法与RED算法类似，WRED能够监测通信设备缓存不同队列中报文的数量，为每个队列设置属于该队列的起始丢弃阈值和丢弃概率函数；对于单个队列，WRED算法的处理方法与RED算法相同。

通信设备使能AQM算法后，实际的起始丢弃阈值和丢弃概率函数是否与设备使用者配置的值一致，直接决定了设备AQM功能的有效性；但是，目前并没有一种简便直接地测试通信设备AQM算法中起始丢弃阈值和丢弃概率函数等必要参数的方法。

发明内容

本发明提供了两种测试通信设备AQM参数的方法和系统，能够简便直接地测试出通信设备AQM参数中的起始丢弃阈值和丢弃概率函数。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种测试通信设备AQM参数的方法，用于测试被测设备的起始丢弃阈值，该方法包括：

A、测试仪的发送端口以突发模式向被测设备发送N个报文，所述N的初始值大于为被测设备被测端口预先配置的起始丢弃阈值并且能够保证测试仪的接收端口初始接收报文的数量小于N；

B、测试仪的接收端口接收经由被测设备返回的报文，判断接收报文的数量M是否等于N，如果不等于，则减小所述N的值，继续执行步骤A；如果等于，则测试出被测设备被测端口实际的起始丢弃阈值。

上述步骤A0之前可以进一步包括：A0、预先配置测试仪和被测设备，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，通过强制端口速率的方式配置测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪。

上述方法中，步骤A0中所述配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪的方式为：

配置被测设备接收端口的地址与测试仪接收端口的地址相同；测试仪的接收端口向被测设备的被测端口短暂发送报文，使被测设备的被测端口学习到测试仪接收端口的地址；并且，关闭被测设备被测端口的地址老化功能。

步骤A0还包括：配置被测设备的丢弃概率函数为：当被测设备被测端口的队列长度超出起始丢弃阈值时，将超出部分100％丢弃。

上述方法中，减小N值的方式为：按照预先设定的步长减小或者将N的值减小为M。

一种测试通信设备AQM参数的方法，用于测试被测设备的丢弃概率函数，该方法包括：

A、测试仪的发送端口向被测设备连续发送报文，调整发送速率，使被测设备被测端口队列长度的实际值等于被测设备被测端口队列长度的期望值Q，统计测试仪的接收端口接收的经由被测设备返回的报文的数量，根据测试仪发送端口发送报文的数量和测试仪接收端口接收报文的数量计算队列长度Q对应的丢弃概率；所述Q大于被测设备被测端口的起始丢弃阈值；

B、调整Q值，继续执行步骤A，直至计算出的丢弃概率能够得出丢弃概率函数时，根据不同Q值及其对应的丢弃概率得出被测设备被测端口的丢弃概率函数。

上述步骤A之前进一步包括：

A0、预先配置测试仪和被测设备，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，通过强制端口速率的方式配置测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪。

上述步骤A0中所述配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪的方式为：

配置被测设备接收端口的地址与测试仪接收端口的地址相同；测试仪的接收端口向被测设备的被测端口短暂发送报文，使被测设备的被测端口学习到测试仪接收端口的地址；并且，关闭被测设备被测端口的地址老化功能。

一种测试通信设备参数的AQM系统，用于测试被测设备的起始丢弃阈值，该系统包括：测试仪和被测设备，其中，

测试仪的发送端口以突发模式向被测设备发送N个报文，N的初始值大于为被测设备被测端口预先配置的起始丢弃阈值并且能够保证测试仪的接收端口初始接收报文的数量小于N；测试仪的接收端口接收经由被测设备返回的报文，如果接收报文的数量M不等于N，则减小所述N的值，继续以突发模式发送N个报文；如果接收报文的数量M等于N，则测试出被测设备被测端口实际的起始丢弃阈值。

上述系统中，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪。

上述被测设备的丢弃概率函数为：当被测设备被测端口的队列长度超出起始丢弃阈值时，将超出部分100％丢弃。

上述系统中，测试仪按照预先设定的步长减小N的值或者将N的值减小为M。

一种测试通信设备AQM参数的系统，用于测试被测设备的丢弃概率函数，该系统包括：测试仪和被测设备，其中，

测试仪的发送端口向被测设备连续发送报文，调整发送速率，使被测设备被测端口队列长度的实际值等于被测设备被测端口队列长度的期望值Q，统计测试仪的接收端口接收的经由被测设备返回的报文的数量，根据测试仪发送端口发送报文的数量和测试仪接收端口接收报文的数量计算队列长度Q对应的丢弃概率；所述Q大于被测设备被测端口的起始丢弃阈值；调整Q值，继续调整发送速率并计算对应的丢弃概率，直至计算出的丢弃概率能够得出丢弃概率函数时，根据不同Q值及其对应的丢弃概率得出被测设备被测端口的丢弃概率函数。

上述系统中，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪。

可见，本发明提出的测试通信设备AQM参数的方法和系统，在进行必要的配置后，通过调整测试仪发送端口发送报文的数量或速率使测试仪接收端口接收到报文的数量发生变化，根据得到的数据可以计算出被测设备被测端口的起始丢弃阈值和丢弃概率函数。本发明测试系统构成简单，配置简单，测试方法步骤少，并且测试结果直观，能够准确测试出测试通信设备的相关参数。

附图说明

图1为本发明实施例一采用的测试系统示意图；

图2为实施例一测试起始丢弃阈值的流程图；

图3为实施例二测试丢弃概率函数的流程图。

具体实施方式

本发明提出两种测试通信设备AQM参数的方法，分别用于测试通信设备的起始丢弃阈值和丢弃概率函数；两种方法均将测试仪和被测设备进行相同的配置，通过强制端口速率的方式配置测试仪的发送速率大于被测设备的发送速率，使测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪；测试仪按照一定的要求发送报文，测量测试仪接收到的报文数量，根据测量结果计算被测设备被测端口的参数。以下分别介绍这两种测试方法。

一种测试通信设备AQM参数的方法，用于测试被测设备的起始丢弃阈值，该方法包括：

A、测试仪的发送端口以突发模式向被测设备发送N个报文，所述N的初始值大于为被测设备被测端口预先配置的起始丢弃阈值并且能够保证测试仪的接收端口初始接收报文的数量小于N；

B、测试仪的接收端口接收经由被测设备返回的报文，判断接收报文的数量M是否等于N，如果不等于，则减小所述N的值，继续执行步骤A；如果等于，则测试出被测设备被测端口实际的起始丢弃阈值。

上述方法中，步骤A之前可以进一步包括：A0、预先配置测试仪和被测设备，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，通过强制端口速率的方式配置测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪。

上述方法中，配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪的方式可以为：配置被测设备接收端口的地址与测试仪接收端口的地址相同；测试仪的接收端口向被测设备的被测端口短暂发送报文，使被测设备的被测端口学习到测试仪接收端口的地址；并且，关闭被测设备被测端口的地址老化功能。或者，还可以通过预先设定的方式使被测设备的被测端口保存有测试仪接收端口的地址，或通过将测试仪和被测设备设置为处于同一VLAN等方式，保证测试仪发送出去的报文经由被测设备返回至测试仪。

为准确测得起始丢弃阈值的值，可以在上述步骤A0中进一步包括：

配置被测设备的丢弃概率函数为：当被测设备发送端口的队列长度超出起始丢弃阈值时，将超出部分100％丢弃。

上述方法中，减小N值的方式可以为：按照预先设定的步长减小或者逐次将N的值减小为M，直到接收报文的数量M等于发送报文的数量N。

一种测试通信设备AQM参数的方法，用于测试被测设备的丢弃概率函数，该方法包括：

A、测试仪的发送端口向被测设备连续发送报文，调整发送速率，使被测设备被测端口队列长度的实际值等于被测设备被测端口队列长度的期望值Q，统计测试仪的接收端口接收的经由被测设备返回的报文的数量，根据测试仪发送端口发送报文的数量和测试仪接收端口接收报文的数量计算队列长度Q对应的丢弃概率；所述Q大于被测设备被测端口的起始丢弃阈值；

B、调整Q值，继续执行步骤A，直至计算出的丢弃概率能够得出丢弃概率函数时，根据不同Q值及其对应的丢弃概率得出被测设备被测端口的丢弃概率函数。

上述方法中，步骤A之前可以进一步包括：A0、预先配置测试仪和被测设备，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，通过强制端口速率的方式配置测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪。

上述方法中，配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪的方式可以为：配置被测设备接收端口的地址与测试仪接收端口的地址相同；测试仪的接收端口向被测设备的被测端口短暂发送报文，使被测设备的被测端口学习到测试仪接收端口的地址；并且，关闭被测设备被测端口的地址老化功能。或者，还可以通过预先设定的方式使被测设备的被测端口保存有测试仪接收端口的地址，或通过将测试仪和被测设备设置为处于同一VLAN等方式，保证测试仪发送出去的报文经由被测设备返回至测试仪。

以下举具体的实施例详细介绍。

实施例一：

本实施例介绍测试通信设备起始丢弃阈值的方法。首先进行相关配置，如图1为本发明实施例一采用的测试系统示意图，包括测试仪和被测设备，测试仪的发送端口(A1)与被测设备的接收端口(A2)连接，被测设备的被测端口(B2)与测试仪的接收端口(B1)连接，通过强制端口速率的方式配置端口A1的发送速率大于端口B2的发送速率。

创建两条用于测试的流，其中端口A1发送第一条流，其源MAC地址为W、目的MAC地址为Y；端口B2发送第二条流，其源MAC地址为Y、目的MAC地址为V。端口B1首先向端口B2短暂发送第二条流，目的是使端口B2学习到MAC地址Y，从而保证测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪，即报文的传输路径为：A1——＞A2——＞B2——＞B1。

为准确测得起始丢弃阈值的值，可以设置端口B2的丢弃概率函数为：当B2的队列长度超出起始丢弃阈值时，将超出部分100％丢弃。

上述配置完成之后，可以进行测试，如图2为实施例一测试起始丢弃阈值的流程图，包括以下步骤：

步骤201：设置N的初始值大于为端口B2预先设置的起始丢弃阈值，并且能够保证端口B1初始接收报文的数量小于N。

步骤202：端口A1以突发模式发送N个报文。报文经由端口A2、B2返回值端口B1。

步骤203：测试端口B1接收的报文数量M，判断M是否等于N，如果M小于N，表示N大于端口B2实际的起始丢弃阈值，导致部分报文在端口B2处被丢弃，则减小N的值，继续执行步骤202(为了尽快测试出端口B2实际的起始丢弃阈值，可以将N的值减小为M；或者，也可以采用固定的步长减小N的值)；直至测试结果为M等于N时，表示N没有超出端口B2实际的起始丢弃阈值，则测试出端口B2实际的起始丢弃阈值为N-端口B2的发送速率×发送时间。

实施例二：

本实施例介绍测试通信设备丢弃概率函数的方法。首先进行相关配置，本实施例采用的测试系统与实施例一采用的测试系统相同，同样通过强制端口速率的方式配置设置端口A1的发送速率大于端口B2的发送速率，并且保证测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪。

上述配置完成之后，可以进行测试。如图3为实施例二测试丢弃概率函数的流程图，包括以下步骤：

步骤301：端口A1连续发送报文，并调整端口A1的发送速率，使端口B2队列长度的实际值维持在端口B2队列长度的期望值Q；发送一段时间的报文后，停止发送，统计端口B1接收报文的数量，根据端口A1发送报文的数量和端口B1接收报文的数量计算队列长度Q对应的丢弃概率。其中，Q大于端口B2的起始丢弃阈值。

步骤302：判断计算出的数据是否足够得出端口B2的丢弃概率函数，如果不够，则调整Q的值，继续执行步骤301；如果足够，则根据计算出的数据得出端口B2的丢弃概率函数。

上述2个实施例中，是以测试仪发送一条报文流为例进行介绍的；在本发明的其他实施例中，也可以采用2个以上发送端口发送报文流，只要保证测试仪所有发送端口发送速率的和大于被测设备被端口的发送速率即可。

相应地，本发明提出两种测试通信设备AQM参数的系统，以下具体介绍。

一种测试通信设备AQM参数的系统，用于测试被测设备的起始丢弃阈值，包括：测试仪和被测设备，其中，

测试仪的发送端口以突发模式向被测设备发送N个报文，N的初始值大于为被测设备被测端口预先配置的起始丢弃阈值并且能够保证测试仪的接收端口初始接收报文的数量小于N；测试仪的接收端口接收经由被测设备返回的报文，如果接收报文的数量M不等于N，则减小所述N的值，继续以突发模式发送N个报文；如果接收报文的数量M等于N，则测试出被测设备被测端口实际的起始丢弃阈值。

上述系统中，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪。

上述系统中，被测设备的丢弃概率函数可以为：当被测设备被测端口的队列长度超出起始丢弃阈值时，将超出部分100％丢弃。

测试仪可以按照预先设定的步长减小N的值或者逐次将N的值减小为M，直到接收报文的数量M等于发送报文的数量N。

一种测试通信设备AQM参数的系统，用于测试被测设备的丢弃概率函数，包括：测试仪和被测设备，其中，

测试仪的发送端口向被测设备连续发送报文，调整发送速率，使被测设备被测端口队列长度的实际值等于被测设备被测端口队列长度的期望值Q，统计测试仪的接收端口接收的经由被测设备返回的报文的数量，根据测试仪发送端口发送报文的数量和测试仪接收端口接收报文的数量计算队列长度Q对应的丢弃概率；所述Q大于被测设备被测端口的起始丢弃阈值；调整Q值，继续调整发送速率并计算对应的丢弃概率，直至计算出的丢弃概率能够得出丢弃概率函数时，根据不同Q值及其对应的丢弃概率得出被测设备被测端口的丢弃概率函数。

上述系统中，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪。

综上可见，本发明提出的两种测试通信设备AQM参数的方法和系统，将测试仪和被测设备连接，通过强制端口速率的方式配置测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率，测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪；通过调整测试仪发送端口发送报文的数量或速率，使测试仪接收端口接收到报文的数量发生变化，根据得到的数据可以计算出被测设备被测端口的起始丢弃阈值和丢弃概率函数。本发明测试系统构成简单，配置简单，测试方法步骤少，并且测试结果直观，能够准确测试出测试通信设备的相关参数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种测试通信设备主动队列管理AQM参数的方法，用于测试被测设备的起始丢弃阈值，其特征在于，所述方法包括：

A0、预先配置测试仪和被测设备，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，通过强制端口速率的方式配置测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪；

A、测试仪的发送端口以突发模式向被测设备发送N个报文，所述N的初始值大于为被测设备被测端口预先配置的起始丢弃阈值并且能够保证测试仪的接收端口初始接收报文的数量小于N；

B、测试仪的接收端口接收经由被测设备返回的报文，判断接收报文的数量M是否等于N，如果不等于，则减小所述N的值，继续执行步骤A；如果等于，则测试出被测设备被测端口实际的起始丢弃阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A0中所述配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪的方式为：

配置被测设备接收端口的地址与测试仪接收端口的地址相同；测试仪的接收端口向被测设备的被测端口短暂发送报文，使被测设备的被测端口学习到测试仪接收端口的地址；并且，关闭被测设备被测端口的地址老化功能。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤A0还包括：

配置被测设备的丢弃概率函数为：当被测设备被测端口的队列长度超出起始丢弃阈值时，将超出部分100%丢弃。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述减小N值的方式为：按照预先设定的步长减小或者将N的值减小为M。

5.一种测试通信设备主动队列管理AQM参数的方法，用于测试被测设备的丢弃概率函数，其特征在于，所述方法包括：

A0、预先配置测试仪和被测设备，测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，通过强制端口速率的方式配置测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪；

A、测试仪的发送端口向被测设备连续发送报文，调整发送速率，使被测设备被测端口队列长度的实际值等于被测设备被测端口队列长度的期望值Q，统计测试仪的接收端口接收的经由被测设备返回的报文的数量，根据测试仪发送端口发送报文的数量和测试仪接收端口接收报文的数量计算队列长度Q对应的丢弃概率；所述Q大于被测设备被测端口的起始丢弃阈值；

B、调整Q值，继续执行步骤A，直至计算出的丢弃概率能够得出丢弃概率函数时，根据不同Q值及其对应的丢弃概率得出被测设备被测端口的丢弃概率函数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A0中所述配置测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪的方式为：

配置被测设备接收端口的地址与测试仪接收端口的地址相同；测试仪的接收端口向被测设备的被测端口短暂发送报文，使被测设备的被测端口学习到测试仪接收端口的地址；并且，关闭被测设备被测端口的地址老化功能。

7.一种测试通信设备主动队列管理AQM参数的系统，用于测试被测设备的起始丢弃阈值，其特征在于，所述系统包括：测试仪和被测设备，其中，

所述测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪；

测试仪的发送端口以突发模式向被测设备发送N个报文，N的初始值大于为被测设备被测端口预先配置的起始丢弃阈值并且能够保证测试仪的接收端口初始接收报文的数量小于N；测试仪的接收端口接收经由被测设备返回的报文，如果接收报文的数量M不等于N，则减小所述N的值，继续以突发模式发送N个报文；如果接收报文的数量M等于N，则测试出被测设备被测端口实际的起始丢弃阈值。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述被测设备的丢弃概率函数为：当被测设备被测端口的队列长度超出起始丢弃阈值时，将超出部分100%丢弃。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述测试仪按照预先设定的步长减小N的值或者将N的值减小为M。

10.一种测试通信设备主动队列管理AQM参数的系统，用于测试被测设备的丢弃概率函数，其特征在于，所述系统包括：测试仪和被测设备，其中，

所述测试仪的发送端口与被测设备的接收端口连接，被测设备的被测端口与测试仪的接收端口连接，测试仪发送端口的发送速率大于被测设备被测端口的发送速率；测试仪发送的报文能够经由被测设备返回至测试仪；

测试仪的发送端口向被测设备连续发送报文，调整发送速率，使被测设备被测端口队列长度的实际值等于被测设备被测端口队列长度的期望值Q，统计测试仪的接收端口接收的经由被测设备返回的报文的数量，根据测试仪发送端口发送报文的数量和测试仪接收端口接收报文的数量计算队列长度Q对应的丢弃概率；所述Q大于被测设备被测端口的起始丢弃阈值；调整Q值，继续调整发送速率并计算对应的丢弃概率，直至计算出的丢弃概率能够得出丢弃概率函数时，根据不同Q值及其对应的丢弃概率得出被测设备被测端口的丢弃概率函数。

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