CN104917641B - 一种用于测试丢包的方法、测试设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测试丢包的方法、测试设备和系统。包括：发送探测报文，在该探测报文中携带时间段标识；接收某设备返回的探测报文响应，该响应携带该设备收到的探测报文的数量以及时间段标识；判断在该时间段内发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量是否相同，以确定是否丢包；其中，该设备为从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备。本发明可以测试是否发生丢包，实现对网络质量的监测。

Description

一种用于测试丢包的方法、测试设备和系统

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种用于测试丢包的方法、测试设备和系统。

背景技术

随着宽带战略的快速推进及互联网应用的蓬勃发展，互联网流量正呈现出爆炸式增长势头，与之相适应的互联网网络规模也在不断扩大。这种大规模网络所带来的复杂性对网络性能监测及网络故障定位提出了新的要求。

图1示出了现有技术中通常的丢包测试方法。运营商A的源端向运营商B的宿端发送ping测试，或通过在源端或宿端连入测试探针方式，检测数据包经由两个运营商网络的丢包情况。

现有技术通过在源端和宿端进行数据包的丢包检测，而无法检测数据包在两端之间的中间设备传输时的丢包情况，因此不能对丢包进行定位。当测试源端与宿端跨越了两个不同运营商网络而发生丢包时，无从判断丢包发生在哪个运营商的哪一跳设备上。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

根据本公开的一方面，提出一种用于测试丢包的方法，包括：

发送探测报文，在该探测报文中携带时间段标识；

接收某设备返回的探测报文响应，该响应携带该设备收到的探测报文的数量以及时间段标识；

判断在该时间段内发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量是否相同，以确定是否丢包；

其中，该设备为从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备。

进一步，若发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量相同，则未丢包；否则，在该设备的转发过程中发生丢包，和/或在该设备与下一设备之间的链路上发生丢包。

进一步，探测报文为IP封装，新增携带时间段标识的字段；

在IP报文的类型字段携带丢包测试标志，以表明报文用于进行测试；

在IP报文的代码字段携带探测报文标志，以表明发送的是探测报文；或者携带探测报文响应标志，以表明发送的是探测报文响应。

进一步，在IP报文的代码字段还携带已收到探测报文响应的确认标志，以表明收到探测报文响应，其中，设备在设定的时间间隔内若未收到测试设备的确认消息，则重复发送探测报文响应。

进一步，接收到探测报文的设备根据时间段标识所标识的时间配置定时器，并根据定时器计时来上报探测报文响应；

其中，定时器的计时时长大于时间段标识的时长。

根据本公开的另一方面，还提出一种用于测试丢包的测试设备，包括：

发送单元，配置于发送探测报文，在该探测报文中携带时间段标识；

接收单元，配置于接收某设备返回的探测报文响应，该响应携带该设备收到的探测报文的数量以及时间段标识；

判断单元，配置于判断在该时间段内发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量是否相同，以确定是否丢包；

其中，该设备为从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备。

进一步，若发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量相同，则未丢包；否则，在该设备的转发过程中发生丢包，和/或在该设备与下一设备之间的链路上发生丢包。

进一步，探测报文为IP封装，新增携带时间段标识的字段；

在IP报文的类型字段携带丢包测试标志，以表明报文用于进行测试；

在IP报文的代码字段携带探测报文标志，以表明发送的是探测报文；或者携带探测报文响应标志，以表明发送的是探测报文响应。

进一步，在IP报文的代码字段还携带已收到探测报文响应的确认标志，以表明收到探测报文响应，其中，设备在设定的时间间隔内若未收到测试设备的确认消息，则重复发送探测报文响应。

进一步，接收到探测报文的设备根据时间段标识所标识的时间配置定时器，并根据定时器计时来上报探测报文响应；

其中，定时器的计时时长大于时间段标识的时长。

根据本公开的另一方面，还提出一种用于测试丢包的系统，包括根据上述任一所述测试设备以及从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备。

进一步，若发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量相同，则未丢包；否则，在该设备的转发过程中发生丢包，和/或在该设备与下一设备之间的链路上发生丢包。

本公开的一方面带来的一个有益效果是可以测试是否发生丢包，实现对网络质量的监测。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1示出了现有技术中通常的丢包测试方法。

图2是根据本公开的一方面的一种用于测试丢包的系统的结构示意图。

图3是根据本公开的另一方面的一种用于测试丢包的系统的结构示意图。

图4是根据本公开的一方面的探测报文格式的示例图。

图5是根据本公开的一方面的探测报文响应格式的示例图。

图6是根据本公开的一方面的一种用于测试丢包的方法流程图。

图7是根据本公开的另一方面的一种用于测试丢包的方法流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图2是根据本公开的一方面的一种用于测试丢包的系统的结构示意图。该系统包括测试设备21以及从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备。

测试设备21与源端相连，例如，采用以太网端口方式相连。测试设备可以是测试探针或PC客户端。测试设备21向宿端发送探测报文，其中，探测报文经过的第一跳为源端，最后一跳为宿端，途径的每一跳设备统计接收到的探测报文数量，并上报到测试设备21。测试设备可以据此计算途经每一跳设备的丢包情况，进而测试是否发生丢包，实现对网络质量的监测。该方式可以实现在线、实时、快速、准确的丢包测试。

图3是根据本公开的另一方面的一种用于测试丢包的系统的结构示意图。在该图中，示出了测试设备21的结构，该测试设备包括发送单元31、接收单元32以及判断单元33。其中：

发送单元31，配置于发送探测报文，在该探测报文中携带时间段标识。其中，一个时间段可以表示一个测试周期。发送单元31发送探测报文可以是周期性发送，也可以是非周期性发送，每个周期内发送探测报文数目可以固定，也可以变化。在一个测试周期的探测报文发送完毕后，可以等待一段时间再发送下一个周期的探测报文。例如，持续发送10秒后停止发送，5分钟后再发送下一串探测报文。当然，这里只是用于举例，不应理解为对本发明的限制。

接收单元32，配置于接收某设备返回的探测报文响应，该响应携带该设备收到的探测报文的数量以及时间段标识。其中，该设备为从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备。

判断单元33，配置于判断在该时间段内发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量是否相同，以确定是否丢包。

其中，若发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量相同，则未丢包；否则，即，该设备收到的探测报文的数量小于发送的探测报文数量，则在该设备的转发过程中发生丢包，和/或在该设备与下一设备之间的链路上发生丢包。由此，可以根据丢包情况进一步定位故障。

图4是根据本公开的一方面的探测报文格式的示例图。

本发明所述丢包测试方式可适用于多种分组数据网，如IP网、以太网、ATM网络、MPLS网络。在此不一一例举。

现以IP网络的丢包测试为例，对探测报文的格式加以描述。IP网络探测报文为IP封装，可以为纯IP封装、ICMP（Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议）封装或TCP/UDP封装。为了便于设备识别探测报文，需对探测报文的格式进行规定。探测报文若为IP封装，需为探测报文定义一个新的协议类型。下面以ICMP封装为例，对探测报文的格式进行说明。本领域技术人员应该可以理解，这里只是用于举例说明，不应理解为对本发明的限制。本领域技术人员可以据此进行相应的变型和修改，所进行的变型和修改都覆盖在本发明的保护范围内。

探测报文为ICMP封装，新增携带时间段标识的字段。例如，测试周期编号PID以及持续发送时间DT。

测试周期编号PID用于标识测试设备在某个特定周期发送的探测报文；持续发送时间DT用于标识测试设备在某个特定周期发送探测报文的持续时间。周期编号PID可以按周期递增或随机的方式生成，同一个周期内的所有探测报文携带的周期编号PID必须相同。时间段标识还例如是测试的开始时间和结束时间、或者其他用于表示时间段的方式。

重新定义了ICMP报文头原有的类型字段和代码字段的取值，以区别于现有已存在的协议类型，用于设备识别探测报文。

在ICMP报文的类型字段携带丢包测试标志，以表明报文用于进行测试；

在ICMP报文的代码字段携带探测报文标志，以表明发送的是探测报文；或者携带探测报文响应标志，以表明发送的是探测报文响应。

此外，在代码字段还携带已收到探测报文响应的确认标志，以表明收到探测报文响应。其中，测试设备若收到设备的探测报文响应，向该设备回复确认消息，并计算途经每一跳的丢包情况。若未收到探测报文响应，则不发送该确认消息。测试设备向途经的每一跳设备回复确认消息的消息格式与探测报文的消息格式相同。

途经的每一跳设备在设定的时间间隔内若未收到测试设备的确认消息，则重复发送探测报文响应，发送次数可设置为多次，例如3次；若收到确认消息，应停止发送探测报文响应。通过确认机制，以确保测试设备收到探测报文响应，并由此测试丢包情况以及故障情况。

如图4所示的探测报文格式，在ICMP报文的首部，定义了类型字段置值“1”为“丢包测试”；

定义了代码字段，分别设置值“0”、“1”和“2”。其中，代码“0”表示测试设备发送探测报文，代码“1”表示设备（例如路由器或交换机）向测试设备上报探测报文响应，代码“2”表示测试设备向设备回送的确认消息。

图5是根据本公开的一方面的探测报文响应格式的示例图。

与探测报文格式不同的是，在ICMP报文的首部，定义的代码字段值表明该IP报文是探测报文响应，在ICMP报文的数据部分还定义了接收的探测报文数量字段，设备统计一个测试周期内接收到的探测报文数量并填入该字段。

探测报文响应携带与探测报文相应的时间段标识，例如，探测报文的时间段标识是测试的开始时间和结束时间，则探测报文响应也携带统计接收到的探测报文的开始时间和结束时间；又例如，探测报文的时间段标识是测试周期编号PID以及持续发送时间DT，则探测报文响应携带测试周期编号PID，通过PID区分不同的测试时间段。

接收到探测报文的设备根据时间段标识所标识的时间配置定时器，并根据定时器计时来上报探测报文响应，其中，定时器的计时时长大于时间段标识的时长。途经的每一跳设备可以根据接收到各个测试周期的第一个探测报文中的时间段标识来配置定时器，并且，根据第一个探测报文中时间段标识，例如PID参数确定后续的探测报文属于哪一个测试周期。由于探测报文在IP网络传送时存在不确定的时延和抖动特性，为了保证途经的设备能完整接收一个测试周期内的所有探测报文，设备为每个测试周期设置的定时器的计时时长大于时间段标识的时长。例如，大于持续发送时间DT，小于发送周期＋发送间隔时间。当配置的定时器计时到，立即向测试设备上报探测报文响应，该响应携带本周期内接收到的探测报文数量及PID参数，PID需与接收的探测报文中PID一致。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明所述定位网络丢包测试方法做进一步详细说明。

测试设备向宿端周期性发送丢包探测报文，每个探测报文中携带周期编号PID及探测报文持续发送时间DT，周期编号PID可以按周期递增或随机的方式生成，同一个周期内的所有探测报文携带的周期编号PID必须相同。每个测试周期发送的探测报文数量越多，丢包率测试结果就越精确。假设一个测试周期发送了1000个探测报文，丢包率测试结果可精确到10-3。又假设随机生成的周期编号PID=12345，探测报文持续发送时间DT=10秒，测试周期间隔为5分钟。

途经的每一跳设备根据接收到的报文中的协议类型字段值为“探测报文”来识别每个探测报文，并根据解析到的各个周期第一个探测报文中的持续发送时间DT字段配置探测报文持续发送定时器。考虑到探测报文在IP网络传送时存在时延和抖动的影响，则网络设备为每个测试周期设置的定时器要稍大于DT字段值（如11或12秒）。并且，根据解析到的第一个探测报文中PID字段值=12345确定后续的探测报文也属于该测试周期，并对所有PID=12345的探测报文进行统计。当配置的定时器计时到，立即向测试设备返回探测报文响应。

测试设备在收到每跳设备的探测报文响应后向该设备回复确认消息，并计算途经每一跳的丢包情况。途径的每一跳网络设备在设定的时间间隔（假设为3秒）若未收到测试设备的确认消息，应重复发送探测报文响应，发送次数可设置为3次；若收到探测报文响应，应停止发送。

假设从源端到宿端有8跳设备，其中，第1、2跳上报的接收探测报文数目为1000个，第3、4跳上报的接收探测报文数目为990个，第5、6跳上报的接收探测报文数目为980个，第7、8跳上报的接收探测报文数目为970个。因为第1跳和第2跳全部收到测试设备发送的1000个探测报文，第3跳和第4跳只收到990个探测报文，说明丢包可能发送在第2跳转发时或第2跳与第3跳的链路间。类似地，第4跳设备或第4跳与第5跳之间的链路丢包为10个，第6跳设备或第6跳与第7跳之间的链路丢包为10个。宿端向测试设备上报了970报文，测试设备据此可以计算从源端到宿端的丢包率：30/1000=3/100。

图6是根据本公开的一方面的一种用于测试丢包的方法流程图。

在步骤61，发送探测报文，在该探测报文中携带时间段标识。

在步骤62，接收某设备返回的探测报文响应，该响应携带该设备收到的探测报文的数量以及时间段标识，其中，该设备为从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备。

在步骤63，判断在该时间段内发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量是否相同，以确定是否丢包，如果相同，继续步骤64，否则，继续步骤65。

在步骤64，未丢包。

在步骤65，丢包。

其中，若发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量相同，则未丢包；否则，在该设备的转发过程中发生丢包，和/或在该设备与下一设备之间的链路上发生丢包。

根据本公开的一方面，探测报文为ICMP封装，新增携带时间段标识的字段；在ICMP报文的类型字段携带丢包测试标志，以表明报文用于进行测试；在ICMP报文的代码字段携带探测报文标志，以表明发送的是探测报文；或者携带探测报文响应标志，以表明发送的是探测报文响应。通过对现有ICMP报文进行改进以携带相关信息，不仅实现简单，而且与现有ICMP报文相兼容。

根据本公开的一方面，在ICMP报文的代码字段还携带已收到探测报文响应的确认标志，以表明收到探测报文响应，其中，设备在设定的时间间隔内若未收到测试设备的确认消息，则重复发送探测报文响应。通过确认机制，保证测试设备接收到探测报文响应，并据此测试丢包情况、计算丢包率以及定位故障情况。

根据本公开的一方面，接收到探测报文的设备根据时间段标识所标识的时间配置定时器，并根据定时器计时来上报探测报文响应，其中，定时器的计时时长大于时间段标识的时长。以防止网络时延或抖动而导致未能全部收到一个测试周期内的探测报文。

图7是根据本公开的另一方面的一种用于测试丢包的方法流程图。

在步骤71，测试设备向下一跳设备发送探测报文，该探测报文携带测试周期编号PID以及持续发送时间DT，以测试是否发生丢包情况。

在步骤72，下一跳设备根据各个测试周期的第一个探测报文中的测试周期编号PID确定后续的探测报文属于哪一个测试周期，并根据持续发送时间DT配置定时器。

在步骤73，定时器计时到，立即向测试设备返回探测报文响应，在该响应中携带测试周期编号PID以及探测报文数量。

在步骤74，测试设备向下一跳设备返回已收到探测报文响应的确认消息，并且，根据探测报文响应中携带的探测报文数量以及发送的探测报文数量计算该测试周期内的丢包情况。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于测试丢包的方法，其特征在于，包括：

测试设备向宿端发送探测报文，在该探测报文中携带时间段标识，时间段标识包括测试周期编号和持续发送时间，其中，所述测试设备与源端相连，探测报文经过的第一跳为源端，最后一跳为宿端，途径的每一跳设备统计接收到的探测报文数量，并上报到所述测试设备；

所述测试设备接收某设备返回的探测报文响应，并向该设备回复确认消息，该响应携带该设备收到的探测报文的数量以及时间段标识；其中，该设备根据时间段标识中的持续发送时间配置定时器，在定时器计时到后上报探测报文响应，其中，定时器的计时时长大于时间段标识中的持续发送时间；若该设备在设定的时间间隔内若未收到测试设备的确认消息，则重复发送探测报文响应；

所述测试设备判断在该时间段内发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量是否相同，以确定是否丢包；

其中，该设备为从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备；

其中，探测报文为IP封装的IP报文，在IP报文的类型字段携带丢包测试标志，以表明报文用于进行测试；在IP报文的代码字段携带探测报文标志，以表明发送的是探测报文。

2.根据权利要求1所述用于测试丢包的方法，其特征在于，还包括：

若发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量相同，则未丢包；否则，在该设备的转发过程中发生丢包，和/或在该设备与下一设备之间的链路上发生丢包。

3.根据权利要求1所述用于测试丢包的方法，其特征在于，IP报文新增携带时间段标识的字段；

该设备返回的探测报文的代码字段携带探测报文响应标志，以表明发送的是探测报文响应。

4.根据权利要求3所述用于测试丢包的方法，其特征在于，还包括：

在IP报文的代码字段还携带已收到探测报文响应的确认标志，以表明收到探测报文响应。

5.一种用于测试丢包的系统，其特征在于，包括用于测试丢包的测试设备以及从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备，其中，所述用于测试丢包的测试设备包括：

发送单元，配置于向宿端发送探测报文，在该探测报文中携带时间段标识，以及在接收到某设备返回的探测报文响应后向该设备回复确认消息，时间段标识包括测试周期编号和持续发送时间，其中，所述测试设备与源端相连，探测报文经过的第一跳为源端，最后一跳为宿端，途径的每一跳设备统计接收到的探测报文数量，并上报到所述测试设备；

接收单元，配置于接收某设备返回的探测报文响应，该响应携带该设备收到的探测报文的数量以及时间段标识；

判断单元，配置于判断在该时间段内发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量是否相同，以确定是否丢包；

其中，该设备为从源端到宿端的传输链路上途经的任一设备，该设备配置于根据时间段标识中的持续发送时间配置定时器，并在定时器计时到后上报探测报文响应，其中，定时器的计时时长大于时间段标识中的持续发送时间；若在设定的时间间隔内若未收到测试设备的确认消息，则重复发送探测报文响应；

其中，探测报文为IP封装的IP报文，在IP报文的类型字段携带丢包测试标志，以表明报文用于进行测试；在IP报文的代码字段携带探测报文标志，以表明发送的是探测报文。

6.根据权利要求5所述用于测试丢包的测试系统，其特征在于，还包括：

若发送的探测报文数量与该设备收到的探测报文的数量相同，则未丢包；否则，在该设备的转发过程中发生丢包，和/或在该设备与下一设备之间的链路上发生丢包。

7.根据权利要求5所述用于测试丢包的测试系统，其特征在于，还包括：

IP报文新增携带时间段标识的字段；

该设备返回的探测报文的代码字段携带探测报文响应标志，以表明发送的是探测报文响应。

8.根据权利要求7所述用于测试丢包的测试系统，其特征在于，还包括：

在IP报文的代码字段还携带已收到探测报文响应的确认标志，以表明收到探测报文响应。