CN105610641A - 一种基于半实物仿真的交换机测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于半实物仿真的交换机测试系统，包括测试主机，其上设置有n个网卡，且n不小于2；待测交换机，其上设置有n个与所述网卡一一对应的接口；数据通道，所述测试主机的第1至n-1个网卡与所述数待测交换机的第1至n-1个接口形成数据输出通道，所述测试主机的第n个网卡与所述数待测交换机的第n个所述接口形成数据输入通道。利用该测试系统完成交换机的测试，不仅能针对单一接口设备进行硬件检测，更多的适用于现在网络复杂情况下的硬件测试，快速实现交换机设备的测试。

Description

一种基于半实物仿真的交换机测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及二层交换机技术领域，具体涉及一种基于半实物仿真的交换机测试系统及其测试方法。

背景技术

交换机是一个扩大网络的设备，能为子网提供多个连接接口，现有技术中进行交换机的设备测试主要借助专有的测试仪器，按照RFC的相关技术标准进行交换机的硬件测试，但是专用测试仪器无法针对大量视频数据进行检测，也无法对特定的应用场景进行建模和测试，且测试仪器的成本极高；或者使用OPNET/MATLAB/NS等软件进行仿真，这些软件是用于评估整个网络的性能，其设计目标并不是针对单台交换机设备进行测试，且测试结果准确率较低，且由于交换机更新换代较快，这些软件很难快速跟上新设备的出现速度，无法得到准确的仿真模型。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种名称。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种基于半实物仿真的交换机测试系统，包括

一测试主机，其上设置有n个网卡，且n不小于2；

一待测交换机，其上设置有n个与所述网卡一一对应的接口；

数据通道，所述测试主机的第1至n-1个网卡与所述数待测交换机的第1至n-1个接口形成数据输出通道，所述测试主机的第n个网卡与所述数待测交换机的第n个所述接口形成数据输入通道。

在上述技术方案的基础上，所述测试主机包括仿真数据生成模块数据接收分析模块和网络驱动模块，

仿真数据生成模块，其与所述网络驱动模块相连，其内设仿真模型，按照所述仿真模型生成仿真数据包，根据该仿真数据包生成数据报文，所述仿真数据生成模块将所述数据报文发送给网络驱动模块；

网络驱动模块，其与所述待测交换机通过所述数据输出通道和数据输入通道相连，其通过所述数据输出通道发送所述数据报文至所述待测交换机，形成带有实际发送时间的数据报文；其通过所述数据输入通道接收所述待测交换机转发的数据报文，并形成带有实际接收时间的数据报文；

数据接收分析模块，其与所述网络驱动模块相连，其接受带有实际发送时间和实际接收时间的数据报文。

在上述技术方案的基础上，所述仿真模型如下，

$Pkt\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{bps}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|<10000\\ \frac{bps*3}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|\&GreaterEqual;10000\end{array}\right.$

式中，Pkt(t)指在时刻t生成的数据包大小

bps指要仿真的码率，即每秒钟发送的比特数；

t指的是从0开始的时间计数，单位为微秒；

t％1000000表示t除以1000000的余数；

其中，t按照下式递增：

t＝t+Rand(1000000/fps)

Rand函数用以生成一个不大于指定值的随机数；

fps指要仿真的帧率，即每秒钟发送的视频帧数。

在上述技术方案的基础上，一种基于半实物仿真的交换机测试系统的测试方法，步骤如下

步骤1，测试主机生成单台摄像机的仿真数据包，并根据单台摄像机的仿真数据包模拟生成一个监控网络的数据，并构造监控网络的数据报文；

步骤2，测试主机将数据报文从输出通道发送给待测交换机，并在数据报文中加上实际发送时间；

步骤3，测试主机从输入通道接收所述待测交换机转发的数据报文，并在数据报文中加上实际接收时间；

步骤4，测试主机比较数据报文中的实际发送时间和实际接收时间，得到丢包率和时延的网络参数。

在上述技术方案的基础上，步骤1中构建的数据报文包括的信息如下，

目的MAC地址：每台摄像机的仿真数据的目的MAC中使用同一个目标MAC，即网卡n上绑定的MAC地址；

源MAC地址：对于每一台模拟出来的摄像机都有一个独立的MAC地址，与网卡1至n-1一一对应；

预期发送时间：测试主机生成的数据报文将要被发送出去的时间；

预期发送的网卡编号：指明每一台模拟出来的摄像机的仿真数据包从哪个绑定的网卡发送。

在上述技术方案的基础上，所述测试主机包括仿真数据生成模块数据接收分析模块和网络驱动模块，

仿真数据生成模块，其与所述网络驱动模块相连，其内设仿真模型，按照所述仿真模型生成仿真数据包，根据该仿真数据包生成数据报文，所述仿真数据生成模块将所述数据报文发送给网络驱动模块；

网络驱动模块，其与所述待测交换机通过所述数据输出通道和数据输入通道相连，网络驱动模块通过所述数据输出通道发送所述数据报文至所述待测交换机，并形成带有实际发送时间的数据报文；网络驱动模块通过所述数据输入通道接收所述待测交换机转发的数据报文，并形成带有实际接收时间的数据报文；

数据接收分析模块，其与所述网络驱动模块相连，其接受带有实际发送时间和实际接收时间的数据报文。

在上述技术方案的基础上，所述仿真模型如下，

$Pkt\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{bps}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|<10000\\ \frac{bps*3}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|\&GreaterEqual;10000\end{array}\right.$

式中，Pkt(t)指在时刻t生成的数据包大小

bps指要仿真的码率，即每秒钟发送的比特数；

t指的是从0开始的时间计数，单位为微秒；

t＆1000000表示t除以1000000的余数；

其中，t按照下式递增：

t＝t+Rand(1000000/fps)

Rand函数用以生成一个不大于指定值的随机数；

fps指要仿真的帧率，即每秒钟发送的视频帧数。

在上述技术方案的基础上，步骤1中生成数据报文的步骤如下，

S1，根据特定仿真数据模型，生成单台摄像机仿真数据包的发送时间和大小，

S2，根据单台摄像机仿真数据包，模拟生成一个监控网络，该监控网络的拓扑结构为1至n-1台摄像机依次连接到待测交换机的1至n-1个接口，监控服务器连接待测交换的第n个接口，每台摄像机的仿真数据包通过相应的接口发送给待测交换机，待测交换机再通过第n个接口发送给监控服务器；

S3，根据该监控网络生成数据报文。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明中的基于半实物仿真的交换机测试系统，其结构简单，有效降低了测试设备的投入成本，节省经费。

(2)本发明针对视频监控网络的特点建立仿真模型，更贴近真实的应用环境，测试结果较为准确，且测试效率高。

(3)本发明中基于半实物仿真的交换机测试系统的测试方法，不仅能针对单一接口设备进行硬件检测，更多的适用于现在网络复杂情况下的硬件测试，快速实现交换机设备的测试。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的拓扑结构的示意图框图。

图3为本发明的测试方法流程图。

图中：10-测试主机，11-仿真数据生成模块，12-网络驱动模块，13-数据接收分析模块，20-待测交换机。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种基于半实物仿真的交换机测试系统，包括

一测试主机10，其上设置有n个网卡，且n不小于2；

一待测交换机20，其上设置有n个与网卡一一对应的接口；

数据通道，测试主机10的第1至n-1个网卡与待测交换机20的第1至n-1个接口形成数据输出通道，测试主机10的第n个网卡与数待测交换机20的第n个接口形成数据输入通道；

所述测试主机10包括仿真数据生成模块11数据接收分析模块13和网络驱动模块12，

仿真数据生成模块11，其与所述网络驱动模块12相连，其内设仿真模型，按照仿真模型生成仿真数据包，根据该仿真数据包生成数据报文，所述仿真数据生成模块11将所述数据报文发送给网络驱动模块12；

网络驱动模块12，其与所述待测交换机20通过所述数据输出通道和数据输入通道相连，网络驱动模块12通过所述数据输出通道发送所述数据报文至所述待测交换机20，并形成带有实际发送时间的数据报文；网络驱动模块12通过所述数据输入通道接收所述待测交换机20转发的数据报文，并形成带有实际接收时间的数据报文；

数据接收分析模块13，其与所述网络驱动模块12相连，其接受带有实际发送时间和实际接收时间的数据报文，并比较实际发送时间和实际接收时间，得到丢包率和时延的网络参数；

其中，仿真模型如下，

$Pkt\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{bps}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|<10000\\ \frac{bps*3}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|\&GreaterEqual;10000\end{array}\right.$

式中，Pkt(t)指在时刻t生成的数据包大小

bps指要仿真的码率，即每秒钟发送的比特数；

t指的是从0开始的时间计数，单位为微秒；

t％1000000表示t除以1000000的余数；

其中，t按照下式递增：

t＝t+Rand(1000000/fps)

Rand函数用以生成一个不大于指定值的随机数；

fps指要仿真的帧率，即每秒钟发送的视频帧数。

一种基于半实物仿真的交换机测试系统的测试方法，包括如下步骤，

步骤1，测试主机10的仿真数据生成模块11按照下述仿真模型生成单台摄像机的仿真数据包的发送时间和大小，

仿真模型如下，

$Pkt\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{bps}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|<10000\\ \frac{bps*3}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|\&GreaterEqual;10000\end{array}\right.$

式中，Pkt(t)指在时刻t生成的数据包大小

bps指要仿真的码率，即每秒钟发送的比特数；

t指的是从0开始的时间计数，单位为微秒；

t％1000000表示t除以1000000的余数；

其中，t按照下式递增：

t＝t+Rand(1000000/fps)

Rand函数用以生成一个不大于指定值的随机数；

fps指要仿真的帧率，即每秒钟发送的视频帧数

步骤2，在得到单台摄像机的仿真数据包后，根据单台摄像机的仿真数据包模拟生成一个监控网络的数据，并构造监控网络的数据报文；

其中，该监控网络的拓扑结构为1至n-1台摄像机依次连接到待测交换机20的1至n-1个接口，监控服务器连接待测交换的第n个接口机接口，每台摄像机的仿真数据包通过相应的接口发送给待测交换，待测交换机20再通过第n个接口发送给监控服务器；

其中，数据报文包括但不限于以下信息，

目的MAC地址：每台摄像机的仿真数据的目的MAC中使用同一个目标MAC，即网卡n上绑定的MAC地址；

源MAC地址：对于每一台模拟出来的摄像机都有一个独立的MAC地址，与网卡1至n-1一一对应；

预期发送时间：测试主机10生成的数据报文将要被发送出去的时间；

预期发送网卡编号：指明每一台模拟出来的摄像机的仿真数据包从哪个绑定的网卡发送；

步骤3，将步骤2生成的数据报文发送给驱动程序模块，在驱动程序模块的缓存池内等待发送；

步骤4，驱动程序模块将数据报文中的n-1台摄像机的仿真数据包按照预期发送时间从预期发送网卡编号上发送至待测交换机20，并在数据报文中加上实际发出时间；

步骤5，待测交换机20从第n个网卡上将步骤4接收的数据报文发回驱动程序模块，驱动程序模块在发回的数据报文中加上实际接收时间；

步骤6，驱动程序模块将带有实际发出时间和实际接收时间的数据报文发送给数据接收分析模块13，数据接收分析模块13比较数据报文中的实际发送时间和实际接收时间，得到丢包率和时延的网络参数。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种基于半实物仿真的交换机测试系统，其特征在于：包括

一测试主机(10)，其上设置有n个网卡，且n不小于2；

一待测交换机(20)，其上设置有n个与所述网卡一一对应的接口；

数据通道，所述测试主机(10)的第1至n-1个网卡与所述数待测交换机(20)的第1至n-1个接口形成数据输出通道，所述测试主机(10)的第n个网卡与所述数待测交换机(20)的第n个所述接口形成数据输入通道。

2.如权利要求1所述的一种基于半实物仿真的交换机测试系统，其特征在于：所述测试主机(10)包括仿真数据生成模块(11)数据接收分析模块(13)和网络驱动模块(12)，

仿真数据生成模块(11)，其与所述网络驱动模块(12)相连，其内设仿真模型，按照所述仿真模型生成仿真数据包，根据该仿真数据包生成数据报文，所述仿真数据生成模块(11)将所述数据报文发送给网络驱动模块(12)；

网络驱动模块(12)，其与所述待测交换机(20)通过所述数据输出通道和数据输入通道相连，其通过所述数据输出通道发送所述数据报文至所述待测交换机(20)，形成带有实际发送时间的数据报文；其通过所述数据输入通道接收所述待测交换机(20)转发的数据报文，并形成带有实际接收时间的数据报文；

数据接收分析模块(13)，其与所述网络驱动模块(12)相连，其接受带有实际发送时间和实际接收时间的数据报文。

3.如权利要求2所述的一种基于半实物仿真的交换机测试系统，其特征在于：所述仿真模型如下，

$Pkt\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{bps}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|<10000\\ \frac{bps*3}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|\&GreaterEqual;10000\end{array}\right.$

式中，Pkt(t)指在时刻t生成的数据包大小

bps指要仿真的码率，即每秒钟发送的比特数；

t指的是从0开始的时间计数，单位为微秒；

t％1000000表示t除以1000000的余数；

其中，t按照下式递增：

t＝t+Rand(1000000/fps)

Rand函数用以生成一个不大于指定值的随机数；

fps指要仿真的帧率，即每秒钟发送的视频帧数。

4.使用如权利要求1所述的一种基于半实物仿真的交换机测试系统的测试方法，其特征在于：步骤如下，

步骤1，测试主机(10)生成单台摄像机的仿真数据包，并根据单台摄像机的仿真数据包模拟生成一个监控网络的数据，并构造监控网络的数据报文；

步骤2，测试主机(10)将数据报文从输出通道发送给待测交换机(20)，并在数据报文中加上实际发送时间；

步骤3，测试主机(10)从输入通道接收所述待测交换机(20)转发的数据报文，并在数据报文中加上实际接收时间；

步骤4，测试主机(10)比较数据报文中的实际发送时间和实际接收时间，得到丢包率和时延的网络参数。

5.如权利要求4所述的一种基于半实物仿真的交换机测试系统的测试方法，其特征在于：

步骤1中构建的数据报文包括的信息如下，

目的MAC地址：每台摄像机的仿真数据的目的MAC中使用同一个目标MAC，即网卡n上绑定的MAC地址；

源MAC地址：对于每一台模拟出来的摄像机都有一个独立的MAC地址，与网卡1至n-1一一对应；

预期发送时间：测试主机(10)生成的数据报文将要被发送出去的时间；

预期发送的网卡编号：指明每一台模拟出来的摄像机的仿真数据包从哪个绑定的网卡发送。

6.如权利要求4所述的一种基于半实物仿真的交换机测试系统的测试方法，其特征在于：

所述测试主机(10)包括仿真数据生成模块(11)数据接收分析模块(13)和网络驱动模块(12)，

仿真数据生成模块(11)，其与所述网络驱动模块(12)相连，其内设仿真模型，按照所述仿真模型生成仿真数据包，根据该仿真数据包生成数据报文，所述仿真数据生成模块(11)将所述数据报文发送给网络驱动模块(12)；

网络驱动模块(12)，其与所述待测交换机(20)通过所述数据输出通道和数据输入通道相连，网络驱动模块(12)通过所述数据输出通道发送所述数据报文至所述待测交换机(20)，并形成带有实际发送时间的数据报文；网络驱动模块(12)通过所述数据输入通道接收所述待测交换机(20)转发的数据报文，并形成带有实际接收时间的数据报文；

数据接收分析模块(13)，其与所述网络驱动模块(12)相连，其接受带有实际发送时间和实际接收时间的数据报文。

7.如权利要求6所述的一种基于半实物仿真的交换机测试系统的测试方法，其特征在于：

所述仿真模型如下，

$Pkt\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{bps}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|<10000\\ \frac{bps*3}{32}+Rand\left(\frac{bps}{64}\right),& |t\%1000000-1000000|\&GreaterEqual;10000\end{array}\right.$

式中，Pkt(t)指在时刻t生成的数据包大小

bps指要仿真的码率，即每秒钟发送的比特数；

t指的是从0开始的时间计数，单位为微秒；

t％1000000表示t除以1000000的余数；

其中，t按照下式递增：

t＝t+Rand(1000000/fps)

Rand函数用以生成一个不大于指定值的随机数；

fps指要仿真的帧率，即每秒钟发送的视频帧数。

8.如权利要求7所述的一种基于半实物仿真的交换机测试系统的测试方法，其特征在于：

步骤1中生成数据报文的步骤如下，

S1，根据特定仿真数据模型，生成单台摄像机仿真数据包的发送时间和大小，

S2，根据单台摄像机仿真数据包，模拟生成一个监控网络，该监控网络的拓扑结构为1至n-1台摄像机依次连接到待测交换机(20)的1至n-1个接口，监控服务器连接待测交换的第n个接口，每台摄像机的仿真数据包通过相应的接口发送给待测交换机(20)，待测交换机(20)再通过第n个接口发送给监控服务器；

S3，根据该监控网络生成数据报文。