CN109120479A - 一种基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开提供一种基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，包括步骤：S1，主机端构建测试参数并向从机端发起测试参数；S2，所述从机端接收所述测试参数并响应；S3，所述主机端统计接收所述从机端发送的报文数量检查并计算相对网络吞吐量；S4，所述主机端修改所述测试参数并重复步骤S1至S3若干次；本发明利用网络主从机结构构建星形网络拓扑结构测试环境，降低网络丢包情况、数据包接收完整情况和网络报文时效性对网络吞吐量测试的不良影响；提高本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法测试网络吞吐量的准确性和实时性。

Description

一种基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法

技术领域

本发明涉及通信网络性能测试领域，具体涉及一种基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法。

背景技术

在分布式控制系统中，网络节点主要依赖网络传递数据从而实现数据的交换与同步。随着控制系统中所传递的数据量越来越大，对网络性能的要求也越来越高。网络吞吐量是一个在有效带宽约束下衡量网络性能的重要指标。对网络吞吐量的测试不仅是对网络性能的有效评估，也是设计网络通信测试报文的关键依据之一。

现有技术中检测的网络吞吐量一般指的是相对网络吞吐量，即在一定带宽约束下单位时间内能够通过网络设备的最大数据量。以计算1G带宽以太网接口的吞吐量为例，理论上1G带宽的最大吞吐量为1024*1024*1024/8＝134217728字节/秒，若发送端以最大吞吐量发送数据而接收端仅能有效接收到67108864字节的数据，则网络的最大吞吐量为50％。

故采用现有方式计算相对网络吞吐量，并未考虑到每个数据包大小和发送间隔时间对网络吞吐量的影响，导致现有方式计算的网络吞吐量实用性差，可靠率低，无法作为分布式控制网络，特别是实时控制网络的分析判断依据。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，包括步骤：

S1，主机端构建测试参数并向从机端发起测试参数；

S2，所述从机端接收所述测试参数并响应；

S3，所述主机端统计接收所述从机端发送的报文数量检查并计算相对网络吞吐量；

S4，所述主机端修改所述测试参数并重复步骤S1至S3若干次。

较佳的，所述测试参数包括设定同步头、当前时间、请求测试数据包大小、请求发送次数、请求发送间隔时间。

较佳的，所述主机端设置测试基准数用于作为统计网络吞吐量的依据，所述测试基准数包括统计时间、报文响应超时时间。

较佳的，所述从机端在接收到所述主机端的所述测试参数后响应，所述响应过程为；按照所述测试参数中所述请求测试数据包大小开辟内存发送缓冲区准备向所述主机端发送测试报文；发送的所述测试报文中包含同步头、数据包大小、发送时间、发送计数器和校验和。

较佳的，当所述主机端接收到所述从机端发送的所述测试报文后，对所述测试报文进行检查；所述检查过程包括，判断所述测试报文的所述数据包大小是否符合所述测试参数内请求测试数据包大小，所述发送时间是否超过所述报文响应超时时间的要求，所述发送计数器连续判断是否有丢包现象发生，所述校验和计算结果判断所述测试报文是否完整无损。

较佳的，在所述检查过程判断均无误后，记录从每个所述从机所接收到的所述测试报文数量，以统计时间的要求统计报文数量并计算网络吞吐量。

较佳的，所述主机端在接收到所述测试报文后，对所述测试报文的所述同步头进行解包，检查所述测试报文的所述同步头是否与所述测试参数内的所述设定同步头一致；对所述测试报文的所述发送时间进行解包，检查所述发送时间对比上一帧测试报文是否超过所述报文响应超时时间；对所述测试报文的所述数据包大小进行解包，检查所述数据包大小是否为所述主机端请求的所述请求测试数据包大小；对所述测试报文的所述校验和进行解包，检查所述测试报文的所述校验和是否正确；对所述测试报文的所述发送计数器进行解包，检查所述测试报文的报文计数是否是上一帧测试报文的报文计数加一。

较佳的，根据所述测试报文的所述发送计数器是否与所述测试参数中的所述请求发送次数相等判断是否结束单次网络吞吐量测试。

较佳的，按照所述统计时间内所收到的有效测试报文数量与所述测试参数中所述请求测试数据包大小的乘积计算所述统计时间内的网络吞吐量。

较佳的，所述统计时间设置为1秒，所述报文响应超时时间设置为100毫秒。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明利用网络主从机结构构建星形网络拓扑结构测试环境，降低网络丢包情况、数据包接收完整情况和网络报文时效性对网络吞吐量测试的不良影响；本发明测试的网络吞吐量可作为分布式控制网络，特别是实时控制网络分析判断的重要依据。

附图说明

图1为本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1所示，图1为本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法的流程图；所述基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法设置有主机端和若干从机端，所述从机端均与所述主机端连接以构造一个星形网络拓扑结构测试环境。

所述基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法具体包括步骤：

S1，所述主机端构建测试参数并向所述从机端发起测试参数；

S2，所述从机端接收所述测试参数并响应；

S3，所述主机端统计接收所述从机端发送的报文数量检查并计算相对网络吞吐量；

S4，所述主机端修改所述测试参数并重复步骤S1至S3若干次。

所述主机端构建的所述测试参数主要包括请求测试数据包大小、请求发送次数和请求发送间隔时间，通过步骤S4动态调整所述测试参数来确定网络的最大吞吐量。

所述主机端设置测试基准数用于作为统计网络吞吐量的依据，所述测试基准数包括统计时间(一般为1秒统计一次)、报文响应超时时间(一般为统计时间的一半)。

所述从机端在接收到所述主机端的所述测试参数后响应，具体的所述响应过程为；按照所述测试参数中所述请求测试数据包大小开辟内存发送缓冲区准备向所述主机端发送测试报文。发送的所述测试报文中包含同步头、数据包大小、发送时间、发送计数器和校验和等参数。

当所述主机端接收到所述从机端发送的所述测试报文后，对发送过程进行检查。具体的所述检查过程包括，判断所述测试报文的所述数据包大小是否符合所述测试参数内请求测试数据包大小，所述发送时间是否超过所述报文响应超时时间的要求，所述发送计数器连续判断是否有丢包现象发生，所述校验和计算结果判断所述测试报文是否完整无损。在检查过程判断均无误后，记录从每个所述从机所接收到的测试报文数量，以统计时间的要求统计报文数量并计算网络吞吐量。

所述主机端通过步骤S4确定在不同数据包和发送间隔时间下的网络吞吐量。

本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法由所述主机端发起测试参数并以网络报文格式发送给所述从机端，所述从机端以特定的网络报文格式响应所述主机端的测试请求，所述主机端在接收各个从机端的测试报文后以固定间隔时间统计网络吞吐量数据。如此循环往复，直至达到测试最大网络吞吐量的目的为止。

本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法充分利用了网络报文格式，更加准确的反应了网络的实际吞吐量；而主从机结构的应用使得测试的场景更加接近真实工作场景，同时也极大的缩短了网络吞吐量测试的时间。

实施例二

如图1所示，图1为本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法的流程图。

本发明所述基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法具体的操作步骤为，

步骤101，启动单次网络吞吐量测试后，所述主机端设置所述测试参数，所述测试参数主要包括设定同步头、当前时间、请求测试数据包大小、请求发送次数、请求发送间隔时间，具体的测试参数报文格式如下表一所列。所述主机端本地需要确定统计时间(1秒)和报文响应超时时间(100毫秒)。进入步骤113判断是否需要结束当前测试；

表一

步骤102，所述主机端设置好所述测试参数并向所述从机端发送所述测试参数。发送所述测试参数后所述主机端进入等待接收报文状态；

步骤103，在所述主机端处于等待接收报文状态的同时，所述从机端在接收到所述主机端的所述测试参数后，按照所述测试参数内容准备内存发送缓冲区，同时按照如下表二的格式填充测试报文。所述从机端按照所述测试参数中所约定的请求发送间隔时间发送所述测试报文；所述测试报文包括同步头、数据包大小、发送时间、发送计数器和校验和。

表二

步骤104，所述主机端在接收到所述测试报文后，对所述测试报文的同步头进行解包，检查所述测试报文的同步头是否与所述测试参数内的设定同步头一致。如果不一致，则接收报文出错，返回步骤103，等待下一帧测试报文；如果所述同步头和所述设定同步头一致，则转到步骤105；

步骤105，所述主机端在接收到所述测试报文后，对所述测试报文的发送时间进行解包，检查所述发送时间对比上一帧测试报文是否超过所述报文响应超时时间的100毫秒。如果是，则接收报文出错，返回步骤103，等待下一帧测试报文；如果未超过，则转到步骤106；

步骤106，所述主机端在接收到所述测试报文后，对所述测试报文的测试包大小进行解包，检查所述测试包大小是否为所述主机端请求的所述请求测试包大小。如果不是，则接收报文出错，返回步骤103，等待下一帧测试报文；如果所述测试包大小正确，则转到步骤107；

步骤107，所述主机端在接收到所述测试报文后，对所述测试报文的校验和进行解包，检查所述测试报文的校验和是否正确。如果不是，则接收报文出错，返回步骤103，等待下一帧测试报文；如果所述校验和正确，则转到步骤108；

步骤108，所述主机端在接收到所述测试报文后，对所述测试报文的发送计数器进行解包，检查所述测试报文的发送计数器是否是上一帧测试报文的报文计数加一。如果不是，则接收报文出错，返回步骤103，等待下一帧测试报文；如果所述发送计数器正确，则转到步骤109；

步骤109，根据所述测试报文的发送计数器是否与所述测试参数中的测试次数相等判断是否结束本次网络吞吐量测试。如果相等则结束本次网络吞吐量测试，转到步骤101重新设置新的测试参数；如果当前测试未结束，则转到步骤110；

步骤110，记录当前测试报文的记录信息用于吞吐量统计和下一帧测试报文的比对操作；所述记录信息包括所述发送时间和所述发送计数器

步骤111，判断当前是否到达统计时间(1秒)，如果到达则转到步骤112统计网络吞吐率；如果未到则转到步骤103等待下一帧测试报文；

步骤112，按照所述统计时间(1秒)内所收到的有效测试报文数量与所述测试参数中所述请求测试数据包大小的乘积以计算所述统计时间内的网络吞吐量；

所述有效测试报文为通过步骤104、步骤105、步骤106、步骤107、步骤108的测试报文，即在步骤104、步骤105、步骤106、步骤107、步骤108中未报错的测试报文。

步骤113，人工干预是否需要结束当前测试，如果是则退出当前吞吐量测试程序，如果否则进入步骤102准备发送测试基准数。

本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法利用网络主从机结构构建星形网络拓扑结构测试环境。由所述主机端发起测试参数，所述从机端响应测试报文回馈到所述主机端，所述主机端定时统计从而得到网络吞吐量的动态测试结果。本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法充分考虑了网络吞吐量测试中对网络丢包情况的可能性，同时考虑数据包接收是否完整正确及网络报文的时效性，提高本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法测试网络吞吐量的准确性和实时性。从而可将本发明基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法测试的网络吞吐量作为分布式控制网络，特别是实时控制网络分析判断的重要依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，包括步骤：

S1，主机端构建测试参数并向从机端发起所述测试参数；

S2，所述从机端接收所述测试参数并响应；

S3，所述主机端统计接收所述从机端发送的报文数量检查并计算相对网络吞吐量；

S4，所述主机端修改所述测试参数并重复步骤S1至S3若干次。

2.如权利要求1所述的基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，所述测试参数包括设定同步头、当前时间、请求测试数据包大小、请求发送次数、请求发送间隔时间。

3.如权利要求2所述的基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，所述主机端设置测试基准数用于作为统计网络吞吐量的依据，所述测试基准数包括统计时间、报文响应超时时间。

4.如权利要求3所述的基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，所述从机端在接收到所述主机端的所述测试参数后响应，所述响应过程为；按照所述测试参数中所述请求测试数据包大小开辟内存发送缓冲区准备向所述主机端发送测试报文；发送的所述测试报文中包含同步头、数据包大小、发送时间、发送计数器和校验和。

5.如权利要求4所述的基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，当所述主机端接收到所述从机端发送的所述测试报文后，对所述测试报文进行检查；所述检查过程包括，判断所述测试报文的所述数据包大小是否符合所述测试参数内请求测试数据包大小，所述发送时间是否超过所述报文响应超时时间的要求，所述发送计数器连续判断是否有丢包现象发生，所述校验和计算结果判断所述测试报文是否完整无损。

6.如权利要求5所述的基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，在所述检查过程判断均无误后，记录从每个所述从机所接收到的所述测试报文数量，以所述统计时间的要求统计所述测试报文数量并计算所述网络吞吐量。

7.如权利要求5所述的基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，所述主机端在接收到所述测试报文后，对所述测试报文的所述同步头进行解包，检查所述测试报文的所述同步头是否与所述测试参数内的所述设定同步头一致；对所述测试报文的所述发送时间进行解包，检查所述发送时间对比上一帧测试报文是否超过所述报文响应超时时间；对所述测试报文的所述数据包大小进行解包，检查所述数据包大小是否为所述主机端请求的所述请求测试数据包大小；对所述测试报文的所述校验和进行解包，检查所述测试报文的所述校验和是否正确；对所述测试报文的所述发送计数器进行解包，检查所述测试报文的报文计数是否是上一帧测试报文的报文计数加一。

8.如权利要求7所述的基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，根据所述测试报文的所述发送计数器是否与所述测试参数中的所述请求发送次数相等判断是否结束单次网络吞吐量测试。

9.如权利要求8所述的基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，按照所述统计时间内所收到的有效测试报文数量与所述测试参数中所述请求测试数据包大小的乘积计算所述统计时间内的所述网络吞吐量。

10.如权利要求3所述的基于网络报文格式的网络吞吐量测试方法，其特征在于，所述统计时间设置为1秒，所述报文响应超时时间设置为100毫秒。