CN111447302B - 一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法和系统 - Google Patents

一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，该方法，对SDN设备中DHCP服务端配置，并启动DHCP服务端；在SDN客户端设备上，指定参数类型建立raw socket连接，绑定CPU，填充DHCP请求报文；最后在客户端发送请求报文测试DHCP；在DHCP服务端查看测试结果,获取测试数据。基于本方法，还提出了一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的系统，本发明提供一种高效、逻辑简单、通用性强的方法实现DHCP服务端性能和功能方面的负载压力测试，通过逐步增加并发用户数，确定在满足性能指标的情况下，DHCP所能承受的最大负载量,来获取DHCP最大的服务级别。

Description

一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法和系统
技术领域
本发明属于SDN网络通信技术领域，特别涉及一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法和系统。
背景技术
DHCP是动态主机配置协议,它可以为客户机自动分配IP地址、子网掩码以及缺省网关、DNS服务器的IP地址等TCP/IP参数,当客户端请求使用时，服务器则负责将相应的参数分配个客户端，避免客户端手动指定IP地址等。特别是在一些大规模的SDN网络中,客户端数目急剧增加，如何确定DHCP服务端的最大负载量以及对并发用户请求的有效处理比例和响应时间是个重要问题。目前在现有的测试环境搭建大型SDN网络是不现实的，客户机的数量不能满足压力测试的要求，所以需要通过模拟客户端发送请求报文的方式解决物理设备不足的问题。
当DHCP客户端第一次登录网络时，此设备发现本机上没有任何IP设定，就会网络广播去寻找DHCP服务器。由于客户端此时还不知道自己属于哪一个网路﹐所以封包的来源地址会为0.0.0.0，目的地址则为255.255.255.255，然后再附上DHCP discover的信息﹐向网路进行广播。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息，但只有DHCP服务器才会做出响应。DHCP OFFER分配IP地址当DHCP服务器监听到客户端发出的DHCPDiscover广播后，会针对这个客户端的硬件地址，即MAC地址来识别客户端并分配IP，所以模拟客户端需要改变设备的MAC地址。普通的socket是在应用层收发数据，raw socket可以监听所有本机收发的数据，包括数据链路层，利用原始套接字可以构造链路层数据，自行定义数据内容。在现有技术中，还没有采用raw socket模拟的方式解决现有测试环境限制下DHCP压力测试的问题。
发明内容
本发明提出了一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法和系统，利用原始套接字，构造链路层数据，发送以及测试DHCP请求报文，实现DHCP服务端性能和功能方面的负载压力测试，模拟多客户端解决实际测试环境物理设备不足的问题。
为了实现上述目的，本发明提出了一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，该方法包括以下步骤：
S1：对SDN设备中DHCP服务端进行配置，并启动DHCP服务端；
S2：在SDN客户端设备上，依次通过使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上，并按照格式构造链路层数据和IP层数据以及填充DHCP请求报文创建rawsocket连接；
S3：创建raw socket并绑定发送网口，修改客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文；
S4：在客户端发送DHCP请求报文测试DHCP；
S5：在DHCP服务端查看测试结果,获取测试数据。
进一步的，在步骤S1中，配置SDN设备中DHCP服务端包括：配置参数地址池、DNS服务器地址、域名、默认路由、广播地址、默认租约时间和最大租约时间。
进一步的，步骤S2包括：
使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上；
按照格式构造链路层数据和IP层数据；
构造UDP报头的校验和；
按发送DHCP报文类型构造请求包。
进一步的，所述使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上的方法为；
执行程序时传入参数，所述参数为需要绑定的CPU序号；
程序内CPU亲和调度。
进一步的，在步骤S3中，所述创建raw socket并绑定发送网口的方法为：
指定raw socket中PF_PACKET为第一个参数来创建套接字；
指定本地的网卡sockaddr_ll.sll_ifindex，作为出接口；
验证传入的接口索引是否为有效索引；
在PF_PACKET/SOCK_RAW模式下创建raw socket。
进一步的，在步骤S3中，所述修改客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文的方法为：
利用for循环改变Mac地址，根据测试目的和地址池长度制定循环次数；
每次循环时重新计算UDP校验和；
利用sendto函数发送请求包。
进一步的，所述请求报文包括DHCP Discover和DHCP Request；
所述DHCP Discover为IP请求报文，用于DHCP客户端获悉网络中存在的DHCP服务器的位置；
所述DHCP Request为租约请求报文，DHCP客户端成功获取IP地址后，在地址使用租期过去1/2时，会向DHCP服务器发送单播Request报文续延租期，如果没有收到DHCP ACK报文，在租期过去3/4时，发送广播Request报文续延租期。
进一步的，步骤S4包括：在客户端设备上根据测试需求选择进行一次测试，模拟定量客户端或者进行多次测试，分别绑定不同CPU，多客户端并发冲击DHCP服务器。
进一步的，步骤S5包括：
采用shell命令systemctl查看DHCP服务端实时运行状态；所述DHCP服务端实时运行状态包括IP请求回应时间，租约请求回应时间，IP池使用状态。
采用shell命令iftop查看网卡收到的总流量。
本发明还提出了一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的系统，包括配置启动模块、创建连接模块、发送模块、测试模块和查看模块；
所述配置启动模块用于对SDN设备中DHCP服务端进行配置，并启动DHCP服务端；
所述创建连接模块用于在SDN客户端设备上，依次通过使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上，并按照格式构造链路层数据和IP层数据以及填充DHCP请求报文创建raw socket连接；
所述发送模块用于创建raw socket并绑定发送网口，修改客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文；
所述测试模块用于在客户端发送DHCP请求报文测试DHCP；
所述查看模块用于在DHCP服务端查看测试结果,获取测试数据。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提出了一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，该方法，首先对SDN设备中DHCP服务端进行配置，并启动DHCP服务端；在SDN客户端设备上，依次通过使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上，并按照格式构造链路层数据和IP层数据以及填充DHCP请求报文创建raw socket连接；然后创建raw socket并绑定发送网口，修改客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文；最后在客户端发送DHCP请求报文测试DHCP；在DHCP服务端查看测试结果,获取测试数据。基于本发明提出的一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，还提出了一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的系统，本发明提供一种高效、逻辑简单、通用性强的方法实现DHCP服务端性能和功能方面的负载压力测试，通过逐步增加并发用户数，确定在满足性能指标的情况下，DHCP所能承受的最大负载量,来获取DHCP最大的服务级别。
附图说明
如图1给出了本发明实施例1一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法流程图；
如图2给出了本发明实施例1构造的DHCP客户端请求包网络层次图；
如图3给出了本发明实施例1一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例1提出了一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，应用于DHCP客户端。如图1给出一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法流程图。
在步骤S101中，对SDN设备中DHCP服务端进行配置，并启动DHCP服务端，配置的内容包括：地址池、DNS服务器地址、域名、默认路由、广播地址、默认租约时间和最大租约时间，并利用systemctl命令启动DHCP并查看运行是否成功。
在步骤S102中，在SDN客户端设备上，依次通过使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上，并按照格式构造链路层数据和IP层数据以及填充DHCP请求报文创建raw socket连接。
详细的步骤为：执行程序时传入参数，参数为需要绑定的CPU序号；然后程序内CPU亲和调度，以此使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上。
按照格式构造链路层数据和IP层数据；包括Mac地址，IP地址。如图2给出了本发明实施例1构造的DHCP客户端请求包网络层次图；整个数据包内容，包括数据链路层，IP层，udp报头和DHCP协议报文。
Figure BDA0002431114220000051
Figure BDA0002431114220000061
构造UDP报头，包括校验和。
按发送DHCP报文类型构造请求包。请求包中的请求报文包括DHCP Discover和DHCP Request。
DHCP Discover为IP请求报文，用于DHCP客户端获悉网络中存在的DHCP服务器的位置。
DHCP Request为租约请求报文，DHCP客户端成功获取IP地址后，在地址使用租期过去1/2时，会向DHCP服务器发送单播Request报文续延租期，如果没有收到DHCP ACK报文，在租期过去3/4时，发送广播Request报文续延租期。
具体内容包括：
Figure BDA0002431114220000062
Figure BDA0002431114220000071
在步骤S103中，创建raw socket并绑定发送网口，修改客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文。
其中创建raw socket并绑定发送网口的方法为指定raw socket中PF_PACKET为第一个参数来创建套接字；指定本地的网卡sockaddr_ll.sll_ifindex，作为出接口；验证传入的接口索引是否为有效索引；在PF_PACKET/SOCK_RAW模式下创建raw socket。
修改客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文的方法为：利用for循环改变Mac地址，根据测试目的和地址池长度制定循环次数；每次循环时重新计算UDP校验和；利用sendto函数发送请求包。
在步骤S104中，在客户端发送DHCP请求报文测试DHCP。在客户端设备上根据测试需求选择进行一次测试，模拟定量客户端或者进行多次测试，分别绑定不同CPU，多客户端并发冲击DHCP服务器。
在步骤S105中，在DHCP服务端查看测试结果,获取测试数据；采用shell命令systemctl查看DHCP服务端实时运行状态；所述DHCP服务端实时运行状态包括IP请求回应时间，租约请求回应时间，IP池使用状态。
采用shell命令iftop查看网卡收到的总流量。
基于本发明提出的一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，还提出了一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的系统，如图3给出了本发明实施例1一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的系统结构图。该系统包括配置启动模块、创建连接模块、发送模块、测试模块和查看模块。
配置启动模块用于对SDN设备中DHCP服务端进行配置，并启动DHCP服务端。
创建连接模块用于在SDN客户端设备上，依次通过使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上，并按照格式构造链路层数据和IP层数据以及填充DHCP请求报文创建raw socket连接。
发送模块用于创建raw socket并绑定发送网口，修改客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文。
测试模块用于在客户端发送DHCP请求报文测试DHCP。
查看模块用于在DHCP服务端查看测试结果,获取测试数据。
内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对SDN设备中DHCP服务端进行配置，并启动DHCP服务端；
S2：在SDN客户端设备上，依次通过使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上，并按照格式构造链路层数据和IP层数据以及填充DHCP请求报文创建raw socket连接；步骤S2包括：使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上；按照格式构造链路层数据和IP层数据；构造UDP报头的校验和；按发送DHCP报文类型构造请求包；
所述请求报文包括DHCP Discover和DHCP Request；所述DHCP Discover为IP请求报文，用于DHCP客户端获悉网络中存在的DHCP服务端的位置；所述DHCP Request为租约请求报文，DHCP客户端成功获取IP地址后，在地址使用租期过去1/2时，会向DHCP服务端发送单播Request报文续延租期，如果没有收到DHCP ACK报文，在租期过去3/4时，发送广播Request报文续延租期；
S3：创建raw socket并绑定发送网口，修改SDN客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送DHCP请求报文；在步骤S3中，所述创建raw socket并绑定发送网口的方法为：指定rawsocket中PF_PACKET为第一个参数来创建套接字；指定本地的网卡sockaddr_ll.sll_ifindex，作为出接口；验证传入的接口索引是否为有效索引；在PF_PACKET/SOCK_RAW模式下创建raw socket；
在步骤S3中，所述修改SDN客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文的方法为：利用for循环改变Mac地址，根据测试目的和地址池长度制定循环次数；每次循环时重新计算UDP校验和；利用sendto函数发送请求包；
S4：在SDN客户端设备发送DHCP请求报文测试DHCP；
S5：在DHCP服务端查看测试结果,获取测试数据。
2.根据权利要求1所述的一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，其特征在于，在步骤S1中，配置SDN设备中DHCP服务端包括：配置参数地址池、DNS服务器地址、域名、默认路由、广播地址、默认租约时间和最大租约时间。
3.根据权利要求1所述的一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，其特征在于，所述使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上的方法为；
执行程序时传入参数，所述参数为需要绑定的CPU序号；
程序内CPU亲和性调度。
4.根据权利要求1所述的一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，其特征在于，步骤S4包括：在SDN客户端设备上根据测试需求选择进行一次测试，模拟定量客户端或者进行多次测试，分别绑定不同CPU，多客户端并发冲击DHCP服务端。
5.根据权利要求1所述的一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的方法，其特征在于，步骤S5包括：
采用shell命令systemctl查看DHCP服务端实时运行状态；所述DHCP服务端实时运行状态包括IP请求回应时间，租约请求回应时间，IP池使用状态；
采用shell命令iftop查看网卡收到的总流量。
6.一种利用raw socket模拟多客户端测试DHCP的系统，其特征在于，包括配置启动模块、创建连接模块、发送模块、测试模块和查看模块；
所述配置启动模块用于对SDN设备中DHCP服务端进行配置，并启动DHCP服务端；
所述创建连接模块用于在SDN客户端设备上，依次通过使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上，并按照格式构造链路层数据和IP层数据以及填充DHCP请求报文创建raw socket连接；创建连接模块执行的过程包括：使能进程的CPU亲和性，将当前进程运行至mask指定的CPU上；按照格式构造链路层数据和IP层数据；构造UDP报头的校验和；按发送DHCP报文类型构造请求包；
所述请求报文包括DHCP Discover和DHCP Request；所述DHCP Discover为IP请求报文，用于DHCP客户端获悉网络中存在的DHCP服务端的位置；所述DHCP Request为租约请求报文，DHCP客户端成功获取IP地址后，在地址使用租期过去1/2时，会向DHCP服务端发送单播Request报文续延租期，如果没有收到DHCP ACK报文，在租期过去3/4时，发送广播Request报文续延租期；
所述发送模块用于创建raw socket并绑定发送网口，修改SDN客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文；所述创建raw socket并绑定发送网口的方法为：指定rawsocket中PF_PACKET为第一个参数来创建套接字；指定本地的网卡sockaddr_ll.sll_ifindex，作为出接口；验证传入的接口索引是否为有效索引；在PF_PACKET/SOCK_RAW模式下创建raw socket；
所述修改SDN客户端设备Mac地址模拟多客户端并发送请求报文的方法为：利用for循环改变Mac地址，根据测试目的和地址池长度制定循环次数；每次循环时重新计算UDP校验和；利用sendto函数发送请求包；
所述测试模块用于在SDN客户端设备发送DHCP请求报文测试DHCP；
所述查看模块用于在DHCP服务端查看测试结果,获取测试数据。
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