CN111835579A - 一种网络流量调度仿真有效性的测试方法及系统 - Google Patents

一种网络流量调度仿真有效性的测试方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，包括向网络源节点侧发送构建的网络流量；响应于网络流量在网络中传输，对网络进行仿真，模拟网络中间节点故障，获取网络流量的最优调度路径和网络宿节点侧的接收统计情况；获取网络中间节点实际故障后网络流量的调度路径；响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径一致、模拟故障后的接收统计情况与预期结果一致，则流量调度仿真功能正确且有效。同时公开了相应的系统。本发明将仿真获得的最优调度路径与实际获得的路径进行比对，将仿真获得的接收统计情况与预期结果进行比对，通过比对结果判定流量调度仿真有效性。

Description

一种网络流量调度仿真有效性的测试方法及系统
技术领域
本发明涉及一种网络流量调度仿真有效性的测试方法及系统，属于SDN网络的测试领域。
背景技术
随着计算机技术和网络通信技术的快速发展，网络建设速度加快，网络规模越来越大，复杂程度也越来越高，在网络出现故障时对业务产生的影响也越来越大，网络故障的发生不可避免，因此在网络设计和业务设计时都会考虑冗余节点、备份路径等。对于相对复杂的网络，除非特别重要的时间相关数据业务，可能会设计静态固定的备份路径，其他业务一般都采用动态路由计算，根据网络结构的具体情况实时计算，因此在故障发生时影响业务恢复的因素很多，比如应用的协议类型、协议参数配置等，业务路径选择具有很大的不确定性。
基于SDN技术建设的网络，在管理控制端可收集整网拓扑，采集整网流量，实时统计网络资源状况，在网络出现故障或网络连接需要改变时，根据网络资源状况及设定策略，对网络流量调度进行仿真成为可能，可为网络设计、工程调度和运行维护提供参考。仿真功能的算法设计、实现方式影响仿真结果的正确性和有效性，鉴于目前网络流量调度仿真功能无统一标准，各厂商提供的仿真功能质量良莠不齐，仿真结果是否与实际结果一致，仿真结果是否有效等，暂无判定标准。
发明内容
本发明提供了一种网络流量调度仿真有效性的测试方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，包括，
向网络源节点侧发送构建的网络流量；
响应于网络流量在网络中传输，对网络进行仿真，模拟网络中间节点故障，获取模拟故障后的最优调度路径和网络宿节点侧的接收统计情况；
获取网络中间节点实际故障后网络流量的调度路径；其中，实际故障的网络中间节点与模拟故障的网络中间节点相同，且故障类型一致；
响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径一致、模拟故障后的网络宿节点侧的接收统计情况与预期结果一致，则流量调度仿真功能正确且有效。
网络流量包括业务流量和背景流量，业务流量用A类路径传输，背景流量用B类路径传输；其中，经过中间节点的路径为A类路径，不经过中间节点的路径为B类路径。
故障类型包括接口故障和掉电重启故障。
接收统计情况包括业务流量的接收情况、背景流量的接收情况和业务流量回复时间。
业务流量回复时间等于业务流量的丢包总数量除以发送的帧速率。
预期结果为，优先级高的业务流量恢复时间短，且不丢包，背景流量不受故障影响。
响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径不一致，则流量调度仿真功能不正确且无效；
响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径一致、模拟故障后的接收统计情况与预期结果不一致，则流量调度仿真功能正确且无效。
一种网络流量调度仿真有效性的测试系统，包括，
流量模块：向网络源节点侧发送构建的网络流量；
网络流量调度仿真模块：响应于网络流量在网络中传输，对网络进行仿真，模拟网络中间节点故障，获取模拟故障后的最优调度路径和网络宿节点侧的接收统计情况；
实际验证模块：获取网络中间节点实际故障后网络流量的调度路径；其中，实际故障的网络中间节点与模拟故障的网络中间节点相同，且故障类型一致；
有效性评价模块：响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径一致、模拟故障后的网络宿节点侧的接收统计情况与预期结果一致，则流量调度仿真功能正确且有效。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行网络流量调度仿真有效性的测试方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行网络流量调度仿真有效性的测试方法的指令。
本发明所达到的有益效果：本发明将仿真获得的最优调度路径与实际获得的路径进行比对，将仿真获得的接收统计情况与预期结果进行比对，通过比对结果判定流量调度仿真有效性，为基于SDN的网络流量调度仿真功能提供一种简明且切实有效的评价方法。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，包括以下步骤：
步骤1，基于预设的流量模型构建网络流量，并向网络源节点侧发送构建的网络流量，网络流量包括业务流量和背景流量。
网络至少包括源节点、中间节点和宿节点，源节点至宿节点间具备N条承载业务流量和可调度的路径，网络具备仿真功能，提供测试用的基础网络物理环境。各节点间启用IGP路由协议（OSPF、ISIS等）、根据节点类型启用MPLS协议、BGP-LS、PCEP、SR等相关协议，保证各网络节点间路由可达。
N条路径中有a条经过中间节点，记为A类路径，A类路径用以传输业务流量，A类路径可分布于同一物理路径或不同物理路径；b条不经过中间节点，记为B类路径，B类路径用以传输背景流量，B类路径可分布于同一物理路径或不同物理路径其中，a+b=N；a＞b，a＞2，Ba＞Bb（Ba表示a条路径的总带宽、Bb表示b条路径的总带宽）。
构建不同类型的网络流量，其中a条路径发送业务流量，其中一条业务类型为TCP，优先级设置为最高，其余业务设置为UDP类型；b条路径中预留1条不发送背景流量，其他c条路径均承载背景流量，类型设置为UDP；业务流量负载设置a条业务负载La≥80%Ba，背景流量的总负载Lc≤20%Bb。
网络流量构建后会对其进行着色，即设置优先级，然后将构建的网络流量发送给源节点。
步骤2，响应于网络流量在网络中传输，对网络进行仿真，模拟网络中间节点故障，获取模拟故障后的最优调度路径和网络宿节点侧的接收统计情况。
由于中间节点仅与业务流量相关，因此这里的最优调度路径为业务流量的最优调度路径，接收统计情况具体包括业务流量的接收情况、背景流量的接收情况、业务流量回复时间、每条业务的带宽占用情况等。
中间节点故障模拟即仿真网络中的故障，具体包括接口故障和掉电重启故障，采用预设的寻优方法获取业务流量的最优调度路径，即业务流量传输路径的变化情况，并获取网络宿节点侧的接收统计情况。
步骤3，获取网络中间节点实际故障后网络流量的调度路径；其中，实际故障的网络中间节点与模拟故障的网络中间节点相同，且故障类型一致。
在网络的物理结构上设置中间节点实际故障，获取业务流量的调度路径，也统计业务流量的接收情况、背景流量的接收情况、业务流量回复时间、每条业务的带宽占用情况等。
业务流量回复时间等于业务流量的丢包总数量除以发送的帧速率，即t = Qloss/Vfps，Qloss为丢包总数量，Vfps为发送的帧速率，计算结果单位为“秒”。
步骤4，将实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径进行比对，若不一致，则流量调度仿真功能不正确且无效，否则转至步骤5。
步骤5，将模拟故障后的网络宿节点侧的接收统计情况与预期结果比对，若一致，则流量调度仿真功能正确且有效，否则流量调度仿真功能正确且无效；其中，预期结果为：优先级高的业务流量恢复时间短，且不丢包，背景流量不受故障影响。
上述方法将仿真获得的最优调度路径与实际获得的路径进行比对，将仿真获得的接收统计情况与预期结果进行比对，通过比对结果判定流量调度仿真有效性，为基于SDN的网络流量调度仿真功能提供一种简明且切实有效的评价方法。
如图2所示，一种网络流量调度仿真有效性的测试系统，包括，
流量模块：向网络源节点侧发送构建的网络流量。
网络流量调度仿真模块：响应于网络流量在网络中传输，对网络进行仿真，模拟网络中间节点故障，获取模拟故障后的最优调度路径和网络宿节点侧的接收统计情况。
实际验证模块：获取网络中间节点实际故障后网络流量的调度路径；其中，实际故障的网络中间节点与模拟故障的网络中间节点相同，且故障类型一致；
有效性评价模块：响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径一致、模拟故障后的网络宿节点侧的接收统计情况与预期结果一致，则流量调度仿真功能正确且有效。
上述系统的具体使用过程如下：
1）搭建基于SDN的网络环境，至少由3台路由器组成，定义为源节点、中间节点和宿节点，各节点间启用IGP路由协议（OSPF、ISIS等）、根据节点类型启用MPLS协议、BGP-LS、PCEP、SR等相关协议，保证各路由器间路由可达；源节点至宿节点间配置N条业务路径，其中有a条经过中间节点，b条不经过中间节点，且满足条件：a+b=N；a＞b，a＞2，Ba＞Bb（Ba表示a条路径的总带宽、Bb表示b条路径的总带宽）。
2）流量模块构建网络流量并发送；向a条业务路径发送流量，其中一条业务类型为TCP，优先级设置为最高，其余业务设置为UDP类型，b条业务路径中预留1条不发送背景流量，其他路径均承载背景流量，类型设置为UDP；业务流量负载设置a条业务负载La≥80%Ba，背景流量的总负载Lc≤20%Bb。
3）网络流量调度仿真模块对网络进行仿真，模拟中间节点故障，根据故障情况计算最优调度路径，给出仿真结果并展示（图形化或图表模式，即接收统计情况）。
4）设置中间节点故障（即网络物理故障），实际验证模块获取业务流量的调度路径。
5）有效性评价模块根据3）、4）和预期结果，判定流量调度仿真功能是否正确且有效。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行网络流量调度仿真有效性的测试方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行网络流量调度仿真有效性的测试方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，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，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，其特征在于：包括，
向网络源节点侧发送构建的网络流量；
响应于网络流量在网络中传输，对网络进行仿真，模拟网络中间节点故障，获取模拟故障后的最优调度路径和网络宿节点侧的接收统计情况；
获取网络中间节点实际故障后网络流量的调度路径；其中，实际故障的网络中间节点与模拟故障的网络中间节点相同，且故障类型一致；
响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径一致、模拟故障后的网络宿节点侧的接收统计情况与预期结果一致，则流量调度仿真功能正确且有效。
2.根据权利要求1所述的一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，其特征在于：网络流量包括业务流量和背景流量，业务流量用A类路径传输，背景流量用B类路径传输；其中，经过中间节点的路径为A类路径，不经过中间节点的路径为B类路径。
3.根据权利要求1所述的一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，其特征在于：故障类型包括接口故障和掉电重启故障。
4.根据权利要求1所述的一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，其特征在于：接收统计情况包括业务流量的接收情况、背景流量的接收情况和业务流量回复时间。
5.根据权利要求4所述的一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，其特征在于：业务流量回复时间等于业务流量的丢包总数量除以发送的帧速率。
6.根据权利要求1所述的一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，其特征在于：预期结果为，优先级高的业务流量恢复时间短，且不丢包，背景流量不受故障影响。
7.根据权利要求1所述的一种网络流量调度仿真有效性的测试方法，其特征在于：响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径不一致，则流量调度仿真功能不正确且无效；
响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径一致、模拟故障后的接收统计情况与预期结果不一致，则流量调度仿真功能正确且无效。
8.一种网络流量调度仿真有效性的测试系统，其特征在于：包括，
流量模块：向网络源节点侧发送构建的网络流量；
网络流量调度仿真模块：响应于网络流量在网络中传输，对网络进行仿真，模拟网络中间节点故障，获取模拟故障后的最优调度路径和网络宿节点侧的接收统计情况；
实际验证模块：获取网络中间节点实际故障后网络流量的调度路径；其中，实际故障的网络中间节点与模拟故障的网络中间节点相同，且故障类型一致；
有效性评价模块：响应于实际故障后的调度路径与模拟故障后的最优调度路径一致、模拟故障后的网络宿节点侧的接收统计情况与预期结果一致，则流量调度仿真功能正确且有效。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法。
10.一种计算设备，其特征在于：包括，
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法的指令。
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