CN1744533A

CN1744533A - 计算机网络数据模拟极限测试的方法及系统

Info

Publication number: CN1744533A
Application number: CN 200510086615
Authority: CN
Inventors: 许金鹏; 陈绵秋; 刘风德
Original assignee: BEIJING QIMING XINGCHEN INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Beijing Venus Information Technology Co Ltd
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2025-10-14
Also published as: CN100382518C

Abstract

本发明涉及一种计算机网络数据模拟方法及系统，用于网络安全系统的功能、性能的测试，它包括：用于定义网络报文数据的报文描述语言、用于完成网络报文生成的各协议报文模拟程序模块、用于控制网络数据通讯过程的过程控制模块、用于报文发送循环的循环控制模块、用于控制模拟状态的报文分析模块、用于控制系统工作方式的三类工作方式模块，它还包括用报文描述语言的各类要素：各类协议变量、各类控制关键字。

Description

计算机网络数据模拟极限测试的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种计算机网络数据模拟极限测试的方法及系统，用于网络安全系统的功能、性能的测试，具体地说，在一个网络安全系统需要进行功能、性能的测试时，需要在网络上模拟各类、大量、具有一定内容含义的网络数据，以便测试安全系统在数据处理的各个环节上的功能和性能指标。

背景技术

网络安全的重要性，使得网络安全测试系统的重要性，变得越来越重要。作为网络安全检测系统，应该具有2个基本点：一是能够模拟发送任意的网络报文(因为黑客的手段是无法预测的，变化无穷的)，一是能够现场定义发送的报文(因为需求总是变化的、每个现场都会随时间的变化而变化)。

对于网络安全系统的测试，目前有三类方法：

1 采用定制的硬件系统，可以发送理论上限的网络数据，往往用于系统的性能测试。但目前该系统对应用层的支持少，对具有安全特性的网络报文支持也少。

2 采用各类攻击、扫描软件，可以测试安全系统的各类功能，但一般都缺少用户定制能力，且无法满足性能的测试，而且没有对结果的跟踪、记录、分析能力。

3 可以由用户定义的测试系统，此类系统与本发明功能相似，但目前现有的系统只能够对报文的个别字段进行设置，且不能控制通讯过程。

可以说，上述3类方法都无法完全满足安全系统对网络数据内容上无尽变化的需求。

发明内容

本发明的目的是在网络上模拟发送出用户所需要的各类网络数据，模拟发送任意的网络报文，现场定义发送的报文，完全满足安全系统对网络数据内容上无尽变化的需求。

各类的网络数据的模拟是指：各层的网络数据的模拟，包括链路层、网络层、传输层和应用层、所有协议字段的数据模拟包括协议变量、通讯过程的模拟、每个通讯过程的循环次数控制、时间控制和数据变化控制和数据的模拟工作方式的所有数据。链路层包括以太层、网络层包括IP层、通讯层包括TCP、UDP和ICMP、应用层包括HTTP、SMTP、POP3、DNS、TELNET和FTP。

系统组成结构：

系统由报文模拟引擎单元、通讯代理单元、显示控制中心单元、数据库组成：

各个部分的功能为：

报文模拟引擎单元：接收控制中心的命令和报文定义文件，实时接收分析网络报文数据，完成报文的模拟、发送和数据记录；

通讯代理单元：完成控制中心和引擎的数据交换，使一个控制中心可以远程控制多个引擎的工作、结果分析；

显示控制中心单元：完成报文定义文件的定制、下发，引擎工作状态的控制，日志的读取和分析。每个控制中心可以控制100个模拟引擎的工作；

数据库：存放引擎的日志数据，用于对模拟发送的数据结果进行分析、处理和报表生成。

报文模拟引擎单元运行结构

系统总体结构通过对报文描述语言的解释，分析当前工作状态和接收的报文，模拟发送新的报文数据。

报文描述语言单元：完成需要模拟的报文的所有定义。报文模拟状态单元：每个报文模拟过程的当前状态，根据这个状态，决定下一个需要模拟的报文，如初始状态发送SYN报文、接着发送SYN_ACK报文、再发送ACK报文完成一个TCP的三次握手过程；

报文模拟控制程序单元：完成每一个报文的模拟、每一个报文的接收和分析、维护每一个模拟过程的数据变化、以及其他所有的控制；

数据输入模块单元：完成网络数据的读取；

数据输出模块单元：完成网络数据的输出。

系统工作模式

系统支持三种工作方式：

客户端工作方式：模拟客户访问端数据，完成对一个服务器的访问。

服务端工作方式：模拟一个网络服务器的工作，完成对客户访问的服务数据的模拟。

双向端工作方式：单台系统发送双向的网络数据，可以模拟复杂得网络环境数据。

采用报文描述语言，完成网络数据的模拟，主要特点为：

完全的报文模拟：对一个单一的网络报文，系统可以模拟链路层(以太层)、网络层(IP层)、通讯层(TCP、UDP、ICMP等)、应用层(HTTP、SMTP、POP3、DNS、TELNET、FTP等)的所有数据，这样，系统就可以模拟任何复杂的网络环境中的数据；通讯过程模拟：系统可以模拟完整的通讯流数据，如一个HTTP的访问过程、一个邮件的收发过程、一个ping访问的过程。多种工作模式：系统为了满足各类系统的需求，支持3种工作模式：服务端(模拟网络服务器，接收客户端的访问)、客户端(模拟客户端数据，访问网络服务器)、双向端(单机模拟双向网络访问的数据)。描述语言：系统最大的特点，就是模拟报文的可定义性，系统通过报文描述语言，可以定义系统所生成的所有通讯过程的报文数据、访问过程，如地址、用户名称、访问页面、邮件。

附图说明

图1.系统组成结构示意图

图2.引擎模块单元结构示意图

图3.系统工作方式示意图

图4.系统工作方式示意图

图5.系统工作方式示意图

具体实现方式

实施例1

系统组成结构(见图1)

各个部分的功能为：

报文模拟引擎单元：接收控制中心的命令和报文定义文件，实时接收分析网络报文数据，完成报文的模拟、发送和数据记录。

通讯代理单元：完成控制中心和引擎的数据交换，使一个控制中心可以远程控制多个引擎的工作、结果分析。

显示控制中心单元：完成报文定义文件的定制、下发，引擎工作状态的控制，日志的读取和分析。每个控制中心可以控制100个模拟引擎的工作。

报文模拟引擎单元结构(见图2)

报文描述语言单元：完成需要模拟的报文的所有定义。

报文模拟状态单元：每个报文模拟过程的当前状态，根据这个状态，决定下一个需要模拟的报文，如初始状态发送SYN报文、接着发送SYN_ACK报文、再发送ACK报文完成一个TCP的三次握手过程。

报文模拟控制程序单元：完成每一个报文的模拟、每一个报文的接收和分析、维护每一个模拟过程的数据变化、以及其他所有的控制等等。

数据输入模块单元：完成网络数据的读取。

数据输出模块单元：完成网络数据的输出。

系统工作模式

系统支持三种工作方式：

客户端工作方式：模拟客户访问端数据，完成对一个服务器的访问。(见图3)

服务端工作方式：模拟一个网络服务器的工作，完成对客户访问的服务数据的模拟。(见图4)

双向端工作方式：单台系统发送双向的网络数据，可以模拟复杂得网络环境数据。(见图5)

下面为一个双向网络报文模拟数据的定义描述文件：

http测试 http dmac＝10-20-30-40-50-60

dip＝192.168.4.23

smac＝10-20-30-40-50-61

sip＝192.168.4.42

http_play＝/sign1，clock.cpp

http_play＝/sign2，clock.h

http_play＝/sign3，banner.gif

http_play＝/sign4，ttttttt

http_play＝/sign5，taiwan.jpg

http_content＝test！！！！！！！！

next＝http_play，1

num＝500

inc＝dip，1

dec＝sport，10

stop＝10

delay＝6，60

action＝all

其中的定义含义为：

1 系统以双向方式工作(action＝all)，即单个系统模拟网络通讯双方发送的所有数据。其他选择为：server、client。

2 通讯的源mac地址为：10-20-30-40-50-61，源IP地址为：192.168.4.42。

3 通讯的目的mac地址为：10-20-30-40-50-60，目的IP地址为：192.168.4.23。

4 通讯的协议为http协议。

5 http通讯的url请求和应答文件的数据对(play类型变量)分别为：url为sign1时，返回文件clock.cpp的内容；url为sign2时，返回文件clock.h的内容…。

6 如果url内容不在上述范围内，返回内容为：test！！！！！！！！！。

7 这个发送循环的循环次数为500次。

8 每次循环，使用下一个http_play变量的内容。

9 每次循环，目的IP地址加1，源端口加10。

10 每次发送到第10个报文时，停止本循环发送，转入下一循环的发送。

11 每次发送到第6个报文时，系统延时等待60秒后，才继续发送。

12 其余未指定的变量，按照系统的默认值。有些需要变化的数值，如报文长度、TCP标志、TCP确认号等，在每个报文的模拟过程中，自动完成。

实施例2

为一个服务端网络报文模拟数据的定义描述文件：

http测试 http dmac＝10-20-30-40-50-60

dip＝192.168.4.23

smac＝10-20-30-40-50-61

sip＝192.168.4.42

http_play＝/sign1，clock.cpp

http_play＝/sign2，clock.h

http_play＝/sign3，banner.gif

http_play＝/sign4，ttttttt

http_play＝/sign5，taiwan.jpg

http_content＝test！！！！！！！！

inc＝dip，1

dec＝sport，10

action＝server

其中的定义含义为：

1系统以服务端方式工作(action＝server)，即系统模拟网络http服务器，接收客户端的数据访问，发送相应的页面文件数据。

2其他设置同例1。

4 num、next、stop、delay定义在此无意义。

实施例3

为一个客户端网络报文模拟数据的定义描述文件：

http测试 http dmac＝10-20-30-40-50-60

dip＝192.168.4.23

http_play＝/sign1，clock.cpp

http_play＝/sign2，clock.h

http_play＝/sign3，banner.gif

http_play＝/sign4，ttttttt

http_play＝/sign5，taiwan.jpg

http_content＝test！！！！！！！！

num＝500

inc＝dip，1

dec＝sport，10

action＝client

其中的定义含义为：

1 系统以客户端方式工作(action＝client)，即系统模拟用户网页浏览器，向www服务器发送数据请求，并接收返回的页面文件数据。

2 其他设置同例1。

3 作为客户端，不需要定义源IP和MAC地址，只要接收报文的IP和MAC地址是服务端的地址(定义文件中的目的IP和MAC地址)，就回应访问请求。

4 stop、delay定义在此无意义。

Claims

1.一种计算机网络数据模拟极限测试的方法，其特征在于：在网络上模拟发出用户所需的各类网络数据，包括各层的网络数据：链路层、网络层、传输层和应用层；所有协议字段的数据：协议变量；通讯过程的数据：每个通讯过程的循环次数控制、时间控制和数据变化控制；以模拟客户访问端数据，完成对一个服务器的访问或模拟一个网络服务器的工作，完成对客户访问的服务数据的模拟或单台系统发送双向的网络数据，模拟复杂的网络环境数据。

2.根据权利要求1所述的一种计算机网络数据模拟极限测试的方法，其特征在于：链路层是以太层、网络层是IP层、通讯层是TCP、UDP、ICMP、应用层是HTTP、SMTP、POP3、DNS、TELNET、FTP的所有数据。

3.一种计算机网络数据模拟极限测试的系统，被测设备包括服务器、网络服务器、客户终端、监听类网络装置，其特征在于：它还包括：报文模拟引擎单元：接收控制中心的命令和报文定义文件，实时接收分析网络报文数据，完成报文的模拟、发送和数据记录；

显示控制中心单元：完成报文定义文件的定制、下发，引擎工作状态的控制，日志的读取和分析，每个控制中心可以控制100个模拟引擎的工作；

4.根据权利要求3所述的一种计算机网络数据模拟极限测试的系统，其特征在于：报文模拟引擎单元包括：

报文描述语言单元：完成需要模拟的报文、通讯过程的所有定义；报文模拟状态单元：每个报文模拟过程的当前状态，根据这个状态，决定下一个需要模拟的报文；

报文模拟控制程序单元：完成每一个报文的模拟、每一个报文的接收和分析、维护每一个模拟过程的数据变化、以及延时其它所有的控制；

数据输入模块单元：完成网络数据的读取；

数据输出模块单元：完成网络数据的输出。