網絡新技術概論 網絡測試技術

第四章網絡測試技術

我們為什么要進行測試？Internet是由大量的設備如路由器、交換機、HUB、防火墻以及主機等構成的。廣大的設備制造商及網絡服務提供商需要向Internet保持兼容性。設備制造商及網絡服務提供商需要某種測試工具，在網絡規劃的初期，到網絡建成整個過程中對網絡進行模擬、分析、排錯、改進、及對網絡運行的效果進行測試。Internet四種測試的分類為了對被測設備（DUT）各方面特性、功能進行衡量，有四種不同種類的測試：一致性測試：檢驗被測設備相關協議的實現是否遵循了協議規范。功能測試：驗證設備是否支持聲明的全部功能。（例如：對協議的支持，過濾功能，網管等）性能測試：通常可以被看成是一種“壓力測試”，目的是觀察設備在業務壓力下的表現。被動測試：類似于協議分析，在真實的運行狀態下觀察協議運行的過程，特別是在有外界干擾和無外界干擾的情況下觀察設備的工作狀態。互聯網測試發展的歷史和現狀時間特點1990年以前網絡產品稀少而且初級，廠商僅做功能測試。是網絡產品和測試儀表的“史前年代”。1990年-2003年網絡發展速度加快，出現了功能強大的測試儀表。特別是在美國，是通用網絡測試技術發展的黃金時期。1998年SmartBits來到中國，網絡測試真正開始重視。由于我國網絡測試技術研究起點較低、時間較短，至今還沒有產生相對比較權威的網絡測試機構和網絡測試儀器產品。測試加速曲線理論驗證性能測試功能及一致性測試QoS驗證入網測試網絡驗證最初的實施廣泛的實施

常見的測試規范及標準

正式RFCRFCBenchmarkingTerminologyforNetworkInterconnectionDevices(RFC1242)BenchmarkingMethodologyforNetworkInterconnectDevices(RFC1944),

obsoletedbyRFC2544BenchmarkingTerminologyforLANSwitchingDevices(RFC2285)TerminologyforIPMulticastBenchmarking(RFC2432)BenchmarkingMethodologyforNetworkInterconnectDevices(RFC2544)BenchmarkingTerminologyforFirewallPerformance(RFC2647)TerminologyforATMBenchmarking(RFC2761)BenchmarkingMethodologyforLANSwitchingDevices(RFC2889)MethodologyforATMBenchmarking(RFC3116)TerminologyforFrameRelayBenchmarking(RFC3133)TerminologyforATMABRBenchmarking(RFC3134)TerminologyforForwardingInformationBase(FIB)basedRouterPerformance(RFC3222)BenchmarkingMethodologyforFirewallPerformance(RFC3511)MethodologyforIPMulticastBenchmarking(RFC3918)TerminologyforBenchmarkingBGPDeviceConvergenceintheControlPlane(RFC4098)ConsiderationsWhenUsingBasicOSPFConvergenceBenchmarks(RFC4063)OSPFBenchmarkingTerminologyandConcepts(RFC4062)BenchmarkingBasicOSPFSingleRouterControlPlaneConvergence(RFC4061)常見的測試規范及標準

國內的相關測試規范信息產業部的測試規范YD/T1260-2003基于端口的虛擬局域網（VLAN）技術要求和測試方法YD/T1287-2003具有路由功能的以太網交換機測試方法YD/T1141-2001千兆比以太網交換機測試方法YD/T1251.1-2003路由協議一致性測試方法——中間系統到中間系統路由交換協議（IS-IS）YD/T1251.2-2003路由協議一致性測試方法——開放最短路徑優先協議（OSPF）YD/T1251.3-2003路由協議一致性測試方法——邊界網關協議（BGP4）YD/T1156-2001路由器測試規范—高端路由器YD/T1098-2001路由器測試規范-低端路由器YD/T1246-2002ATM交換設備測試方法YD/T1240-2002接入網設備測試方法--基于以太網技術的寬帶接入網設備YD/T1142-2001IP電話網守設備技術要求和測試方法YD/T1075-2000網絡接入服務器（NAS）測試方法YD/T1072-2000IP電話網關設備測試方法RFC2544/1242—網絡通信測試的基礎幾乎適用于我們目前所有的2~3層設備和網絡的測試交換機、路由器、防火墻、VPN……各種類型和拓撲的網絡適用的場景吞吐量—Throughput延遲—Latency主要測試指標思博倫通信提供業界標準的RFC2544測試測試產品：SpirentTestCenterSmartBitsAX/4000丟包率—FrameLossRate背對背緩沖—BacktoBackFrames測試流量測試流量丟包率—FrameLossRatePercentageofframesthatshouldhavebeenforwardedbyanetworkdeviceundersteadystate(constant)loadthatwerenotforwardedduetolackofresources.被測試設備在穩定的情況下沒有能夠轉發的幀的比例定義RFC1242思博倫通信支持在各種場景下的丟包率測試測試產品：SpirentTestCenterSmartApplicationsSmartFlowTeraRoutingTesterAXGUIRPTRFC2544測試負載流量:X轉發負載流量:Y被測試設備丟失流量:Z

丟包率=(X–Y)×100/X測試流量測試流量丟包率—FrameLossRate

SendaspecificnumberofframesataspecificratethroughtheDUTtobetestedandcounttheframesthataretransmittedbytheDUT.Theframelossrateateachpointiscalculatedusingthefollowingequation: ((input_count-output_count)*100)/input_countThefirsttrialSHOULDberunfortheframeratethatcorrespondsto100%ofthemaximumratefortheframesizeontheinputmedia.Repeattheprocedurefortheratethatcorrespondsto90%ofthemaximumrateusedandthenfor80%ofthisrate.ThissequenceSHOULDbecontinued(atreducing10%intervals)untiltherearetwosuccessivetrialsinwhichnoframesarelost.ThemaximumgranularityofthetrialsMUSTbe10%ofthemaximumrate,afinergranularityisencouraged.測試過程思博倫通信支持在各種場景下的丟包率測試測試產品：SpirentTestCenterSmartApplicationsSmartFlowTeraRoutingTesterAXGUIRPTRFC2544測試結果示例測試流量測試流量吞吐量—Throughput零丟包是判定吞吐量的唯一標準，除了零丟包以外，再也沒有公認的標準。不同的業務對丟包率的容忍度不同對于網絡而言，網絡的丟包率等于不同網元丟包率的迭加零丟包的考慮Themaximumrateatwhichnoneoftheofferedframesaredroppedbythedevice被測試設備在沒有丟包情況下的最大轉發速率定義RFC1242思博倫通信支持在各種場景下的吞吐量測試測試產品：SpirentTestCenterSmartApplicationsSmartFlowTeraRoutingTesterRPTRFC2544測試流量測試流量吞吐量—Throughput

SendaspecificnumberofframesataspecificratethroughtheDUTandthencounttheframesthataretransmittedbytheDUT.Ifthefewerframesarereceivedthanweretransmitted,therateoftheofferedstreamisreducedandthetestisrerunThethroughputisthefastestrateatwhichthecountoftestframestransmittedbytheDUTisequaltothenumberoftestframessenttoitbythetestequipment.測試過程思博倫通信支持在各種場景下的吞吐量測試測試產品：SpirentTestCenterSmartApplicationsSmartFlowTeraRoutingTesterRPTRFC2544測試精度可調二分法是一種常見的吞吐量搜索算法測試結果示例測試流量測試流量延遲—Latency

Forstoreandforwarddevices:Thetimeintervalstartingwhenthelastbitoftheinputframereachestheinputportandendingwhenthefirstbitoftheoutputframeisseenontheoutputport.后進先出（LIFO）:幀第一比特離開DUT的時間－幀最后一個比特進入DUT的時間Forbitforwardingdevices:Thetimeintervalstartingwhentheendofthefirstbitoftheinputframereachestheinputportandendingwhenthestartofthefirstbitoftheoutputframeisseenontheoutputport.先進先出（FIFO）:幀第一比特離開DUT的時間－幀第一個比特進入DUT的時間定義RFC1242思博倫通信支持平均延遲、最小延遲、最大延遲、延遲分布以及其它延遲指標。測試產品：SpirentTestCenterSmartApplicationsSmartFlowTeraRoutingTesterAXGUIRPTRFC2544測試流量測試流量延遲—LatencyFirstdeterminethethroughputforDUTateachofthelistedframesizes.SendastreamofframesataparticularframesizethroughtheDUTatthedeterminedthroughputratetoaspecificdestination.ThestreamSHOULDbeatleast120secondsinduration.AnidentifyingtagSHOULDbeincludedinoneframeafter60secondswiththetypeoftagbeingimplementationdependent.Thetimeatwhichthisframeisfullytransmittedisrecorded(timestampA).ThereceiverlogicinthetestequipmentMUSTrecognizethetaginformationintheframestreamandrecordthetimeatwhichthetaggedframewasreceived(timestampB).ThelatencyistimestampBminustimestampAaspertherelevantdefinitionfrmRFC1242,namelylatencyasdefinedforstoreandforwarddevicesorlatencyasdefinedforbitforwardingdevices.ThetestMUSTberepeatedatleast20timeswiththereportedvaluebeingtheaverageoftherecordedvalues.測試過程思博倫通信支持平均延遲、最小延遲、最大延遲、延遲分布以及其它延遲指標。測試產品：SpirentTestCenterSmartApplicationsSmartFlowTeraRoutingTesterAXGUI/RPTRFC2544轉發時延測試發包速率<=吞吐量標記幀設置在測試流的中間被測設備DUT性能測試儀表標記幀？延遲問題在測試流量中，將中間一個標志幀的延遲測試量結果作為整個測試的結果沒有考慮雙向鏈路延遲可能不同必須要在沒有丟包的條件下進行測試，因此必須先測試吞吐量單次測量結果的偏差可能較大，需要對20次以上的結果進行平均RFC2544延遲測試方法的局限通過對測試幀打上標簽的方法能對所有接收到的數據幀的延遲進行統計能夠在有丟包的條件下進行延遲測量僅需要進行較少次測量，并平均就可以了并擴展出新的延遲測量指標平均延遲最大延遲最小延遲延遲分布改進的延遲測試方法雖然如此，這種方法今天仍然被人所使用延遲分布圖最小延遲最大延遲平均延遲統計平均測試流量測試流量背對背幀—BacktoBackFrames突發幀（組幀）是互聯網的一種現實許多應用數據會被分段為一組幀，任何幀的丟棄將會影響數據重組網絡中的一些設備能夠根據請求產生高達64K字節的數據塊，網絡將會把這些數據塊分段成一組連續的幀進行發送。（例如使用NFS或rdump的設備）路由更新信息也可能被分段到幾個報文中，丟幀將可能導致路由不可達背對背幀思考Fixedlengthframespresentedataratesuchthatthereistheminimumlegalseparationforagivenmediumbetweenframesoverashorttomediumperiodoftime,startingfromanidlestate.

被測試設備在某個速率下能轉發的最長的連續幀數目定義RFC1242思博倫通信支持在各種場景下的吞吐量測試測試產品：SpirentTestCenterSmartApplicationsSmartFlowTeraRoutingTesterRPTRFC2544測試流量測試流量背對背幀—BacktoBackFramesSendaburstofframeswithminimuminter-framegapstotheDUTandcountthenumberofframesforwardedbytheDUT.Ifthecountoftransmittedframesisequaltothenumberofframesforwardedthelengthoftheburstisincreasedandthetestisrerun.Ifthenumberofforwardedframesislessthanthenumbertransmitted,thelengthoftheburstisreducedandthetestisrerun.Theback-to-backvalueisthenumberofframesinthelongestburstthattheDUTwillhandlewithoutthelossofanyframes.ThetriallengthMUSTbeatleast2secondsandSHOULDberepeatedatleast50timeswiththeaverageoftherecordedvaluesbeingreported.測試過程思博倫通信支持在各種場景下的吞吐量測試測試產品：SpirentTestCenterSmartApplicationsSmartFlowTeraRoutingTesterRPTRFC2544幀長度問題的考慮用瀏覽器訪問使用協議分析儀進行報文統計時間15.15秒簡單試驗64字節的幀或比64字節略長的幀和最長的1518字節的幀的數目最多64字節的幀或比64字節略長的幀：44.78%最長的1518字節的幀：47.05%其它幀：8.17％幀的數目：42種不同長度的報文試驗結果幀長度問題的考慮用outlook接收郵件

使用協議分析儀進行報文統計時間2.89秒簡單試驗64字節的幀或比64字節略長的幀和最長的1518字節的幀的數目最多64字節的幀或比64字節略長的幀：38.39%最長的1518字節的幀：39.35%其它幀：8.06％幀的數目：19種不同長度的報文試驗結果歸納:性能測試的一般規則性能測試應該在一定的壓力及接近真實的情況下進行.測試流越接近真實情況越好.產生接近真實的流量需要一系列條件:報文的目的地址和源地址能在較大的范圍內進行變化.混合的包長幾包的類型.真實流量的帶寬變化特性.不同的單播及組播報文比率.對于QoS測試，需要大量不同的流，并能按照某種條件對流量優先級進行區分。控制平面和數據平面包括設備與設備之間、設備與用戶之間的相互控制和作用控制平面將影響數據平面上流量轉發的正確性和性能被測試系統最真實的性能是在控制平面和數據平面同時作用下測量到的。RFC2889、RFC3222、RFC3918以及一些草案定義了相關的測試指標控制平面幾乎包括了在數據平面上應該測量的指標只包括單獨進行數據平面的測試，未涉及數據平面和控制平面相結合的測試體現了被測試設備和網絡在一定條件下的轉發能力RFC2544思博倫通信提供交互式的、高度集成的控制平面和數據平面結合的測試測試產品：SpirentTestCenterTeraRoutingTesterAXGUIRPT第一層物理層第二層數據鏈路層四層以上四層以上控制平面數據平面第三層網絡層IP+ARP主要測試方法–容量相關思博倫通信將測試方法與交互式完美結合測試產品：SpirentTestCenterTeraRoutingTesterAXGUIRPTMAC地址表容量（AddressCacheCapacity）ARP表容量（ARPTableCapacity）IP轉發表容量（IPForwardingInformationTable）MPLSLSP容量組播組容量（MulticastGroupCapacity）PPPoX會話容量（PPPoXSessionCapacity）IPSec隧道容量（IPSecTunnelCapacity）SSL隧道容量（SSLTunnelCapacity）與容量相關的測試方法（部分）主要測試方法–速率性能相關MAC地址學習速率（AddressLearningRate）ARP交換時間（ARPExchangeTime）組播組加入離開延遲（MulticastGroupJoin/LeaveLatency）在路由協議下路由學習時間（LearningTime）PPPoX會話建立速率（PPPoXSessionSetupRate）IPSec隧道建立速率（IPSecTunnelSetupRate）SSL隧道建立速率（SSLTunnelSetupRate）與速率和時間相關測試方法（部分）思博倫通信將測試方法與交互式完美結合測試產品：SpirentTestCenterTeraRoutingTesterAXGUIRPT路由表容量測試路由信息表（RoutingInformationBase）路由轉發表（ForwardingInformationBase）兩個定義控制臺讀數法控制平面學習法數據平面和控制平面結合法三種測試方法RFC3222ThetablecontainingtheinformationnecessarytoforwardIPDatagrams,inthisdocument,iscalledtheForwardingInformationBase.Atminimum,thiscontainstheinterfaceidentifierandnexthopinformationforeachreachabledestinationnetworkprefix.路由信息表：從鄰接路由器收到的路由信息形成的信息表轉發信息表：路由設備上中包含有用于轉發IP報文的信息表RFC1812的定義FIB定義轉發信息表表項和轉發信息表大小明確指出轉發信息表和路由信息表是不同的轉發信息表包含且只包含唯一路徑，不包括第二路徑RFC3222路由表容量測試方法一/24/16/24----------/24/24…FE0/0showipbgpBGPtableversionis117194914,localrouterIDisStatuscodes:ssuppressed,ddamped,hhistory,*valid,>best,i-internalOrigincodes:i-IGP,e-EGP,?-incompleteNetworkNextHopMetricLocPrfWeightPath*>i50016779170180i*>i500167791i*>i/164550167791833356166871701455i*>i/224550167791833356166871701455i*>i/184550167791833356166871701455i*>i/164550167791833356166871701455i*>i/194550167791833356166871701455i*>i/204550167791833356166871701455i*>i/204550167791833356166871701455i*>i/154550167791833356166871701455i*>i/154550167791833356166871701455i*>i/214550167791833356166871701455i*>i/164550167791833356166871701455i*>i/164550167791833356166871701455i*>i/1655005727701i*>i/2401000?*>i/2401000?*>i/245500572770182686?*>i/203406003786i/24/24/24----------/24/24…/24路由表/24FE0/0/24FE0/1-----------------------FE0/0FE0/0FE0/0FE0/0……FE0/0FE0/1路由表容量測試方法二/24/24/24----------/24/24…/24路由表/24FE0/0/24FE0/1-----------------------FE0/0FE0/0FE0/0FE0/0……FE0/0FE0/1路由表容量測試方法三->,,……路由穩定性測試RFC4098路由穩定性直接會影響IP報文的轉發在網絡中，某一事件的出現可能導致全網范圍內的路由重新計算網絡中有多種震蕩事件（部分）鏈路不穩定鄰接路由器的不穩定路由協議使用的傳送協議出現問題網絡拓撲結構的變化路由信息撤銷路由信息更新原來的路徑測試考慮路由不穩定的背后接口down路由更新路由洪泛路由數據庫變化路由算法重新計算路由(SPF)

RIB表更新路由下發軟FIB表刷新線卡更新線卡硬件FIB表物理鏈路路由器會話虛擬路由器路由表項目(LSA)路由震蕩的種類震蕩幅度(路由表大小)震蕩時間路由恢復時間可配置參數路由震蕩(Flapping)測試測試產品：SpirentTestCenterTeraRoutingTesterAXRPT路由收斂(Convergence)測試測試產品：SpirentTestCenterTeraRoutingTesterAXRPT物理鏈路路由器會話虛擬路由器路由表項目(LSA)導致路由收斂的方式導致路由開始收斂時間備份選路由開始轉發時間備份路由完全轉發時間收斂過程總丟包數(業務轉發時延)測試度量點路由收斂(Convergence)測試第四至七層網絡測試測試為什么需要“壓力”？“當你的設備滿負荷工作時，發現問題的可能性將大大提高!”第四至七層網絡測試必要性從網絡部署的角度，需要借助第四至七層測試為網絡部署決策提供支持，確保網絡的設計和部署達到預期的性能指標，發現和解決不可預見的性能瓶頸，并優化成本。從能夠提供給用戶的最終服務體驗和服務質量的角度，除了第二層及第三層基礎平臺的通信質量，也取決于上層應用的部署是否合理以及對用戶行為的預測是否準確。這就需要使用“有狀態”流量進行第四至七層的測試。第四至七層網絡測試主要技術指標TCP層面相關的重要指標①最大TCP連接建立速率在被測設備和被測系統能夠成功處理請求連接的前提下，單位時間內所能承受的最大TCP連接數目。②最大TCP連接拆除速率單位時間內關閉的有效TCP連接數目的最大值。③并發TCP連接容量被測設備能夠同時成功處理的最大TCP連接數目。第四至七層網絡測試主要技術指標應用層層面相關的重要指標①最大同步用戶數指被測系統能夠容納的最大同步用戶數目。②最大事務處理速率指單位時間內被測系統能夠成功處理事務數目的最大值。③突發流量處理指被測系統處理巨大突發流量的能力。第四至七層網絡測試相關RFC文檔RFC2647為防火墻性能測試定義了基本概念和術語。RFC3511提供了有關網絡第四至七層性能測試的方法學，主要包括4個方面的測試方法：轉發、連接、延遲和過濾。網絡安全測試網絡安全測試必要性從重要性的角度，抵御來自外部和內部的各種網絡威脅、確保網絡及運行于網絡之上的業務的安全是非常重要的。網絡安全測試也是第四至七層關注的重點。從網絡安全系統設計和部署的角度，網絡安全測試能夠準確衡量防火墻、IDS和IPS系統的真實性能，從而幫助生產商改進產品、提供可信度高的宣傳數據、為實際設計和部署提供更有價值的參考。網絡安全測試主要技術指標防火墻主要性能指標包括吞吐量、丟包率、時延、背對背、最大并發連接數、最大TCP連接建立速率等。入侵檢測系統（IDS）①指被測系統能夠容納的最大同步用戶數目。②指單位時間內被測系統能夠成功處理事務數目的最大值。③指被測系統處理巨大突發流量的能力。外部防火墻內部防火墻入侵檢測系統控制平面和數據平面交互的復雜測試通信網絡測試技術的發展趨勢-復雜化

2005年5月份進行的IPv6T比特核心交換機測試通信網絡測試技術的發展趨勢–大型化端到端的網絡覆蓋（真實的網絡）網絡為語音、數據、視屏等業務提供帶寬無線接入有線電話遠程家庭用戶有線接入局域網核心網企業用戶衛星互聯網服務器企業服務器城域網語音/數據交換通信網絡測試技術的發展趨勢–真實化提高測試效率測試過程