IP網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試方法分析

隨著IP附應(yīng)用時(shí)及和深入,IP網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、維護(hù)和故障診斷面臨著巨大的挑戰(zhàn):網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大、組成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備越來越復(fù)雜、在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的軟件系統(tǒng)越來越龐大、網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)越來越多.

網(wǎng)絡(luò)測(cè)試是保證網(wǎng)絡(luò)高性能、高可靠性和高可用率的基本手段,它在IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展中的重要意義正得到日益廣泛的認(rèn)可。

網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng),通常人們把網(wǎng)絡(luò)分為不同的層次予以簡化。在網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中,我們可以把網(wǎng)絡(luò)分為3個(gè)不同的層次:設(shè)備層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層,因此網(wǎng)絡(luò)測(cè)試正是軒對(duì)這3個(gè)層次來進(jìn)行的。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試主要包括功能測(cè)試、性能測(cè)試、一致性和互通性測(cè)試等幾個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測(cè)試包括物理連通性、基本功能和一致性的測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃驗(yàn)證測(cè)試、性能測(cè)試、流量測(cè)試和模型化等。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用測(cè)試是測(cè)試網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持各種應(yīng)用的能力。完整的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試包含完成上述3個(gè)層次的所有測(cè)試。

網(wǎng)絡(luò)測(cè)試主要包括測(cè)試方法、測(cè)試工具和測(cè)試經(jīng)驗(yàn)等3個(gè)方面的內(nèi)容。無論是測(cè)試方法的設(shè)計(jì)、測(cè)試工具的發(fā)明和運(yùn)用還是測(cè)試經(jīng)驗(yàn)的積累,都有很高的技術(shù)要求,其中測(cè)試方法是核心。網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的方法和手段因測(cè)試的目的而有所不同。典型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試的方法有2種:第一種方法是使用網(wǎng)絡(luò)測(cè)試設(shè)備單獨(dú)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試;第二種方法是將設(shè)備放在具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,通過分析該產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)中的行為對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境多數(shù)是用仿真的方式實(shí)現(xiàn)的。測(cè)試工具主要有線纜測(cè)試儀、協(xié)議分析儀和網(wǎng)絡(luò)智能分析儀等。實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備、拓?fù)洹⒐芾砭S護(hù)等各方面千差萬別,可能出現(xiàn)的問題也是五花八門的,測(cè)試人員除了要掌握必須的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)外,還需要有豐富的系統(tǒng)集成和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)一般經(jīng)歷規(guī)劃、設(shè)計(jì)、部署、運(yùn)行和升級(jí)五個(gè)階段。網(wǎng)絡(luò)測(cè)試應(yīng)貫穿其中的每個(gè)階段。由于技術(shù)或者經(jīng)濟(jì)的原因,實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的應(yīng)用和理論上還有較大的差距。無論從經(jīng)濟(jì)的角度還是從時(shí)間的角度來看,用戶都很難自己來完成所有的測(cè)試。用戶在選購設(shè)備時(shí)可以參照由設(shè)備提供商提供的第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)對(duì)其設(shè)備的測(cè)試報(bào)告,依據(jù)測(cè)試報(bào)告和自身的需求選擇設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)施工完成之后,應(yīng)該由施工單位以外的測(cè)試機(jī)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測(cè)試,以檢驗(yàn)工程質(zhì)量。最后在試運(yùn)行階段對(duì)網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)和應(yīng)用的能力進(jìn)行測(cè)試,即進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用測(cè)試。但是,我國網(wǎng)絡(luò)測(cè)試起點(diǎn)較低,雖然已經(jīng)成立,了多家開展網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的機(jī)構(gòu),但至今還沒有形成相對(duì)比較權(quán)威的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試機(jī)構(gòu),我國的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試技術(shù)和市場(chǎng)都有待發(fā)展。

IP網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試技術(shù)

IP網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和上述所有的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試一樣,包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層的測(cè)試。與其它網(wǎng)絡(luò)測(cè)試不同的是:(1)IP網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備與電信網(wǎng)中的設(shè)備在性能、安全性和穩(wěn)定性方面有較大的區(qū)別,它們?cè)雀嗟氖怯糜谟?jì)算機(jī)互聯(lián)的設(shè)備;(2)IP網(wǎng)絡(luò)是IP網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的目標(biāo),它的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議采用IP協(xié)議,IP協(xié)議并不保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可靠性,它采用“盡力而為”的方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包;(3)IP網(wǎng)絡(luò)以傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主,業(yè)務(wù)高很高的突發(fā)性,IP網(wǎng)絡(luò)幾乎可以承載任何業(yè)務(wù),因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的測(cè)試比較復(fù)雜。

IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試

我們就以太網(wǎng)交換機(jī)的測(cè)試為例說明具體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試。

首先要分析交換機(jī)的物理特性,即對(duì)諸如外觀(包括顏色、重量、尺寸和包裝等)、端口配置、擴(kuò)展能力等用戶可以直接了解的設(shè)備信息的測(cè)試,主要的測(cè)試方法是目測(cè)。這些參數(shù)和交換機(jī)本身的功能和性能沒有關(guān)系,但是對(duì)用戶來說則很重要,將直接影響用戶對(duì)設(shè)備的評(píng)價(jià)。一款顏色:搭配不和諧、尺寸很大的交換機(jī),顯然不會(huì)成為用戶優(yōu)先選擇的目標(biāo)。

進(jìn)一步的測(cè)試需要一臺(tái)帶有收發(fā)端口的測(cè)試儀。測(cè)試儀與被測(cè)交換機(jī)有兩種連接方法。

在第二種連接方式下,如果測(cè)試儀(發(fā)送)和測(cè)試儀(接收)之間沒有計(jì)算機(jī)的控制,則無法完成部分精度要求較高的測(cè)試項(xiàng)和在發(fā)送與接收之間有時(shí)間或邏輯關(guān)系要求的測(cè)試頂,如流量測(cè)試等。

在測(cè)試儀與被測(cè)設(shè)備連接完成以后,在開始測(cè)試之前,還要首先配置被測(cè)的交換機(jī),包括對(duì)軟件和硬件的配置,特別是配置交換機(jī)支持的協(xié)議并予以激活。

首先是對(duì)交換機(jī)進(jìn)行功能測(cè)試,目的是檢測(cè)設(shè)備是否能夠完成交換機(jī)這類設(shè)備所應(yīng)具備的功能,如幀的轉(zhuǎn)發(fā)、過濾、流量控制、VLAN、生成樹協(xié)議等。

接著進(jìn)行性能測(cè)試,目的是了解交換機(jī)完成各項(xiàng)功能時(shí)的性能情況。交換機(jī)性能測(cè)試的參數(shù)包括吞吐量、時(shí)延、幀丟失率、處理背靠背數(shù)據(jù)幀的能力、地址緩沖容量、地址學(xué)習(xí)速率等。RFC1242和RFC2285分別定義了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和LAN交換設(shè)備測(cè)試的基準(zhǔn)術(shù)語,RFC2544和RFC2889則分別定義了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和LAN交換設(shè)備測(cè)試的基準(zhǔn)方法。這幾個(gè)RFC是測(cè)試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)參考的標(biāo)準(zhǔn)。

完成上述測(cè)試之后,需要進(jìn)行一致性和互通性測(cè)試,以驗(yàn)證交換機(jī)是否符合各項(xiàng)規(guī)范的要求，包括協(xié)議的一致性，確保交換機(jī)和其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)問題。

對(duì)交換機(jī)設(shè)備的測(cè)試最終應(yīng)提供一份完整的測(cè)試報(bào)告，測(cè)試報(bào)告對(duì)在這次測(cè)試中的測(cè)試對(duì)象、測(cè)試工具、測(cè)試環(huán)境、測(cè)試內(nèi)容、測(cè)試結(jié)果等進(jìn)行詳細(xì)論述。測(cè)試報(bào)告中包括對(duì)各測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果，應(yīng)以數(shù)字、圖形、列表等方式記錄下來。完整、客觀的設(shè)備測(cè)試報(bào)告是購買設(shè)備的重要參考。

IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測(cè)試

IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測(cè)試的第一步是了解所測(cè)網(wǎng)絡(luò)的狀況，包括網(wǎng)絡(luò)所屬單位的情況、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備情況、網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用、使用該網(wǎng)絡(luò)的人員情況、網(wǎng)絡(luò)中存在的問題等等。對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀況的調(diào)查可以明確測(cè)試的對(duì)象、目的、要求等，為制定詳細(xì)的測(cè)試方案做好準(zhǔn)備，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的調(diào)查可以為所測(cè)網(wǎng)絡(luò)建立詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)文檔。網(wǎng)絡(luò)文檔的內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖,路由器和交換機(jī)的生產(chǎn)廠家、型號(hào)、內(nèi)部參數(shù)配置,服務(wù)器和工作陸的生產(chǎn)廠家、型號(hào)、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡的序列號(hào)和MAC地址等,IP地址、防火墻和操作系統(tǒng)參數(shù)配置等。

了解了網(wǎng)絡(luò)基本狀況后,就可以根據(jù)測(cè)試要求擬定詳細(xì)的測(cè)試方案。

物理連通性、基本功能和一致性的測(cè)試是最基本的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容,其中主要是線纜測(cè)試,用以查明所測(cè)線纜及布線是否符合設(shè)計(jì)要求和國際標(biāo)準(zhǔn)。如果線纜的安裝不符合各類標(biāo)準(zhǔn),就應(yīng)該繪出具體的各種類型電纜管腳的連接圖。

模擬和仿真是規(guī)劃驗(yàn)證測(cè)試的兩個(gè)基本手段。模擬即用軟件的方法建立虛擬的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其運(yùn)行模型,通過設(shè)置配置參數(shù)模擬實(shí)際環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行,并給出對(duì)該網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)。仿真則是建立真實(shí)的試驗(yàn)環(huán)境來模擬實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。模擬和仿真對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)很有意義,它可以在網(wǎng)絡(luò)實(shí)際建設(shè)之前了解網(wǎng)絡(luò)的特性,或者發(fā)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的缺陷,大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)。但是模擬和仿真本身需要許多資金和時(shí)間,因此在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中各單位會(huì)參照具體情況來決定是否要做這項(xiàng)測(cè)試。

性能測(cè)試可以分為被動(dòng)測(cè)試和主動(dòng)測(cè)試。被動(dòng)測(cè)試就是用儀表監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù),通過分析采集到的數(shù)據(jù)判斷網(wǎng)絡(luò)性能狀況。被動(dòng)測(cè)試在不影響網(wǎng)絡(luò)正常工作的情況下測(cè)試。主動(dòng)測(cè)試通過向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送特定的數(shù)據(jù)包來分析網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能。不論是被動(dòng)測(cè)試還是主動(dòng)測(cè)試,都需從網(wǎng)絡(luò)中采集數(shù)據(jù)。一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能測(cè)試應(yīng)該分別針對(duì)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行。如以太網(wǎng),物理層的測(cè)試包括碰撞分析、錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)和是否有隨機(jī)能量、無格式的幀和信號(hào)回波等,數(shù)據(jù)鏈路層的測(cè)試包括流量分析、錯(cuò)誤幀(FCS錯(cuò)誤幀、長幀、短幀和延遲碰撞)統(tǒng)計(jì)等,網(wǎng)絡(luò)層的測(cè)試包括響應(yīng)時(shí)間測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分析、IP路由分析等。

流量測(cè)試和模型化的工作有利于提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率,其中涉及到運(yùn)用一些很深的數(shù)學(xué)工具和豐富的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)驗(yàn),許多關(guān)鍵技術(shù)還有待研究。

IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用測(cè)試

完成IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試之后就可以在網(wǎng)絡(luò)上加載各種應(yīng)用,各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能水平與網(wǎng)絡(luò)的類型、網(wǎng)絡(luò)本身的性能有直接關(guān)系。IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用測(cè)試是IP網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中最高層次的測(cè)試內(nèi)容,主要測(cè)試IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)用的支持水平,如網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能和服務(wù)質(zhì)量的測(cè)試等。另外,IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用本身直接相關(guān),對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,有不同的測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試方法。在部署VoIP時(shí),需要測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)和路由器設(shè)備能否有效地支持語音流量和語音QoS等,在測(cè)試用于視頻傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)時(shí),需要測(cè)試視頻傳輸在IP網(wǎng)絡(luò)中的性能以及網(wǎng)絡(luò)用戶是否能夠得到滿意的視頻質(zhì)量等。