（計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）路由器中snmp協(xié)議測試集規(guī)劃與定義技術(shù)研究.pdf

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 頁 摘要 路由器的測試技術(shù)涉及三方面的內(nèi)容：測試方法研究、測試控制數(shù)據(jù) 的描述自動導(dǎo)出技術(shù)研究、測試系統(tǒng)的開發(fā)。本論文討論的重點是如何對 路由器中s n m p 的測試控制數(shù)據(jù)集進行規(guī)劃以及如何利用國際標準測試控 制數(shù)據(jù)語言t r c n - 3 來定義描述相關(guān)測試例。它是四川省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重 點實驗室有關(guān)路由器的測試技術(shù)研究工作的組成部分之一。 第1 章筆者首先簡要討論國內(nèi)外路由器測試系統(tǒng)現(xiàn)狀，指出路由器多 端口并行測試接米存在的問題。然后夼紹本研究工作的背景是四1 1 省網(wǎng)絡(luò) 通信重點實驗室的路由器多端口并發(fā)測試技術(shù)研究和系統(tǒng)的開發(fā)。開發(fā)中 的路由器的多端口并發(fā)測試系統(tǒng)是具有上、下兩級結(jié)構(gòu)的分布式測試系統(tǒng)。 上級系統(tǒng)處理系統(tǒng)配置、多端口問測試控制數(shù)據(jù)的指派、測試過程的管理 和協(xié)調(diào)控制：下級為多個單端口或雙端口測試系統(tǒng)。 第2 章對s n m p ，特別是s n m p v 2 協(xié)議進行了概要的介紹，然后對與 s n m p v 2 有關(guān)的測試技術(shù)進行初步的討論，為后續(xù)章節(jié)的討論奠定基礎(chǔ)。 第3 、4 章是筆者的主要工作，分別完成測試例生成兩個重要步驟 測試集的規(guī)劃和抽象測試例描述。第3 章討論s n m p v 2 協(xié)議測試集的規(guī)劃 原則，并按照歸納的規(guī)劃原則對s n m p v 2 協(xié)議一致性測試集作出了詳細的 規(guī)劃；第4 章詳細分析了如何利用t r ( n 3 對s n m p v 2 協(xié)議定義抽象測試 集( a t s ) 。筆者在該章中，將探討性地將s n m p v 2 協(xié)議測試分為四種類型： 非參數(shù)標量測試、參數(shù)標量測試、列向量逐行測試和列向量抽取測試，分 別給出每種測試的測試流程圖和測試實例。第5 章在對論文工作進行總結(jié) 的基礎(chǔ)上，對后續(xù)研究工作進行了分析和展望。 由于目前實驗室的雙端口測試器的開發(fā)工作尚未完成，因此未能進行 編譯并用于實際的測試。i n t e m e t 的s n m p 系列協(xié)議除與管理信息傳輸相關(guān) 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 i 頁 的協(xié)議本身外，還有與管理信息庫( m i b ) 和遠端監(jiān)測( r m o n ) 相關(guān)的文 本，經(jīng)過近2 0 年的發(fā)展，相關(guān)協(xié)議已經(jīng)更新為第3 代，所涉及的r f c 數(shù)量 超過2 0 個。筆者相信，筆者的工作將對后續(xù)的研究工作發(fā)揮借鑒作用。 關(guān)鍵詞：路由器測試、測試集規(guī)劃、測試集描述、s n m p 、t t c n 一3 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 i i 頁 a b s t r a c t t h et e c h n i c a l b a c k g r o u n do ft h i s d i s s e r t a t i o ni sr o u t e rt e s t i n g ，w h i c h i n v o l v e st e s tm e t h o d s ，t e s td e f i n i t i o n s p e c i f i c a t i o nt e c h n i q u e sa n dp r o c e s s ，a n d t e s ts y s t e m s t h ed i s s e r t a t i o nf o c u s e do nt e c h n i q u e so ft e s ts u i t ep l a n n i n ga s w e l la st e s ts p e c i f i c a t i o nw i t ha l le m p h a s i so nt h es i m p l en e t w o r k m a n a g e m e n t p r o t o c o l ( s n m p ) a n das t a n d a r ds p e c i f i c a t i o nl a n g u a g ec a l l e dt t c n - 3 t h e a u t h o r sw o r ki sp a r to ft h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n ta c t i v i t i e sa ts i c h u a n n e t w o r kc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yk e yl a b o r a t o r yr s c n e t c o ml a b ) t o p r o m o t ean e wt e s tm e t h o da n dt e s td e f i n i t i o nl a n g u a g ea n dt od e v e l o pan e w g e n e r a t i o no ft e s ts y s t e m sf o rm u l t i - p o r th i g h s p e e d r e u t e r s i nc h a p t e r1 ，ac o m p r e h e n s i v ed i s c u s s i o no ur o u t e rt e s t i n gt e c h n i q u e si s g i y e nt o r e e x a m i n es h o r t c o m i n g so fe x i s t i n gt e s t i n gt e c h n i q u e s af r a m e w o r k f o rm u l t i - p o r t r o u t e rt e s t i n ga ts c n e t c o ml a bi sp r e s e n t e d ；w h i c hi n v o l v e st h e m u l t i p o r t r o u t e r d i s t r i b u t e d s y n c h r o n i z e d t e s t m e t h o d ( m r d s - t m ) ， c o n c u r r e n tm u l t i - p o r tt e s t d i s t r i b u t e ds y n c h r o n i z e dt e s tm e t h o d ( m r d s t m ) ， c o n c u r r e n tm u l t i - p o r tt e s td e f i n i t i o nl a n g u a g e ( c m p t d l ) ，a n dam u l t i p o r t r o u t e rt e s ts y s t e m - i nc h a p t e r2f i r s tp r e s e n t sac o m p r e h e n s i v es t u d yo nt h es i m p l en e t w o r k m a n a g e m e n tp r o t o c o l ( s n m p ) i ni n t e r n e tt o g e t h e rw i t hag e n e r i cd i s c u s s i o no n s n m p t e s t i n g a ne m p h a s i sh a sb e e ng i v e n ，i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t ot e s t i n go f i m p l e m e n t a t i o n so f v e r s i o n 2 o fs n m p ( s n m p v 2 、i nat w o p o r tt e s t i n g e n v i r o n m e n ta l t h o u g ht h et e c h n i q u ei nam u l t i - p o r tt e s t i n ge n v i r o n m e n tw a sa l s o b r i e f l ya n a l y z e d c h a p t e r s3a n d4a r et h em a i np a r t so ft h i sd i s s e r t a t i o n ，w h i c ha r ed e d i c a t e d t ot e c h n i q u e so ft w oi m p o r t a n ts t e p si nt e s tc a s eg e n e r a t i o n ，i e g e n e r i ct e s ts u i t e p l a n n i n ga n dt e s t c a s e s p e c i f i c a t i o n t os t r e s s t h e i m p o r t a n c eo ft e s t s u i t e p l a n n i n g ，c h a p t e r3f i r s te x a m i n e st h ep r o c e d u r a ls t e p si nc o n f o r m a n c et e s t i n g af r a m e w o r ko ft h eg e n e r i ct e s ts u i t e ( g t s ) f o rs n m p v 2i sa l s op r o v i d e dw i t h as y s t e m a t i c d i s c u s s i o n c h a p t e r4i s d e v o t e dt o t e s tc a s e s p e c i f i c a t i o nf o r s n m p v 2w i t hd e t a i l e dd i s c u s s i o n so nd a t ad e f i n i t i o n ，b e h a v i o ra n dt e s tc o n t r o l d e s c r i p t i o n sr e s p e c t i v e l y f i n a l l y , c h a p t e r5c o n c l u d e dt h i st h e s i sf o l l o w e db y a f o r w a r dv i e wf o rf u t u r ew o r k 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第頁 a st h er o u t e rt e s t i n gs y s t e ma ts c n e t c o ml a bi ss t i l lu n d e rd e v e l o p m e n t a n dt h et e s ts u i t ed e f i n e dh a sn o ty e tb e e na p p l i e dt or e a lt e s t i n g ，a n df o rt h e r e a s o nt h a tt h es n m 田p r o t o c o ls e ti sc o m p l e xa n di n v o l v e st w e n t ym o r er f c s ， t h ew o r kp r e s e n t e di nt h i sm s c d i s s e r t a t i o ni sp r e l i m i n a r y h o w e v e r , t h e a u t h o rb e l i e v e st h a tt h i sw o r kw i l lp r o v i d eas o u n db a s i sf o rf i l t u r e “t e s ts u i t e s p e c i f i c a t i o n ”e a p e c i a l l yf o rac o m p l e t es n m p t e s ts u t i e k e y w o r d s ：r o u t e rt e s t i n g ，t e s ts u i t ep l a n n i n g , t e s ts u i t es p e c i f i c a t i o n ，s i m p l en e t w o r k m a n a g e m e n tp r o t o c o l ( s ，t t c n - 3 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 頁 第1 章引言 1 1 本論文的研究背景 本論文的研究背景是i n t e m e t 路由器中的“簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議( s n m p s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 實現(xiàn)”的測試，它是四川省網(wǎng)絡(luò)通信技 術(shù)重點實驗室有關(guān)路由器的測試技術(shù)研究工作的組成部分之一。路由器的測 試技術(shù)涉及三方面的內(nèi)容：測試方法研究、測試控制數(shù)據(jù)的描述，自動 導(dǎo)出技術(shù)研究( 測試控制數(shù)據(jù)規(guī)劃技術(shù)、測試控制數(shù)據(jù)描述語言自動導(dǎo)出技 術(shù)及相關(guān)的支撐工具) 、o 實現(xiàn)測試方法和運行相關(guān)測試控制數(shù)據(jù)的測試系 統(tǒng)的研究與開發(fā)。本論文討論的重點是如何對路由器中s n m p 的測試控制數(shù) 據(jù)集進行規(guī)劃以及如何利用國際標準測試控制數(shù)據(jù)語言t t c n 3 來定義描述 相關(guān)測試例。 1 1 1i p v 6 路由器多端口并行測試技術(shù)研究提出的背景 i s o9 6 4 6 建議了兩種適用于中繼系統(tǒng)的測試方法【1 】：回繞測試方法 ( l o o p b a c k t e s tm e t h o d l t m ) 【1 1 和穿越測試法( t r a n s v e r s et e s t m e t h o d t r m ) 1 2 4 1 。l t m 進行測試時，發(fā)送測試數(shù)據(jù)給路由器，在被測實現(xiàn) 或系統(tǒng)內(nèi)部或外部鏈路上實現(xiàn)回環(huán)。l t m 實施簡單，但測試不全面，并未完 全穿過路由器從另一端口轉(zhuǎn)發(fā)，使測試能力大大受限，因而較少采用。 曾華桑教授在對l t m 進行深入研究后提出了一種新的測試方法穿 越測試法( t r m ) ” 2 4 1 ，后被i s 0 9 6 4 6 接受為測試中繼系統(tǒng)的兩種測試方法 之一。采用t t m 時，t e s t e r 向被測路由器( r l 限r(nóng) o u t e ru n d e rt e s t ) 某端口 發(fā)出的運載用戶數(shù)據(jù)的i p 報文經(jīng)路由器三層協(xié)議實現(xiàn)的處理，口層的路徑選 擇功能選擇相應(yīng)的輸出端口，再經(jīng)過相應(yīng)的輸出端口的三層協(xié)議實現(xiàn)的處理， 最后回到t e s t e r 。由于這種方法模擬路由器在一對端口間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的工作過 程，其測試功能較l t m 只能測試單端口的能力更強，由于測試數(shù)據(jù)穿越了路 由器的一對端口故稱為“穿越測試法”。 p 路由器傳統(tǒng)上被看成使用帶內(nèi)信令技術(shù)的3 層結(jié)構(gòu)。但是，使用該觀 匿南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2 頁 點無法解釋為什么路由器中的許多協(xié)議為三層以上的協(xié)議，如網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 s n m p 和路徑信息交換協(xié)議( r i p 、o s p f 、b g p ) 都是在傳輸層協(xié)議( u d p t c p ) 上實現(xiàn)的應(yīng)用層協(xié)議。采用帶外信令的概念則很容易解釋這一現(xiàn)象。換言之， 路由器是由包括應(yīng)用層協(xié)議在內(nèi)的信令控制和管理平臺( s & m s i n g n a l i n g a n dm a n a g e m e n tp 1 , a f f o r m ) 協(xié)議集和3 層的用戶數(shù)據(jù)傳輸平臺( u p l a t f o r m u s e rd a t at r a n s f e rp l a t f o r m ) 構(gòu)成的。各種路徑信息交換協(xié)議和s n m p 都是 s & m 平臺上的應(yīng)用層協(xié)議。因此，對路由器的測試將包括對u 平臺和s & m 平臺的測試，以及對兩平臺之間互相影響的測試( 如s m 平臺的路徑信息 的交換對路徑表的更新，對u 平臺用戶數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)的影響) 。 路由器是i n t e m e t 中實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)的關(guān)鍵設(shè)備，對路由器的測試需要覆 蓋判斷協(xié)議實現(xiàn)是否和在多大程度上與相關(guān)協(xié)議標準相符的功能( 即一致性 測試：c o n f o r m a n c et e s t ) ，也需要覆蓋對路由器性能指標( 如：吞吐率、交 換與傳輸時延其變化，即抖動等) 的測試( 性能測試：p e r f o r m a n c et e s t ) 以 及路由器間的互通測試( i n t e r o p e r a b l et e s t ) 和必要時進行仲裁測試 ( a r b i t r a t i o nt e s t ) ?，F(xiàn)代路由器的特點是端口多( 如園區(qū)網(wǎng)、城域網(wǎng)的三 層交換機可以有數(shù)十上百個端口) 和端口速率高( g b p s 甚至更高) 。對單端 口的“回繞測試”或一對端口的“穿越測試”都不能測試端口間的相互影響， 特別是對于性能測試，其測試結(jié)果不能定量地界定路由器的實際工作性能， 特別是難以考察系統(tǒng)在并發(fā)數(shù)據(jù)的實際運行環(huán)境中符合協(xié)議的程度和性能指 標。例如，在性能測試中，除了正常工作情況外，還必須測試多個端口的突 發(fā)數(shù)據(jù)同時指向單個端口時的極端情況路由器的轉(zhuǎn)發(fā)效率。鑒于目前的測試 技術(shù)和系統(tǒng)所進行的測試缺少對高速多端口路由器的綜合測試能力，需要研 究具備多端口間并行測試同步控制能力的、能夠適應(yīng)多端口測試的方法。 為了適應(yīng)多端口并行同步測試的需要，相關(guān)的測試控制數(shù)據(jù)定義語言和 相關(guān)工具也必須支持并行同步測試的需要，而現(xiàn)有的測試描述語言，包括歐 洲標準化機構(gòu)對i s o 的樹表結(jié)合的標記語言t r c n ( t a b l ea n dt r e ec o m b i n e d n o t a t i o n ) 的擴展語言t t c n 3 在內(nèi)，都沒有提供一個完整的描述并發(fā)性的機 制。因此，也需要研究相應(yīng)的測試描述語言。 路由器測試問題的進一步復(fù)雜化的原因還在于，在從以i p v 4 為基礎(chǔ)的 i n t e m e t 向以i p v 6 為基礎(chǔ)的i n t e m e t 過渡期內(nèi)，可能同時存在三類路由器：僅 支持i p v 4 或i p v 6 為基礎(chǔ)的協(xié)議棧的路由器和同時支持兩類協(xié)議棧的路由器。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3 頁 在同時支持兩類協(xié)議棧的方式上又存在兩類方式：根據(jù)待傳輸據(jù)是支持 i p v 4 還是i p v 6 ，選擇性地調(diào)用相關(guān)功能的方式和支持l p v 4 i p v 6 間的轉(zhuǎn)換 或?qū)⒙歷 6 封裝在i p v 4 分組中進行的“渡船”方式。第2 類方式中的轉(zhuǎn)換方 式可適用于i p v 4 網(wǎng)與1 p v 6 網(wǎng)的直接互聯(lián)；而渡船”方式則適用于全球i n t e m e t 中的各自治網(wǎng)絡(luò)仍以i p v 4 為主的情況，一對支持口v 6 的計算機( 或網(wǎng)絡(luò)) 借助與i p v 4 網(wǎng)作為過渡的工具，將i p v 6 分組作為i p v 4 的用戶數(shù)據(jù)封裝 ( e n c a p s u l a t e d ) 在i p v 4 報文之中傳輸?shù)姆绞?。這種方式在英文中也常表述 為口v 6o v e ri p v 4 。從上面的討論可以看出，由于i p v 6 的出現(xiàn)，路由器的測 試必須面對上述三類路由器。 從上面的討論中，我們可以看出： 現(xiàn)有的測試方法和測試控制數(shù)據(jù)描述語言都存在不足，需要改進和擴展。 作為全面的路由器測試評價系統(tǒng)必須具備多種測試能辦一( 一致性測試 性能測試、互通與仲裁測試) 。 路由器測試系統(tǒng)必須能夠適應(yīng)從i p v 4 向i p v 6 過渡過程中的需要。 以上就是四川省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點實驗室提出研究多端口高速路由器 測試技術(shù)的背景，也是本論文的研究工作的大背景。 1 1 2 國、內(nèi)外路由器測試系統(tǒng)現(xiàn)狀 從應(yīng)用環(huán)境我們可以把現(xiàn)有的測試系統(tǒng)分為兩大類：以一致性為主要目 的的系統(tǒng)和以性能監(jiān)測為主的測試系統(tǒng)。前者為研究性測試系統(tǒng)，以大學(xué)、 研究機構(gòu)開發(fā)的系統(tǒng)為主，采用主動測試方法( 即測試器主動發(fā)送測試數(shù)據(jù)) ， 測試目的以一致性測試為主，部分涉及性自測試和多端口測試；后者實際上， 以現(xiàn)有的市場測試儀為主，多數(shù)關(guān)注性能測試，通常為單端口或多端口測試， 個別產(chǎn)品支持在多路由器環(huán)境中進行分布式多點監(jiān)測。迄今為止，國內(nèi)外的 相關(guān)測試研究和測試系統(tǒng)都幾乎毫不例外地采用“回繞測試法”或“穿越測 試法”。下面僅簡單介紹相關(guān)測試系統(tǒng)的研究和測試產(chǎn)品的概況。 研究性測試系統(tǒng) 2 0 世紀8 0 年代，國外部分科研院所以針對o s i 瓜m 中端系統(tǒng) ( e n d s y s y t e m ) 協(xié)議一致性測試問題開發(fā)出面向測試中心的試驗性測試系 統(tǒng)，其中最有代表性的系統(tǒng)包括法國的a d i 的會話層測試系統(tǒng)、英國國家物 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第4 頁 理試驗室( n p l ) 的網(wǎng)絡(luò)層測試系統(tǒng)以及美國n b s 的傳送層測試系統(tǒng)。除英 國n p l 開展了關(guān)于網(wǎng)關(guān)的測試技術(shù)研究外【州，當時開展路由器測試研究的單 位甚少。 _ 與路由器測試相關(guān)的國際性活動 i e t f 的6 b o n e 試驗網(wǎng)的路由器隧道測試活動 6 b o n e 是i e t f 在1 9 9 6 年建立的測試試驗( t e s t b e d ) p v 6 網(wǎng)，以便進行 各類i p v 6 測試試驗和幫助從i p v 4 向i p v 6 的過渡。6 b o n e 是在i p v 6 網(wǎng)絡(luò)的研 究活動初期，利用現(xiàn)有的i p v 4 網(wǎng)在i p v 6 網(wǎng)絡(luò)間隧道技術(shù)( e n c a p s u l a t i o n ) 的 方式，在大規(guī)模范圍內(nèi)提供i p v 6 網(wǎng)絡(luò)之間的互通試驗和測試試驗床 ( t e s t b e d ) 。將各個國家和地區(qū)組織維護的i p v 6 網(wǎng)絡(luò)通過運行i p v 4 上互聯(lián)網(wǎng) 連接起來。其中也涉及對路由器的測試技術(shù)研究與測試實現(xiàn)。 與m o o n v 6 有關(guān)的路由器測試活動 m o o n v 6 是2 0 0 3 年美國建立的最大的i p v 6 本地主干網(wǎng)，它是由新罕布 什爾州立大學(xué)( u n h ) i n t e r o p e r z b i l i t y 實驗室、國防部、北美i p v 6 任務(wù)組和 i n t e m e t 2 大學(xué)聯(lián)盟共同運作的網(wǎng)絡(luò)，在去年l o 月和今年3 月已經(jīng)進行了兩次 互用性測試。這輪測試包括從新罕布什爾州到亞利桑那州1 0 家軍事機構(gòu)和大 學(xué)的約8 0 臺服務(wù)器、交換機和路由器，它還包括了v o l p 、w l a n 和視頻流 多點傳送等更新的領(lǐng)域。另外還測試了一些防火墻特性以及i p s e c 、d n s 和 動態(tài)主機配置協(xié)議( d y n a m i c h o s t c o n f i g u r a t i o np r o t o c o l ，d h c p ) 等特 殊協(xié)議，其中包括路由、信道和q o s 等。 一 國內(nèi)的路由器測試的典型研究 中國科學(xué)院計算機技術(shù)研究所 中科院計算機技術(shù)研究所參與了6 b o n e 研究活動，并承擔了相關(guān)的測試 研究工作，其路由器測試系統(tǒng)( i p v 6c t s ) 雖然能實現(xiàn)多端口測試，該測 試器是在單臺計算機內(nèi)實現(xiàn)的。在解決同一測試系統(tǒng)如何實現(xiàn)對多個端口進 行觀測的問題上，該系統(tǒng)采用集線器作為接入路由器多端口的手段。集線器 的共享特征使多端口測試實時控制較難，該文未討論如何應(yīng)用于性能測試和 解決實時同步問題。從系統(tǒng)開發(fā)目標來看，主要用于測試協(xié)議是否符合協(xié)議 標準( c o n f o r m a n c et e s t ) 而未涉及性能測試( p e r f o r m a n c et e s t ) 和互通測試 ( i i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t ) ；在測試控制數(shù)據(jù)或測試集( t e s ts u r e ) 的定義方面， 該項目提出了類似h t m l 語言格式的t s s l 語言。由于該語言屬于專用測試 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第5 頁 控制數(shù)據(jù)描述語言，這就存在用該語言定義的測試集與采用得到國際承認的 標準語言t r c n 描述的測試集合之間的可比性和等價性問題。 清華大學(xué) 該校提出了一種路由協(xié)議測試的d i p i i i 抽象測試法并設(shè)計一個分布式路 由協(xié)議測試系統(tǒng)( d r p t s ) 。d i p i n 測試法與四川省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點實驗室 提出的多端口穿越測試法有相似之處，都是用測試器對路由器多端口同時進 行觀測，以此來模擬路由器的外部實際工作狀態(tài)。但從已發(fā)表的論文看，該 項工作與中科院技術(shù)研究所的研究工作類似，也是在單臺計算機上實現(xiàn)多端 口測試，因而能夠觀測的端日數(shù)有限。筆者所在實驗室則是將測試系統(tǒng)分為 多個物理上獨立的測試部件( 每個具有雙端口測試能力) ，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下成為 一個多端口測試系統(tǒng)，因而能夠支持同時進行測試的路由器端口數(shù)可以任意 擴展，系統(tǒng)組織靈活。 以監(jiān)視為主的路由器測試儀產(chǎn)品 另一類測試系統(tǒng)代表目前產(chǎn)品化的測試儀。目前市場占有率較大的產(chǎn)品 包括： 一美國a g i l e n t 公司產(chǎn)品 美國a g i l e n t 公司的路由器測試產(chǎn)品是國內(nèi)外市場占有率較高的路由器測 試儀，大量地用于網(wǎng)絡(luò)運營商和大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為系統(tǒng)監(jiān)測和維護手段。該 公司是國外研究測試技術(shù)的典型企業(yè)。該公司的分布式網(wǎng)絡(luò)分析儀可以實現(xiàn) 高層的網(wǎng)絡(luò)分析和測試，并能實現(xiàn)各個物理位置分散的分析儀之間的時鐘同 步。但從該系列產(chǎn)品的應(yīng)用目標可以看出，它們的功能側(cè)重于對網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān) 測和分析網(wǎng)絡(luò)運行情況，主體上屬于被動測試儀的范疇；盡管該系列產(chǎn)品具 有一定的互通測試功能，但被動測試設(shè)備使之不具有設(shè)計主動測試故障診斷 的能力。對三類測試沒有形成一個完備的系統(tǒng)，并且對多端口并發(fā)測試沒有 形成一整套完整理論。 此外，從相關(guān)資料來看該類測試儀產(chǎn)品未采用標準的測試控制數(shù)據(jù)定義語 言( 如t t c n ) ，因而不支持標準化機構(gòu)或第三方提供的用t f c n 描述的測試 控制數(shù)據(jù)，系統(tǒng)兼容差。 該公司產(chǎn)品的優(yōu)勢是對各類通信接口的支持好，能夠適應(yīng)多種通信接口網(wǎng) 絡(luò)的測試需要。 - s p i r e t c o m 公司產(chǎn)品 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第6 頁 s m a r t b i t s 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能測試儀是思博倫( s p i r e n tc o m m u n i c a t i o n s ) 公司 的測試儀產(chǎn)品，也是國內(nèi)使用較廣的測試儀產(chǎn)品，支持的通信接口也較多( 從 1 0 1 0 0 m 、1 g 、1 5 5 m 、6 2 2 m 、2 5 g 和1 0 g 通信接口) ，可以用于對l 3 三層 交換機、中低端路由器、高端路由器，核心路由器的性能測試。與a g i l e n t 公 司的路由器澳i 試系列產(chǎn)品類似，s m a r t b i t s 也側(cè)重于性能測試，也具有類似的 局限性。 一i x i a 公司的測試設(shè)備產(chǎn)品 i x i a 是世界著名的網(wǎng)絡(luò)測試公司。它的產(chǎn)品是多方面的，其中包括：一 致性測試、網(wǎng)絡(luò)2 3 層測試、路由器測試、網(wǎng)絡(luò)4 7 層測試、安全測試、寬 帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測試、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測試、應(yīng)用測試、聲音，v 0 i p p s t n 測試等。 i x a n v l ( i x i a sa u t o m a t e dn e t w o r kv a l i d a t i o nl i b r a r y ) 是符合工業(yè)標準的一 致性測試軟件。測試可以在l i n u x 單機上進行? 。也可以通過i x i a 提供的硬件 建立的隧道上進行。測試過程是非常迅速的。c i s c o 、h e w l e t t p a c k a r d 、n o r t e l n e t w o r k 等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商都是i x i a 的客戶。i x i a 同時也為m r r 、a t & t 、 m i c r o s o f t 提供服務(wù)。i x a n v l 的i p 測試集包括i p v 6 、i c m p v 6 、v 6 t o v 4 、i p v 4 、 i c m p 等協(xié)議測試。i x a n v l 的r o u t i n g 測試集包括r i p 、r i p n g 、o s p f 、 b g p 、i s i s 等協(xié)議測試。除此之外，還有r m o n 測試集、多播測試集、t c p 測試集、v p n 測試集、p p p 測試集、網(wǎng)橋測試集。r m o n 測試集主要對r f c l 7 5 7 進行測試，分為以太網(wǎng)r m o n 測試集( 1 1 6 個測試例) 和一般網(wǎng)絡(luò)r m o n 測試集( 1 3 7 2 個測試例) 。i x i a 還與m o o n v 6 合作，開發(fā)i p v 6 測試工具。i x i a 同時被美國國防部選中對i p v 6 進行一致性、性能、應(yīng)用測試。 國內(nèi)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)測試儀產(chǎn)品 國內(nèi)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)測試儀產(chǎn)品的公司有北京通測科技有限責任公司和中創(chuàng) 公司，前者主要產(chǎn)品為x p t s 網(wǎng)絡(luò)測試儀，是面向下一代網(wǎng)絡(luò)( n g n ) 的測 試分析系統(tǒng)，主要支持軟交換( s o f t s w i t c h ) i p 協(xié)議、寬帶網(wǎng)絡(luò)的測試和分 析，具備協(xié)議測試仿真、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測分析、網(wǎng)管測試分析等功能。同樣，該測 試儀設(shè)計目標主要是性能測試，盡管具有協(xié)議測試仿真能力，但從嚴格意義 上將不具備全面評價路由器是否完全符號相關(guān)協(xié)議標準( 即“一致性測試”) 能力。中創(chuàng)公司n g n 網(wǎng)絡(luò)測試儀為測試軟交換的測試儀，不具備全面測試 路由器功能與性能的能力。 從前面討論可以看出，現(xiàn)有的研究型測試系統(tǒng)盡管在一致性測試方面具 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第7 頁 有較強的測試能力，也具有一定的性能測試或互通測試的能力，但由于立足 于單機測試系統(tǒng)，較難適應(yīng)端口較多的路由器的性能測試需要，系統(tǒng)成本較 高；另一方面，以市場上常見的測試儀產(chǎn)品為代表的便攜式測試設(shè)備，具有 較強的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測能力，但全面測試功能較弱，難以作為測試中心前面監(jiān)測評 估路由器產(chǎn)品的手段。 1 1 3 四川省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點實驗室關(guān)于測試技術(shù)的研究概貌 針對1 i 1 節(jié)中分析的在多端口高速路由器測試技術(shù)存在的問題，四川 省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點實驗室近年來開展了相關(guān)的技術(shù)研究與測試系統(tǒng)的開發(fā) 工作。該項研究工作的目的是通過技術(shù)研究開發(fā)出能夠?qū)Χ喽丝诼酚善鬟M行 全面的功能、性能評估的面向測試中心的系統(tǒng)和副產(chǎn)品雙端口便攜式路 由器測試儀。相關(guān)工作可以概括為： 提出了多端口路由器分布式同步測試法( m r d s t 恥_ m u l t i p o r tr o u t e r d i s t r i b u t e d s y n c h r o n i z e dt e s tm e t h o d ) m r d s o m 具有以下特點： _ 支持對路由器多端口進行并行測試：嚴格定義所需的多端口測試管理器 和雙端口測試部件 m r d s - t m 內(nèi)部工作于單客戶多服務(wù)器的c s 模式，多端口測試管理器為 c 1 i e n t ，雙端口測試部件為s e r v e r 。 多端口測試管理器：管理控制多端口并行測試過程( 并行測試控制數(shù)據(jù) 選擇和執(zhí)行( 人工、自動) ，對多個雙端口測試器的測試控制數(shù)據(jù)分派、執(zhí)行 過程間的同步協(xié)調(diào)，并行測試過程的監(jiān)視、顯示與記錄，給出多端口并行測 試結(jié)果) 。 -支持分布式測試：顯式地定義了物理上分布的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的物理測試部 件之間的同步機制( 協(xié)議、接口) ；同步機制與下層網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。 - 包容回繞測試法和穿越測試法：多端口并行測試允許定義被測路由器端 口間的任意測試關(guān)系。 支持c o n f o r m a n c e p e r f o r m a n c e 、i n t e r o p e r a b i l i t y 和a r b i t r a t i o n 多 種測試。 圖1 - i 為m r d s - t m 測試方法的功能模塊與多端口路由器問關(guān)系示意圖。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第8 頁 圖卜1 多端口路由器分布式同步測試法( m r d s - t m ) 測試示意圖 為了克服t f c n 一3 難以描述多端口間同步測試缺點，實驗室相關(guān)人員進 一步定義了“并發(fā)多端口測試定義語言”( c m p - t d l - - c o n c u r r e n tm u l t i 。p o r t t e s td e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 。 一c m p t d l 是描述并行測試目的、定義并行測試全局變量和數(shù)據(jù)以及“單 線程測試宏操作與并行測試線程間同步關(guān)系”的語言。 c m p t d l 支持擴展的t t c n 3 語言，單測試線程的測試描述由擴展 t t c n 3 語言進行( 以保持已有的2 t c n 3 描述的單線程測試例可重用性 和升級性) 。 在上述研究工作的基礎(chǔ)上，目前正在開發(fā)以m r d $ 一t m 、c m p t d l 和擴 展的t t c n 。3 為基礎(chǔ)的并發(fā)多端口路由器測試環(huán)境( c m p r - t e - - - - - c o n c u r r e n t m u l t i p o r tr o u t e r t e s te n v i o m m e n t ) 和制定與路由器內(nèi)相關(guān)協(xié)議的測試控制數(shù) 據(jù)( 測試集規(guī)劃和測試控制數(shù)據(jù)描述) 。如圖1 2 所示，c m p r t e 由測試系 統(tǒng)( c m p r - t s ) 和測試工具( t e s t t 0 0 1 ) 兩部分組成；c m p r - t e 又迸一步由 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第9 頁 多端口測試管理器( m r d s t m ) 和多個物理上獨立的圖1 1 中的雙端口測試部 件( 即雙端口測試器t p t _ _ 阿o p o r tt e s t e r ) 組成。 圖1 2 中的雙端口測試器可以進一步細化為圖1 3 所示的功能結(jié)構(gòu)： 圖卜2i p v 6 路由器并發(fā)多端口測試環(huán)境( c m p t e ) ：測試系統(tǒng)與測試支撐丁具 圖卜3 路由器雙端口測試器內(nèi)部功能框圖及其與支撐工具間的關(guān)系 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 0 頁 圖1 3 中的兩個虛框( 單測試列執(zhí)行器t e s tc a s et r a v e r s e r 和編解碼器 ( e d ) ) 概念上屬于測試系統(tǒng)的組成部分。但是由于該系統(tǒng)采用了編譯方式， 事先將t t c n - 3 語言描述的抽象測試集例編譯為c 代碼，再通過c 編譯程序 編譯為系統(tǒng)可執(zhí)行測試集例( e x c u t a b l et e s t s ) 為了避免可執(zhí)行測試例與編解 碼器闖進程通信麻煩，通過對c 代碼的聯(lián)合編譯，將e d 和t r a v e r s e r 模塊融 入可執(zhí)行測試例之中。t e s tc a s et r a v e r s e r 實質(zhì)上是一個測試狀態(tài)表穿越程序， 按照測試例規(guī)定，根據(jù)測試事件和所處測試狀態(tài)決定測試器的行為。 本論文中反映筆者的工作主要是以s n m p v 2 為測試對象，規(guī)劃其測試集 并采用t r c n 3 描述相關(guān)的測試例( 即圖l 一3 中的a b s t r a c t t e s t s u i t e 的描述) 。 1 2 本研究工作的測試對象飛n m p v 2 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) 是目前應(yīng)用得最廣泛的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。s n m p 利用傳送層協(xié)議( u d p ) 實現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)管理，因此，它是應(yīng)用層的管理協(xié)議。s n m p 是在管理工作站與網(wǎng)絡(luò)管 理的對象通信子網(wǎng)( s u b n e t w o r k ) 中的中繼系統(tǒng)( 即路由器、交換機或 集線器) 之間進行網(wǎng)絡(luò)管理信息的協(xié)議，因此，路由器與網(wǎng)絡(luò)管理工作站都 必須實現(xiàn)應(yīng)用層的s n m p 。 盡管s n m p 被命名為“簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議”，協(xié)議本身也較為簡單，但 是，為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)管理的需要( 收集設(shè)備相關(guān)信息) 需要定義相關(guān)管理信息 庫( m i b ) ，遠程網(wǎng)絡(luò)檢測的需要又增加了遠程監(jiān)控功能( r m o n r e m o t e m o n i t o r i n g ) ，加上經(jīng)過多年的改進和發(fā)展，s n m p 已經(jīng)出現(xiàn)了3 個版本，所 涉及的r f c 文本已經(jīng)達到數(shù)十個。因此，對s n m p 的學(xué)習(xí)和理解的工作量很大。 按照傳統(tǒng)的帶內(nèi)信令控制的觀點：o s i 瓜m 將網(wǎng)絡(luò)中繼系統(tǒng)描述為最高 包括網(wǎng)絡(luò)層在內(nèi)的三層協(xié)議實現(xiàn)的設(shè)備。這一觀點并能夠解釋為什么i n t e r n e t 的路由器( 網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)) 中有包括傳送層和應(yīng)用層在內(nèi)的協(xié)議實現(xiàn)存在。 如果采用帶外信令控制的觀點來看待通信子網(wǎng)中的中繼設(shè)備系統(tǒng)的協(xié)議層 次結(jié)構(gòu)就容易解釋這一矛盾。換言之，通信子網(wǎng)是由兩類信息傳輸與交換平 臺組成的，根據(jù)需要，兩個平臺可以有不同的協(xié)議層次結(jié)構(gòu)。按照這一觀點， i n t e r n e t 的路由器的用戶數(shù)據(jù)傳輸平臺仍為三層結(jié)構(gòu)；而控制與管理信息的傳 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 1 頁 輸與交換平臺( 信控管理平臺) 則為包括應(yīng)用層在內(nèi)的5 層結(jié)構(gòu)。于是，實 現(xiàn)路徑信息交換的協(xié)議( 如r i p 、o s p f 、b g p 等) 和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議( s n m p ) 都可以歸屬于信控管理平臺，他們利用某種傳送層協(xié)議( t c p 或u d p ) 傳送 相關(guān)的應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元( p d u ) 。 本文介紹的測試技術(shù)的具體測試對象s n m p 是路由器中信控管理平臺 上的一種應(yīng)用層協(xié)議；工作的重點是有關(guān)s n m p 一致性測試的測試集的規(guī)劃 和描述技術(shù)，選擇的協(xié)議版本為最新的s n m p v 2 ；相關(guān)測試集的描述是為四 川省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點實驗室開發(fā)中測試系統(tǒng)使用的抽象測試控制數(shù)據(jù)。 1 3 論文結(jié)構(gòu)組織 本論文的后續(xù)章節(jié)主要反映的是筆者所涉及的s n m p v 2 協(xié)議并行測試的 研究工作，后續(xù)章節(jié)的組織結(jié)構(gòu)如下： 第2 章首先對s n m p ，特別是s n m p v 2 協(xié)議進行了概要的介紹，然后對 與s n m p v 2 有關(guān)的測試技術(shù)進行初步的討論，為后續(xù)章節(jié)的討論奠定基礎(chǔ)。 第3 、4 章是筆者的主要工作。第3 章討論s n m p v 2 協(xié)議測試集的規(guī)劃原 則，并按照歸納的規(guī)劃原則對s n m p v 2 協(xié)議一致性測試集作出了詳細的規(guī)劃； 第4 章詳細分析了如何利用t f c n 3 對s n m p v 2 協(xié)議定義抽象測試集( a t s ) 。 筆者在該章中，將探討性地將s n m p v 2 協(xié)議測試分為四種類型：非參數(shù)標量 測試、參數(shù)標量測試、列向量逐行測試和列向量抽取測試，分別給出每種測 試的測試流程圖和測試實例。 最后，第5 章在對論文工作進行總結(jié)的基礎(chǔ)上，對后續(xù)研究工作進行了 分析和展望。 1 4 作者的工作與論文的貢獻 作者在西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)省重點實驗室承擔的主要工作包括 以下幾個方面： 學(xué)習(xí)和了解路由器基本測試法( 穿越測試法、回繞測試法) 以及實驗室 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 2 頁 提出的分布式多端口同步并行測試法，參與與雙端口測試系統(tǒng)的開發(fā)有關(guān)的 討論，為深入理解路由器測試技術(shù)奠定基礎(chǔ)。 較深入地學(xué)習(xí)和分析了與s n m p 相關(guān)的網(wǎng)管協(xié)議集，重點是與s n m p v 2 相關(guān)的協(xié)議集( s n m p v 2 、m i b i i 、r m o n l 、r m o n 2 ) ，為s n m p v 2 測試集 的規(guī)劃做準備。 以s n m p v 2 為對象提出了通用測試集框架，為抽象測試集的描述奠定了 基礎(chǔ)。 學(xué)習(xí)和掌握t t c n 3 測試控制數(shù)據(jù)描述語言，并使用該語言描述了 s n m p v 2 測試集中的大部分測試例，并通過了編譯程序的語義檢查( 由于目 前實驗室的雙端口測試器的開發(fā)工作尚未完成，因此未能進行編譯并用于實 際的測試) 。 i n t e r n e t 的s n m p 系列協(xié)議除與管理信息傳輸相關(guān)的協(xié)議本身外，還有 與管理信息庫( m i b ) 和遠端監(jiān)測( r m o n ) 相關(guān)的文本，經(jīng)過近2 0 年的發(fā) 展，相關(guān)協(xié)議已經(jīng)更新為第3 代，所涉及的r f c 數(shù)量超過2 0 個。因此，本 碩士論文中有關(guān)“通用測試集規(guī)劃”和“測試例描述”的研究和由此產(chǎn)生的 與s n m p v 2 相關(guān)的s n m p v 2 通用測試集和部分測試例描述仍然是初步的。但 筆者相信，由于s n m p 系列協(xié)議的復(fù)雜性和測試技術(shù)涉及面較廣，筆者的工 作對后續(xù)的研究工作者借鑒。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 3 頁 第2 章s n m p v 2 及測試技術(shù) 2 1 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議s n m p 及s n m p v 2 2 。1 1s 腳歷史的簡短回顧 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議( s n m p s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 的前 身是由j d a v i n 等提出的“簡單網(wǎng)關(guān)監(jiān)控協(xié)議”( s g m p s i m p l eg a t e w a y m o n i t o r i n gp r o t o c 0 1 ) ?！薄? 9 8 8 年，i n t e r n e t 活動指導(dǎo)委員會( i a b ，即i n t e r n e t a c t i v i t i e sb o a r d ) 通過r f c l 0 5 2 提出了制訂i n t e r n e t 的網(wǎng)絡(luò)管理標準