IP網(wǎng)絡(luò)的測試方法分析

隨著IP附應(yīng)用時及和深入,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)測試

網(wǎng)絡(luò)是一個很復(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)測試中,我們可以把網(wǎng)絡(luò)分為3個不同的層次:設(shè)備層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層,因此網(wǎng)絡(luò)測試正是軒對這3個層次來進(jìn)行的。

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

網(wǎng)絡(luò)測試主要包括測試方法、測試工具和測試經(jīng)驗等3個方面的內(nèi)容。無論是測試方法的設(shè)計、測試工具的發(fā)明和運用還是測試經(jīng)驗的積累,都有很高的技術(shù)要求,其中測試方法是核心。網(wǎng)絡(luò)測試的方法和手段因測試的目的而有所不同。典型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測試的方法有2種:第一種方法是使用網(wǎng)絡(luò)測試設(shè)備單獨對產(chǎn)品進(jìn)行測試;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)中的行為對其進(jìn)行測試,這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境多數(shù)是用仿真的方式實現(xiàn)的。測試工具主要有線纜測試儀、協(xié)議分析儀和網(wǎng)絡(luò)智能分析儀等。實際的網(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,測試人員除了要掌握必須的網(wǎng)絡(luò)知識外,還需要有豐富的系統(tǒng)集成和現(xiàn)場測試的經(jīng)驗。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)一般經(jīng)歷規(guī)劃、設(shè)計、部署、運行和升級五個階段。網(wǎng)絡(luò)測試應(yīng)貫穿其中的每個階段。由于技術(shù)或者經(jīng)濟(jì)的原因,實際網(wǎng)絡(luò)測試的應(yīng)用和理論上還有較大的差距。無論從經(jīng)濟(jì)的角度還是從時間的角度來看,用戶都很難自己來完成所有的測試。用戶在選購設(shè)備時可以參照由設(shè)備提供商提供的第三方測試機(jī)構(gòu)對其設(shè)備的測試報告,依據(jù)測試報告和自身的需求選擇設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計施工完成之后,應(yīng)該由施工單位以外的測試機(jī)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試,以檢驗工程質(zhì)量。最后在試運行階段對網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)和應(yīng)用的能力進(jìn)行測試,即進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用測試。但是,我國網(wǎng)絡(luò)測試起點較低,雖然已經(jīng)成立,了多家開展網(wǎng)絡(luò)測試的機(jī)構(gòu),但至今還沒有形成相對比較權(quán)威的網(wǎng)絡(luò)測試機(jī)構(gòu),我國的網(wǎng)絡(luò)測試技術(shù)和市場都有待發(fā)展。

IP網(wǎng)絡(luò)的測試技術(shù)

IP網(wǎng)絡(luò)測試和上述所有的網(wǎng)絡(luò)測試一樣,包括對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層的測試。與其它網(wǎng)絡(luò)測試不同的是:(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,它們原先更多的是用于計算機(jī)互聯(lián)的設(shè)備;(2)IP網(wǎng)絡(luò)是IP網(wǎng)絡(luò)測試的目標(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)用層的測試比較復(fù)雜。

IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測試

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

首先要分析交換機(jī)的物理特性,即對諸如外觀(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)備信息的測試,主要的測試方法是目測。這些參數(shù)和交換機(jī)本身的功能和性能沒有關(guān)系,但是對用戶來說則很重要,將直接影響用戶對設(shè)備的評價。一款顏色:搭配不和諧、尺寸很大的交換機(jī),顯然不會成為用戶優(yōu)先選擇的目標(biāo)。

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

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

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

首先是對交換機(jī)進(jìn)行功能測試,目的是檢測設(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)行性能測試,目的是了解交換機(jī)完成各項功能時的性能情況。交換機(jī)性能測試的參數(shù)包括吞吐量、時延、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)備測試的基準(zhǔn)方法。這幾個RFC是測試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時參考的標(biāo)準(zhǔn)。

完成上述測試之后,需要進(jìn)行一致性和互通性測試,以驗證交換機(jī)是否符合各項規(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)時不會出現(xiàn)問題。

對交換機(jī)設(shè)備的測試最終應(yīng)提供一份完整的測試報告，測試報告對在這次測試中的測試對象、測試工具、測試環(huán)境、測試內(nèi)容、測試結(jié)果等進(jìn)行詳細(xì)論述。測試報告中包括對各測試項目的測試結(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)備測試報告是購買設(shè)備的重要參考。

IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試

IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試的第一步是了解所測網(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。對網(wǎng)絡(luò)狀況的調(diào)查可以明確測試的對象、目的、要求等，為制定詳細(xì)的測試方案做好準(zhǔn)備，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的調(diào)查可以為所測網(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、內(nèi)部參數(shù)配置,服務(wù)器和工作陸的生產(chǎn)廠家、型號、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡的序列號和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)測試要求擬定詳細(xì)的測試方案。

物理連通性、基本功能和一致性的測試是最基本的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試內(nèi)容,其中主要是線纜測試,用以查明所測線纜及布線是否符合設(shè)計要求和國際標(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)劃驗證測試的兩個基本手段。模擬即用軟件的方法建立虛擬的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其運行模型,通過設(shè)置配置參數(shù)模擬實際環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)運行,并給出對該網(wǎng)絡(luò)的評價。仿真則是建立真實的試驗環(huán)境來模擬實際的網(wǎng)絡(luò)運行。模擬和仿真對大型網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計很有意義,它可以在網(wǎng)絡(luò)實際建設(shè)之前了解網(wǎng)絡(luò)的特性,或者發(fā)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計中的缺陷,大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的風(fēng)險。但是模擬和仿真本身需要許多資金和時間,因此在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中各單位會參照具體情況來決定是否要做這項測試。

性能測試可以分為被動測試和主動測試。被動測試就是用儀表監(jiān)測網(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。被動測試在不影響網(wǎng)絡(luò)正常工作的情況下測試。主動測試通過向網(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。不論是被動測試還是主動測試,都需從網(wǎng)絡(luò)中采集數(shù)據(jù)。一個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)的性能測試應(yīng)該分別針對物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行。如以太網(wǎng),物理層的測試包括碰撞分析、錯誤統(tǒng)計和是否有隨機(jī)能量、無格式的幀和信號回波等,數(shù)據(jù)鏈路層的測試包括流量分析、錯誤幀(FCS錯誤幀、長幀、短幀和延遲碰撞)統(tǒng)計等,網(wǎng)絡(luò)層的測試包括響應(yīng)時間測試、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分析、IP路由分析等。

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

IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用測試

完成IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測試和系統(tǒng)測試之后就可以在網(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)用測試是IP網(wǎng)絡(luò)測試中最高層次的測試內(nèi)容,主要測試IP網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)用的支持水平,如網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能和服務(wù)質(zhì)量的測試等。另外,IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用測試和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用本身直接相關(guān),對于不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,有不同的測試內(nèi)容和測試方法。在部署VoIP時,需要測試網(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,在測試用于視頻傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)時,需要測試視頻傳輸在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。