IP網(wǎng)絡的測試方法分析

隨著IP附應用時及和深入,IP網(wǎng)絡的建設、維護和故障診斷面臨著巨大的挑戰(zhàn):網(wǎng)絡的規(guī)模越來越大、組成網(wǎng)絡的設備越來越復雜、在網(wǎng)絡中運行的軟件系統(tǒng)越來越龐大、網(wǎng)絡承載的業(yè)務越來越多.

網(wǎng)絡測試是保證網(wǎng)絡高性能、高可靠性和高可用率的基本手段,它在IP網(wǎng)絡建設和發(fā)展中的重要意義正得到日益廣泛的認可。

網(wǎng)絡測試

網(wǎng)絡是一個很復雜的系統(tǒng),通常人們把網(wǎng)絡分為不同的層次予以簡化。在網(wǎng)絡測試中,我們可以把網(wǎng)絡分為3個不同的層次:設備層、系統(tǒng)層和應用層,因此網(wǎng)絡測試正是軒對這3個層次來進行的。

網(wǎng)絡設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)絡應用測試是測試網(wǎng)絡系統(tǒng)支持各種應用的能力。完整的網(wǎng)絡測試包含完成上述3個層次的所有測試。

網(wǎng)絡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,都有很高的技術要求,其中測試方法是核心。網(wǎng)絡測試的方法和手段因測試的目的而有所不同。典型的網(wǎng)絡設備測試的方法有2種:第一種方法是使用網(wǎng)絡測試設備單獨對產(chǎn)品進行測試;第二種方法是將設備放在具體的網(wǎng)絡環(huán)境中,通過分析該產(chǎn)品在網(wǎng)絡中的行為對其進行測試,這種網(wǎng)絡環(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)絡智能分析儀等。實際的網(wǎng)絡在設備、拓撲、管理維護等各方面千差萬別,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)絡系統(tǒng)的建設一般經(jīng)歷規(guī)劃、設計、部署、運行和升級五個階段。網(wǎng)絡測試應貫穿其中的每個階段。由于技術或者經(jīng)濟的原因,實際網(wǎng)絡測試的應用和理論上還有較大的差距。無論從經(jīng)濟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。用戶在選購設備時可以參照由設備提供商提供的第三方測試機構對其設備的測試報告,依據(jù)測試報告和自身的需求選擇設備。在網(wǎng)絡設計施工完成之后,應該由施工單位以外的測試機構對網(wǎng)絡進行網(wǎng)絡系統(tǒng)測試,以檢驗工程質量。最后在試運行階段對網(wǎng)絡承載業(yè)務和應用的能力進行測試,即進行網(wǎng)絡的應用測試。但是,我國網(wǎng)絡測試起點較低,雖然已經(jīng)成立,了多家開展網(wǎng)絡測試的機構,但至今還沒有形成相對比較權威的網(wǎng)絡測試機構,我國的網(wǎng)絡測試技術和市場都有待發(fā)展。

IP網(wǎng)絡的測試技術

IP網(wǎng)絡測試和上述所有的網(wǎng)絡測試一樣,包括對網(wǎng)絡設備層、系統(tǒng)層和應用層的測試。與其它網(wǎng)絡測試不同的是:(1)IP網(wǎng)絡中的設備與電信網(wǎng)中的設備在性能、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互聯(lián)的設備;(2)IP網(wǎng)絡是IP網(wǎng)絡測試的目標,它的網(wǎng)絡層協(xié)議采用IP協(xié)議,IP協(xié)議并不保證網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的可靠性,它采用“盡力而為”的方式轉發(fā)數(shù)據(jù)包;(3)IP網(wǎng)絡以傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務為主,業(yè)務高很高的突發(fā)性,IP網(wǎng)絡幾乎可以承載任何業(yè)務,因此網(wǎng)絡應用層的測試比較復雜。

IP網(wǎng)絡設備測試

我們就以太網(wǎng)交換機的測試為例說明具體的網(wǎng)絡設備測試。

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

進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系要求的測試頂,如流量測試等。

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

首先是對交換機進行功能測試,目的是檢測設備是否能夠完成交換機這類設備所應具備的功能,如幀的轉發(fā)、過濾、流量控制、VLAN、生成樹協(xié)議等。

接著進行性能測試,目的是了解交換機完成各項功能時的性能情況。交換機性能測試的參數(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、地址學習速率等。RFC1242和RFC2285分別定義了網(wǎng)絡互聯(lián)設備和LAN交換設備測試的基準術語,RFC2544和RFC2889則分別定義了網(wǎng)絡互聯(lián)設備和LAN交換設備測試的基準方法。這幾個RFC是測試網(wǎng)絡設備時參考的標準。

完成上述測試之后,需要進行一致性和互通性測試,以驗證交換機是否符合各項規(guī)范的要求，包括協(xié)議的一致性，確保交換機和其他的網(wǎng)絡設備進行互聯(lián)時不會出現(xiàn)問題。

對交換機設備的測試最終應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、測試結果等進行詳細論述。測試報告中包括對各測試項目的測試結果，應以數(shù)字、圖形、列表等方式記錄下來。完整、客觀的設備測試報告是購買設備的重要參考。

IP網(wǎng)絡系統(tǒng)測試

IP網(wǎng)絡系統(tǒng)測試的第一步是了解所測網(wǎng)絡的狀況，包括網(wǎng)絡所屬單位的情況、網(wǎng)絡設備情況、網(wǎng)絡主要應用、使用該網(wǎng)絡的人員情況、網(wǎng)絡中存在的問題等等。對網(wǎng)絡狀況的調查可以明確測試的對象、目的、要求等，為制定詳細的測試方案做好準備，對網(wǎng)絡設備的調查可以為所測網(wǎng)絡建立詳細的網(wǎng)絡文檔。網(wǎng)絡文檔的內(nèi)容包括網(wǎng)絡拓撲結構圖,路由器和交換機的生產(chǎn)廠家、型號、內(nèi)部參數(shù)配置,服務器和工作陸的生產(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)絡基本狀況后,就可以根據(jù)測試要求擬定詳細的測試方案。

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計要求和國際標準。如果線纜的安裝不符合各類標準,就應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)絡系統(tǒng)及其運行模型,通過設置配置參數(shù)模擬實際環(huán)境下的網(wǎng)絡運行,并給出對該網(wǎng)絡的評價。仿真則是建立真實的試驗環(huán)境來模擬實際的網(wǎng)絡運行。模擬和仿真對大型網(wǎng)絡的規(guī)劃設計很有意義,它可以在網(wǎng)絡實際建設之前了解網(wǎng)絡的特性,或者發(fā)現(xiàn)規(guī)劃設計中的缺陷,大大降低網(wǎng)絡建設的風險。但是模擬和仿真本身需要許多資金和時間,因此在網(wǎng)絡建設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)絡中的數(shù)據(jù),通過分析采集到的數(shù)據(jù)判斷網(wǎng)絡性能狀況。被動測試在不影響網(wǎng)絡正常工作的情況下測試。主動測試通過向網(wǎng)絡中發(fā)送特定的數(shù)據(jù)包來分析網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能。不論是被動測試還是主動測試,都需從網(wǎng)絡中采集數(shù)據(jù)。一個IP網(wǎng)絡系統(tǒng)可以分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和應用層。IP網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能測試應該分別針對物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層進行。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)絡層的測試包括響應時間測試、網(wǎng)絡層協(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)絡的運行效率,其中涉及到運用一些很深的數(shù)學工具和豐富的網(wǎng)絡經(jīng)驗,許多關鍵技術還有待研究。

IP網(wǎng)絡應用測試

完成IP網(wǎng)絡設備測試和系統(tǒng)測試之后就可以在網(wǎng)絡上加載各種應用,各種網(wǎng)絡應用的性能水平與網(wǎng)絡的類型、網(wǎng)絡本身的性能有直接關系。IP網(wǎng)絡應用測試是IP網(wǎng)絡測試中最高層次的測試內(nèi)容,主要測試IP網(wǎng)絡對應用的支持水平,如網(wǎng)絡應用的性能和服務質量的測試等。另外,IP網(wǎng)絡應用測試和網(wǎng)絡應用本身直接相關,對于不同的網(wǎng)絡應用,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)絡中的交換機和路由器設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)絡時,需要測試視頻傳輸在IP網(wǎng)絡中的性能以及網(wǎng)絡用戶是否能夠得到滿意的視頻質量等。