【正文】 Method） [2325]，該測試法能夠?qū)Χ鄬?duì)端口并行測試進(jìn)程進(jìn)行嚴(yán)格的同步并協(xié)調(diào)測試進(jìn)程間的關(guān)系，因此，能夠模擬多端口路由器可能遇到的各種外部工作環(huán)境，從而對(duì)之進(jìn)行全面的功能與性能測試。因此， 基于以上分析，作者開展了對(duì) BGP4 路由器的多端口并發(fā)測試技下層服務(wù)提供者 測試器2 測試器1 中繼系統(tǒng) 圖 穿越測試法 下層服務(wù)提供者 中繼系統(tǒng) 下層服務(wù)提供者 測試器 圖 回繞測試法（內(nèi)部繞回） 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 9 頁 術(shù)的研究工作。 2． 現(xiàn)有的測試控制數(shù)據(jù)描述語言 TTCN3[22]不具備描述測試并行性，特別是并發(fā)特征的能力。 BGP 路由器實(shí)質(zhì)上是包括應(yīng)用層協(xié)議在內(nèi)的信令控制平面和管理平面的協(xié)議集， BGP 路由器建立在 TCP之上， BGP 既要和對(duì)等 BGP 實(shí)體進(jìn)行路由信息的交互，也要完成用戶數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)工作。由于該測試方法的測試路徑穿越了被測中繼系統(tǒng)，因此被稱為“穿越測試法”。實(shí)際上，在實(shí)際的協(xié)議測試網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可以將兩個(gè)測試器置于同一測試系統(tǒng)之中，兩個(gè)測試器分別使用不同的 IP 地址，便很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩個(gè) IP 路由器端口的嚴(yán)格控制下的測試，也容易實(shí)現(xiàn)測試器 1 和 2 之間的協(xié)調(diào)。曾華燊教授在對(duì) LTM 進(jìn)行深入研究后提出的穿越測試法（ TTM）能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)端口進(jìn)行測試，如圖 。 如圖 所示， ISO 9646 建議的回繞測試方法（ LTM）進(jìn)行測試時(shí)，測試器將測試數(shù)據(jù)的目的地址填為測試器的地址，被測路由器收到該數(shù)據(jù)時(shí)，西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 8 頁 會(huì)做出相應(yīng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)報(bào)文并將該測試數(shù)據(jù)返回到測試器，因此，這種測試方法稱為回繞測試法。但是 BGP 路由器一般來說是多端口設(shè)備，它既要完成域間的路由更新報(bào)文傳送，又要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文。這只有進(jìn)行多端口進(jìn)行并發(fā)測試才能實(shí)現(xiàn)。由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的到達(dá)具有突發(fā)性，當(dāng)多個(gè)端口的輸入數(shù)據(jù)瞬時(shí)指向同一輸出端口時(shí)，路由器的交換機(jī)制和該輸出端口處于負(fù)載最重的狀況，所測得的性能指標(biāo)才能代表最壞情況下的指標(biāo)。例如，當(dāng)需要對(duì)路由器進(jìn)行定量測試時(shí)，如果僅對(duì)一對(duì)端口進(jìn)行觀測，雖然能獲得該對(duì)端口處于滿負(fù)載時(shí)的性能，但該狀態(tài)對(duì)整個(gè)路由器來說仍處于輕負(fù)載狀態(tài)。當(dāng)然這些多端口工作的情況也需要多端口測 試來檢驗(yàn)BGP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的一致性。另外，在自治系統(tǒng)里面還有一類負(fù)責(zé)路由更新消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的反射路由器。 研究 BGP 并行測試技術(shù)的必要性 從 BGP 的工作原理分析，正如上一節(jié)提到的， BGP 執(zhí)行三類路由： AS間路由、 AS 內(nèi)部路由和貫穿 AS 路由。 BGP 的這種機(jī)制可以減少路由器的計(jì)算西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 7 頁 量以及降低傳輸 BGP 報(bào)文的通信量。路徑向量記錄了所經(jīng)路徑上所有自治系統(tǒng)（ AS— Autonomous System），這樣可以有效地檢測并避免復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中可能出現(xiàn)的環(huán)路問題；對(duì) CIDR 的支持，減少了路由表項(xiàng)，從而加快了選路速度，也減少了路由器間所要交換的路由信息 。在貫穿 AS 環(huán)境中， BGP 通信既不源自 AS 內(nèi)，目的也不在該 AS 內(nèi)的節(jié)點(diǎn)， BGP 必須與 AS 內(nèi)使用的路由協(xié)議交互以成功地通過該 AS 傳輸 BGP 通信。 BGP協(xié)議既可以提供 AS 間也可以提供 AS 內(nèi)部路由?；ヂ?lián)網(wǎng)提供了 AS 間路由的實(shí)例。 AS 內(nèi)路由發(fā)生在同一 AS 內(nèi)的兩個(gè)或多個(gè) BGP 路由器間，同一 AS 內(nèi)的對(duì)等路由器用 BGP 來維護(hù)一致的系統(tǒng)拓?fù)湟晥D?；ヂ?lián)網(wǎng)就是使用這種路由的實(shí)例，因?yàn)樗啥鄠€(gè) AS（或稱管理域）構(gòu)成，眾多的研究機(jī)構(gòu)、公司以域的角色一起構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 6 頁 OpenSentActiveOpenConfirmConnectEstablishedIdle15432,4,6,8,132,4,6,8,10(fail)2,4,6,8,12(fail),1311710(ok)359,11,12(ok)97BGP Event :1 BGP Start2 BGP Stop3 BGP Transport connection open4 BGP Transport connection closed5 BGP Transport connection open failed6 BGP Transport fatal error7 ConnectRetry timer expired8 Hold Timer expired9 KeepAlive timer expired10 Receive OPEN message11 Receive KEEEPALIVE message12 Receive UPDATE message13 Receive NOTIFICATION message圖 BGP4 協(xié)議有限狀態(tài)變遷圖 BGP 執(zhí)行三類路由： AS 間路由、 AS 內(nèi)部路由和貫穿 AS 路由。但是，采用帶外信令控制的概念來審視 Inter，則可以將它視 為具有三層用戶數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)和 五 層信控管理平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) [48], 因此，對(duì) BGP 等協(xié)議在通信子網(wǎng)中的位置就容易進(jìn)行解釋了。 BGP 協(xié)議本質(zhì)上是通信子網(wǎng)中的應(yīng)用層協(xié)議，它利用 TCP[18]連接完成相關(guān)的 BGP 報(bào)文的傳輸。 它的主要功能就是與其他的 BGP 系統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)層可達(dá)性信息（ NLRI － Network Layer Reachable Information）。 RFC285 RFC2545 分別描述了 BGP4+的多協(xié)議擴(kuò)展以及使用 BGP4的多協(xié)議擴(kuò)展為 IPv6 網(wǎng)絡(luò)自治系統(tǒng)之間路由。 RFC1654:第一個(gè) BGP4 規(guī)范。 BGP 是當(dāng)今 Inter 中實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)路徑選擇典型協(xié)議。 ○ 5 首 次用 CMPTDL 語言進(jìn)行了 BGP－ 4 同步并行測試?yán)拿枋?，并提出了進(jìn)一步改進(jìn) CMPTDL 語言的建議，為實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步完善 CMPTDL 語言提供了參考。 作者的工作與論文的貢獻(xiàn) 作者在西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的主要工作是對(duì)BGP4 協(xié)議并行測試技術(shù)的研究、對(duì) BGP4 協(xié)議測試集進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)并用TTCN3 形式化語言以及 CMPDL 測試語言對(duì) BGP 測試集進(jìn)行了定義。 第 5 章在分析了 BGP 協(xié)議與其它協(xié)議的相互作用的基礎(chǔ)了闡述了 BGP與其他協(xié)議進(jìn)行聯(lián)合測試的意義，并針對(duì)具體的情況給出了相關(guān)的測試?yán)? 第 3 章主要討論了測試集規(guī)劃的意義，在討論協(xié)議測試集的基本規(guī)劃原則，歸納了 BGP4 協(xié)議測試集的規(guī)劃原則，并按照歸納的規(guī)劃原則對(duì) BGP4協(xié)議一致性測試集、互操作性測試集、性能測試集做出了詳細(xì)的規(guī)劃。為此，筆者進(jìn)行了針對(duì) BGP協(xié)議的并發(fā)多端口路由器測試技術(shù)的研究。 目前國內(nèi)對(duì) BGP 相關(guān)協(xié)議開展測試技術(shù)研究的其它主要機(jī)構(gòu)有：清華大學(xué) [15]、中國科技大學(xué) [16]、中國科學(xué)院 [17]等。 從 20 世紀(jì) 80 年代中期開始我國也逐步開始涉足網(wǎng)絡(luò)協(xié)議測試技術(shù)的研究以及協(xié)議測試系統(tǒng)的開發(fā)。 Spirent 推出的 TRT Interactive 是著名 的 TeraRouting Tester（ TRT）的第四個(gè)版本。涉及的路由協(xié)議有 RIPng、 OSPFv3 以及 BGP4+，該系統(tǒng)的測試配置比較靈活、自動(dòng)化程度較高，但該系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)描述沒有采用標(biāo)準(zhǔn)測試定義語言 TTCN[10]，因此其測試集缺少可比性，也難以移植到其他測試系統(tǒng)之中。 多端口路由器 BGP4 并行測試技術(shù)研究現(xiàn)狀 目前國內(nèi)外有不少的科研機(jī)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠商在對(duì) BGP 協(xié)議測試技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的研究和開發(fā)。這就是本課題的具體研究背景。實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的系統(tǒng)的測試控制數(shù)據(jù)的定義是基于 TTCN3 進(jìn)行的，但 TTCN3的同步機(jī)制尚不能滿足分布式同步并行測試的需要；對(duì)同步并行測試還涉及對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到達(dá)率和到達(dá)率的統(tǒng)計(jì)分布特性，而 TTCN3 不具備相關(guān)的功能，西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 3 頁 需要對(duì)之進(jìn)行擴(kuò)展。這正是實(shí)驗(yàn)室研究分布式同步并行 測試技術(shù)和開發(fā)多端口同步并行測試技術(shù)的主要著眼點(diǎn)和研究價(jià)值之所在。 單個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)（邊界路由器）可能是兩個(gè)或兩個(gè)以上的自治網(wǎng)絡(luò)間的路由設(shè)備，對(duì)它的測試可能涉及多個(gè)端口間并行工作的狀態(tài)和性能。因此， 它 采用的算法 既不是基于純粹的鏈路狀態(tài)算法，也不是基于純粹的距離向量算法。盡管早期還定義有外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP (Exterior gateway protocol)[37]，但目前已逐漸被 BGP 所取代。 Inter 作為全球性的網(wǎng)絡(luò)，它根據(jù)管理域的不同將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為若干各自治系統(tǒng)（ AS – Autonomous System） [52]。因此，研究相關(guān)的協(xié)議測試技術(shù)、獨(dú)立開發(fā)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品測試系統(tǒng)以及建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品測試中心，就具有十分重要的意義。 我國網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展需要大量的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，特別是路由器和交換機(jī)產(chǎn)品，而過去由于我國自身缺少檢測手段，對(duì)外國產(chǎn)品只能全盤接受。對(duì)于重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如路由器等，還需要對(duì)其可量化的性能指 標(biāo)進(jìn)行測試。 支持IPv6 的域內(nèi)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議 已經(jīng) 有： RIPng[3]、 OSPFv3[4]等 協(xié)議 ； 支持 IPv6 的域間路由協(xié)議主要是 BGP4+[56]等。 IPv6 的出現(xiàn)一方面使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須面對(duì)從 IPv4 向 IPv6 過渡整個(gè)階段兩種 IP 并存的局面；另一方面也使 IP 之上的協(xié)議面臨更新升級(jí)的問題。 IPv6 通過采用 128 位的地址空間替代IPv4 的 32 位地址空間來擴(kuò)充互聯(lián)網(wǎng)的地址容量，使得 IP 地址在可以預(yù)見的時(shí)期內(nèi)不再成為限制網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的一個(gè)因素； IP 報(bào)頭的簡化有利于提高 IP 處理效率，報(bào)頭中增加流標(biāo)識(shí)字段，有利于針對(duì)應(yīng)用數(shù)據(jù)流提供不同的服務(wù)；在安全性、服務(wù)質(zhì)量及移動(dòng)性等方面也收到更多的重視。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的持續(xù)膨脹和新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求的不斷增長，目前的互聯(lián)網(wǎng)在可擴(kuò)展性、 IP 地址空間、安全、服務(wù)質(zhì)量控制等諸多方面面臨著挑戰(zhàn)。 關(guān)鍵詞： 并發(fā)多端口測試 ； BGP4； TTCN3；協(xié)議測試；一致性測試；性能測試 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論 文 第 II 頁 Abstract The technique background of this dissertation is router testing, which has drawn worldwide attention since IPv6 came into view. To enable a smooth transition from IPv4 to IPv6, routers supporting IPv4 only, IPv6, and IPv6 encapsulated in IPv4 will coexist for some time, and this plicates router testing. Moreover, existing testing methods such as Loopback Test Method (LTM) and Transverse Test Method (TTM) are not catered for testing modern routers with multiports. All these considerations have stimulated the research activity on multiport testing at Sichuan Network Communication Key Laboratory (SCNet Lab). With the new MDSPTTM (Multiport Distributed Synchronized Parnell Transverse Test Method) introduced at SCNet Lab, a MultiPort Router – Distributed Concurrent Test System (MPRDCTS) is under development. An MPRDCTS takes twolayer architecture: at the top layer, a PC acts as the MultiPort Test Manager (MPTM) and at the bottom layer, multiple TPTs (TwoPort Testers) to test a pair of ports with either LTM or TTM. Testing is governed by a test system through execution of test control data。 B． 文章給出了一個(gè)運(yùn)行于 TPT 的 TTCN3 描述的測試?yán)齺硖接懥藴y試?yán)亩x技術(shù)。 測試系統(tǒng)通過執(zhí)行測試控制數(shù)據(jù)來管理測試的進(jìn)行，因此，測