【正文】 器在多端口路由器并發(fā)測試系統(tǒng)中的作用與地位： 它是雙端口測試管理系統(tǒng)的主管理控制器。 在進行多端口并發(fā)測試時，每個TPT作為整個系統(tǒng)中的一個測試部件和其它TPT協(xié)同工作，將高性能路由器的多個端口包圍起來，以模擬出路由器的實際工作環(huán)境，甚至可以通過數(shù)據(jù)發(fā)生器 (Data Generator) [45]故意制造重負載環(huán)境和外部攻擊以進行性能測試。測試管理模塊收到命令后根據(jù)不同事件實現(xiàn)協(xié)議狀態(tài)變遷，按系統(tǒng)要求執(zhí)行測試例/組管理調(diào)度可執(zhí)行測試例。 MPCTM Interface Module)負責與MPCTM進行傳輸協(xié)商。 TPT與MPCTM的接口 當TPT作為MPRCTS的下級測試器對路由器進行多端口并發(fā)測試時，它主要通過MPCTCMP (MultiPort Concurrent Testing Coordination amp。 若用戶僅對某特定組合的測試例感興趣，則測試管理模塊在生成待測序列后，調(diào)用STCE。發(fā)送PDU時，將按照測試例中的規(guī)定的PDU字段、內(nèi)容及長度，調(diào)用PDU編碼器 (Encoder) 將待測PDU裝載于支撐層PDU之中；當收到測試支撐層上傳的PDU時，解碼器(Decoder)需要將測試例中關注的PDU字段進行解碼，轉(zhuǎn)換為測試數(shù)據(jù)的內(nèi)部格式以便進行比較。 若用戶選擇某一個協(xié)議的測試集時，測試管理模塊調(diào)用該測試集對應的經(jīng)C編譯器以及TTCN3編譯器生成的、采用TTCN3形式化語言描述的測試控制數(shù)據(jù)的可執(zhí)行程序ETC。TPT從用戶接口模塊接收用戶的配置信息以及測試數(shù)據(jù)后，將根據(jù)用戶的具體要求生成一個待執(zhí)行的測試序列。而所有的可執(zhí)行測試例作為一個函數(shù)庫，成為測試系統(tǒng)代碼實現(xiàn)的一部分。 這里特別需要說明的是編譯器、編解碼器與支撐層適配模塊，在概念上是獨立的功能模塊，但在系統(tǒng)的實際設計與開發(fā)中是被聯(lián)合編譯進“可執(zhí)行測試例”(ETC – Executable Test Case)之中的。 編解碼器和支撐層適配模塊是銜接可執(zhí)行測試集、實現(xiàn)被測PDU和支撐層PDU雙向數(shù)據(jù)翻譯轉(zhuǎn)換的工具[44]。這樣，支撐層適配模塊就很好地與STCE結(jié)合在一起。編解碼器參與了測試支撐層的配置，不同的測試控制數(shù)據(jù)處于特定的測試環(huán)境中，需要相應測試支撐層的配置。 編解碼器與支撐層適配模塊 編解碼器(Encoder/Decoder)連接后臺支撐系統(tǒng)和STCE。單測試例執(zhí)行器主要是在收到TPTTM中測試管理模塊(Test Scheduler amp。這樣，就整個系統(tǒng)來說，測試支撐工具還應該包括MPCTDL的編譯器。 為了適應多端口并發(fā)測試，實驗室開發(fā)組還定義了并發(fā)多端口測試描述語言(MPCTDL–MultiPort Concurrent Test Definition Language)。選用C語言的一個優(yōu)點是 C使用的最為普遍，因此容易將經(jīng)編譯后的 C程序文件，與其他測試部件的C程序聯(lián)合進行C編譯或進行鏈接。這樣做的好處一是可以利用現(xiàn)有的高級語言編譯程序，把研究的重點放在描述語言和高級語言的轉(zhuǎn)換上；二是可以利用中間語言的可移植性，將編譯過的程序放入多種平臺上進行編譯，從而提高編譯程序的可移植性和測試集對多操作系統(tǒng)平臺的適應能力。出于對未來高速路由器的多端口并發(fā)測試考慮，對測試例執(zhí)行效率要求較高，因此在筆者設計的測試系統(tǒng)開發(fā)中采用了編譯方式[43]。 Generic Test Suite）[42]與相關的協(xié)議規(guī)范，完整地說明了測試過程。TTCN3是ISO9646定義的半形式化描述語言TTCN(Trees and Tabular Combined Notation)的改進版，后來被重新解釋為“Testing and Test Control Notation Version 3”，它在同一測試系統(tǒng)引入了多個并行的測試控制單元和單元間同步的概念。它決定了測試的質(zhì)量，是測試操作和測試執(zhí)行的基礎。 測試集支撐工具 測試集支撐工具的主要功能是將抽象測試控制數(shù)據(jù)(ATCD – Abstract Test Control Data)轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行測試控制數(shù)據(jù)(ETCD – Executable Test Control Data)。 在邏輯設計中，STCE、支撐層適配模塊和測試支撐層協(xié)議實現(xiàn)模塊是由上而下層次分明的獨立模塊。例如，對IPv6協(xié)議實現(xiàn)進行測試時，支撐層可能為數(shù)據(jù)鏈路層或者IPv4（被測對象為IPv6 over IPv4）；而測試應用層的路徑信息交換協(xié)議時，支撐層則可能是UDP或TCP。為了增強在不同支撐環(huán)境中的配置功能，支撐層適配功能作為邏輯上獨立的模塊成為TPT系統(tǒng)的一部分[41]。從理論上講，待測PDU可直接裝載于支撐層PDU的凈荷 (Payload)部分。STCE作為主控程序調(diào)用必需的鏈接庫庫函數(shù)，如TRC庫的類型和函數(shù)、winpcap的庫函數(shù)等[40]。 (2) 單測試例執(zhí)行器STCE完成TPTTM指定的測試例的執(zhí)行。它包括用戶接口模塊、測試管理模塊、日志記錄和測試結(jié)果處理模塊、與MPCTM的接口模塊等。圖24 路由器雙端口測試系統(tǒng) TPT測試執(zhí)行部分 圖24左半邊的測試執(zhí)行部分又由以下幾部分組成：①路由器雙端口測試管理器TPTTM、②單測試例執(zhí)行器（STCE Single Test Case Executor)、③測試支撐層適配模塊、④測試支撐層協(xié)議實現(xiàn)。當進行多端口并發(fā)測試時，TPT受MPCTM的協(xié)調(diào)與控制；當TPT作獨立的測試器時，由測試操作者通過用戶界面進行軟件環(huán)境配置并發(fā)布測試控制命令，由路由器雙端口測試管理器(TPTTM TPT Test Manager) 控制測試過程。而此時，雙端口測試器中的兩個端口已作為一個抽象概念，并不一定需要是同一物理測試設備中的兩個端口作為一個收與發(fā)的“綁定”，而可以是多個雙端口測試器中的任意兩個端口的組合。 從邏輯意義上來講，上級多端口測試管理器負責對下級多個TPT進行系統(tǒng)配置；根據(jù)多端口測試集為各TPT指派相應的雙端口測試集；在測試例的執(zhí)行過程中協(xié)調(diào)多個并行TPT測試進程同步運作，控制測試數(shù)據(jù)的并發(fā)性；在并發(fā)測試過程中控制多端口測試數(shù)據(jù)的顯示、并發(fā)測試例的靜態(tài)或動態(tài)選擇；根據(jù)測試進展為多端口測試下結(jié)論；負責管理和協(xié)調(diào)整個測試過程，執(zhí)行并發(fā)測試定義語言MPCTDL描述的測試控制數(shù)據(jù)，根據(jù)測試執(zhí)行情況選擇測試例，最終生成測試報告。如圖23所示：圖23 分布式測試系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)示意圖 二者之間利用通過專用通信協(xié)議MPCTCMP (MultiPort Concurrent Testing Coordination amp。 圖中的上下兩部分：MPCTM和TPT為物理上獨立的設備，目前可在PC上實現(xiàn)?！岸喽丝诓l(fā)測試定義語言” (MPCTDL – MultiPort Concurrent Test Definition Language) 是實驗室為宏觀描述并發(fā)測試而定義的新語言，它的主要任務是從并發(fā)測試的角度對多個并發(fā)雙端口測試過程進行宏觀描述，特別是它們之間的協(xié)調(diào)和同步，所描述的雙端口測試例將以擴展的TTCN3語言為基礎。MPRCTS采用了如圖22所示的分布式結(jié)構(gòu)：圖22 多端口路由器測試系統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu) 從圖22中我們可以看到，四川省網(wǎng)絡通信技術(shù)重點實驗室開發(fā)的“多端口并發(fā)測試系統(tǒng)”從上下來看主要由上層的“多端口并發(fā)測試管理器”(MPCTM – MultiPort Concurrent Test Manager)和下層的“雙端口測試器”(TPT – Two Port Tester)組成；從左右來看則是由前臺的測試執(zhí)行部件和后臺的測試支撐工具兩部分組成。MPCTTM的原理如圖21所示：圖21 MPCTTM測試法示意圖 四川省網(wǎng)絡通信技術(shù)重點實驗室研究在研究MPCTTM的基礎上，著手開發(fā)既能夠適應網(wǎng)絡測試評測中心使用的多端口測試并發(fā)測試需要，又能夠兼顧便攜式的雙端口測試需要的測試系統(tǒng)，我們稱之為“多端口并發(fā)測試系統(tǒng)”（MPRCTS MultiPort Concurrent Test System）。第2章 多端口并發(fā)測試系統(tǒng)和雙端口測試管理器 MPRCTS的提出 “多端口并發(fā)穿越測試法”(MPCTTM)是在穿越測試法(TTM)的基礎上根據(jù)多端口測試的需要提出來的。盡管在前期的研究中，已經(jīng)分析到部分測試例間的“非A即非B”的關系，但這種關系是與具體的測試目的和測試集的規(guī)劃與描述緊密相關，分析測試組/例間的這種關系有一定的難度。如何設計功能完善的用戶界面，必須在盡可能全面功能框架設計的基礎上，首先從測試必需的具體功能實現(xiàn)著手，根據(jù)測試試驗的需要逐步增加和完善各種功能。 本課題擬解決的關鍵問題包括： ① 與各部件間關系的協(xié)調(diào)問題 即本文主要涉及到的四個模塊，接口問題討論。因此，本課題的研究方法將采用理論分析與測試試驗相結(jié)合的方法和自頂向下的設計和自底向上地實現(xiàn)的技術(shù)路線。 MPCTM Interface Module)：第7章③對雙端口測試器測試管理技術(shù)的研究：第5章 擬解決問題 本項工作面臨的最大問題是它與整個多端口測試系統(tǒng)各部分的關聯(lián)緊密，而目前實驗室開發(fā)的編譯程序剛進入調(diào)試與初步測試試驗階段，對本課題還難以提出全面的需求，必須在測試試驗的過程中逐步完善。 Manager Module)：第5章n 顯示、記錄、日志與報告生成模塊(Logging Module)：第6章。而TPT是由TPTTM和測試支撐工具TTCN3/C編譯程序組成，通過運行TTCN3/C編譯生成的可執(zhí)行測試例(Executable Test Case)，完成雙端口測試[39]。 筆者工作的研究目標、研究內(nèi)容和擬解決問題 研究目標與研究內(nèi)容 本論文的研究目標是關于雙端口測試器的測試管理技術(shù)(Test Control Technology)以及設計、開發(fā)雙端口測試管理器(TPTTM)。 綜上所述，國內(nèi)外已有的對路由器并行測試的工作主要是基于TTM或LTM，測試控制數(shù)據(jù)采用TTCN3或自定義的測試描述語言；對性能測試的“度綱”采用IETF的RFC 2544[16]； 研究性系統(tǒng)以單機內(nèi)實現(xiàn)多端口測試的測試系統(tǒng)為主，測試儀產(chǎn)品可采用多機協(xié)同測試。② Spirent公司[38]思博倫通信（Spirent Communications）公司的產(chǎn)品在國內(nèi)使用也較廣，其旗艦產(chǎn)品SmartBits數(shù)據(jù)網(wǎng)絡性能測試儀支持的通信接口也較多（10/100M、1G、155M、622M、），可以用于三層交換機、中低端路由器、高端路由器/核心路由器的性能測試。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TTCN），因而不支持標準化機構(gòu)或第三方提供的用TTCN描述的測試控制數(shù)據(jù)。從該系列產(chǎn)品的應用目標可以看出，它們的功能側(cè)重于對網(wǎng)絡進行監(jiān)測和分析網(wǎng)絡運行情況，主體上屬于被動測試儀的范疇，而不是為進行全面的一致性測試和性能評測的工具。美國Agilent公司產(chǎn)品[37]美國Agilent公司的路由器測試系列產(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)絡運營商和大型網(wǎng)絡系統(tǒng)作為系統(tǒng)監(jiān)測和維護手段。其中，在國內(nèi)外市場占有率最大的是安捷倫 (Agilent)公司和思博倫(Spirent)公司的測試儀產(chǎn)品。從嚴格的意義上講，該平臺不能視為測試系統(tǒng)。該平臺利用IP組播技術(shù)，通過模擬路由器之間的通信，來實現(xiàn)對路由器的測試。該系統(tǒng)具有清華大學系統(tǒng)類似的問題。在測試控制數(shù)據(jù)或測試集（Test Suite）的定義方面，該項目提出了類似HTML語言格式的TSSL語言。從所發(fā)表文章來看，該系統(tǒng)與清華大學的工作類似，是在同一計算機內(nèi)實現(xiàn)的。該系統(tǒng)的主要缺點是：n 缺少描述多端口測試的并發(fā)語言，只能依靠TTCN3，難以描述多端口并發(fā)測試；n 測試系統(tǒng)必須依賴小型機或大型機，造價高，并且難以適應對有數(shù)十上百個端口交換機的測試需要。該系統(tǒng)對測試過程采用聯(lián)機解釋方式，測試控制數(shù)據(jù)描述語言為TTCN3。前一類活動涉及的單位包括：西南交通大學網(wǎng)絡通信技術(shù)實驗室、清華大學、中科院計算技術(shù)研究所和國防科技大學等。穿越測試法1985年被ISO收入ISO 9646作為測試OSI中繼系統(tǒng)的兩種標準測試方法之一。 國內(nèi)外相關技術(shù)研究現(xiàn)狀迄今為止，有關路由器的測試幾乎都采用穿越測試法(TTM)。TPT由“雙端口測試管理器”(TPTTM – TPT Test Manager)和測試控制數(shù)據(jù)支撐工具TTCN3編譯程序[20]組成，是具體對一對端口進行測試的執(zhí)行部件。SCNet Lab開發(fā)的MPRCTS由物理上獨立的兩級系統(tǒng)組成：頂層為多端口路由器并發(fā)測試管理器(MPRCTM MultiPort Router Concurrent Test Manager)；下級為多個雙端口測試器(TPT – TwoPort Tester)；上、下級間用交換機實現(xiàn)高速互聯(lián)，完成兩級間的協(xié)同工作。為此，SCNet Lab提出了“多端口路由器并發(fā)穿越測試法”(MPCTTM – MultiPort Concurrent Transverse Test Method) [7]， 定義了“多端口并發(fā)測試語言” (MPCTDL – MultiPort Concurrent Test Definition Language)[810]，并對已有的雙端口測試控制數(shù)據(jù)表述語言TTCN3[1114]進行了擴展[15]，對IETF有關性能測試度綱[16]進行了擴展和改進[17]。由于ISO 9646有關網(wǎng)絡中繼系統(tǒng)的測試方法學框架[1]主要是針對路由器的功能性測試，所規(guī)定的“回繞測試法”(Loopback Test Method, LTM)和“穿越測試法”(Transverse Test Method, TTM) [25]是僅限于對單個或一對端口的觀測方法，難以對多端口同時工作的情況進行全面的觀測，特別是難以模擬網(wǎng)絡中繼設備的真實工作環(huán)境對設備的性能進行全面的評測。 MPCTM接口模塊第1章 緒論 本論文研究工作的背景