【正文】 器在多端口路由器并發(fā)測(cè)試系統(tǒng)中的作用與地位： 它是雙端口測(cè)試管理系統(tǒng)的主管理控制器。 在進(jìn)行多端口并發(fā)測(cè)試時(shí)，每個(gè)TPT作為整個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)測(cè)試部件和其它TPT協(xié)同工作，將高性能路由器的多個(gè)端口包圍起來(lái)，以模擬出路由器的實(shí)際工作環(huán)境，甚至可以通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)生器 (Data Generator) [45]故意制造重負(fù)載環(huán)境和外部攻擊以進(jìn)行性能測(cè)試。測(cè)試管理模塊收到命令后根據(jù)不同事件實(shí)現(xiàn)協(xié)議狀態(tài)變遷，按系統(tǒng)要求執(zhí)行測(cè)試?yán)?組管理調(diào)度可執(zhí)行測(cè)試?yán)?MPCTM Interface Module)負(fù)責(zé)與MPCTM進(jìn)行傳輸協(xié)商。 TPT與MPCTM的接口 當(dāng)TPT作為MPRCTS的下級(jí)測(cè)試器對(duì)路由器進(jìn)行多端口并發(fā)測(cè)試時(shí)，它主要通過(guò)MPCTCMP (MultiPort Concurrent Testing Coordination amp。 若用戶僅對(duì)某特定組合的測(cè)試?yán)信d趣，則測(cè)試管理模塊在生成待測(cè)序列后，調(diào)用STCE。發(fā)送PDU時(shí)，將按照測(cè)試?yán)械囊?guī)定的PDU字段、內(nèi)容及長(zhǎng)度，調(diào)用PDU編碼器 (Encoder) 將待測(cè)PDU裝載于支撐層PDU之中；當(dāng)收到測(cè)試支撐層上傳的PDU時(shí)，解碼器(Decoder)需要將測(cè)試?yán)嘘P(guān)注的PDU字段進(jìn)行解碼，轉(zhuǎn)換為測(cè)試數(shù)據(jù)的內(nèi)部格式以便進(jìn)行比較。 若用戶選擇某一個(gè)協(xié)議的測(cè)試集時(shí)，測(cè)試管理模塊調(diào)用該測(cè)試集對(duì)應(yīng)的經(jīng)C編譯器以及TTCN3編譯器生成的、采用TTCN3形式化語(yǔ)言描述的測(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)后，將根據(jù)用戶的具體要求生成一個(gè)待執(zhí)行的測(cè)試序列。而所有的可執(zhí)行測(cè)試?yán)鳛橐粋€(gè)函數(shù)庫(kù)，成為測(cè)試系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)的一部分。 這里特別需要說(shuō)明的是編譯器、編解碼器與支撐層適配模塊，在概念上是獨(dú)立的功能模塊，但在系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)與開發(fā)中是被聯(lián)合編譯進(jìn)“可執(zhí)行測(cè)試?yán)?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(cè)試集、實(shí)現(xiàn)被測(cè)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(cè)試支撐層的配置，不同的測(cè)試控制數(shù)據(jù)處于特定的測(cè)試環(huán)境中，需要相應(yīng)測(cè)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(tái)支撐系統(tǒng)和STCE。單測(cè)試?yán)龍?zhí)行器主要是在收到TPTTM中測(cè)試管理模塊(Test Scheduler amp。這樣，就整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，測(cè)試支撐工具還應(yīng)該包括MPCTDL的編譯器。 為了適應(yīng)多端口并發(fā)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)室開發(fā)組還定義了并發(fā)多端口測(cè)試描述語(yǔ)言(MPCTDL–MultiPort Concurrent Test Definition Language)。選用C語(yǔ)言的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)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(cè)試部件的C程序聯(lián)合進(jìn)行C編譯或進(jìn)行鏈接。這樣做的好處一是可以利用現(xiàn)有的高級(jí)語(yǔ)言編譯程序，把研究的重點(diǎn)放在描述語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換上；二是可以利用中間語(yǔ)言的可移植性，將編譯過(guò)的程序放入多種平臺(tái)上進(jìn)行編譯，從而提高編譯程序的可移植性和測(cè)試集對(duì)多操作系統(tǒng)平臺(tái)的適應(yīng)能力。出于對(duì)未來(lái)高速路由器的多端口并發(fā)測(cè)試考慮，對(duì)測(cè)試?yán)龍?zhí)行效率要求較高，因此在筆者設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)中采用了編譯方式[43]。 Generic Test Suite）[42]與相關(guān)的協(xié)議規(guī)范，完整地說(shuō)明了測(cè)試過(guò)程。TTCN3是ISO9646定義的半形式化描述語(yǔ)言TTCN(Trees and Tabular Combined Notation)的改進(jìn)版，后來(lái)被重新解釋為“Testing and Test Control Notation Version 3”，它在同一測(cè)試系統(tǒng)引入了多個(gè)并行的測(cè)試控制單元和單元間同步的概念。它決定了測(cè)試的質(zhì)量，是測(cè)試操作和測(cè)試執(zhí)行的基礎(chǔ)。 測(cè)試集支撐工具 測(cè)試集支撐工具的主要功能是將抽象測(cè)試控制數(shù)據(jù)(ATCD – Abstract Test Control Data)轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行測(cè)試控制數(shù)據(jù)(ETCD – Executable Test Control Data)。 在邏輯設(shè)計(jì)中，STCE、支撐層適配模塊和測(cè)試支撐層協(xié)議實(shí)現(xiàn)模塊是由上而下層次分明的獨(dú)立模塊。例如，對(duì)IPv6協(xié)議實(shí)現(xiàn)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，支撐層可能為數(shù)據(jù)鏈路層或者IPv4（被測(cè)對(duì)象為IPv6 over IPv4）；而測(cè)試應(yīng)用層的路徑信息交換協(xié)議時(shí)，支撐層則可能是UDP或TCP。為了增強(qiáng)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(dú)立的模塊成為TPT系統(tǒng)的一部分[41]。從理論上講，待測(cè)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(kù)庫(kù)函數(shù)，如TRC庫(kù)的類型和函數(shù)、winpcap的庫(kù)函數(shù)等[40]。 (2) 單測(cè)試?yán)龍?zhí)行器STCE完成TPTTM指定的測(cè)試?yán)膱?zhí)行。它包括用戶接口模塊、測(cè)試管理模塊、日志記錄和測(cè)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(cè)試系統(tǒng) TPT測(cè)試執(zhí)行部分 圖24左半邊的測(cè)試執(zhí)行部分又由以下幾部分組成：①路由器雙端口測(cè)試管理器TPTTM、②單測(cè)試?yán)龍?zhí)行器（STCE Single Test Case Executor)、③測(cè)試支撐層適配模塊、④測(cè)試支撐層協(xié)議實(shí)現(xiàn)。當(dāng)進(jìn)行多端口并發(fā)測(cè)試時(shí)，TPT受MPCTM的協(xié)調(diào)與控制；當(dāng)TPT作獨(dú)立的測(cè)試器時(shí)，由測(cè)試操作者通過(guò)用戶界面進(jìn)行軟件環(huán)境配置并發(fā)布測(cè)試控制命令，由路由器雙端口測(cè)試管理器(TPTTM TPT Test Manager) 控制測(cè)試過(guò)程。而此時(shí)，雙端口測(cè)試器中的兩個(gè)端口已作為一個(gè)抽象概念，并不一定需要是同一物理測(cè)試設(shè)備中的兩個(gè)端口作為一個(gè)收與發(fā)的“綁定”，而可以是多個(gè)雙端口測(cè)試器中的任意兩個(gè)端口的組合。 從邏輯意義上來(lái)講，上級(jí)多端口測(cè)試管理器負(fù)責(zé)對(duì)下級(jí)多個(gè)TPT進(jìn)行系統(tǒng)配置；根據(jù)多端口測(cè)試集為各TPT指派相應(yīng)的雙端口測(cè)試集；在測(cè)試?yán)膱?zhí)行過(guò)程中協(xié)調(diào)多個(gè)并行TPT測(cè)試進(jìn)程同步運(yùn)作，控制測(cè)試數(shù)據(jù)的并發(fā)性；在并發(fā)測(cè)試過(guò)程中控制多端口測(cè)試數(shù)據(jù)的顯示、并發(fā)測(cè)試?yán)撵o態(tài)或動(dòng)態(tài)選擇；根據(jù)測(cè)試進(jìn)展為多端口測(cè)試下結(jié)論；負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)整個(gè)測(cè)試過(guò)程，執(zhí)行并發(fā)測(cè)試定義語(yǔ)言MPCTDL描述的測(cè)試控制數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)試執(zhí)行情況選擇測(cè)試?yán)罱K生成測(cè)試報(bào)告。如圖23所示：圖23 分布式測(cè)試系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)示意圖 二者之間利用通過(guò)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(dú)立的設(shè)備，目前可在PC上實(shí)現(xiàn)。“多端口并發(fā)測(cè)試定義語(yǔ)言” (MPCTDL – MultiPort Concurrent Test Definition Language) 是實(shí)驗(yàn)室為宏觀描述并發(fā)測(cè)試而定義的新語(yǔ)言，它的主要任務(wù)是從并發(fā)測(cè)試的角度對(duì)多個(gè)并發(fā)雙端口測(cè)試過(guò)程進(jìn)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(cè)試?yán)龑⒁詳U(kuò)展的TTCN3語(yǔ)言為基礎(chǔ)。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(cè)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(luò)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的“多端口并發(fā)測(cè)試系統(tǒng)”從上下來(lái)看主要由上層的“多端口并發(fā)測(cè)試管理器”(MPCTM – MultiPort Concurrent Test Manager)和下層的“雙端口測(cè)試器”(TPT – Two Port Tester)組成；從左右來(lái)看則是由前臺(tái)的測(cè)試執(zhí)行部件和后臺(tái)的測(cè)試支撐工具兩部分組成。MPCTTM的原理如圖21所示：圖21 MPCTTM測(cè)試法示意圖 四川省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究在研究MPCTTM的基礎(chǔ)上，著手開發(fā)既能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試評(píng)測(cè)中心使用的多端口測(cè)試并發(fā)測(cè)試需要，又能夠兼顧便攜式的雙端口測(cè)試需要的測(cè)試系統(tǒng)，我們稱之為“多端口并發(fā)測(cè)試系統(tǒng)”（MPRCTS MultiPort Concurrent Test System）。第2章 多端口并發(fā)測(cè)試系統(tǒng)和雙端口測(cè)試管理器 MPRCTS的提出 “多端口并發(fā)穿越測(cè)試法”(MPCTTM)是在穿越測(cè)試法(TTM)的基礎(chǔ)上根據(jù)多端口測(cè)試的需要提出來(lái)的。盡管在前期的研究中，已經(jīng)分析到部分測(cè)試?yán)g的“非A即非B”的關(guān)系，但這種關(guān)系是與具體的測(cè)試目的和測(cè)試集的規(guī)劃與描述緊密相關(guān)，分析測(cè)試組/例間的這種關(guān)系有一定的難度。如何設(shè)計(jì)功能完善的用戶界面，必須在盡可能全面功能框架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，首先從測(cè)試必需的具體功能實(shí)現(xiàn)著手，根據(jù)測(cè)試試驗(yàn)的需要逐步增加和完善各種功能。 本課題擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題包括： ① 與各部件間關(guān)系的協(xié)調(diào)問(wèn)題 即本文主要涉及到的四個(gè)模塊，接口問(wèn)題討論。因此，本課題的研究方法將采用理論分析與測(cè)試試驗(yàn)相結(jié)合的方法和自頂向下的設(shè)計(jì)和自底向上地實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線。 MPCTM Interface Module)：第7章③對(duì)雙端口測(cè)試器測(cè)試管理技術(shù)的研究：第5章 擬解決問(wèn)題 本項(xiàng)工作面臨的最大問(wèn)題是它與整個(gè)多端口測(cè)試系統(tǒng)各部分的關(guān)聯(lián)緊密，而目前實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的編譯程序剛進(jìn)入調(diào)試與初步測(cè)試試驗(yàn)階段，對(duì)本課題還難以提出全面的需求，必須在測(cè)試試驗(yàn)的過(guò)程中逐步完善。 Manager Module)：第5章n 顯示、記錄、日志與報(bào)告生成模塊(Logging Module)：第6章。而TPT是由TPTTM和測(cè)試支撐工具TTCN3/C編譯程序組成，通過(guò)運(yùn)行TTCN3/C編譯生成的可執(zhí)行測(cè)試?yán)?Executable Test Case)，完成雙端口測(cè)試[39]。 筆者工作的研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決問(wèn)題 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容 本論文的研究目標(biāo)是關(guān)于雙端口測(cè)試器的測(cè)試管理技術(shù)(Test Control Technology)以及設(shè)計(jì)、開發(fā)雙端口測(cè)試管理器(TPTTM)。 綜上所述，國(guó)內(nèi)外已有的對(duì)路由器并行測(cè)試的工作主要是基于TTM或LTM，測(cè)試控制數(shù)據(jù)采用TTCN3或自定義的測(cè)試描述語(yǔ)言；對(duì)性能測(cè)試的“度綱”采用IETF的RFC 2544[16]； 研究性系統(tǒng)以單機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)多端口測(cè)試的測(cè)試系統(tǒng)為主，測(cè)試儀產(chǎn)品可采用多機(jī)協(xié)同測(cè)試。② Spirent公司[38]思博倫通信（Spirent Communications）公司的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)使用也較廣，其旗艦產(chǎn)品SmartBits數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)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(jī)、中低端路由器、高端路由器/核心路由器的性能測(cè)試。該類測(cè)試儀產(chǎn)品未采用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試控制數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（如TTCN），因而不支持標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)或第三方提供的用TTCN描述的測(cè)試控制數(shù)據(jù)。從該系列產(chǎn)品的應(yīng)用目標(biāo)可以看出，它們的功能側(cè)重于對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，主體上屬于被動(dòng)測(cè)試儀的范疇，而不是為進(jìn)行全面的一致性測(cè)試和性能評(píng)測(cè)的工具。美國(guó)Agilent公司產(chǎn)品[37]美國(guó)Agilent公司的路由器測(cè)試系列產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)占有率較高的路由器測(cè)試儀，大量地用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)手段。其中，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)占有率最大的是安捷倫 (Agilent)公司和思博倫(Spirent)公司的測(cè)試儀產(chǎn)品。從嚴(yán)格的意義上講，該平臺(tái)不能視為測(cè)試系統(tǒng)。該平臺(tái)利用IP組播技術(shù)，通過(guò)模擬路由器之間的通信，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)路由器的測(cè)試。該系統(tǒng)具有清華大學(xué)系統(tǒng)類似的問(wèn)題。在測(cè)試控制數(shù)據(jù)或測(cè)試集（Test Suite）的定義方面，該項(xiàng)目提出了類似HTML語(yǔ)言格式的TSSL語(yǔ)言。從所發(fā)表文章來(lái)看，該系統(tǒng)與清華大學(xué)的工作類似，是在同一計(jì)算機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是：n 缺少描述多端口測(cè)試的并發(fā)語(yǔ)言，只能依靠TTCN3，難以描述多端口并發(fā)測(cè)試；n 測(cè)試系統(tǒng)必須依賴小型機(jī)或大型機(jī)，造價(jià)高，并且難以適應(yīng)對(duì)有數(shù)十上百個(gè)端口交換機(jī)的測(cè)試需要。該系統(tǒng)對(duì)測(cè)試過(guò)程采用聯(lián)機(jī)解釋方式，測(cè)試控制數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言為TTCN3。前一類活動(dòng)涉及的單位包括：西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、清華大學(xué)、中科院計(jì)算技術(shù)研究所和國(guó)防科技大學(xué)等。穿越測(cè)試法1985年被ISO收入ISO 9646作為測(cè)試OSI中繼系統(tǒng)的兩種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法之一。 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀迄今為止，有關(guān)路由器的測(cè)試幾乎都采用穿越測(cè)試法(TTM)。TPT由“雙端口測(cè)試管理器”(TPTTM – TPT Test Manager)和測(cè)試控制數(shù)據(jù)支撐工具TTCN3編譯程序[20]組成，是具體對(duì)一對(duì)端口進(jìn)行測(cè)試的執(zhí)行部件。SCNet Lab開發(fā)的MPRCTS由物理上獨(dú)立的兩級(jí)系統(tǒng)組成：頂層為多端口路由器并發(fā)測(cè)試管理器(MPRCTM MultiPort Router Concurrent Test Manager)；下級(jí)為多個(gè)雙端口測(cè)試器(TPT – TwoPort Tester)；上、下級(jí)間用交換機(jī)實(shí)現(xiàn)高速互聯(lián)，完成兩級(jí)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(cè)試法”(MPCTTM – MultiPort Concurrent Transverse Test Method) [7]， 定義了“多端口并發(fā)測(cè)試語(yǔ)言” (MPCTDL – MultiPort Concurrent Test Definition Language)[810]，并對(duì)已有的雙端口測(cè)試控制數(shù)據(jù)表述語(yǔ)言TTCN3[1114]進(jìn)行了擴(kuò)展[15]，對(duì)IETF有關(guān)性能測(cè)試度綱[16]進(jìn)行了擴(kuò)展和改進(jìn)[17]。由于ISO 9646有關(guān)網(wǎng)絡(luò)中繼系統(tǒng)的測(cè)試方法學(xué)框架[1]主要是針對(duì)路由器的功能性測(cè)試，所規(guī)定的“回繞測(cè)試法”(Loopback Test Method, LTM)和“穿越測(cè)試法”(Transverse Test Method, TTM) [25]是僅限于對(duì)單個(gè)或一對(duì)端口的觀測(cè)方法，難以對(duì)多端口同時(shí)工作的情況進(jìn)行全面的觀測(cè)，特別是難以模擬網(wǎng)絡(luò)中繼設(shè)備的真實(shí)工作環(huán)境對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行全面的評(píng)測(cè)。 MPCTM接口模塊第1章 緒論 本論文研究工作的背景