一種單埠全線速測試wan網絡吞吐量的方法及裝置的製作方法
2023-12-08 20:54:56 2
專利名稱：一種單埠全線速測試wan網絡吞吐量的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測試WAN網絡吞吐量的方法，尤其涉及的是一種單埠全線速測試WAN網絡吞吐量的方法及裝置。
背景技術：
隨著Internet的日益普及和快速發展,子網用戶訪問Internet的業務量在不斷增加，網絡需要提供如WWW瀏覽、FTP文件傳輸、DNS域名解析、電子郵件等網絡服務，這些因素會導致網絡流量的急劇增加。如果網絡平臺的吞吐量太小，就會成為網絡瓶頸，給整個網絡的傳輸效率帶來負面影響。因此，在對網絡平臺進行性能測試時，考察吞吐量是一項十分重要的技術指標，有助於更好地評價其性能表現。吞吐量(Throughput)是用來測試網絡設備的包轉發能力的重要參數，通常指設備在不丟包條件下的最大傳輸速率。測試吞吐量的方法主要分為兩類:一類是基於軟體的測試，另一類是基於硬體的方法進行測試。更多是採用硬體方法來進行吞吐量的測試。網絡中的數據是由一個個數據包組成，通常設備對每個數據包的處理要耗費資源和時間。硬體方法測試吞吐量通常採用二分法:在測試中以全線速遞減的方式發送吞吐量測試幀，並統計待測設備接收到的測試幀，如果發送的幀與接收的幀數量相等，那麼就將發送速率折半2分法的方法提高並重新測試；如果接收幀少於發送幀數，那麼發送幀則採用折半2分法的方法降低發送速率重新測試，直至使用二分法測量出發送數據幀數等於接收數據幀數時的最大發送數據包的速率，即為網絡吞吐量。硬體方法測試網絡吞吐量主要有兩種方式:單埠雙機的測試方法和單機雙埠的測試方法。對同一子網進行吞吐量測試，可以採用單端雙機和單機雙埠都可以進行測試。採用單埠的測試方法是一臺作為主控機，一臺作為遠端從機。測試幀通常採用IP數據包作為測試幀，由於在子網內測試吞吐量，測試幀的目的IP位址和目的MAC地址不會被替換掉，因此在遠端的從機可以直接將目的MAC地址和目的IP位址與源端MAC地址和源端IP位址進行交換形成下行測試幀。採用單機雙埠測試吞吐量的方法則只需用一臺測試儀器即可進行，分別在雙埠發送上行幀，即可以測試網絡節點的上、下行吞吐量。WAN吞吐量測試由於測試節點通常不在同一個區域，雙埠測試儀器也無法在一個地點模擬2個不同子網的網絡節點。因此需要操作人員在不同地理位置的網絡節點兩端進行測試操作，從而加大了測試的成本和操作的複雜程度，同時也不能很好的實現測試的同步進行。現有單埠 LAN吞吐量測試儀器由於測試幀，是以IP位址進行目的和源地址替換，測試區域網不存在問題，因為子網內IP位址唯一，但是在跨越子網後，由於目的IP位址被路由器IP位址替換，在做環回時候，環回測試幀無法通過交換目的和源IP位址獲得正確的源測試儀器地址，造成環回幀無法到達源測試儀器的問題。
因此，現有技術存在缺陷，需要改進。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種單埠全線速測試WAN網絡吞吐量的方法。本發明的技術方案如下:一種單埠全線速測試WAN網絡吞吐量的方法，其中，包括以下步驟:A:判斷遠端智能設備是否在同一子網內，是則啟動遠端智能設備進入智能測試狀態；否則發送ARP地址查詢幀確定網關地址後，發送透網測試啟動幀，啟動遠端智能設備進入智能測試狀態；B:發送通路驗證測試幀，進行網絡通路驗證；C:設置控制參數，分別進行WAN網絡上、下行吞吐量測試；D:統計接收到的數據幀和本身的數據幀，回傳主控設備。所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其中，在所述執行步驟A之前，還執行步驟AO:設置源端IP位址及目的端的IP位址，設置測試幀長度及測試周期。所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其中，所述步驟B中測試幀，包括測試控制幀及通用測試幀；所述測試控制幀包括測試啟動幀、測試停止幀和參數請求幀；所述通用測試幀為網絡上實際傳送的數據幀。所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其中，所述步驟C中設置控制參數為設置幀間隔，以及設置幀發生方式為突發或連續其中之一的方式。所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其中，所述上行吞吐量測試包括以下步驟:Cl:根據預設測試參數及預設鏈路參數發送吞吐量測試幀；C2:一個測試周期完成，發送測試停止幀，遠端智能設備退出吞吐量數據幀測試狀態；C3:發送上行測試參數請求幀，請求遠端智能設備回傳上行統計數據；C4:解析遠端智能設備回傳數據，計算數據幀有無丟失，如有丟失，則返回步驟Cl，降速測試；如無數據丟失，則比較與步進線速差值是否在預定範圍；如果與步進線速差值在預定範圍內，則增加測試發生線速，直至無數據幀丟失的同時與步進線速等值。所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其中，所述執行步驟C4後，還執行下行吞吐量測試，包括以下步驟:C5:統計下行測試幀數量；C6:—個測試周期完成，發送下行測試參數請求幀，請求遠端智能設備回傳下行發送數據幀數量。C7:解析遠端智能設備回傳數據，計算數據幀有無丟失，如有丟失，則發送測試控制幀，請求降速測試，並返回步驟C5 ;如無數據丟失，則比較與步進線速是否在預定範圍，如果是，則發送測試控制幀，請求增加測試發生線速，並返回步驟C5，直至無數據幀丟失，同時與步進線速等值。所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其中，所述預定範圍為0-50米每秒。所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其中，所述步驟A後還執行以下步驟:
Al:識別測試啟動幀，當捕獲到測試啟動幀時，遠端智能設備進入智能測試狀態，並標註時間標籤,啟動測試周期計時；A2:解析測試啟動幀內的遠端路由器IP位址及UDP埠號；A3:智能設備以主控設備的路由器外網IP位址為目標IP位址，UDP埠號為目的埠號，形成測試幀，幀格式為UDP數據幀。所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其中，所述測試參數至少為以下參數其中之一:測試速率、測試時間、幀長度；所述預設鏈路參數至少為以下參數其中之一:本地以及遠端IP位址、本地及遠端路由器的IP位址。一種單埠全線速測試WAN網絡吞吐量裝置，其中，包括主控機模塊和遠端智能模塊；所述主控機模塊包括:控制幀發生模塊，全線速通用測試幀產生模塊，接收測試幀統計豐吳塊；所述控制幀發生模塊控制遠端智能設備的工作狀態、啟動遠端智能設備吞吐量的下行測試、請求遠端智能設備回傳統計結果；全線速通用測試幀產生模塊是根據測試需要，生成不同網絡線速的測試數據，設置數據幀中的幀頭和數據幀內容，按照折半搜索的方法進行網絡數據吞吐量的測試，根據設定的時間參數，突發次數，讀取通用測試幀，並將幀數據標註時間信息、數據幀序號後發送;接收測試幀統計模塊通過識別測試幀標誌接收環回幀的個數統計，與在該時間段內的發生測試幀進行幀數比較，實現對當前吞吐量測試的判定；遠端智能模塊用於解析測試幀內的測試數據，識別吞吐量測試幀，統計上行吞吐量測試幀，並將統計結果回傳到主控機模塊。採用上述方案，本發明不僅解決了現有技術存在的問題，而且明顯具有以下優勢:1、不需要測試人員分別在兩端進行設置，只需要在主控設備一端進行設置，同時對測試數據能及時的匯總。2、通過將源端的IP位址和UDP埠號打包進入用戶數據中，智能環回端可以從數據中解析除原始的IP位址和UDP埠號，所以可以正確的形成環回測試幀，可以生成全線速的測試幀，滿足測試的需求。3、可以對WAN吞吐量實現線速的測試，同時由於採用單埠測試操作，只需要在主機端進行測試設置，智能遠端只需要一鍵操作，設置為遠端吞吐量測試工作方式，不需要在遠端進行其他設置操作，從而減輕了測試的工作量，減輕了測試的操作難度，而且可以實現本地端和遠端的同步雙向工作，最高吞吐量測試可以達到網絡線速。4、在測試時候不需要將操作人員在遠端進行複雜的操作設置，只需要將智能遠端設置為智能從機工作模式，所有的設置操作都在主機側進行，這樣的方式不僅減少了測試操作的複雜程度，也能夠很快速的對測試結果進行匯總。
圖1為本發明測試控制幀格式示意圖；圖2為本發明通用測試幀格式示意圖3為本發明的全線速測試幀發生示意圖；圖4為本發明的測試連接示意圖；圖5為本發明的所述方法一實施流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例，對本發明進行詳細說明。實施例1一種單埠全線速測試WAN網絡吞吐量的方法，它主要由主控機模塊和遠端智能模塊兩部分組成。主控機模塊主要包括三個部分:遠端智能模塊的控制幀發生模塊，全線速通用測試幀產生模塊，接收測試幀統計模塊。控制幀發生模塊，控制遠端智能模塊的工作狀態，啟動遠端智能吞吐量的下行測試，請求遠端發回統計結果，和發送其它所連接的智能設備的數據統計結果。其數據幀格式為UDP巾貞，如在幀數據指定長度位置上加入控制幀標誌「cect41.comm」對應的ESC碼。全線速通用測試幀產生模塊，是根據測試需要，生成不同網絡線速的測試數據，最高可以達到線速等值。其數據幀格式為UDP幀，其幀頭和幀數據內容可以根據要求進行設置，主控機模塊根據實際測試要求，按照折半搜索的方法進行網絡數據吞吐量的測試，直到在設定的測試周期內，數據幀未丟失為止。線速發生的關鍵點在於設計幀之間的間隔，用於實現測試幀不同線速的生成，根據設定的時間參數，突發次數，FPGA根據預設於DPRAM中的通用測試幀生成整個測試幀，然後將數據幀標註時間信息、數據幀序號後，通過接口 MAC幀晶片發送出去。接收測試幀統計模塊通過識別測試幀標誌「cect41.data」來進行接收環回幀的個數統計，然後通過與在該時間段內的發生測試幀進行幀數比較，進而實現對當前吞吐量測試的判定。遠端智能模塊除了需要實現線速網絡數據發生外，還需要實現解析測試幀內的測試數據，識別吞吐量測試幀，統計上行吞吐量測試幀，並將統計結果根據要求回傳到主控機模塊，根據主控機模塊發出的指令形成下行的吞吐量測試幀。下行測試幀的目的IP位址為上行測試幀的源IP位址，下行測試幀的源IP位址為上行測試幀的目的IP位址。實施例二在上述實施例的基礎上,如圖1所示，對WAN進行吞吐量測試時候需要按照標準分別進行不同幀長進行測試，在本實施例中，測試數據幀採用標準UDP幀數據格式。其中幀內容還可以根據測試需要進行自定義設置。測試幀格式:採用標準UDP幀格式，設置其目的MAC地址和IP位址、UDP埠號以及幀數據內容，在本實施例中，測試幀主要包括2種測試幀格式:測試控制幀,通用測試幀。測試控制幀包括測試啟動幀，測試停止幀和參數請求幀。在測試控制幀中，包含了本地路由器和遠端路由器的外部IP位址，本地測試儀器的源和目的UDP埠號，命令字，時間標籤，測試周期，測試控制參數以及測試幀標誌等，在實施例中測試幀標誌為「cect41.comm」。
如圖2所示為通用數據測試幀的內容格式，通用測試幀是用於測試上行吞吐量和下行吞吐量時，網絡上實際傳送的數據幀，用於主控機端和智能遠端統計測試周期內上、下行幀數據量。在本實施例中，測試幀標誌為「cect41.data」。如圖3所示，數據測試幀長可以採用固定的64、128、256、512、1024、1280、1518協
議幀來設計，也可以根據用戶實際測試要求，進行自行設定。將固定的幀數據放置到DPRAM中，同時設置時間控制參數，即幀間隔和幀發生方式為突發或者連續方式，在本實施例中採用連續發生的方式產生線速測試幀。從DPRAM中讀取設定好的幀數據，添加時間和序號信息，完成CRC32計算，並將設置的FCS進行替換。如圖4所示，在一個測試周期裡面，兩臺單埠測試儀器及待測試網絡鏈路組成一個測試系統。其中一臺測試儀器設置為主控機模式，另一臺儀器設置為遠端智能機模式。所有的測試參數設置均在主機進行設置，包括測試周期，測試步進，數據幀發生模式，目的和源IP位址以及源UDP埠號和目的UDP埠號等。遠端智能機只需進行遠端智能設置，將其設置為吞吐量遠端智能工作模式即可。如圖5所示，主控機測試方法:首先，設置源端及目的端的IP位址，設置測試幀的長度和測試周期，判斷遠端智能設備是否在同一子網內，即進行地址判斷，是(即為同網段)，則直接發送智能控制信息，發送通用測試幀進行測試，啟動遠端智能設備進入智能測試狀態。不在同一子網，即地址判斷為異網段，則先通過發送ARP地址查詢幀發現網關地址，即查找本網段網關，發送智能控制信息，發送通用測試幀，然後發送透網測試，啟動處於另一子網的遠端智能設備進入智能測試狀態。其次，發送通路驗證測試幀，以進行網絡通路驗證。最後，分別進行上、下行吞吐量測試。在上述實施例的基礎上，上行吞吐量測試，包括:A:在不同測試周期內不同線速發送吞吐量測試幀，進行網絡各種性能測試。B:—個測試周期完成，發送停止測試幀，讓智能設備退出吞吐量數據幀測試狀態。C:發送上行測試參數請求幀，請求智能設備回傳上行統計數據。D:解析智能設備回傳數據，計算數據幀有無丟失。如有丟失，返回步驟A，降速測試。如無數據丟失，比較是否逼近步進線速(與步進線速相比是否在預定範圍)，如果未逼近步進線速(是預定範圍)，則增加測試發生線速，直至無數據幀丟失，同時滿足步進線速。此時為實際上行吞吐量測試。在上述實施例的基礎上，下行吞吐量測試:A:開始一個周期測試，統計下行測試幀數量。B:—個測試周期完成，發送下行測試參數請求幀，請求智能設備回傳下行發送數據幀數量。C:解析智能設備回傳數據，計算數據幀有無丟失。如有丟失，發送測試控制幀給智能設備，請求降速測試，返回步驟a。如無數據丟失，比較是否逼近步進線速，如果未逼近步進線速，則發送測試控制幀給智能設備，請求增加測試發生線速，返回步驟A，直至無數據幀丟失，同時滿足步進線速。此時為實際下行吞吐量測試。遠端智能設備測試方法:
1、識別測試啟動幀，當捕獲到控制啟動幀時候，遠端智能設備進入從機模式，建立標註時間標籤，遠端智能設備開始測試周期記時。2、解析啟動幀數據包內的遠端路由器IP位址、UDP埠號。3、智能設備以主控制機端的路由器外網IP位址為目標IP位址，UDP埠號為目的埠號，形成通用下行測試幀，幀格式為UDP數據幀。4、發送通路驗證測試幀，以進行網絡通路驗證。5、結合硬體設計，不同線速發送吞吐量下行測試幀，進行網絡各種下行性能測試。6、測試周期完成，停止發送下行測試幀，統計接收到的上行數據和本身的下行數據幀格式，以用於回傳主控設備。在上述實施例的基礎上，在測試進行之前測試者可以根據需要調節和設定測試參數,如:測試速率、測試時間、幀長度等。在上述實施例的基礎上，在測試進行之前測試者可以根據需要調節和設定測試鏈路的參數，如:本地以及遠端IP位址、本地及遠端路由器的IP位址。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種單埠全線速測試WAN網絡吞吐量的方法，其特徵在於，包括以下步驟: A:判斷遠端智能設備是否在同一子網內，是則啟動遠端智能設備進入智能測試狀態；否則發送ARP地址查詢幀確定網關地址後，發送透網測試啟動幀，啟動遠端智能設備進入智能測試狀態； B:發送通路驗證測試幀，進行網絡通路驗證； C:設置控制參數，分別進行WAN網絡上、下行吞吐量測試； D:遠端智能環回設備統計接收到的數據幀和本身的數據幀，回傳主控設備。
2.如權利要求1所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其特徵在於，在所述執行步驟A之前，還執行步驟AO:設置源端IP位址及目的端的IP位址，設置測試幀長度及測試周期。
3.如權利要求2所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其特徵在於，所述步驟B中測試幀，包括測試控制幀及通用測試幀；所述測試控制幀包括測試啟動幀、測試停止幀和參數請求幀；所述通用測試幀為網絡上實際傳送的數據幀。
4.如權利要求3所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其特徵在於，所述步驟C中設置控制參數為設置幀間隔，以及設置幀發生方式為突發或連續其中之一的方式。
5.如權利要求4所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其特徵在於，所述上行吞吐量測試包括以下步驟: Cl:根據預設測試參數及預設鏈路參數發送吞吐量測試幀； C2:一個測試周期完成，發送測試停止幀，遠端智能設備退出吞吐量數據幀測試狀態； C3:發送上行測試參數請求幀，請求遠端智能設備回傳上行統計數據； C4:解析遠端智能設備回傳數據，計算數據幀有無丟失，如有丟失，則返回步驟Cl，降速測試；如無數據丟失，則比較與步進線速差值是否在預定範圍；如果與步進線速差值在預定範圍內，則增加測試發生線速，直至無數據幀丟失的同時與步進線速等值。
6.如權利要求5所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其特徵在於，所述執行步驟C4後，還執行下行吞吐量測試，包括以下步驟: C5:統計下行測試幀數量； C6:一個測試周期完成，發送下行測試參數請求幀，請求遠端智能設備回傳下行發送數據幀數量。
C7:解析遠端智能設備回傳數據，計算數據幀有無丟失，如有丟失，則發送測試控制幀，請求降速測試，並返回步驟C5 ;如無數據丟失，則比較與步進線速是否在預定範圍，如果是，則發送測試控制幀，請求增加測試發生線速，並返回步驟C5，直至無數據幀丟失，同時與步進線速等值。
7.如權利要求5或6所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其特徵在於，所述預定範圍為0-50米每秒。
8.如權利要求3所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其特徵在於，所述步驟A後還執行以下步驟: Al:識別測試啟動幀，當捕獲到測試啟動幀時，遠端智能設備進入智能測試狀態，並標註時間標籤，啟動測試周期計時； A2:解析測試啟動幀內的遠端路由器IP位址及UDP埠號； A3:智能設備以主控設備的路由器外網IP位址為目標IP位址，UDP埠號為目的埠號，形成測試幀，幀格式為UDP數據幀。
9.如權利要求1所述的測試WAN網絡吞吐量的方法，其特徵在於，所述測試參數至少為以下參數其中之一:測試速率、測試時間、幀長度；所述預設鏈路參數至少為以下參數其中之一:本地以及遠端IP位址、本地及遠端路由器的IP位址。
10.一種單埠全線速測試WAN網絡吞吐量裝置，其特徵在於，包括主控機模塊和遠端智能模塊；所述主控機模塊包括:遠端智能的控制幀發生模塊，全線速通用測試幀產生模塊，接收測試幀統計模塊； 所述控制幀發生模塊控制遠端智能設備的工作狀態、啟動遠端智能設備吞吐量的下行測試、請求遠端智能設備回傳統計結果； 全線速通用測試幀產生模塊是根據測試需要，生成不同網絡線速的測試數據，設置數據幀中的幀頭和數據幀內容，按照折半搜索的方法進行網絡數據吞吐量的測試，根據設定的時間參數，突發次數，讀取通用測試幀，並將幀數據標註時間信息、數據幀序號後發送；接收測試幀統計模塊通過識別測試幀標誌接收環回幀的個數統計，與在該時間段內的發生測試幀進行幀數比較，實現對當前吞吐量測試的判定； 遠端智能模塊用於解析測試幀內的測試數據，識別吞吐量測試幀，統計上行吞吐量測試幀，並將統計結果回傳到主控機模塊。
全文摘要
本發明提供一種單埠全線速測試WAN網絡吞吐量的方法及裝置，其中方法，包括以下步驟A判斷遠端智能設備是否在同一子網內，是則啟動遠端智能設備進入智能測試狀態；否則發送ARP地址查詢幀確定網關地址後，發送透網測試啟動幀，啟動遠端智能設備進入智能測試狀態；B發送通路驗證測試幀，進行網絡通路驗證；C設置控制參數，分別進行WAN網絡上、下行吞吐量測試；D遠端智能環回設備統計接收到的數據幀和本身的數據幀，回傳主控設備。採用上述方案，不需要測試人員分別在兩端進行設置，只需要在主控設備一端進行設置，同時對測試數據能及時的匯總。
文檔編號H04L29/12GK103078767SQ201210594108
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者江勇, 袁海軍, 孫昊, 張黎明, 張奎 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所