路由器性能测试同步机制与数据流生成研究与实验
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摘要
本硕士论文所反映的研究工作是在四川省网络通信重点实验室的分布式多端口并发测试技术和测试系统的基础上展开的。传统的针对路由器的测试方法，如ISO 9646定义的穿越测试法，已经不能适应多端口并发测试，这种情况促使产生了一种新的测试方法——多端口并发穿越测试法。
笔者本论文中的两项主要内容是：多端口路由器并发测试环境中同步机制与数据流生成机制的研究与设计。多端口并发穿越测试法要求各测试部件在物理上分布在不同的位置，这就相应地要求同步机制能够协调各测试部件以保持测试同步。另外，现存的没有同步机制的测试例也要求能够很好地用于测试系统。为此，笔者在测试例的所有测试树节点上插入同步点或空的同步点，在编译时把所设计的相应的同步代码段加入到相应的位置；对于没有设置同步机制的已有TTCN-3测试例，编译器编译时在各测试树节点上加入空同步点，从而达到对已有测试例的重用。
为了模拟性能测试时真实的网络数据环境，有时需要产生满足一定数据到达规律的数据流，把其作为被测路由器端口的数据输入。长期的观察结果表明，网络数据流的分布规律具有自相似性，因此，笔者就以自相似到达规律为基础，设计性能测试需要的数据流生成机制。基于自相似的数据流生成设计模式也给其它类型数据流生成设计提供一种通用模式，这对以后测试系统数据流生成的扩展提供了很大的帮助。
基于同步和测试数据流生成的测试实验表明，笔者所设计的两种机制是可行的，对四川省网络通信重点实验室的分布式多端口并发测试系统提供了较好的支持，为整个项目的开发做出了一定的贡献。
The background of the research work presented in this MSc dissertation is multi-port-router testing techniques and test system development at SC-Netcom Lab (Sichuan Network Communication Technology Laboratory). The inadequacy of existing test method for routers (such Transverse Test Method defined by ISO 9646) in handling multi-port concurrent testing, has led to a new test method called MPC-TTM (Multi-Port Concurrent Transverse Test Method).
This thesis focuses on issues of synchronization and traffic pattern generation in multi-port router concurrent testing environment. The MPC-TTM enables test components to be physically distributed, which, in turn, demands synchronization mechanisms to coordinate behavior among components. Better still, existing test cases without synchronization mechanisms can be fully utilized. The author has solved the problem by unexceptionally inserting synchronization points to all the nodes in the test tree of a test case with a synchronization statement (null or real) during test case compiling. During multi-port test compiling, appropriated synchronization statement can be added to relevant test cases in TTCN-3 without synchronization settings from the TTCN-3 test case library.
To simulate the real network traffic patterns in performance testing, there is a need to generate appropriate traffic as input to the RUT (Router Under Test) with certain types of coordination among all ports whenever necessary. In view that long term monitoring results have shown the self-similar nature in network traffic, the author has deliberately chosen such pattern for his experiment of traffic generation. Similar mechanisms can be applied to other traffic pattern generation although no further experiment with other types of traffic has been carried out this author's work.
Experiments with synchronization and traffic pattern generation have shown that the mechanisms proposed by the author are workable and can be easily adapted to the DMC-TS under development at SC-Netcom Lab.
笔者本论文中的两项主要内容是：多端口路由器并发测试环境中同步机制与数据流生成机制的研究与设计。多端口并发穿越测试法要求各测试部件在物理上分布在不同的位置，这就相应地要求同步机制能够协调各测试部件以保持测试同步。另外，现存的没有同步机制的测试例也要求能够很好地用于测试系统。为此，笔者在测试例的所有测试树节点上插入同步点或空的同步点，在编译时把所设计的相应的同步代码段加入到相应的位置；对于没有设置同步机制的已有TTCN-3测试例，编译器编译时在各测试树节点上加入空同步点，从而达到对已有测试例的重用。
为了模拟性能测试时真实的网络数据环境，有时需要产生满足一定数据到达规律的数据流，把其作为被测路由器端口的数据输入。长期的观察结果表明，网络数据流的分布规律具有自相似性，因此，笔者就以自相似到达规律为基础，设计性能测试需要的数据流生成机制。基于自相似的数据流生成设计模式也给其它类型数据流生成设计提供一种通用模式，这对以后测试系统数据流生成的扩展提供了很大的帮助。
基于同步和测试数据流生成的测试实验表明，笔者所设计的两种机制是可行的，对四川省网络通信重点实验室的分布式多端口并发测试系统提供了较好的支持，为整个项目的开发做出了一定的贡献。
The background of the research work presented in this MSc dissertation is multi-port-router testing techniques and test system development at SC-Netcom Lab (Sichuan Network Communication Technology Laboratory). The inadequacy of existing test method for routers (such Transverse Test Method defined by ISO 9646) in handling multi-port concurrent testing, has led to a new test method called MPC-TTM (Multi-Port Concurrent Transverse Test Method).
This thesis focuses on issues of synchronization and traffic pattern generation in multi-port router concurrent testing environment. The MPC-TTM enables test components to be physically distributed, which, in turn, demands synchronization mechanisms to coordinate behavior among components. Better still, existing test cases without synchronization mechanisms can be fully utilized. The author has solved the problem by unexceptionally inserting synchronization points to all the nodes in the test tree of a test case with a synchronization statement (null or real) during test case compiling. During multi-port test compiling, appropriated synchronization statement can be added to relevant test cases in TTCN-3 without synchronization settings from the TTCN-3 test case library.
To simulate the real network traffic patterns in performance testing, there is a need to generate appropriate traffic as input to the RUT (Router Under Test) with certain types of coordination among all ports whenever necessary. In view that long term monitoring results have shown the self-similar nature in network traffic, the author has deliberately chosen such pattern for his experiment of traffic generation. Similar mechanisms can be applied to other traffic pattern generation although no further experiment with other types of traffic has been carried out this author's work.
Experiments with synchronization and traffic pattern generation have shown that the mechanisms proposed by the author are workable and can be easily adapted to the DMC-TS under development at SC-Netcom Lab.
引文
[1] RFC 0791-Internet Protocol Specification.
[2] RFC 2460-Internet Protocol. Version 6(IPv6) Specification, December 1998
[3] ISO/IEC JTC1/SC21. Information System Technology-Open System Interconnection-Conformance Testing Methodology and Framework(part 1-7). March 14, 1994
[4] Huaxin Zeng and Dave Rayner, "Gateway Testing Technique", in: "Protocol Specification, Testing and Verification", Ⅳ edited By Y. Yemini, and etc., North-holland Publishers, 1984, 637-656.
[5] H. X. Zeng and D. Rayner, "Gateway Testing Techniques" in: Yemini, Y. (ed.), Protocol specification, Testing, and Verification, Ⅳ, P637-650, North-holland, 1985.
[6] H. X. Zeng, "On Gateway Testing Techniques", PhD Thesis of University of London, 1985.
[7] 曾华燊．联网机的标准化测试技术．通信学报．1986年11月．第7卷，第4期：19-26。
[8] ITU-T Recommendation X. 292: OSI Conformance Testing Methodology and Framework for Protocol Recommendations for ITU-T Applications-the tree and Tabular Combined Notation (TTCN), 1998.
[9] Draft ETSI ES 201 873 1-7, Method for Testing and Specification-The Testing and Test Control Notation Version 3(TTCN-3), Part 1-7, March, 2003
[10] 曾飞．双端口测试器的可执行测试例生成系统研究与开发西南交通大学硕士论文．2006年：1-2
[11] Object Management Group. The Common Object Request Broker: Architecture and Specification, Section3: Interface Definition Language(IDL). OMG CORBA V2. 2. 1998
[12] 宋波．并发多端口IP路由器测试技术研究．西南交通大学博士论文．2005年：24-25。
[13] 宋波．并发多端口IP路由器测试技术研究．西南交通大学博士论文．2005年：43-44。
[14] RFC 2544-Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices, IETF, March 1999.
[15] RFC 1944-Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices, IETF, May 1996.
[16] TollyGroup http://www.tolly.com
[17] Spirent Communication, http://scdn.spirentcom.com
[18] Agilent Technologies, http://www.agilent.com
[19] 宋波，沈含笑，董思好．“并发多端口测试定义语言CMPTDL”《四川大学学报》2005年第五期，．925-931．
[20] 杨剑峰 常晓波 李敏 分布式系统原理与范型 清华大学出版社 2004年1-7
[21] 李昕昕．多端口并发测试协调管理协议研究 西南交通大学硕士论文．2006年：14-15
[22] 张尧学，史美林．计算机操作系统教程．第2版．清华大学出版社，2000年：P52
[23] [英]Jean Bacon，Tim Harris著．操作系统——并发与分布式软件设计．陈向群 等译．电子工业出版社，2005年：342-345
[24] Jacobson. Congestion Avoidance and control. Computer Communication Review. 1988. vol. 18, no. 4: P314-329(Aug)
[25] 李昕昕．多端口并发测试协调管理协议研究西南交通大学硕士论文．2006年：36-37
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[27] Jim Beveridge ＆ Robert Wiener 著 侯捷译 Win32多线程程序设计 华中科技大学出版社 2002年：P8
[28] 王险峰，刘宝宏．多线程编程原理与应用 清华大学出版社 2002年：P137
[29] 黄维通 Visual C＋＋面向对象与可视化程序设计 清华大学出版社 2003年65-67
[30] 张志强 Windows编程技术 机械工业出版社 2003年7-8
[31] 郝文化，文自勇，王浩强，曹华伟 Windows 多线程编程技术与实例 中国水利水电出版社 2005年9-10
[32] 张志强 Windows编程技术 机械工业出版社 2003年 256-257
[33] 王险峰，刘宝宏．多线程编程原理与应用 清华大学出版社2002年：161-165
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[39] 徐慧 李骐 陈涤．基于ns仿真器的自相似业务模型的研究和实现 计算机与信息技术 2004年第三期 P43
[40] 徐慧 李骐 陈涤．基于ns仿真器的自相似业务模型的研究和实现 计算机与信息技术 2004年第三期 P45
[41] 李成忠 计算机网络原理与设计 高等教育出版社 2003年 P75
[42] 吴援明，宁正容，梁恩志 网络自相似业务模型进展 通信学报 第25卷第3期 P99
[43] ALEXANDER R, BROWNLEE N, ZIEDINS I. Modeling self-similar network traffic[R]. University of Auckland, 1995.
[44] 吴援明，宁正容，梁恩志网络自相似业务模型进展通信学报 第25卷第3期 P101
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[47] 余健．IP 路由器测试系统编解码技术研究与编解码器的开发 西南交通大学硕士论文．2005年：16-P18
[48] 曾飞．双端口测试器的可执行测试例生成系统研究与开发 西南交通大学硕士论文．2006年：42-43
[49] 李成忠 计算机网络原理与设计 高等教育出版社 2003年76-77
[50] 马皓 关于网络流量自相似特性的研究 北大网络实验室2002年21-22
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