（通信与信息系统专业论文）ospfv3和aodvjr路由协议研究与测试.pdf

北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 摘要 随着i n t e r n e t 的迅速发展，网络规模不断扩大，结构日趋复杂， 高效稳定的路由协议成为保障网络性能的重要因素。协议测试是保证 协议实现其目标性能的有效手段，对于路由协议的测试日益成为众多 科研人员所关注的热点和工程实践的必要环节。虽然全世界都把6 作为下一代m 网络发展的标准，v 6 的一系列相关协议标准也相继 制定出台，但是，还没有一个对于i p v 6 下网络协议进行测试的统一 规范。尤其是对于，、，6 下各种路由协议的测试技术研究就显得紧迫 而重要。 本论主要进行了两部分工作：一是依托北京交通大学球网络实验 室的国家8 6 3 项目：“高性能i p l ，6 路由器协议栈软件”，深入研究了 o s p f v 3 路由协议，对其进行了一致性测试，保证了路由协议栈软件的 质量，顺利通过国家8 6 3 验收。另一部分是作为h e l i c o 岫公司的国家 科技部启动的“创新基金项目短距无线网络z i g b e e ( 紫蜂) 技术 研制与开发”项目中的一部分一一i p v 6o v e ri e e e 8 0 2 1 5 4 协议栈的 开发，针对低速无线个域网中我们自主实现的a o d v j r 无线路议进行 测试。测试工作主要包括测试原理简介、路由协议介绍、列举测试点、 编写测试用饲、搭建测试环境并进行测试、分析测试结果。通过测试 工作，发现软件中潜在的问题，找到代码实现上不符合协议标准的地 方，给开发人员提出建议。 关键词：i p v 6o s p f v 3a o d v测试 北京交通大学硕士学位论文0 s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 a b s t r a c t w l t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e m e t ，w en e e dm o r ce 伍c i e n ta l l ds t e a d y r o u t i n gp m t o c o l st oe n s u r e e t w o r kp e r f 0 珊锄c e p r o t o c o lt e s t i n gi sa i l e 所c i e n tw a yt oa s s u r et h ep r o t o c o l i m p i i c a t i o n ，s c i c n t j s t sp a ym o r ea l l d m o r ea t t c n t j o nt or o u t i n gp m t o c o l t e s t i i l 岛a i l dj tb e c o m e sa l li m p o n 姐t t a c h ei nap r o j e c t 皿o u 曲w ec o n s i d e r e di p v 6a sas t a l l d a r do ft i l en e x t g e n e f a t i o ni pn e t 、o r k ，a n das e r i e so fp f o t o c o l so fi p v 6h a v et u m e du p ， t h e r es t i l ld on o th a v et c s ts t a d a r dt ot i l ei p v 6p f o t o c o l s ，e s p e c i a l l yt o i p v 6m u t j n g p r ) t o c o l s r 1 1 i i sp 叩e ri n c l u d e s 铆op a n s ：t l l e6 i s to n ej sp a r to fn a t i o n a l “8 6 3 ” p r o j e c t “i p v 6r o u 咖gp r o 眦o ls t a c ks o f t w a r ew j t l lh 蛐p e 怕珊a n c e ”， r e s e a r c hd e e p l ya l l d f o c i l so nt l l et e s t i n go f0 s p f v 3d y n 锄i cm u t i n g p r o t o c 0 1 t h es e c o n do ej sap a no fl h eh e l j c o m mc o m p a n yp r o j e c t “z i g b e ep r o t o c o ls t a c kd e v e l 叩m e n t ”i p 、r 6o v e rm e e 8 0 2 1 5 4 d e v e l o p m e n t ，f o c u so nt h ea o d v j rr o u t i l l gp m t o c o l t e s t i n gi nl r w p ：f 悄 t h ew o f km a i l l l yi n c l u d et e s t i l l gp m t o 1 ，r o u t i n gp m t o c o l i n t r o d u c t j o n ， s p e c i a l i z et e s t i n gf c a t u r e s ，w r i t ct c s t i n gc a s e s ，p u tu pt c s t i n ge n v j m 劬e n t a n de x e c u t et e s “n gp r o c e s s w i t l lt h et e s tw o r kw ef i n do u tt h ep r o b l e m s o f t h es o f 时a f c ，i n s p e c tt h ea c c o m p l i s ho ft h ec o d et h a td i s a c c o r dw i t ht l l e p r o t o c o l ，g i v ep r o p o s a l st od e v e l o p e l k e yw o r d s ：i p v 6o s p f v 3a o d vt e s t l 北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 第一章绪论 1 1 背景和意义 计算机技术已经越来越广泛地应用于国民经济和国防建设等各个 部门，尤其是在航空航天、核能、通信、交通、金融等一些关键领域 中，计算机的作用更加重要。作为计算机的一个重要应用，网络技术 在近几年来得到迅速发展，网络给人的学习和生活都带来了深远的影 响。而路由协议作为保证整个网络有效互联、保持两络拓扑快速变化 的主要协议，则日益成为i n t e r n e t 的灵魂。随着i n t e r n e t 的迅速发 展，网络规模不断扩大，结构日趋复杂，高教稳定的路由协议成为保 障弼络性能的重要因素。 经过几年的发展，i p v 6 技术已经日渐成熟，较为成功的解决了 i p v 4 所存在的问题，成为下一代互联网的标准1 2 】。i p v 6 作为下一代 i n t e r n e t 的核心，深受各研究部门和网络生产厂家的青睐，各种i p v 6 产品陆续推出，然而，对应同一标准却存在许多不同的实现版本。虽 然i p v 6 作为下一代的网络协议推出已经有1 0 年之久，国际标准组织 也已经制定了各种i p v 6 下的路由协议的标准，但是i p v 6 两络还只是 处于小规模试运行阶段，还没有大规模商用。基于i p v 6 的路由协议 只有为数不多的几家公司开发出了试验版本而且不同公司的这些版 本没有经过统一的入网测试，兼容性上必定存在很多问题。如果将不 同公司的i p v 6 路由器同时接入网络，可能会存在通信协议理解的错 误，网络中的路由器上一个很小的不协调就可能导致整个网络的瘫 痪。现在随着因特网向i p v 6 过渡步伐的加快，迫切需要制定出一套 北京交通大学硕上学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 议的内部处理过程，则采取灵活的非形式化的方法。在测试实践中， 一方面应当充分利用现有的成果和经验，进行改进和扩展，同时探索 更适合于路由协议测试的方法、手段乃至系统。 本文通过对i p v 6 下路由协议测试技术的研究，给出了一套对基于 i p v 6 的o s p f 动态路由协议和低速无线个域网的a o d v 路由协议的测试 方案，对于匡家制定i p v 6 下的路由协议测试规范具有参考价值，也可 用于各公司的i p v 6 路由器产品和无线传感器网络的测试工作。 2 协议测试的国内外研究现状 协议测试是保证协议实现其目标性能的有效手段，它从六、七十年 代开始受到研究人员的重视，并投入了大量的人力物力从事这方面的 研究。围绕着协议，已经开展了各种各样的研究，从而形成了一个新的 学术领域协议工程学。协议测试是协议工程学的一个重要分支。 由于一个标准的协议的各种实现之间并不能确保成功可靠地通信，所 以协议测试研究应运而生。在过去的几十年间，将协议测试的研究分 成一致性测试、互操作性测试和性能测试分别进行研究。而且，协议 测试的研究是由国际标准化组织倡导的，其中很多概念基于开放系统 互联o s i 的7 层参考模型。 许多计算机厂家和实验室纷纷推出自己的测试系统和测试仪。例 如：美国s p i r e n t 公司的协议一致性测试仪、加拿大i d a c 0 m 公司的0 s i 协议一致性测试仪、美国a l c a t e lt i t n 公司的0 s i 协议一致性测试系 统x r t l e 、美国a l c a t e l 公司的0 s i 协议一致性测试仪系列、美国惠普 公司的测试仪系列、法国的一家实验室的跨式测试系统以及柏林的 g o r 科学研究院的计算机技术与信息协会开发的t e k 0 s 测试系统等。 北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 瓤a o d v i r 路由协议研究与测试 近几年来，中国的很多研究机构也投入了大量精力进行网络协议 测试工作的研究。这其中主要有清华大学计算机系网络实验室，开发 了一套测试集自动生成系统；中科院的网络测试实验室，进行了较多 对基本网络协议和测试技术的研究，初步开发了基于i p 协议的一致性 测试软件：华为、中兴等网络设备厂商，他们由于需要对自己的产品 进行测试也进行了一些针对自己产品的协议测试工作。这些单位主要 是对1 p v 4 下的基本协议和路由协议进行测试，北京交通大学i p f 网络实 验室作为国内最早从事i p v 6 网络研究的机构，对于i p v 4 和i p v 6 下的路 由协议进行了大量研究，开发了一套兼容i p v 4 和1 p v 6 的协议测试系 统。 由于各个实验室的大量投入，协议一致性测试技术已经取得了不 少成绩。并在不断通发展前进。 1 3 论文的主要工作 “商性能i p v 6 路由器协议栈软件”是由北京交通大学负责的国家 8 6 3 重大科研项目。本项目组在多年信息网络的研究，特别是i p v 6 研究成果基础上，斜甩自己歼发鲍i p v 5 路出器平台，实现支持 v x w o r k s 、l i n u x 等操作系统，具有多操作系统移植性、稳定性，能方 便地运行于“8 6 3 ”i p v 6 硬件平台，兼顾效率的i p y 6 协议栈软件，并 进行了测试，通过鼠家验收， 本文的来源主要是对于项目中的0 s p f v 3 路由协议的测试工作。测 试作为整个协议栈软件工作的一部分对于整个软件的质量保证具有 非常重要的作甩。要求通过溺试工 车，发现软 牛中潜存钓b u g ，找 到代码实现上不符合协议标准的地方，给开发人员提出需要解决的问 北京交通大学硕十学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 题。 其次，最新e e 提出了8 0 2 1 5 4 标准实现低速率的无线通信， 并在此基础上构架z i g b e e 网络。而传感器网络是l p v 6 的“杀手级” 应用，我们把6 引入此网络，实现了基本的m e s h 网络，本文主要 进行了i p v 6o v e r 磁e 8 0 2 1 5 4 网络路由协议a o d v 的设计和测试工 作。并针对在短距无线网络的测试过程中出现的问题提出了“黑名单” 的测试方法。 论文的工作主要包括以下几个方面： ( 1 ) 首先，论文分析了软件测试的一般性理论，介绍了软件测 试的目的、原则和发展方向，介绍了软件测试中最常用的黑盒测试和 白盒测试技术。 ( 2 ) 其次，论文分析了路由协议的特点并研究了路由协议的测 试技术，主要是详细介绍了基于i p v 6 的o s p f v 3 路由协议和基于i p v 6 的低速无线个域网的a o d v 路由协议。 ( 3 ) 然后，介绍了路由协议测试的基本理论、分类、方法，提 出了0 s p f v 3 协议的一致性测试方法和无线a o d v 路由协议的测试方 法。 ( 4 ) 对协议进行了测试。主要包括：列举测试组、编写测试例、搭 建环境并进行测试、分析测试结果：针对无线网络的特点制定相应方 案进行测试。 北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 第二章测试原理与技术 2 1 软件测试理论介绍 2 1 1 软件测试的定义及目的 在开发大型软件系统的漫长过程中，面对着极其错综复杂的问 题，入的主观认识不可能完全符合客观现实，与工程密切相关的各类 人员之间的通信和配合也不可能完美无缺，因此，在软件生命周期的 每个阶段都不可避免地会产生差错。我们力求在每个阶段结束之前通 过严格的技术审查，尽可能早地发现并纠正差错；但是，经验表明审 查并不能发现所有差错，此外在编码过程中还不可避免地会引入新的 错误。如果在软件投入生产性运行之前，没有发现并纠正软件中的大 部分差错，则这些差错迟早会在生产过程中暴露出来，那时不仅改正 这些错误的代价更高，而且往往会造成很恶劣的后果。测试的目的就 是在软件投入生产性运行之前，尽可能多地发现软件中的错误。 下面这些规则可以看作是测试的目标或定义： ( 1 ) 测试是为了发现程序中的错误而执行程序的过程； ( 2 ) 好的测试方案是极可能发现迄今为止尚未发现的错误的测试方 案； ( 3 ) 成功的测试是发现了至今为止尚未发现的错误的测试。 从上述规则可以看出，测试的正确定义是“为了发现程序中的错 误而执行程序的过程”。这和某些人通常想象的“测试是为了表明程 序是正确的”，“成功的测试是没有发现错误的测试”等等是完全相反 6 北京交通大学硕士学位论文 o s p p v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 的。正确认识测试的目标是十分重要的，测试目标决定了测试方案的 设计。如果为了表明程序是正确的而进行测试，就会设计一些不易暴 露错误的测试方案；相反，如果测试是为了发现程序中的错误，就会 力求设计出最能暴露错误的测试方案。 基于不同的立场，存在着两种完全不同的测试目的。从用户的角 度出发，普遍希望通过软件测试暴露软件中隐藏的错误和缺陷，以考 虑是否可接受该产品。从软件开发者的角度出发，则希望测试成为表 明软件产品中不存在错误的过程，验证该软件已正确地实现了用户的 要求，确立人们对软件质量的信心n 2 1 2 软件测试方法和流程 软件测试方法主要有黑箱测试与白箱测试两类。黑箱测试又称功 能测试、数据驱动测试或基于规格说明的测试，是在完全不考虑程序 内部结构和内部特性的情况下，只根据需求规格说明书的要求来检查 程序的功能是否符合它的功能说明。黑盒测试方法主要有等价类划 分、边界值分析、因果图、错误推测等，主要用于软件确认测试。“黑 盒”法着眼于程序外部结构、不考虑内部逻辑结构、针对软件界面和 软件功能进行测试。是穷举输入测试，只有把所有可能的输入都作为 测试情况使用，才能以这种方法查出程序中所有的错误。实际上测试 情况有无穷多个，人们不仅要测试所有合法的输入，而且还要对那些 不合法但是可能的输入进行测试。在独立测试阶段多采用黑箱测试方 法。协议一致性测试属于黑盒测试的范畴。 白箱测试又称结构测试、逻辑驱动测试或基于程序的测试，允许 测试人员对程序内部逻辑结构及有关信息来设计和选择测试用例，对 程序的逻辑路径进行测试。白盒测试的主要方法有逻辑驱动、基路测 一7 北京交通大学硕上学位论文；p f v 3 和a o d v 剪路由协议研究与测试 试等，是穷举路径测试，主要用于软件验证。适合在单元测试中运用。 从测试实际的前后过程来看，软件测试是由一系列的不同测试所 组成，这些软件测试的步骤分为：单元测试、集成测试、确认测试、 系统测试和验收测试。 单元测试：针对每个模块进行的测试，可从程序的内部结构出发 设计测试用例，多个模块可以平行地对立地测试。通长在编码阶段进 行，多为白盒测试。 集成测试：在单元测试的基础上，将所有模块按照设计要求组装 成为系统，必须精心计划，应提交集成测试计划、集成测试规格说明 和集成测试分析报告。 确认测试：完成集成测试以后，要对开发工作初期制定的确认准 则进行校验。验证软件的功能和性能及其它特性是否与用户的要求一 致，通常采用黑盒测试方法。 验收测试：检验产品质量的最后一道工序。与前面讨论的各种活 动不同之处在于它突出了客户的作用，同时软件开发人员也有一定程 度的参与。 测试工作的总体流程如图2 1 所示： 2 2 协议测试 图2 1 测试工作总体流程图 2 2 1 协议测试介绍 协议测试是对被测系统进行系列业界认可的规范性操作，并将 其得出的实验结果与协议规范相比较，判定二者是否完全相符。若相 符则该被测系统所配置的协议正确，否则有误。 协议测试大都采用黑盒测试。它首先是准确判定针对该被测系统 的有目的的输入信息和输出信息的具体实现；然后再将输入信息和输 出信息所实现的具体形式进行比较和判别；最后与实验预期结果相 北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 比，从而判定该协议是否正确实现。这种协议测试的基本概念模型如 图2 2 所示： 图2 2 协议测试的基本概念模型 在对协议测试进行详细介绍之前，先对协议测试模型中几个关键 词解释如下： 被测系统( u n d e r t c s t e r ) ：在具体实验中，希望对其进行协议测试 的一个具体系统。 测试系统( t c s t e r ) ：针对被测系统所设计的一种针对性很强的测 试结构。 被测实现i u t ( i i n p l e m c n t u n d e r t e s t ) ：针对某一个协议的具体实 现。 控制观察点p c o ( p o i n to f o d n t r o l 柚do b e r v a t i o n ) ：测试设备 对被测实现进行观察控制所接触。 2 2 2 协议测试的基本方法 对于相同的协议进行测试，可以有多种不同的测试方法，而这些 测试方法的分类方式也有不同的标准。但是，现在一般来说，对于测 试系统中被测对象i u t 而言，可以根据测试系统所控制的p c o 的位 置不同，将这些测试方法分为4 种【5 j ：本地测试法、远程测试法、分 布测试法、协同测试法。每种测试法都有自己的优点和缺点。由于远 程测试法是将i u t 视作一个黑盒，在远端、外部进行协议测试，不会 有许多测试软件在被测系统中工作，从而减少了对被测系统本身的影 北京交通大学硕士学位论文 0 s p f v 3 和a o d v 扣路由协议研究与测试 响，因此现在的协议测试大部分都是采用该测试方法。 2 2 3 协议一致性测试 协议一致性测试是协议工程中难度最大，实现最困难的一个课 题，它是近年来的热门问题。 1 一致性定义 所谓一致性测试就是验证设备实现与相应协议标准的一致性，检 验不同的待测设备是否能够满足一个统一的要求，从而在相同的外部 条件下进行相同的动作，并且输出相同的结果。如果完全一致，就说 明协议的实现是完全正确的。“一致性”在这里有两种含义：“彻底性” 和“标准性”。彻底性是指所实现的协议必须经过彻底性测试，和程 序测试一样，程序的转移和变量的取值范围都必须使用一次或多次以 上。标准化是指测试套也必须是标准的【6 】。 在o s i 范畴内，如果一个实际系统在它与别的实际系统通信中所 表现的行为符合o s i 协议规范的一致性要求，我们就说他呈现了一致 性。 2 一致性测试的基本流程 一致性测试实质上是利用一组特定的测试例，在一定的网络环境 下，对待测设备进行黑箱测试，通过比较实际输出与预期输出的异同， 判定待测设备在多大的程度上与标准描述相一致，并借此来保证通过 一致性测试的设备在不同网络中的表现一致。 协议一致性测试的基本流程如图2 3 所示： 北京交通大学硕士学位论文0 s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 图2 3 一致性测试的基本流程 ( 1 ) 测试集的生成 这个阶段主要包含协议测试集的确定、分组、设计及其形式化描 述。测试集的生成阶段并未直接参与协议的测试行为，但它是所有测 试工作的基础。 ( z ) 测试管理 在这个阶段，主要是进行协议测试前的各种准备工作，尤其是直 接与测试系统具体参数配置有关的各种设置。其中，最为重要的是根 据协议实现功能申明和协议实现参数说明来进行测试集的选择，并设 置相应的各种参数化，同时对测试系统进行初始化，从而开始启动测 试环境。 测试管理阶段是下面测试管理的直接准备者，同时，往往还可以 通过测试操作的反馈信息来介入到测试执行阶段的某些活动。 ( 3 ) 测试执行 这个阶段就是为测试系统包括各个测试子系统提供经过测试集静 北京交通大学硕士学位论文 o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 态选择后的每个测试例，并按照某种预先次序由测试系统来具体执行 测试。 ( 4 ) 测试结果分析和报告 这个阶段主要就是根据测试执行阶段获取的相关信息自动生成测 试结果，并根据所定义的测试报告格式，生成测试结果报告。 协议一致性测试是网络测试的一个重要方面，是提高协议实现正 确性的重要保证，也是测试研究的重点和难点。 2 2 4 路由协议的特点及其测试 路由是把信息从源( 发起者) 穿过网络传递到目的地的行为。路 由包含两个基本的动作：选路和转发。在口网络中，路由的选择由 路由器来完成。路由协议实现了路由器与路由器之间的通信，这种通 信既可以发生在自治系统内，也可以发生在自治系统之间。路由协议 与其它协议相比较，具有许多特殊的地方。认识路由协议的特点是对 路由器开展有效的测试工作的基础。 路由协议与传统的协议有很大的不同。对l s o 等传统的网络协议 而言，一般情况下，第n 层通信协议都有相应的n 1 层服务和n + 1 层服务，而路由协议则没有这种相应的上层协议存在。但是，路由协 议更着重在路由协议之间的相互交互，一般有两种情况，即相同路由 协议不同路由器之间和同一路由器的不同端口之间的相互交互，和同 一路由器内部的不同路由协议之间的相互交互【w 。 路由协议的目的是为建立路由提供所需的信息。一般来说，协议 传送的通常是上层协议的数据，其目的是将这些数据正确、迅速地传 送；而路由协议交互的是关于网络拓扑结构的信息，证确地处理、发 送这些信息，形成对于网络拓扑结构的正确反映是路由协议的主要功 1 3 北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 能，并不要求数据的“尽力转发”，相反，各个路由协议中对尽量减 少数据量的交互、降低交互的频率，避免路由更新时造成突发数据都 有所考虑。 路由协议本身具有分布式系统的特点。各种不同的自治系统内和 自治系统之间的路由器相互联系通信、相互作用来实现各种网络之间 的数据传输。这种分布式的数据传输配合正是网络功能实现的根本。 即便是在同一台边界路由器，它的每个路由器端口都会独立地运行相 同的各种路由协议，这些路由协议之间相互交互、协调作用，保证了 路由器数据转发作用。由此可见，路由协议具有分布式和并发系统的 特性。 传统的协议测试主要着重于协议的状态机的分析、测试，也就是 更多的考虑协议从开始建立连接到解除连接的整个过程。而路由协议 除了状态机的描述外，更多地考虑分析、测试当协议实现处于稳定状 态时的各种协议行为，尤其是对各种数据交互的处理分析。 对于路由协议的测试要充分考虑这些特点，才能寻找到适合路由 协议测试的方法，才能更好的编写出优秀的测试例。 北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 路 图3 1o s p f 工作流程图 3 1 1o s p f v 3 分组结构 对于不同的数据包类型，o s p f v 3 都有一个共同的1 6 字节的公共 数据包头【9 】，如图2 3 所示。 o 7 81 51 63 1 版本类型包长度 路由器i d 区域i d 校验和实例i d零域 图3 2o s p f v 3 的公共包头 0 s p f v 3 使用了5 种不同的报文类型，每种类型都设计成支持网 北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 络中不同的、高度专门化的功能。这5 种报文类型如下所示：呼 叫报文：该报文用于建立和维护邻接节点关系。在o s p f v 3 中，邻接 是交换路由选择数据的基础。正是通过使用了呼叫协议，o s p f v 3 节 点才能发现本区域中的其它o s p f v 3 节点，然后在发现的邻居节点中 决定是否建立邻接关系，即是否建立通信，互相交换链路状态信息。 数据库描述报文：这种类型的报文用于描述路由器的链路状态数 据库内容，但不实际传送这个数据库。它用于告诉那些需要交换的路 由器自己的链路状态数据库中包含哪些l s a ，并且它还用于协商交换 过程中所需要的主次路由器。 链路状态请求( l s r ，i j i l l 【s t a t cr e q u e s t ) 报文：该报文用于请求 邻居路由器链路状态数据库的特定部分。在接收到d d 报文后，如果 o s p f v 3 路由器发现邻居路由器的信息比自己的更新或更完善，路由 器将向其邻居路由器发送一个链路状态请求来请求更新的链路状态 信息。 链路状态更新( l s u ，l i n ks t a t eu p d a t e ) 报文：链路状态更新报 文常常用于向其邻居节点传送所请求的l s a 。 链路状态确认( l s a c k ，i j i l ks t a t e a c k n o w l e d g m e n t ) 报文：该报文 用于保证o s p x 北京交通大学硕士学位论文 0 s p f ”和a o d v j r 路由协议研究与测试 4 如果路由器是新选举出来的d r 或b d r ，或者不再是d r 或 b d r ，则重复步骤2 和3 ，然后跳到步骤5 。 5 通过上述步骤，路由器现在应当是d r 或b d r ，此时路由器的 接口状态也应当被相应的设置。如果路由器现在是d r ，则接口状态是 d r ；如果路由器现在是b d r ，则接口状态是b d r ；其它情况下，接口 状态是d r o t h e r 。 6 如果连接的网络是n b m a 并且路由器刚成为d r 或叻r ，则它 应当开始给那些不能成为d r 的邻居发送h e l l o 报文。这是通过给每 个路由器优先级为o 的邻居启动s t a r t 事件完成的。 7 假如上述计算导致d r 或b d r 的身份改变了，则跟该接口有 关的近邻需要重新定义( 有些近邻要形成，有些要解除) 。为完成这 一任务，在所有状态至少为2 一w a y 的邻居上触发事件a d j o k ? 。这将 导致重新检查它们是否可以成为近邻。 上述步骤有可能导致同一个路由器既是d r 又是b d r 。被选举出 来的d r 不一定是具有最高路由器优先级的路由器，被选举出来的 b d r 也不一定是具有第二高路由器优先级的路由器。 3 1 3 链路状态通告l s a 对于路由器所处的每个区域，路由器都需要维护一个链路状态数 据库。对每个区域的最短路径树的计算，分别由每个路由器以自己为 树根进行。 一个区域的链路状态数据库由路由器l s a ( r o u t c 卜l s a ) 、网络 l s a ( n e t w d r k 凼) 、域间前缀岱a ( i n t e r - a r e a _ p r e f i x l s a ) 、域问 路由器l s a ( i n t e r - a r e a r o u l e 卜l s a ) 、自治系统外部l s a ( a s e x t e m a l l s a ) 、链路l s a ( u n l 【一l s a ) 、域内前缀u 渔 2 0 北京变通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由地望凹究与测试 ( i n t r a a e a p r c f i x l s a ) 等组成。这些l s a 用于描述o s p f v 3 路由 选择的不同方面，它们可以直接对0 s p f v 3 区域中每个路由器直接寻 址，并且同时发送信息。l s a 描述了网络拓扑结构中的每一条链路的 相关信息， 3 1 3 1 l s a 的分组格式 每个类型的l s a 都有自己的结构，但是。它们都由一个公共头 开始。这个公基头具有固定的长度，都为2 0 字节。璐a 的公共头分 组格式如图2 4 所示： l s a 经历时间l s a 类型 链路状态m 通告路由器 【s a 序号 u a 校验和 长度 3 1 3 2l s a 的更新 图3 ，3l s a 公共头 在o s p f v 3 协议中，l s a 不是一直不变化的。下列事件会导致 l s a 的更新： ( 1 ) 路由器自己产生的l s a 中有个l s a 的l s 年龄达到了 l s r e & s h 弧m e 。在这种倩况下，不管礁鱼的皮容是否相周，都应当 产生新的l s a 。这样做的目的是使得链路状态的计算增加了健壮性。 但是，在m i n l s n e i v a l 时间内不应生成两个相同的l s a 。这可能要 求把下仑实例的生成推迟到m i a 璩i n 把n 堪后。 2 】， 北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a d d v i r 路由协议研究与测试 ( 2 ) 一个和路由器相连的网络上的d r 发生改变。此时应当生成 新的r o u t e r l s a 并且若路由器自身成为了d r ，则还要生成 n e m o r k l s a 。若路由器自身不再是d r ，则应当把路由器为该网络 已经产生的n a t w o r k l s a 从路由域中删除。 ( 3 ) 有一个邻居路由器改变成f u us t a t e 或改变为不是f u us t a t e 。 这可能意味着需要生成一个新的r o u t e r l s a 实例。而且，假如路由 器自身就是所连网络的d r ，需生成一个新的n e t w o r k - l s a 。路由器 应当产生( 或重新产生) 或删除链路上的n e t 、o r k l s a 和一个或多个 r o u t e r - l s a 、i n t m a r e a n f i x l s a 。 ( 4 ) 在路由表中增加或删除或修改域内路由。这可能导致为每个 连接域生成一个新i l l t r a a r e a p r c f i 【l s a 和i n t r a a r e a r o u t c r - l s a 实 例( 可能包括为主干域生成) 。 ( 5 ) 在路由表中增加或删除或修改域问路由。这可能导致为每个 连接域生成一个新h l t e 卜a r e a p r c 血i 姒和i n t e r - | a i c a r o u t e r - l s a 实 例( 但永远不为主干域生成) 。 ( 6 ) 浚路由器刚刚连到一个域上。该路由器于是必须为新连的域 生成i n t e 卜a r c a 。p r c f i x l s a 和h t c 卜a r e a r o u t e 卜l s a 。 ( 7 ) 当路由器的某个虚链路发生变化时，可能要给虚链路的传输 域生成一个新的l 沁u t e r - l s a ，同时给主干域生成一个新的 r o u t e r - l s a 。 ( 8 ) 通过直接与外部路由协议( 例如b g p ) 联系而获得的外部路 由变化了，则将导致a s b r 生成一个新的a s e x t e 皿a 1 l s a 实例。 ( 9 ) 路由器不再是a s b r 。此时，路由器应删除它以前生成的所有 a s e x t e m a l 璐a 。 0 0 ) 当路由器某个接口的状态发生改变。路由器应当产生( 或重 北j 荨翅大学硕士学位论文 o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 新产生) 它的【j n i 【l s a 和一个或多个r o u t e r _ l s a 、 i t r a a r e a - p r e f i x l s a 。 0 d 链路上d r 的身份发生改变。路由器需要产生( 或重新产生) 或删除它的n c t w o r k - l s a 和一个或多个的r o u t e f - l s a 、 i n t r a a r e a p r e f i x l s a 。 一个邻居的接口i d 发生改变。这可能导致路由器为相关域 产生一个r 0 u t e 卜l s a 的新实例，并且重新产生一个或多个 h t r a a r e a p r c f i x l s a 。 一个相连的链路上增加了一个新的前缀或是删除了一个前 缀。这导致路由器为该链路重新产生i j n k l s a 。如果该路由器是和 该链路相连的唯一的路由器，则导致路由器重新产生一个 i n t r a a r e a p t c f i 】【l s a 。 当接收到一个新的工j n l 【l s a 时，导致链路上前缀的聚合发 生改变。如果该路由器是链路上的d r ，则它产生一个新的 i n t r a a r e a p r c f i x i s a 。 3 1 4 o s p f v 3 和o s p f v 2 的比较 o s p f v 3 是在o s p f v 2 的基础上发展而来的。由于v 4 和，v 6 协议的不同，使得o s p f v 3 在0 s p f v 2 的基础上做了许多改动。与 0 s p f v 2 相比，o s p f v 3 的优点主要体现在以下几点： 1 扩展性 0 s p f v 3 的主要目的之一是“开发一种独立于任何具体网络层的 路由协议”。为实现这一目的，o s p f v 3 做了以下几点改动： ( 1 ) o s p f v 3 基于“链路”实现而不再基于“子网”实现，包交 互使用的目的地址是链路本地地址而不是全球单播地址。这样就使得 北京交通大学硕士学位论文o s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与涮试 只要在数据链路层能够通信的两个路由节点都可以交互0 s p f v 3 信 息，而不管这两个节点在不在一个子网上。客观上，不再受具体网络 层通信的限制。 ( 2 ) o s p f v 3 的内部路由信息被重新进行了设计，路由器l s a 和网络 l s a 不再含有任何网络地址信息，只说明拓扑结构，为公告计算域内 路由必须的地址信息，o s p f v 3 引入了另外一种专门的l s a ，即域内 前缀l s a 。 2 通用性 o s p f v 3 增加了多种可选功能，如多播0 s p f 等，以实现通用性。 为了达到这一目的，o s p f v 3 扩展了功能选项数据域( 由o s p f v 2 的 l 字节增加到o s p f v 3 的3 字节) 。 3 简单性 ( 1 ) 通过利用，v 6 包的安全头，0 s p f v 3 消息可以被认证和加密， 而不需要单独的安全认证。 ( 2 ) 在0 s p f v 3 中，多个实例的实现是通过在0 s p f v 3 包头中加 入“实例i d ”字段来实现的，而在0 s p f v 2 中多个实例的实现是通 过验证类型和验证数据实现的。 ( 3 ) 对多宿主机的支持：连在不同子网上的主机称为多宿主机。 在o s p f v 3 中用一个r 比特来标志该节点是否为路由器。 总之，o s p f v 3 是一个非常强大的特性丰富的开放路由选择协议。 在正确完成所有工作后，o s p f v 3 网络将回报给你稳定的性能和快速 的汇聚。 北京交通大学硕上学位论文o s p f v 3 和a o d v i r 路由擤议研究与测试 部处理过程和性能方面的测试，如收敛时间、交互频率和吞吐量等， 是路由协议测试的重点和难点。 对于l p v 6 下的动态路由协议i 受0 试首先是对于i p v 6 网络的测试， 需要搭建一个i p v 6 的网络环境，也就是所有的主机接口都需要配备 有i p v 6 地址，路由协议测试仪能够收发各种i p v 6 数据包，能够包括 各种路由协议的内容，并可以对接收到的各种i p v 6 数据包进行分析。 而其它的步骤，与测试i p v 4 下的路由协议基本相同 x 北京交通大学硕士学位论文0 s p f v 3 和a o d v j r 路由协议研究与测试 三个小测试组【1 2 】： ( 1 ) h e l l o 有限状态机( h e l l o f s m ) ：主要是描述h e l l o 报文对邻居 状态的影响，总共编写了1 3 个测试例。 ( 2 ) 数据库交互( d a 劬a s e e 】【c h a n g c ) ：主要是描述数据库交互对邻 居状态的影响，总共编写了4 0 个测试例。 ( 3 ) 泛洪( f 1 0 0 d i n g ) ：泛洪是一个非常重要的模块，同时也是一 个非常复杂的模块。为了具体的描述泛洪对邻居状态的影响，我 们又把泛洪这个模块分成三个部分：域内泛洪( f 1 0 0 d i l l g - i n t r a a 陀a ) 、 区域边界路由器泛洪( f l o o d i n g - a b r ) 、自治系统边界路由器泛洪 ( f 1 0 0 d i n g a s b r ) ，每个部分都是很复杂的。我们为泛洪这个小测试 组编写了1 0 3 个测试例，其中，域内泛洪7 5 个，区域边界路由器泛 洪2 4 个，自治系统边界路由器泛洪4 个。 邻居状态这个测试组总共编写了1 5 6 个测试例，它是编写了最多 测试例的测试组。 ( 4 ) 0 s 珊w 报头( o 趼f - h 魄d e r ) 这个测试组主要是描述0 s p f 协报头的正确性，主要是看是否正 确产生了o s p f v 3 报头，以及它在传输过程中是否保持正确性和完整 性。总共编写了5 个测试例。 ( 5 ) i p v 6 报头( i p v 6 h 睫d 盯) 这个测试组主要是描述i p v 6 报头，主要是看是否正确产生了 v 6 报头，以及它在传输过程中是否保持正确性和完整性。总共编写了1 9 个测试例。 ( 6 )0 s h 3 格式化( o s p f - f o m a t ) 这个测试组主要是在产生o s p f v 3 协议包时是否正确产生了报 文。总共编写了4 4 个测试例。 北京交通大学硕十学位论文o s p f v 3 和a o d v 扣路由协议研究与测试 ( 7 ) 路由计算( r 0 u t e - c a l 姐i a 6 蛐) ： 这个测试组主要是描述路由计算的。路由计算是o s p f v 3 协议的 核心，我们主要就是看是否正确产生了路由。路由计算有域内路由计 算、域问路由计算、外部路由计算三个部分。总共编写了1 9 个测试 例。 ( 8 )等量多径( m u l 6 p k - i n s 血m ) 这个测试组主要是描述等量多径的。在o s p f v 3 中，当对同一个 目的地址存在着多个相同费用的路由时，o s p f v 3 在这些路由上平均 分配流量，我们称之为流量平衡。这样减轻了某一条路径的负荷。编 写了1 个测试例。 综上所述。在o s p f v 3 这个测试集中编写了8 个测试组，总共编 写了2 6 6 个测试例。 3 3 2 编写测试用例 正如上面所描述的，o s p f v 3 协议是个非常复杂的协议，因此我 们为它编写了较多的测试例。我们采用逻辑覆盖和流程图相结合的方 式，并针对特定的环境采取专门的方法，尽可能使以测试需求为基础 而开发出来的测试用例完全覆盖协议的各个细节由于篇幅所限，在这 里不可能把所有的测试例都一列举出来。我们选举一个测试组作为 代表加以详细阐述，这里以接口有限状态机( i n t e 血c e f s m ) 为代表， 我们在这一测试组主要是编写d r 、b d r 的选举。 3 3 2 1 接口状态 接口是指路由器与网络的连接部分，路由器一般至少有两个接 北京交通大学硕士学位论文0 s p 脚3 和a o d v j f 路由协议研究与测试 口。o s p f v 3 接口是指路由器上运行o s p f v 3 协议的接口。在o s p f v 3 中，为了完成邻居路由器的发现、维持以及链路状态信息的交互，引 入了接口状态的概念。同一接口在不同的o s p f v 3 启动时期会处于不 同的状态，而不同的状态也决定了路由器在处理协议包时所采取的不 同措施。o s p f v 3 接口的状态有以下7 种：( 1 ) d