（计算机应用技术专业论文）多端口并发测试协调管理协议的研究、设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 本硕士论文所反映的研究工作背景是单个多端口路由器测试。四川省网络 通信技术重点实验室( s c n e t c o ml a b ) 开展了对路由器测试技术的研究工作， 并提出了”多端口并发穿越测试法”( m p c t t m m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt r a n s v e r s e t e s tm e t h o d ) 。目前，实验室以多端口并发穿越测试法为基础，着手开发“分布 式多端口并发测试系统一( d m c t c - - d i s t r i b u t e dm u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s t s y s t e m ) 。该系统由上下两个功能部件组成：上级为一个“多端口并发测试控制 器( m p c t c - - m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r ) ，其功能是作为主控设备通 过网络连接协调管理多个双端口测试器；下级为多个“双端口测试器( t l 吓一 t o w p o r tt e s t e r ) ，其功能是对路由器的一对端口进行测试。两者通过交换机互 连对路由器进行性能测试或一致性测试。 为了保证一次并发测试的顺利完成，多端口并发测试控制器必须对多个双 端口测试器进行协调管理。本论文的主要贡献在于为分布式多端口并发测试系 统提供了一种协调管理机制。本论文的工作重点是在实验室前期有关多端口并 发测试协调管理协议( m p c t - c m p m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s t i n g c o o r d i n a t o n & m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 的研究基础上，对多端口并发测试协调管理 协议进行设计，使之具有两方面特色：一方面即适用于单个路由器的性能评测， 又适用于通过物理上分布的多个路由器的互连的网络性能测试；另一方面协议 模型既能采用传统的c s ( 客户机服务器) 模式，又能采用单客户机多服务器 模式。在单客户机多服务器的模式下，多端口并发测试控制器需要以口组播的 方式发送“执行第i 步测试 命令给所有的双端口测试器，以保证每个双端口 测试器同时执行具体的测试步骤，使得同步控制更加精确有效。 本论文的工作还包括多端口并发测试协调管理协议的实现，对实现的协议 进行初步实验，并通过实验结果验证协议设计原理的正确性和证明协议的可行 性。 关键词：多端口并发穿越测试法( m p c t r m ) ，多端口并发测试控制器 ( m p c t c ) ，双端口测试器( 1 r i ，t ) ，多端口并发测试协调管理协议 ( m p c m p ) ，多线程 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h eb a c k g r o u n do ft h ew o r kp r e s e n t e di nt h em s cd i s s e r t a t i o ni sn e t w o r k t e s t i n gw i t ha l le m p h a s i so ns i n g l er o u t e rt e s t i n g s i c h u a nn e t w o r kc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g yk e yl a b o r a t o r y ( s c - n e t c o ml a b ) h a sb e e ni n v o l v e di nt e s t i n gr o u t e r s a n di n t r o d u c e dam u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s tm e t h o dc a l l e dm p c - 硎( m u l t i p o r t c o n c u r r e n tt r a n s v e r s et e s tm e t h o d ) c u r r e n t l y , ad i s t r i b u t e dm u l t i p o r tc o n c u r r e n t t e s ts y s t e m ( d m c 髑1b a s e do nm p c - 1 t mi su n d e rd e v e l o p m e n ta ts c n e t c o m l a b t h ed m c t si sf o r m e do ft w of u n c t i o n a lp a r t s ：m u l t i p l et p t s ( t w o p o r t t e s t e r s ) ，e a c ho f w h i c ht e s t sa n dm o n i t o r sa p a i ro fp o r t so ft h er o u t e ru n d e rt e s t ，a n d am u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r ( m p c t c ) ，w h i c ha c t sa st h em a s t e rt e s t e rt o c o o r d i n a t et h et e s tp r o c e s so fi n d i v i d u a lt p t st h r o u g hn e t w o r kc o n n e c t i o n s t o e v a l u a t ep e r f o r m a n c eo rc o n f o r m i t yo fas i n g l er o u t e r ,a nm p c - t ci sd i r e c t l y c o n n e c t e dt om u l t i p l et p t sv i aal o c a ls w i t c h ；w h i l ef o rt e s t i n go rm o n i t o r i n go v e r a l l n e t w o r kp e r f o r m a n c ev i as e l e c t e dr o u t e r s ，t h e yc 盈t l lb ei n t e r c o n n e c t e dt h r o u g ha n y n e t w o r kf a c i l i t i e sa v a i l a b l e t oe n a b l ec o n c u r r e n tt e s t i n gi nac o n t r o l l e dm a n n e r , t h e r ei san e e df o r c o o r d i n a t i o nb e t w e e nt h em p c t ca n dt r r s t h i sd i s s e r t a t i o ni sd e d i c a t e dt o c o o r d i n a t i o ni s s u e si nd m c t s w i t hb e t t e ru n d e r s t a n d i n go fn e t w o r kt e s t i n ga n d e x p e r i e n c e sl e a r n tf r o mp r e v i o u sw o r kr e l e v a n tt om p c r - c m p , t h i sd i s s e r t a t i o n p r o v i d e saf r a m e w o r ko nc o o r d i n a t i o nb e t w e e nm p c t ca n dt p l s ，am u l t i p o r t c o n c u r r e n tt e s t i n gc o o r d i n a t i o n m a n a g e m e n tp r o t o c o l ( m p c t - c m p ) s u i t a b l e b o t hf o rs i n g l er o u t e re v a l u a t i o na n df o rn e t w o r kp e r f o r m a n c et e s t i n gv i ad i s t r i b u t e d m u l t i p l er o u t e r s i na d d i t i o n t oo n e - t o - o n er e l a t i o n s h i pa sw i t ht r a d i t i o n a lc s a p p l i c a t i o ns y s t e m s ，w h e r ep e e re n d t i t i e sc o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e r , d m c - t s a l s on e e d st ow o r ki nao n e t o m u l t i p l em o d e f o re x a m p l e m p c t cn e e dt os e n d “s t a r t ”c o m m a n dt oa l lt p t sa tt h eb e g i n n i n go ft e s tc a s eo ra f t e rs y n c h r o n i z a t i o n ，t o e n s u r et h a ta l lt p t ss t a r tt ot a k es p e c i f i e da c t i o ns i m u l t a n e o u s l y t h ew o r kp r e s e n t e di nt h i sd i s s e r t a t i o na l s oi n c l u d e sa ni m p l e m e n t a t i o no ft h e m p c r - c m pa n dp r e l i m i n a r yr e s u l t so ft h ei m p l e m e n t a t i o n w h i c ht os o m ee x t e n t v a l i d a t et h ed e s i g np r i n c i p l eo ft h ep r o t o c o la n dp r o v et h a ti ti so p e r a b l e 西南交通大学硕士研究生学位论文第l ll 页 k e yw o r d ：m p c - t im ( m u l t i - p o r tc o n c u r r e n tt r a n s v e r s et e s tm e t h o d ) ，m p c - t c ( m u l t i - p o r tc o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r ) ，t p t ( t w o - p o r tt e s t e r ) ，m p c t - c m p ( m u l t i - p o r tc o n c u r r e n tt e s t i n gc o o r d i n a t i o n & m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) ，m u l t i t h r e a d 西南交通大学硕士研究生学位论文第vi i 页 d m c t s m p c t c 本文部分术语缩写的中英文对照表 m p c r - c m p m p c t d l m p c t t m t p r t t m m p c t s d i s t r i b u t e dm u l t i - p o r tc o n c u r r e n tt e s ts y s t e m 分布式多端口并发测试系统 l o o p b a c kt e s tm e t h o d 回绕测试法 m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r 多端口并发测试控制器 m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s t i n gc o o r d i n a t i o n m a n a g e m e n tp r o t o c o l ， 多端口并发测试协调管理协议 m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s td e f m i t i o nl a n g u a g e 多端口并发测试定义语言 m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt r a n s v e r s et e s tm e t h o d 多端口并发穿越测试法 t w o p o r tt e s t e r 双端口测试器 t r a n s v e r s et e s tm e t h o d 穿越测试法 m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s ts y s t e m 多端口并发测试系统 西南交通大学曲南父遗大罕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并和国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文授予 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密日，适用本授权书。 ( 请在以上方框内打“、厂 ) 学位论文作者签名：纠遮 日期： a 晶箩22 - 指导教师签名：嗜辉嗲 e t 期：2 口耐多，? 乙 西南交通大学曲南父遗大字 学位论文创新性申请 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均 已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 创新点一：本论文为分布式多端口并发测试系统提供了一种协调管理机制。 创新点二：本论文在实验室前期有关多端口并发测试协调管理协议 ( m p c b c m 卜m u l t i - p o r tc o n c u r r e n tt e s t i n gc o o r d i n a t o n & m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 的研究基础上，对多端口并发测试协调管理协议进行设计，使之具有两方面特色： 一方面既适用于单个路由器的性能评测，又适用于通过物理上分布的多个路由器 的互连的网络性能测试；另一方面协议模型既能采用传统的c s ( 客户机服务器) 模式，又能采用单客户机多服务器模式。在单客户机多服务器的模式下，多端 口并发测试控制器需要以口组播的方式发送“执行第i 步测试”命令给所有的双 端口测试器，以保证每个双端口测试器同时执行具体的测试步骤，使得同步控制 更加精确有效。 学位论文作者签名：生卜j 日期：2 0 0 8 年5 月2 之日 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 本论文的研究背景 第1 章绪论 以脚4 i l 】为基础的i n t e r n e t 在以文本为主题的应用环境中推动了计算机网络 技术的发展，极大改变了人们的工作、学习和生活方式。但随着i n t e r a c t 的迅速 发展，用户数成指数增加，这样的状况使得m v 4 地址匮乏的缺点逐渐显露；另 一方面，随着互联网多媒体应用日益增加，用户数据更多呈现面向连接的服务， 用户流的速率不断提高：此外，用户对服务质量( o o s ) 的需求也有了很大的 提高，为了解决i n t e m e t 目前和将来所遇到的种种问题，i e t f ( i n t e m e te n g i n e e r i n g t a s kf o r c e ) 在i p v 4 的基础上定义了下一代网络协议脚6 1 2 j 协议。目前，现 代网络正从i p v 4 网络向l p v 6 网络进行过渡，这种过渡将会是一个长期的过程。 在过渡期间，支持两种版本网络协议的协议设备将同时并存，并且需要在两类 网络或设备之间实现互联。路由器作为最重要的网络中继设备，在同种或异种 版本协议网络互联中扮演着重要的角色，因此，对路由器测试技术的研究和测 试系统的开发具有重大意义和广阔的应用前景。目前，对路由器的测试主要有 两个问题待解决，一是如何把过去对i p v 4 的协议集的测试转入到i p v 6 协议集 的测试上来；二是如何在测试中更好的模拟路由器的真实工作环境，以达到其 性能更精确的测试p j 路由器的测试涉及三个方面的工作：测试方法、测试控制数据定义语言和 测试系统。i s o9 6 4 6 1 【4 】为路由器测试定义了“回绕测试法”( l t m l o o p b a c k t e s tm e t h o d ) 和“穿越测试法”( i t m t r a n s v e r s et e s tm e t h o d ) p 6 驯两种抽 象测试方法，长期以来，路由器测试也一直沿用i s o 规定的这两种标准测试方 法。但是，这两种测试方法是通过对路由器的单个或单对端口进行观察而进行 测试活动的，其初衷是为判断路由器中协议实现是否符合协议文本而提出的， 即针对一致性测试而提出的。 然而目前广泛使用的高性能路由器一般具有几十甚至上百个端口，每个端 口的吞吐量为g b p s 数量级，整机吞吐量达到数百g b p s 甚至更高，对多端口的 性能测试要求能够对多个端口的数据到达的分布关系和到达率能够接近路由器 交换机的正常和极端情况，采用传统的单个和单对端口的经典测试方法已无法 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 满足高性能路由器测试需求，研究新的测试方法、定义新的测试语言和开发新 的测试系统势在必行。 为此，四川省网络通信重点实验室提出了“多端口并发穿越测试法” ( m p c t r m - - m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt r a n s v e r s et e s tm e t h o d ) 、“多端口并发测 试定义语言”( m p c t d 卜m u l t i p o r tc o n c u r r e n t t e s td e f i n i t i o nl a n g u a g e ) ，并以 此为基础组织“分布式多端口并发测试系统”( d m c - t s d i s t r i b u t c dm u l t i p o r t c o n c u r r e n tt e s ts y s t e m ) 的开发工作，这就是本硕士论文研究的大背景。 本文研究对象是分布式多端口并发测试系统中的“多端口并发测试协调管 理协议( m p c t - c m p - - - m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s t i n gc o o r d i n a t i o n & m a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) 。 1 2 国内外的研究现状 根据近几年两次科技查新结果，国内外对路由器测试技术的研究与测试系 统的开发主要分为以大学和科研单位为代表的研究性工作和以公司为代表的测 试仪产品厂家。 国外研究机构以美国n i s t ( 原n b s ) 为代表，该研究所的信息技术实验室 ( r r l ) 从上世纪7 0 年代末开始从事o s i 协议的一致性测试系统研究，主要采用 技术为机内测试法( l o c a lt e s tm e t h o d ) 和分布式测试法( d i s t r i b u t e dt e s t m e t h o d ) 。与此同时，英国国家物理实验室o , o , l ) t 9 j 开发了黄皮书网管协议测 试系统。测试设备开发公司以a g i l e n t 公司、s p i r c n t 公司【1 0 、1 、i x l a t l 2 】公司等 为代表开发了一些网络协议测试仪器和系统。国内关于测试技术的研究主要集 中在一些高校和研究所，具有代表性的是中国科学院计算技术研究所和清华大 学，先后开发了各自的i p v 6 测试系统。 尽管国内外对路由器的并行测试的研究工作都涉及多端口测试，但是，相 关工作都是基于i s 0 9 6 4 6 中建议的穿越测试法和相关的并行测试模式进行的。 而i s 0 9 6 4 6 中建议的并行测试方法隐含了测试器问采用进程间传输报文的方式 的假设。国内的研究工作，如中国科学院计算技术研究所研制开发出一套i p v 6 协议一致性测试系统i p v 6 c t s 1 3 4 1 ，该系统虽然能实现多端口测试，但并未明 确提出新的并发测试方法，因此不具备同步管理机制。从系统开发目标看，主 要是进行协议一致性测试( c o n f o r m a n c et e s t ) ，而未涉及性能测试( p e r f o r m a n c e t e s t ) 和互通性测试( i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t ) 。清华大学网络安全和协议测试实验 室提出了一种路由协议测试的“d i p i n ”抽象测试法并设计了一个分布式路由协 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 议测试系统( d r p t s ) ，该系统通过t r c n 3 中定义的报文机制来完成同步控 制。一方面，报文机制隐含了测试部件寓于同一设备中的假定，因此隐含了通 过进程通信实现同步的实现策略；另一方面，相关文本并未定义实现同步的具 体方法，因此，需要同步管理机制。清华大学提出的“d i p i n 测试法也是针对 多端口测试的，通过将路由器放在中心，所有测试器端口连接至路由器，由于 受i s o 多端口测试模型隐含的测试器寓于同一设备中和t r c n 同步机制限制， 该系统是在一台小型机中实现的，相关文献【1 6 j 中未提及测试部件的同步机制问 题。 综上所述，国内外在对路由器并行测试的研究工作中并未专门定义与笔者 工作类似的“多端口并发测试协调管理协议( m p c m p ) 来解决并发测试过 程中的测试部件的协调管理问题。从某种意义上讲，笔者的工作具有一定创新 性。 1 3 论文反映的研究工作 实验室开发的“分布式多端口并发测试系统一分为上下两级，上级为“多 端口并发测试控制器( m p c t c ) ，下级为“双端口测试器 ( 1 1 叮) ，上级测试 器通过“多端口并发测试协调管理协议”( m p c t c m p ) 实现对下级多个测试器 的管理与协调。本论文的主题就是m p c t - c m p 的研究、设计与实现，笔者的研 究工作具体包括： ( 1 ) 结合实际测试系统的需要，对协议的功能需求和性能需求进行详细的分 析。 ( 2 ) 系统由测试控制管理平台和测试数据平台构成，并且具有独立运行模式 和联网测试模式两个工作模式。根据m p c - t c 和t ”交户模式的不同，描述三 类协议状态变迁表：包括在m p c t c 和多个耵吓交互情况下，系统从独立运行 模式到联网测试模式的状态变迁表、同步控制下系统的状态变迁表；m p c t c 和单个1 i 呵交互情况下，系统在联网测试模式下的状态变迁表。 ( 3 ) 在实验室早期定义的协议报文格式基础上，进一步界定了协议传输的数 据类型( 命令类、数据类) ，对已有的协议报文格式进行细化，重新定义满足需 要的报文格式。 ( 4 ) 同步算法的设计以及在协议中的实现、协议中计时器和计数器的实现、 w i n s o c ki o 模型的选取以及在协议中的实现、w i n 3 2 多线程技术和m f c 用户 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 自定义消息机制技术在协议中的实现。 在前期实验室对m p c t - c m p 的研究与开发基础上，通过笔者的上述工作， 为实验室开发的分布式多端口并发测试系统实现可靠的协调管理机制提供了初 步的软件实现，为系统联调奠定了基础，这是笔者的主要贡献。 1 4 论文的组织结构 本论文的后续章节主要内容与组织结构如下： 第2 章介绍多端口并发穿越测试法和分布式多端口并发测试系统，引出本 人的研究工作一多端口并发测试协调管理协议模块。 第3 章对多端口并发测试协调管理协议进行研究。着重讨论协议报文格式 和协议状态变迁表。 第4 章介绍分布式多端口并发测试系统中的同步机制，着重讨论 m p c t - c m p 中同步算法的设计。 第5 章介绍m p c t - c m p 的设计与实现。分析了m p c t - c m p 的功能需求和 性能需求，介绍了m p c t - c m p 程序的工作流程，讨论了w i n 3 2 多线程技术在 协议中的实现、w i n s o c ki o 模型的选取以及在协议中的实现、m f c 用户自定义 消息机制技术在协议中的实现、计时器和计数器在协议中的实现。 第6 章笔者利用实现的协议程序分别进行系统初始化配置实验、同步控制 实验、测试结果记录文件传输实验，并对实验结果进行分析，初步验证了协议 的可行性。 最后总结笔者的工作，并对未来需要进一步完成的工作进行分析和展望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第2 章分布式多端口并发测试系统 2 1 多端口并发穿越测试法与测试系统 “多端口并发穿越测试法 p 7 ( m p c t r m ) 是在“穿越测试法c r r m ) 的基 础上根据多端口测试的需要提出来的。因此，m p c t i m 一方面具备对路由器 的一对端口进行观测的能力，另一方面又必须具备对路由器多对端口间的并发 测试过程，包括测试控制数据的并发性的协调、控制和同步的能力。m p c t t m 的原理如图2 - 1 所示： 响应ii 器喜霉 多端口路由器并发测试器 响应ti 同步协调命令 同步 调命 响应 两级测试系统间的交换设备一交换机 单个，单对端口 测试器i 响应早i 测试数据 单个单对端口 测试器n 响应 磊剥被测路由器p 赢测试数据 ii l i 测试数据 l单个单对端几测试系统： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 图2 - 1m p c - t t m 测试法示意图 四川省网络通信技术重点实验室在研究m p c t i m 的基础上，着手开发既 能够满足多端口测试需要，又能够兼顾便携式的双端口测试需要的测试系统， 我们称之为“分布式多端口并发测试系统”( d m c t s - - d i s t r i b u t e dm u l t i p o r t c o n c u r r e n tt e s ts y s t e m ) 。d m c - t s 采用了图2 2 所示的结构图： i 一 应矗引【 一单试一 1 1 种测r _需 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 多端口并发溅试控翻器( m p - c t mm 越t t p o r t c o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r ) 据文件系 ：测试结 分析与测 报告生成 用户接口模块( u i m ) ： 用户界面、系统初始化 子模块、测试过程动态 显示模块 翌兰翟憾鬻例 望垫奎选i 婪：。茹试 择模块 i 至箍 测试记 控制管理命令、应 答、显示数据、同 步信息l逃 多端口并发测试协 调管理协议模块 翌驾控制终端釜票霎罢，斋慧_ 燮釜罴 m p c t d l 编译 器 双蠛口灏试管理器 t p t - t m ( t w 0p o r t t e s t e ，rt e s tm a n n a g e r ) 操作员命令 与显示数据 蕊鎏据夹f 嗣；再 ：测试结i 据记 分析与测i 卜一 报告生成f 1 志记录j 测试配置 信息 接收测试配置 一上。 信瓣笙ir v r 嗍三n 需i t a j l 译酣讨结晏 镭刚 砰任厅 1 、； 测试管理模块( t s m ) 单测试例执行器( s t c e is i n g l et e s tc a s ee x e c u t o r ) i ! 被测层与支撑层之间的适配模i ! 块( 被测层p d u 进行装载或卸载) i i被测层网络软硬件支撑平台 i 试集，组，饲单 测试倒执行 嚣编解码嚣 都被联合编译 后成为可执千亍 舅试倒的一部 分 工瓮二： t t c n 3 c 编译程序 玳n - 3 描述的抽 象捌试集 f 镯j 锐 c 测试执行部件 测试控制数据支撑工具 ， 图2 - 2 分布式多端口并发测试系统结构图 从图2 2 中我们可以看到，四川省网络通信技术重点实验室开发的“分布 式多端口并发测试系统从上下来看主要由上层的“多端口并发测试控制器” ( m p c - t c - 一m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r ) 和下层的“双端口测试器” 仃p t 呐o p o r tt e s t e r ) 组成；从左右来看则是由前台的测试执行部件和后台的 测试支撑工具两部分组成l 瑚。 自上而下整个系统其实是一个客户端服务器( c s ) 结构。图2 - 2 上部阴 影框中的m p c t c 作为客户端，负责下层多个t p t 服务器的系统配置；控制器 执行并发测试定义语言一多端口并发测试定义语言( m p c t d l - - - m u l t i p o r t c o n c u r r e n tt e s td e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 描述的测试控制数据，向各个t 盯发送指 嬲一 嚣一 餮 n【u鲁t椎鼎舡箍藤铽撒口释娥 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 令，根据多端口测试例为t p t 指派相应的双端口测试例；在测试例的执行过程 中控制多个并发t p ，r 测试进程的同步与协调，控制测试数据的并发性；在并发 测试过程中控制多端口数据的显示、并发测试例的静态或动态选择，接收t p t 返回的测试数据，并根据测试数据为多端口测试做出结论，最终形成测试报告。 n 呵作为系统的服务器端，接收客户端发出的指令，根据指令执行经t r c n 3 编译器编译而成的可执行测试例，并将执行结果返回给客户端，完成路由器单 对端口的测试。m p c t c 通过多端口并发测试协调管理协议模块对多个t p t 进 行协调管理，完成一次并发测试。这个协议模块也即是笔者研究主要内容。 测试支撑工具作为后台的支撑工具，从概念上讲是与测试管理系统独立的 两个部分，但是为了生成高效率的可执行测试控制数据，并提高测试的效率和 准确度，在系统的具体实现上两者必须是紧密联系的。测试支撑工具包括测试 控制数据描述语言描述的测试集组例本身和将该语言转换为测试系统的可执 行的机器代码的工具【1 9 l 。由于标准的测试控制数据描述语言t r c n ( 最新版本 t r c n 3 ) 2 0 l 是为描述单个或一对端口的测试设计的，尽管可以用t i c n 分别描 述多对端口间的测试过程，但不方便，而且t f c n 也缺少对并发测试同步机制 的描述。为此，四川省网络通信技术重点实验室在研究路由器并发测试技术和 开发d m c t s 的过程中提出需要定义新的多端口测试控制数据语言m p c t d l ( m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s td e f m i t i o nl a n g u a g e ) 描述整个并发测试过程。由于 m p c t d l 作为t r c n 3 语言的扩展，是一种宏观描述语言，主要集中于对系统 同步、协调、管理功能的描述，对于单个或单对端口的测试过程的描述可以分 解为若干独立的测试过程的描述，因而可以充分发挥t r c n - 3 的优势1 2 。因此， 在d m c - t s 的设计中，上级多端口并发测试控制器的测试控制描述语言使用新 定义的m p c t d l ，下级的双端口测试控制描述语言使用t r c n 3 。m p r c t d l 描述的测试例虽然具有标准性、通用性和不同开发者定义的测试例可以互换等 优点，但m p r c t d l 描述的测试例尚不能直接在测试系统中运行，必须通过解 释【矧或编译1 2 3 】的方式转换为机器代码，出于对未来高速路由器的多端口并发测 试考虑，对测试例执行效率要求较高，因此在测试系统开发中采用了编译方式 i 矧。编译一般分为两个步骤：第一个步骤是将抽象描述的测试集编译成某种中 间的高级语言，第二步再用该中间语言的编译程序编译成最终的可执行文件。 这样做的好处一是可以利用现有的高级语言编译程序，把研究的重点放在描述 语言和高级语言的转换上；二是可以利用中间语言的可移植性，将编译过的程 序放入多种平台上进行编译，从而提高编译程序的可移植性和测试集对多操作 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 系统平台的适应能力。本系统编译器采用的中间语言为c 语言。选用c 语言的 一个优点是c 使用的最为普遍，因此容易将经编译后的c 程序文件，与其他 测试部件的c 程序联合进行c 编译或进行链接。 编解码器和支撑层适配模块是衔接可执行测试集、实现被测p d u 和支撑层 p d u 双向数据翻译转换的工具i 圈。由于路由器涉及两个平台( “用户数据传输 平台和“信控管理平台 ) 上的多种协议，对某一层的某个协议进行测试时， 必须是在下层协议层一即支撑层协议都处于正常工作下的状态下进行的。因此 编解码器与支撑层适配模块完成的工作是一方面将被测p d u 流编码成相应支撑 层环境所能识别的支撑层p d u ，另一方面将来自支撑层的p d u 进行相应的协议 解码，并配合收发数据包模块实现可执行测试集所描述的测试系统p d u 数据流， 同时也为各项p d u 数据流记录、测试结果分析提供数据接e l 2 6 2 7 1 。 2 2 分布式多端口并发测试系统的层次关系以及与被测路由器 的关系 如图2 3 所示，“分布式多端口并发测试系统 由上下两级组成，上级为“多 端口并发测试控制器( m p c t c ) ，下级为多个“双端口测试器( t 门) 。从测 试的执行关系来看，m p c t c 在整个系统中是主控器，控制着整个路由器多端 口并发测试过程，而多个1 r i y r 接收m p c t c 的命令，直接执行单对端口的测试， 因此二者具有主从关系。另一方面，从测试信息的收集角度，按典型应用系统 的工作模式来划分，二者的关系应该为客户机朋艮务器( c s ) 2 s j 模式； 从图2 3 我们还可以看出系统由测试控制管理平台和测试数据平台组成。 测试控制平台用于对并发测试过程进行控制管理，测试数据平台用于与被测路 由器交换测试数据，我们将在下面的小节中对测试控制管理平台进行讨论。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 m p c - t c ( m u l t i - p o r t o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r ) 盘 圣 一 测试数据平台 n 由 厶 用户l 多个并发惮个多端口并li 用户i 多个双端i 单个双端口 接口l 测试例管i 发测试例i测试控制管理平台悻口l 口测试例l 试例控制模 模块l 理模块l 控制模块l隧基j 管理援块l m p c t o c m p 模块( m ) m p c t c m p m p c t - c m p 模块( t ) t c p i p llt c p i p 测试系统内部互联设备( 以太网交换机) 蠲嘲嗍鳓扮测试数据平台：吓与被测路由器之问交换的测试数据 _ _ 测试控制管理平台：多端口并发测试协调管理协议( p d u ) j ，4 、 1 l测试控制管理平台：m p c t c 或n t 内部层间服务信息 注：图中的被测路由器为单个路由器，多端口并发穿越测试法允许被测路由器为 地域上分布的多个路由器，因此，可以作为网络多点监测的手段。 图2 - 3 分布式多端口并发测试系统的层次关系以及以被测路由器的关系示意图 2 3 测试控制管理平台与多端口并发测试协调管理协议 如图2 3 所示，m p c - t c 有一个测试管理控制平台，由用户接口模块、多 个并发测试例管理模块、单个多端口并发测试例控制模块、多端口并发测试协 调管理协议模块组成，用于与多个口t 之间交换测试控制管理信息。1 r i ，r 也具 有一个测试控制管理平台，由用户接口模块l 、多个双端口测试例管理模块、单 个双端口测试例控制模块、多端口并发测试协调管理协议模块组成，用于与 m p c t c 间交换测试控制管理信息。在实际的测试过程中，m p c t - t c 与t i y r 间的通信通过多端口并发测试协调管理协议模块完成，此模块实也即是多端口 并发测试协调管理协议( m p c t - c m p ) 的具体实现。 西南交通大学硕士研究生学位论文第10 页 m p c t - c m p 属于应用层协议，它利用m p c t c 与各个t p t 之间建立的t c p 连接，即复用相应的t c p 连接，实现了m p c - t c 对多个呵的控制管理与协调。 有关m p c t - c m p 的研究、设计与实现是本论文的研究主题，以下的各章节将围 绕这一主题展开。 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 第3 章多端口并发测试协调管理协议的研究 3 1m p c t - c m p 通信报文的格式 为了使多端口并发测试控制器与双端口测试器间能够进行正常的命令传输 和数据传输，必须为其定义通信报文。m p c t - c m p 中用来进行信息交换的通信 报文有四类：命令报文、响应报文、数据报文、确认报文。在下面的几小节中 笔者将对这四种类型的报文进行详细讨论。 3 1 1 命令报文 命令报文分为两类：一类是由多端口测试控制器到双端口测试器的命令报 文，如“开始测试、“停止测试”、“同步测试 等命令报文；另一类是由双端 口测试器到多端口测试控制器的命令报文，如“测试例数据传输请求 、“测试 结束等命令报文。报文的格式如图3 - 1 所示： 报测 文命令数据试单测发送方接收方保留 类类型类型例试例编号编号字段 型标编号 士 c ：一 图3 - 13 2 b i t 命令报文格式 报文类型 包括四类通信报文，用2 b i t 表示。 0 0 命令报文 0 1 一响应报文 表示对命令报文的响应。 1 卜数据报文 包括系统配置参数、测试例数据、性能测试数据、测试结果记录文件、统 计数据五种类型的数据报文。 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 1 1 一确认报文 表示对数据报文的确认。 命令类型 用4 b i t 表示。 0 0 0 1 一“s t a r t 命令 表示单测试例或多测试例的执行，具体的执行类型根据测试例标志字段和 单测试例编号字段决定。 0 0 1 0 - - “p a u s e 命令 表示挂起测试执行线程，即暂停一次测试过程。 0 0 1 1 一“q u r r 命令 表示关闭t c p 连接。 0 1 0 卜“s y n 命令 表示测试过程中需要进行同步控制。 0 1 0 1 一“m o n i t o r 命令 表示需要对测试过程进行监视，服务器端将实时返回各种类型的性能测试 数据。 0 1 1 1 一“c o 套m 甩命令 表示可以从测试执行线程的暂停点继续测试。 1 0 0 伊一“s t o p 命令 表示终止一次测试过程，如果要继续测试，必须重新开始。 1 1 0 伊一“d a t ar e q u e s t 一命令 表示请求数据传输，客户端和服务器端都可以发起数据传输请求。 1 1 1 0 - - “e o f ”命令 表示数据传输完毕。 1 1 1 1 一“f i n i s h 命令 表示测试完成，发生在服务器完成一次测试的时候，等待客户端发回确认 信息后进入数据传输阶段。 数据类型 用3 b i t 表示。当在发送“数据传输请求 命令和“监控命令时，需要指 定传输的数据类型和监控过程中实时返回的数据类型，此字段有效，其他情况 下此字段置0 。 0 0 1 一系统配置参数 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 表示系统初始化的时候，客户端发给服务器的配置参数。 0 1 0 一测试结果 服务器返回给客户端的测试结果记录文件。 0 1 1 一统计数据 服务器返回给客户端的测试结果统计数据，包括1 r i y r 号、端口号、收