（计算机软件与理论专业论文）ospfv3协议的互操作性测试研究.pdf

内蒙古大学硕士学位论文 o s p f v 3 协议的互操作性测试研究 摘要 o s p f 协议是内部网关协议，为了更好的支持基于i p v 6 下一代互联网的发展，o s p f v 3 协议在不断的更新。为了保证o s p f v 3 协议实现按照协议描述稳定可靠的运行，需要对 o s p f v 3 协议进行协议测试。考虑到o s p f v 3 协议的复杂性和特点，仅仅依靠协议一致性测 试是不够的，需要对其进行协议互操作性测试的研究。协议_ 瓦操作性测试是检验同一种或 同一类协议的不同实现之间互连互通的能力。本文针对o s p f v 3 协议的互操作性测试工作 展开，主要研究工作包括以下几个方面： 首先，研究了协议一致性测试与协议互操作性测试的差异，并进一步研究了目前协议 互操作性测试方法的发展状况。在此基础上针对o s p f v 3 协议不确定性的互操作性测试提 出了自己的见解。 其次，在o s p f v 3 协议互操作性测试的形式化建模方面，考虑到o s p f v 3 协议测试的复 杂性和并发性，本文采用扩展后的p e t r i 网，对其进行了建模。针对模型，结合o s p f v 3 协 议r f c 标准文档，分析了o s p f v 3 协议互操作性测试中存在的不确定性。为了进一步分析 o s p f v 3 协议的互操作p e t r i 网模型，采用p e t r i 网可达图对其分析研究，并给出测试生成方 法。 最后，根据测试需要，将生成的测试例与国家通信行业标准路由协议互操作性测试方 法及美国新罕布什尔大学互操作实验室关于o s p f v 3 互操作性测试中的测试例进行分析比 较，确定对于o s p f v 3 协议进行互操作性测试的测试例。对于确定的测试例，根据测试目 的以及提出的测试架构，开发测试工具，搭建测试环境，进行o s p f v 3 协议互操作性测试 的实践工作，并对测试结果进了分析，给出测试报告。 下一步的研究重点是：对o s p f v 3 协议建模数据粒度的选择做进一步的考虑；为了简 化建模复杂度，考虑能否采用高级p e t r i 网建模，同时对所建模型的分析和测试套的生成也 需要考虑；研究测试生成的覆盖度和测试生成的优化；建立o s p f v 3 协议互操作错误模型； 开发一个具有控制性和交_ 瓦性的互操作测试工具。 关键词：路由协议，互操作性测试，o s p f v 3 ，p e t r i 网，可达图，f s m o s p f v 3 协议f 勺互操作性测试研究 r e s e a r c ho ni n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i o n go f o s p f v 3p r o t o c o l a b s t r a c t t h eo p e ns h o r t e s tp a t hf i r s t ( o s p f ) p r o t o c o li sc l a s s i f i e da sa ni n t e r i o rg a t e w a yp r o t o c o l ( i g p ) i no r d e rt ob e t t e rs u p p o r tt h ed e v e l o p m e n to ft h en e x tg e n e r a t i o ni n t e r a c tb a s e do ni p v 6 ， t h eo s p ff o ri p v 6 ( o s p f v 3 ) p r o t o c o li su n c e a s i n g l yr e n e w i n g f o re n s u r i n gt h a tt h ep r o t o c o l i m p l e m e n t a t i o nb a s e do no s p f v 3 c a nr u ns t a b l ya n dr e l i a b l ya c c o r d i n gt ot h ep r o t o c o l d e s c r i p t i o n ，i ti sn e c e s s a r yt oc a r r yo u to s p f v 3p r o t o c o lt e s t i n g c o n s i d e r i n gt h ec o m p l e x i t ya n d c h a r a c t e r i s t i co fo s p f v 3 p r o t o c o l ，i t i si nn e e do fr e s e a r c h i n gt h eo s p f v 3 p r o t o c o l i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n go t h e rt h a nc o n f o r m a n c et e s t i n g i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n gi st oc h e c kw h e t h e r t h ed i f f e r e n ti m p l e m e n t a t i o n sb a s e do nt h es a m ep r o t o c o lc a ni n t e r o p e r a t ep r o p e r l y t h er e s e a r c h w o r ki nt h et h e s i si sc o n c e n t r a t e do nt h eo s p f v 3p r o t o c o li n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n g m a i nc o n t e n t s o ft h et h e s i sa r ea sf l l o w s ： f i r s t l y ，t h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h ep r o t o c o l c o n f o r m a n c e t e s t i n ga n dt h ep r o t o c o l i n t e r o p e r a b i l i t y t e s t i n g a r er e s e a r c h e d ，a n dt h e nf u r t h e r s t u d y t h ec u r r e n ts i t u a t i o no f i n t e r o p e r a b i l i t yt e s td e v e l o p m e n t o nt h i sb a s i s ，t h eo p i n i o n sa i m i n ga tt h eu n d e c i d e da s p e c t so f o s p f v 3p r o t o c o li n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n ga r ep r o p o s e d s e c o n d l y ，i nt h ea s p e c to fm o d e l i n gt h eo s p f v 3p r o t o c o li n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n g ，t h e o s p f v 3p r o t o c o lm o d e li sc o n s t u c t e dv i ae x t e n d e dp e t r in e t w h e nc o n s i d e r i n gt h ec o m p l e x i t y a n dc o n c u r r e n c yo ft h eo s p f v 3p r o t o c o lt e s t i n g c o m b i n i n gw i t ht h er f cs t a n d a r dd o c u m e n t so f o s p f v 3p r o t o c o l ，t h en o n d e t e r m i n a c yi nt h eo s p f v 3p r o t o c o li n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n gi sa n a l y z e d b a s e do nt h em o d e l t h er e a c h a b i l i t yg r a p ho fp e t r in e ti sb u i l ta n du s e dt of u r t h e ra n a l y z et h e o s p f v 3p r o t o c o li n t e r o p e r a b i l i t yp e t r in e tm o d e l ，a n dt h e nt h et e s tg e n e r a t i o nm e t h o di s p r e s e n t e d f i n a l l y , a c c o r d i n gt ot h e t e s t r e q u i r e m e n t ，t h eo s p f v 3i n t e r o p e r a b i l i t y t e s tc a s e sa r e d e t e r m i n e db yc o m p a r i n gt h et e s tc a s e sg e n e r a t e di nt h et h e s i sw i t ht h et e s tc a s e si nt e s t i n g h s p e c i f i c a t i o nf o rr o u t i n gp r o t o c o li n t e r o p e r a b i l i t yo fc h i n ay da n dt h eo s p f v 3i n t e r o p e r a b i l i t y t e s tc a s e sp r o v i d e db yt h eu n i v e r s i t yo fn e wh a m p s h i r e si n t e r o p e r a b i l i t yl a b o r a t o r y t o e x e c u t i n gt h ed e t e r m i n e dt e s tc a s e s ，t h es p e c i f i c t e s tt o o l sa r ed e v o l o p e da n dt h et e s t i n g e n t i r o n m e n tc o r r e s p o n d i n gt ot h et e s t i n gp u r p o s e si nt h et e s tc a s e sa r ec o n s t r u c t e d a tl a s tt h et e s t r e s u l t sa r ea n a l y z e da n dt h et e s tr e p o r t sa r eg i v e n t h e r ei ss t i l ls o m er e s e a r c hw o r kn e e dt ob ed o n e t h es e l e c t i o no fd a t ag r a n u l a r i t yt o o s p f v 3m o d e ls h o u l db ef u r t h e rc o n s i d e r e d t or e d u c et h ec o m p l e x i t yo fp e t r in e tm o d e l ，t h e h i g hl e v e l p e t r in e ts h o u l db e u s e d t h ec o v e r a g eo ft e s tg e n e r a t i o na n dt h eo p t i m a lt e s t g e n e r a t i o nn e e dt ob et h o u g h t h o wt o c o n s t r u c tf a u l tm o d e lf o ri n t e r o p e r a i l i t yt e s t i n ga n d d e v e l o p eac o n t r o l l e da n di n t e r o p e r a b l ei n t e r o p e r a b i l i t yt e s tt o o ls h o u l db ec o n s i d e r e d k e y w o r d s ：r o u t i n gp r o t o c o l ，i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n g ，o s p f v 3 ，p e t r in e t ，r e a c h a b i l i t yg r a p h ， f s m i i i o s p f v 3 协议的互操作性测试研究 图目录 图2 1o s p f 工作流程图8 图3 1 互操作性测试示意图1 4 图3 2 协议互操作性测试流程图1 5 图3 3 一致性测试和互操作性测试关系图16 图3 - 4 互操作性测试结构1 8 图3 5 分布式互操作性测试架构18 图3 - 6 细化互操作性测试架构2 0 图4 1 从f s m 到p e t r i 的转换2 5 图4 2o s p f v 3 协议接口有限状态机2 7 图4 3o s p f v 3 协议邻居有限状态机2 8 图4 4 带数据包的o s p f v 3 协议接口p e t r i 网模型3l 图4 5 带数据包的o s p f v 3 协议邻居p e t r i 网模型3 2 图4 6 扩展p e t r i 网的应用示例。3 6 图4 7o s p f v 3 协议实现交互示例4 l 图4 8o s p f v 3 协议互操作p e t r i 网4 3 图4 9 内部活动体现的不确定性o 4 5 图4 1 0 包粒度体现的不确定性4 6 图4 1 1o s p f v 3 协议描述中体现的非确定性4 7 图5 1 包含两个i u t 的互操作性测试被测系统4 9 图6 1o s p f v 3 互操作性测试架构5 4 图6 2o s p f v 3 互操作性测试的测试环境示例5 5 v i i i 内蒙古大学硕士学位论文 表目录 表3 1 一致性测试相关标准1 2 表4 1o s p f v 3 协议接口有限状态机状态表2 7 表4 2o s p f v 3 协议接口有限状态机活动表2 7 表4 3o s p f v 3 协议邻居有限状态机状态表2 8 表4 4o s p f v 3 协议邻居有限状态机活动表2 9 表4 5o s p f v 3 协议接口有限状态机变迁活动上的i o 数据3 0 表4 6o s p f v 3 协议邻居有限状态机变迁活动上的输入输出数据一3 0 表4 7o s p f v 3 协议接口p e t r i 网中库所和变迁名称对应表3 3 表4 8o s p f v 3 邻居p e t r i 网中库所和变迁名称对应表3 3 表4 - 9 图4 7 中消息对应表4 2 表4 1 0o s p f v 3 协议互操作p e t r i 网中库所和变迁对应名称表4 4 表4 1 1 部分测试序列及测试说明4 7 表5 1 附录1p e t r i 网可达图中的部分测试序列5 3 表6 1 测试例比较5 6 表6 2 测试例示例5 7 表6 3 测试结果5 8 i x 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 除本文己经注明引用的内容外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得凼苤直太堂及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的仟何贡献均已在论文中作了明确的说明许表示谢意。 学位论文作者签名：拯盛星指导教师签名： 日 期：醴1 2 ：笸：1 6 同期： 影。 节9 9 。jj 存学期间研究成果使用承诺书 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，即：内蒙古大学有权将 学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允 许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。 为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使 用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用于 发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。 学位论文作者签名：峦l 葳垦 指导教师签名： 日期： 兰翌么：碰 日期： 石 一 d 9 一占i 嚏 内蒙古大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章引言 在基于i p v 6 下一代互联网的发展过程中，网络之间的互联互通以及通信业务越来越依 赖于通信协议的发展。可以说，通信系统的正常运行和通信业务的顺利开展，首先取决于 协议软件是否满足协议规范的要求，所以必须进行专门的协议测试加以保证。协议测试技 术的目的就是保证通信协议正确实现以及确保不同的通信设备之间可以正确互联互通。协 议测试仪仅是一种黑盒测试，它并不检查协议代码，而是按照协议标准，通过控制观察被 测协议实现的外部行为对其进行评价。协议测试技术包括【l 】：一致性测试( c o n f o r m a n c e t e s t i n g ) 、互操作性测试( i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n g ) 、性能测试( p e r f o r m a n c et e s t i n g ) 和健壮性测 试( r o b u s tt e s t i n g ) 。在通信协议发展的过程中，国际标准组织主要关注协议一致性测试，所 以一致性测试开展得最早，也产生了很多有价值的成果，而互操作性测试仅仅作为商业测 试的一种手段来满足具体测试者的需求。但是随着通信技术的不断发展，新的协议越来越 复杂，协议一致性测试工作遇到了很多困难。实际测试中，一致性测试通过也并不能保证 互操作性测试一定可以通过。最根本的原因是一致性测试使用标准规定的绝对完整和完全 正确是不现实的，其中也包含各个标准制定人制定单位理解不同与利益妥协的问题。所以 互操作性测试相关研究也越来越受到重视。虽然互操作性测试还没有国际统一标准，但是 e t s i 、i t u t 、i s o 等国际组织都开展了相应的研究工作。互操作性测试在商业测试中已经 有很广泛的应用，但是深入理论化、标准化的工作还有待深入。互操作性测试的研究对于 商业测试具有非常实用价值。在众多的路由协议之中，o s p f ( o p e ns h o r t e s tp a t hf i r s t 开放式 最短路径优先) 协议是目前在大型网络中用的最多的内部网关协议，众多商家的网络设备都 支持o s p f 协议，关于该协议的一致性测试研究也很多，而互操作性测试研究还相对较少， 因此需要对o s p f 协议的r 瓦操作性测试进行研究。 1 2 研究现状 1 2 1i p v 6 发展 自i e t f ( 1 n t e r n e te n - - g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 在2 0 世纪9 0 年代初期提出了下 o s p f v 3 协议的互操作性测试研究 一代互联网协议i p n g ( i p t h en e x tg e n e r a t i o n ) ，并于1 9 9 8 年1 2 月发布了i p v 6 标准 r f c 2 4 6 0 以来，i p v 6 得到了迅速的发展。目前i e t f 负责i p v 6 标准制订的工作组主要有两 个：i p v 6 工作组( i p v 6 ) 幂li p v 6 运营工作_ 复 j l ( v 6 0 p s ) 。分别属于传输领域和运营维护领域。 i p v 6 的发展首先得到各个国家政府的支持： 1 ) 北美的m o o n v 6 计划。全球i p v 6 论坛管理的两个i p v 6 项目是“m o o n v 6 计划和 “i p v 6 r e a d y 标识”，其中“m o o n v 6 计划”成功测试和推动了i p v 6 的部署。 2 ) 欧洲的6 l i n k 计划，是欧委会投资近1 0 0 万欧元的i p v 6 技术开发项目，项目启动的目 的是为了将欧洲所有与i p v 6 相关的项目聚集在一起，i p v 6c l u s t e r 培育和推动所有i p v 6 项目之间的协作，以提升欧洲在i p v 6 研发方面的整体价值。6 l i n k 的建立为i p v 6 c l u s t e r 提供了重要的支持。 3 ) 日本被认为是最先进的i p v 6 试验场。早在1 9 9 9 年，日本的一些运营商互联网服务提 供商就已经启动i p v 6 的试验业务和服务。如n t t 、i i j 等运营商都开始提供实验性服务， 其中n t t 公司的i p v 6 应用和业务的推出尤其引人注目。n t t 还在其a d s l 业务中推 出了i p v 6 双栈服务，名称为o c n a d s l 业务，这一业务完全支持i p v 6 。o c n a d s l 业 务是全球第一种使用a d s l 、具有即插即用功能i p v 6 i p v 4 双栈商用业务，构架i p v 6 业务的统一平台，并通过这一平台发挥i p v 6 的优势提供i p v 6 的特色业务和优势业务， 是i p v 6 真正走向商用的基础。 4 ) 在中国，从2 0 世纪9 0 年代末开始，一些研究机构、高校、厂商以及运营商就陆续开始 跟踪与关注i p v 6 技术的发展，相继建成了一些1 p v 6 试验床和试验网，如c e r n e ti p v 6 试验网、中科院i p v 6 示范网、清华大学i p v 6 试验网、北京邮电大学i p v 6 试验网、上 海交通大学i p v 6 试验网、浙江大学i p v 6 试验网、内蒙古大学i p v 6 试验网、6 t n e t ( 下 代i p 电信实验网) 、湖南i p v 6 实验网等。2 0 0 2 年8 月，由原国家计委牵头，组成了 “中国下一代瓦联网( c n g i ) 发展战略研究工作组和顾问组，正式启动了c n g i 计划， 标志着中国i p v 6 商用化进程进入了实质性的发展阶段。如今，中国已经建成了世界第 一个同时也是规模最大的纯i p v 6 网，并且与美国的i n t e m e t 2 、欧洲的g e a n t 2 和亚太 地区的a p a n 实现了高速瓦联。 i p v 6 的发展除了得到各国政府的支持外，作为下一代互联网协议已经引起了各地区、 各运营商的足够重视，因为所有的人都已经认识到这样一种前景：谁能够率先在i p v 6 方面 有所作为，谁就能够在未来的竞争中占据有利位置。在众多的设备提供商和运营商的努力 下，i p v 6 协议已经从实验室走向了应用阶段。已有5 0 多个国家和地区加入有关i p v 6 的研 2 内蒙占大学硕十学位论文 究。法、日、美等国的研究机构，i b m 、s u n 、日立等公司，分别研制开发了不同平台上的 i p v 6 系统软件和应用软件；中国华为、美国思科、加拿大北电网络、n o k i a 等路由器厂商已 经开发出了面向i p v 6 网络的路由器产品。在操作系统方面，基于开放源码的l i n u x 对i p v 6 提供了比较强的支持，s u n 、i b m 、康柏、惠普和微软等公司的最新操作系统也都提供了对 i p v 6 支持，如s u n 公司开发的s o l a r i s8 以上的版本其支持的每一件设备都将内置i p v 6 ，i b m 已经将i p v 6 添加到o s 4 0 0 中，微软的w i n d o w sx p 、w i n d o w sv i s t a 也支持i p v 6 。因此， 从整体上来讲，i p v 6 的技术已经成熟，标准也基本完善，一些网络基础设施和核心设备都 已陆续开始支持其使用，但是在具体实施的问题上，由于经济利益上的关系，在目前还没 有普遍推广，而是处于与i p v 4 相瓦并存和过渡的阶段。 1 2 2 互操作性测试发展现状 1 国外的发展： 1 1 日本的t a h i 项目自1 9 9 9 年至今一直在做i p v 6 协议的一致性测试系统和瓦操作性测试 的研究，主要做d h c p v 6 、b g p 、r i p i n g 、d n s 方面的测试，开发了测试工具，并在自 己的网站上免费公开研究成果。 2 ) 欧洲的e t s l 分析了一致性测试与互操作性测试的异同，强调了互操作性测试的重要性， 并在其网站上免费公开了e t s i 互操作性测试方法 2 ，3 1 、测试标准以及部分测试套4 1 。 3 ) 美国新罕布什尔大学互操作实验室( u n i v e r s i t yo fn e wh a m p s h i r e si n t e r o p e r a b i l i t y l a b o r a t o r y , u n h i o l ) 在协议测试方面也做了大量的工作。目前他们对i p v 6 的测试包括 测试i p v 6 的基本协议部分以及i p v 6 的相关协议，并免费提供部分相关测试套【5 l 。在支 持i p v 6 的路由协议方面包括b g p 4 + 、o s p f v 3 、r i p n g 的互操作性测试套。 4 ) 韩国电信技术协会t t a 、西班牙m a d r i di p v 6s u m m i t 目前也都在致力于i p v 6 互操作 性测试的研究，包括r i p n g 、b g p 4 + 、o s p f v 3 路由协议的测试。 5 1 全球i p v 6 论坛从2 0 0 3 年开始在全球各地开展“i p v 6 r e a d y 标识计划，其下设“i p v 6 r e a d y 专业委员会。该委员会的委员均是全球i p v 6 论坛认可的互联网技术专家，分别 来自日本t a h i 、欧洲e t s i 、美国u n h 及中国天地互连公司( 简称b i i ) 。根据该委员 会的要求，参加该计划的产品必须通过产品测试和互操作性公开测试以及专业委员会审 核才能获得“i p v 6r e a d y ”标识，标识产品范围涵盖主机、路由器、操作系统、协议栈、 应用系统、移动终端、信息家电、嵌入式系统等支持i p v 6 的产品。 2 国内的发展： o s p f v 3 协议的互操作性测试研究 1 ) 清华大学在路由协议测试领域开展了大量测试工作，他们开发了协议集成测试系统 ( p r o t o c o li n t e g r a t e dt e s ts y s t e m2p i t s ) 并对许多厂家的路由产品进行- r n 试； 2 ) 中科院计算所开发的协议一致性测试系统是一个通用的完整的i p v 6 协议测试平台，采 用自己定义的描述语言来描述测试过程和测试报文，涵盖3 5 个r f c ，5 9 9 个测试套， 能对i p v 6 及相关协议进行完整的一致性测试； 3 ) 中国科技大学、兰州大学、上海交通大学等多所高校的i p v 6 实验室也开发了自己的测 试平台并对i p v 6 及相关协议进行了测试。 4 ) b i i ( b e i j i n gi n t e m e ti n s t i t u t e ) 专注于i p v 6 商业化研发，承担多项国家级科研及产业化项 目、2 0 0 8 奥运项目；提供“i p v 6 r e a d y 认证和“w i f i 认证测试服务。 5 ) 6 t n e t ( i p v 6t e l e c o mt r i a ln e t w o r k ，i p v 6 电信实验网) 、台湾中华电信实验室( c h u n g h w a t e l e c o ml a b s ) 在进行i p v 6 互操作性测试的研究 目前互操作性测试还没有国际统一标准，但是e t s i 、i t u t 、i s o 等国际组织都开展了 相应的研究工作，具体成果有：e t s it s1 0 22 3 7 “互操作性测试方法和途径”【2 】：e t s ie g2 0 2 2 3 7 “互联网协议互操作性测试基本方法”【3 】；e t s it s1 0 25 1 7 “i p v 6 核心协议瓦操作性测试 套”【4 】；i t u tz i t f m “互操作性测试框架和方法”；i s o 也正在许多协议簇中增加的互操作性 测试。我国在路由协议互操作性测试方面也有自己的标准，目前的标准由中华人民共和国 信息产业部发布的：“中国通信行业标准y d t15 21 2 0 0 6路由协议互操作性测试方法【6 j 和 y d t1 4 5 1 2 0 0 6i p v 6 路由协议测试方法，前者支持i p v 4 的o s p f 协议，后者支持i p v 6 的 o s p f 协议，这两个标准主要是信息产业部电信研究院、华为技术有限公司和中兴通讯股份 有限公司参与起草，并由中华人民共和国信息产业部发布。 1 2 3o s p f 发展现状 当前支持i p v 6 的较为成熟的域内路由协议有r i p n g 和o s p f v 3 。o s p f 是一种内部网 关协议( i n t e r i o rg a t e w a yp r o t o c o l ，i g p ) ，由i e t f 在2 0 世纪8 0 年代末期开发的开放式、链路 状态路由协议，用于在同一个自治域a s ( a u t o n o m o u ss y s t e m ) 中的路由器之间发布路由信 息。与距离矢量协议( r i p n g ) 相比较，o s p f 具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源 少等优点，在目前应用的路由协议中占有重要的地位。o s p f 是s p f 类路由协议中的开放式 版木。最初的o s p f 规范体现在r f c l l 3 1 ( o s p f 版本1 ) 中，这个版本很快被进行了重大改 进的版本所代替，新版本体现在r f c l 2 4 7 文档中。r f c l 2 4 7 ( o s p f 版本2 ) 是为了明确指出 其在稳定性和功能性方面的实质性改进。o s p f 版本2 有许多更新文档，每一个更新都是对 4 内蒙古大学硕士学位论文 开放标准的精心改进，最新版体现在r f c 2 3 2 8 中。o s p f 版本3 ( o s p f v 3 ) 在o s p f v 2 的基础 上进行了适当的补充和修改，是支持i p v 6 的o s p f 版本。目前已经有很多厂家研制出了支 持i p v 6 的试验产品，包括o s p f v 3 的实现。目前关于o s p f 的主要r f c 参考文献是： r f c 2 3 2 8 t 7 1 支持i p v 4 、r f c 2 7 4 0 8 1 支持i p v 6 、r f c 5 3 4 0 9 1 支持i p v 6 。r f c 5 3 4 0 是基于r f c 2 7 4 0 的更新，于2 0 0 8 年7 月正式成为r f c 标准。r f c 5 3 4 0 描述的内容向后兼容于r f c 2 7 4 0 描 述的内容，从而保证基于r f c 2 7 4 0 的o s p f v 3 协议实现与基于r f c 5 3 4 0 的o s p f v 3 协议实 现理论上将完全可以实现瓦操作。在r f c 5 3 4 0 中，更新内容主要是针对r f c 2 7 4 0 对一些 o s p f v 3 协议特征( p r o t o c o lf e a t u r e ) ( 女l ：l 多重接口、m o s p f 、n s s a 、l s a 、l s a 可选项和前缀 可选项及i p v 6 本地站点地址等) 描述不完善，不足以实现这些特征的功能，而对这些特征做 进一步的描述，以便于实现这些特征。 1 3 研究工作 本文的主要工作包括以下几部分： 1 ) 研究协议互操作性测试方法。主要是通过阅读国内外相关的互操作性论文，通过了 解国内外互操作性测试研究现状，研究互操作性测试方法，包括互操作性测试形式 化描述技术和互操作性测试框架结构。针对o s p f v 3 的不确定性的互操作性测试的 研究提出自己的见解。 2 ) 研究o s p f v 3 协议，并对其进行形式化建模。通过对文献r f c 2 3 2 8 t 7 1 、r f c 2 7 4 0 e 8 】 和r f c 5 3 4 0 t 明的研读、详细分析及比较，对o s p f v 3 协议进行形式化描述，主要使 用的形式化描述技术是p e t r i 网，使用的辅助形式化描述技术是f s m 有限状态机和 m s c s 消息序列图。 3 ) 采用p e t r i 网可达图对o s p f v 3 协议的互操作p e t r i 网模型进行分析，研究o s p f v 3 协议互操作性测试生成，并给出测试生成算法。 4 ) 通过生成的测试序列，编写测试例，并与美国新罕布什尔大学关于o s p f v 3 互操作 性测试的测试例5 1 以及国家通信行业标准y d t1 5 2 1 2 0 0 6 路由协议o s p f 瓦操作 性测试方法中的测试例f 6 】进行比较，最终确定需要测试的测试例，进行o s p f v 3 协 议的互操作性测试。 5 o s p f v 3 协议的互操作性测试研究 1 4 论文结构 本文的章节安排如下： 第一章，引言。介绍论文的研究背景，研究现状，研究工作内容，以及论文结构。 第二章，介绍支持i p v 6 的内部网关路由协议o s p f v 3 协议。通过阅读有关o s p f 协议 的r f c 标准文档分析了o s p f 协议的运行过程、工作原理并进一步介绍o s p f 协议的最新 发展，并对新标准同以前的标准做了比较。 第三章，网络协议测试一般理论方法。首先介绍目前的协议测试技术，特别是互操作 性测试技术及其一般架构。接着介绍瓦操作性测试形式化方法，最后就本次研究设计分析 讨论建立o s p f v 3 协议互操作性测试的形式化方法。 第四章，o s p f v 3 协议互操作p e t r i 网模型的建立。在理论研究的基础上，使用p e t r i 网 模型描述语言对o s p f v 3 协议建立接口模型、邻届模型、并最终通过模型的复合建立互操 作模型，给出模型复合算法。 第五章，o s p f v 3 协议互操作性测试生成。在这一章中，采用p e t r i 网可达图对o s p f v 3 协议互操作p e t r i 网模型进行分析，并给出o s p f 协议互操作性测试套的生成方法。 第六章，o s p f v 3 协议互操作性测试。在上述理论和方法的基础上，搭建测试环境，对 o s p f v 3 协议进行了互操作性测试。 第七章，总结全文并提出进一步的工作。 6 内蒙古大学硕士学位论文 第二章支持i p v 6 的内部网关协议o s p f v 3 协议 2 1o s p f 协议概述 o s p f 是一种内部网关协议，由i e t f 在2 0 世纪8 0 年代末期开发的开放式、链路状态 路由协议，用于在同一个自治域a s 中的路由器之间发布路由信息。o s p f 具有支持大型网 络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有重要的地位。目 前的i p v 4 网络中使用的是o s p f v 2 版本，主要参考文献是r f c 2 3 2 8 7 1 。i p v 6 网络中使用 的是o s p f v 3 ，主要参考文献是r f c 2 7 4 0 8 1 和r f c 5 3 4 0 9 1 。其中r f c 5 3 4 0 是对r f c 2 7 4 0 的 更新，于2 0 0 8 年7 月成为最新标准。目前已经有很多厂家研制出了支持i p v 6 的试验产品， 包括o s p f v 3 的实现。o s p f 作为广泛使用的路由协议，实现的正确性对于i p v 6 能否早日 成为i n t e m e t 的主流协议有着重要的意义，为了使o s p f v 3 能够更好地应用，我们需要不断 进行测试，以保证不同厂商之间o s p f v 3 的具体实现能够正确地交互，保证网络高效、稳 定地运行。 2 2o s p f 协议工作原理 o s p f 是一个动态的链路状态路由协议，它属于域间路由协议，每个运行o s p f 算法的 路由器都维护一个用于跟踪网络链路状态的链路状态数据库( t h el i n k s t a t ed a t a b a s e ， l s d b ) 。该数据库中存储的是反映路由器及其链路状态的各种链路状态通告( l i n ks t a t e a d v e r t i s e m e n t s ，l s a s ) ，这些状态包括路由器可用接口、已知可达路由和各链路的状态信息。 链路状态数据库实际上就是一张有关该区域完整网络拓扑图的映射，是路由器建立路由表 的依据。一个自治系统内的路由器要形成对网络拓扑结构的一致视图，就必须保持链路状 态数据库的同步。o s p f 依靠h e l l o 协议、e x c h a n g e 协议和f l o o d i n g 协议来完成o s p f 数据 包的交互过程，并最终实现同一路由区域中所有路由器的l s d b 同步。 o s p f 的整个工作过程由三大交互协议组成： 1 ) h e l l o 协议：检测链路是否可用，在广播和非广播网络上选举指派路由器( d e s i g n e d r o u t e r , d r ) 和备份指派路由器( b a c k u pd e s i g n e dr o u t e r , b d r ) ，通过这种方式使两台路由器 之间建立邻居关系。该协议交互的是o s p f 五种包中的h e l l o 包。 2 ) e x c h a n g e 协议：当两个路由器通过邻接协议建立双向连接后，必须使它们的数据库 7 o s p f v 3 协议的互操作性测试研究 进行同步，同步过程就要通过交换协议来完成。该协议交互的是o s p f 五种包中的数据库 描述包d d ( d a t a b a s ed e s c r i p t i o n ) 包，只含有l s a 头信息。 3 ) f l o o d i n g 协议：为了减少不必要的流量，交换协议发送的只是一些数据库描述包， 真正的链路状态通告是通过扩散协议发送的。该协议交互的是o s p f 五种包中的以下三种： 包含完整l s a s 信息的链路状态更新包l s u ( l i n ks t a t eu p d a t e ) 、请求整个l s a s 信息的链路 状态请求包l s r ( l i n ks t a t er e q u e s t ) 、为保证正确发送和接收l s a s 而发送的链路状态确认 包l s a ( l i n ks t a t ea c k n o w l e d g