（通信与信息系统专业论文）网络测试仪的设计与实现.pdf

分类号t p 3 9 3 o 密级 重庆邮电大学硕士学位论文 论文题目网络测煞堡鳢堡盐墨塞墨 英文题目t h ed e s i g na n di m p l e m e n t o ft h e n e t w o r kt e s ti n s t r u m e n t 论文提交日期2 0 0 2 5 1 6 论文簪辩日期工n j l 2 l 监 论文评阅人 王雨教授重庆通信学院 周翻羽教授 重庆邮电大学 答辩委员会主席谢显中教授重庆啐电大学 2 0 0 7 年4月2 0 日 重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 自从上世纪8 0 年代计算机网络诞生以来，经过了二十多年的发展， 给人们的工作和生活带来了极大的便利，同时人们对计算机网络的依赖 也越来越大。现在，计算机网络在人们的日常工作生活中起着举足轻重 的作用。因此，计算机网络的日常维护以及故障解决工作就越显重要。 在i p 网络的维护过程中，确定网络是否出现问题或者出现的问题是 什么是维护工作的第一步。要检查出问题，就需要对i p 网络及其运行在 它上面的各种服务器，交换机和路由器进行测试，而网络测试仪就能检 测出计算机网络从物理层到网络层的连接情况，以及识别各种应用层的 服务，如w e b ，f t p 服务器等。网络测试仪的工作原理是按照网络协议 发送一系列测试数据包，根据测试对象的反映判断网络连接或者服务器 工作是否正常。 本文设计与实现了一个网络测试仪表，首先对网络测试仪中使用到的 各种网络协议及原理进行了分析研究；然后给出了总体方案设计和详细 方案设计，设计了网络测试仪的硬件及软件体系结构，模块功能及实现 方案；根据设计结果并按照软件工程的方法进行软件开发与实现，经过 实际环境下的运行测试，实现的网络测试仪表达到了设计要求，在进一 步的完善后可以投入市场应用。 关键词：计算机网络，网络测试，测试仪 重庆邮电大学硕士论文 摘要 a b s t r a c t s i n c ec o m p u t e rn e t w o r kw a sb o r ni nt h e8 0 so fl a s t c e n t u r y ，a n d d e v e l o p e df o rm o r et h a n2 0y e a r s ，i th a sb r o u g h tt h ee n o r m o u sc o n v e n i e n c e f o rp e o p l e sw o r ka n dt h el i f e ，s i m u l t a n e o u s l yt h ep e o p l em o r ea n dm o r ea r e a l s od e p e n do ni t n o w ，t h ec o m p u t e rn e t w o r ki sp l a y i n gap i v o t a lr o l ei n p e o p l e sc o m m o nl i f e t h e r e f o r e ，t h ei m p o r t a n c eo ft h em a i n t e n a n c ea n dt h e b r e a k d o w ns o l u t i o no fc o m p u t e rn e t w o r ka r er e v e a l e d t h ec o m m u n i c a t i o no fp r e s e n tc o m p u t e rn e t w o r km a i n l yb a s e so nt h ei p , t h e r e f o r et h i sn e t w o r kt e s t e rm a i n l ya i m sa tt h ei pn e t w o r k i nt h ei p n e t w o r km a i n t e n a n c ep r o c e s s ，t h ef i r s ts t e pi sd e t e r m i n i n gt h en e t w o r k w h e t h e rh a sap r o b l e mo rw h a tt h ep r o b l e mi s f o rc h e c k i n go u tt h e p r o b l e m s ，i ti sn e e d e dt ot e s t t h ei pn e t w o r kc o n n e c t i o na n dt h es e r v e r s ， s w i t c h e sa n dt h er o u t e r so ni t ，a n dt h en e t w o r kt e s t e rc a ne x a m i n e st h e c o n n e c t i o ns i t u a t i o no fi pn e t w o r kf r o mt h ep h y s i c a ll e v e lt ot h en e t w o r k l e v e l ，a sw e l la sd i s t i n g u i s h e ss o m ec o m m o nk i n d so fa p p l i c a t i o nl a y e r s e r v e r ，l i k ew e b ，f t ps e r v e ra n ds oo n t h ep r i n c i p l eo fw o r ko fn e t w o r k t e s t e ri s s e n d i n g as e r i e so ft e s td a t a p a c k a g eb a s e d o nt h en e t w o r k p r o t o c o l s ，a n dt h e nj u d g i n gw h e t h e rt h en e t w o r kc o n n e c t i o ni so rt h es e r v e r w o r k sn o r m a l l ya c c o r d i n gt ot h er e s p o n s eo ft h et e s t e do b j e c t t h em a i nc o n t e n to ft h i sa r t i c l ei n v o l v e sf o u rs u b j e c t s f i r s t ，t h e r e s e a r c ho ft h ep r o t o c o lw h i c hm e a n sd o i n gs o m er e s e a r c ho ft h ep r o t o c o l t h a tw eu s et ot e s tt h ei pn e t w o r k s e c o n d ，p r o j e c td e s i g nw h i c hm e a n s d e s i g n i n gt h es y s t e ms t r u c t u r eo fh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo fn e t w o r kt e s t e r t h i r d ，i m p l e m e n t i n gw h i c hm e a n si m p l e m e n t i n gt h ep r o j e c ta n dg e t t i n gt h e d e v e l o p i n gd o c u m e n t sa c c o r d i n gt od e s i g no ft h es y s t e ms t r u c t u r e f o r t h ， r u n n i n ga n dt e s t i n gw h i c hm e a n sr u n n i n ga n dt e s t i n gt h en e t w o r kt e s t e ri n t h er e a l l yc o n d i t i o no nt h eh a r d w a r ep l a t f o r m k e yw o r d s ：c o m p u t e rn e t w o r k ，n e t w o r kt e s t ，t e s t e r n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得一 重废鲣电太堂或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任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名： 嚆磬签字目期：抄) 年妫6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 重废邮电盍堂有关保留、使用学位 论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重鏖整电太堂可以将学位 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、汇编学位论文 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者躲秀謦 导师签名：弋乱一 签字日期：b 芦 年岁月，6 日签字日期：1 ，。弋年一月l6 日 n 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 选题背景 1 1 1 网络测试仪的应用背景 本文设计实现的网络测试仪主要应用在计算机网络中。计算机网络就 是将分布在不同位置的具有独立操作系统的计算机以及其他附属设备用 通信设备和线路连接起来，按照共同的网络协议，实现相互之间的通信 和资源共享的系统。 根据网络覆盖范围的大小，计算机网络可以分为两大类o l ：广域网 ( w a n ，w i d ea r e an e t w o r k ) 和局域网( l a n ，l o c a la r e an e t w o r k ) 。 广域网是各种远程网络的总称，其覆盖范围可能是一个省或者一个地 区或者若干个省区甚至整个国家。广域网采用远距离通信手段如电话线、 卫星、微波、光纤等将位于不同地域距离很远的计算机连接起来。 局域网是在一个较小的区域中的网络，比如一幢大楼或一个教室内部 的网络，通常局域网的网间通信速度比较高。 由网络构成的网络是网际网，通常覆盖一个国家或者跨越国界、洲界 甚至延伸到全球范围。如因特网( i n t e r n e t ，又称国际互联网) ，是由分布 在世界各地的千百万台计算机和网络组成的、开放的、全球性的广域网。 计算机网络为我们提供了以下主要功能： 数据传输：用户可以通过计算机网络进行信息的传递。 资源共享：通过计算机网络互联的用户群可以共享他们的数据、软件 和硬件。 分布处理功能：一件较大工作可以通过计算机网络分配给在网络上多 台计算机去完成。 自从上世纪8 0 年代计算机网络诞生以来，经过了二十多年的发展， 给人们的工作和生活带来了极大的便利，同时人们对计算机网络的依赖 也越来越大。现在，计算机网络在人们的日常工作生活中起着举足轻重 的作用。因此，计算机网络的日常维护以及故障解决工作就越显重要。 如今的计算机网络主要是基于i p 的实现，因此该网络测试仪主要针 对i p 网络设计的。在i p 网络的维护过程中，确定网络是否出现问题或 者出现的问题是什么是维护工作的第一步。要检查出问题，就需要对i p 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 网络及其运行在它上面的各种服务器，交换机和路由器进行测试，而网 络测试仪就能检测出计算机网络从物理层到网络层的连接情况，以及识 别各种应用层的服务，如w e b ，f t p 服务器等。 1 1 2 网络测试仪的优点 该网络测试仪的主要优点体现在以下几个方面： 1 ) 该测试仪集成了从计算机网络中的物理层到应用层的多项测试功 能，使用户可以明确的知道网络故障发生在物理层，或者数据链路层， 或者网络层，或者应用层： 2 ) 由于该网络测试仪集成多种网络故障测试方法，因此可以以它为主 要测试工具为用户设计不同的网络故障确定方案； 3 ) 该网络测试仪为手持设备，由电池供电，便于携带，可以灵活的应 用与多种场合； 4 ) 该网络测试仪的用户界面使用触摸屏，通过触摸屏，用户可以方便 的和测试仪进行交互； 5 ) 用户可以在测试仪上自己配置相关网络信息，如i p 地址，子网掩 码，要测试的目的i p 地址等； 6 ) 该网络测试仪可以通过一个u s b 接口和p c 机相连接，用户可以在 p c 机上配置测试仪的网络信息，这样在配置大量网络信息时的速度相比 在测试仪上配置会更快； 1 1 3 网络测试仪的发展现状 由于网络测试仪是用来测试目前已经投入使用的网络，因此，测试仪 所使用的技术基本上都是已经成熟的技术。目前，市场上已经出现了多 种关于计算机网络测试方面的产品，比较有代表性比如f l u k e 公司的 f l u k e 掌上型网络测试仪一“l i n kr u n n e r 链路通”和“f l u k en e t t o o l 网络万 用表”。前者的主要功能有：p i n g ，验证至关键设备的连通性；电缆验证， 多重测试功能快速识别电缆故障；电缆识别，对无标记线缆进行文档备 案，节省了故障诊断时间；提高效率，识别物理层、链路层问题，增加 了识别物理层或链路层故障的精确度。后者的主要功能有：v o i p 模块 选件一查看电话启动、验证q o s 配置、记录呼叫控制、监测呼叫质量； 在线型连接两个网络设备，监听它们之间的流量，检测一般连通型问题 自动；p i n g 关键设备一验证至路由器、服务器和打印机的连接( 只有增 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 强型支持) ；识别可用的网络资源一查看由运行着的服务器、路由器、打 印机提供的m a c 地址、i p 地址、子网及服务；识别p c 所在网络一检 查p c 所配置的服务列表。 由以上两款产品代表了市场中网络测试仪的主要发展方向：网络测试 功能集中化，能完成基本的网络测试功能；网络测试仪设备手持化，这 样测试仪便于携带，可以灵活应用于多种场合。但是，因为网络测试仪 向手持化方向发展，因此它的体积就受到了很大的限制，首先要保证显 示屏足够大，这样才能显示出足够的信息给用户，显示屏大也可以方便 用户的阅读。但是这样的网络测试仪使用户输入设备一键盘的空间就被 压缩的很小，这就会造成用户输入的困难，比如配置测试仪的i p 地址等 网络信息的时候会显得更为明显。因此，网络测试仪未来的一个发展方 向应该是在手持设备的基础上创造更友善的人机界面。 因此，在我们设计的该款网络测试仪中，我们在集成了多种计算机网 络基础测试功能的基础上，采用触摸屏技术，即扩大了显示屏的面积， 又保证了用户很方便的向网络测试仪输入信息。另外，我们在网络测试 仪上使用u s b 接口，使测试仪能够通过这个接口和p c 通信，这样，用 户通过p c 向测试仪输入需要配置的网络信息。而在p c 上配置网络信息， 相比在测试仪上配置，其效率显然要高的多。 1 2 论文主要工作 由于我们的目标是完成一个具体的产品，包括硬件和软件，因此本文 的工作包括对网络测试仪工作原理的分析，整体方案设计和详细设计， 具体设计功能的实现。 1 2 1 论文工作目标 论文工作目标主要包括以下三个方面： 1 ) 设计出网络测试仪的整体框架结构，包括硬件结构和软件结构。即 确定使用哪些硬件，如何使用这些硬件来搭建测试仪的硬件平台；如何 设计与开发软件，以便控制这些硬件来完成测试仪预定的各种功能。 2 ) 整理并总结仪表需要的各种网络协议及工作原理，如p p p o e ”， d n s ”，d h c p 4 1 等，以及网络测试中用到的p i n g 和t r a c e r o u t e 5 j 功能的基 本原理。 3 ) 设计出实现网络测试仪各种功能的软件结构，以及依照这个结构写 3 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 出具体的代码；并进行实际环境应用测试。 1 2 2 论文研究主要内容 论文的主要内容包括以下四个方面： 1 ) 协议分析研究：对网络测试仪中使用到的各种网络协议及原理进行 分析研究； 2 ) 方案设计：设计网络测试仪的硬件及软件体系结构； 3 ) 开发实现：根据设计的模型，按照软件工程的方法进行软件开发， 获得开发文档； 4 ) 运行测试：在搭建好的硬件平台上运行开发出的软件，并在实际环 境下进行测试； 1 2 3 主要创新点 本文设计与实现的网络测试仪主要有三个特点： 1 ) 集成了计算机网络从物理层到应用层的各种测试，同类产品中还 没有集成这么多测试功能的产品； 2 ) 使用触摸屏技术，使人机交互的界面更加友善； 3 ) 使用u s b 接口和p c 机通信，使用户配置测试仪的效率更高。 1 2 4 论文内容安排 第二章网络测试仪的设计与实现综述，包括测试仪的主要功能，整 体结构，以及各种功能的原理描述和分析。 第三章介绍网络测试仪的具体开发情况，包括硬件结构，软件结构 以及测试仪各项功能的软件实现的具体设计。 第四章测试结果与分析：使用网络测试仪进行实际测试，并对结果 进行分析。 第五章总结：总结全文，对今后的二次开发工作进行了展望。 4 重庆邮电大学硕士论文 第二章网络测试仪的设计与实现综述 第二章网络测试仪的设计与实现综述 2 1 网络测试仪的功能 网络测试仪的功能主要包括五个网络测试功能和一个参数配置功能。 网络测试功能包括在o s i 七层模型中的物理层，数据链路层，网络层 以及应用层上的测试，它们依次是：电缆测试( 物理层) ，网络接口测试 ( 物理层) 。连通性测试( 网络层) ，服务功能识别( 应用层) 和远程连 接测试( 数据链路层) ； 参数配置功能包括两个方面，本地配置参数和在p c 上的配置参数。 前者可以使用户直接在测试仪上配置参数，非常便携，但是配置速度较 慢；后者可以使用户通过p c 配置测试仪的参数，需要一台p c 和测试仪 通过u s b 接口连接，但是配置速度较快。 2 1 1 电缆测试 1 ) 线距测试： 精确度1 米。 2 ) 线序测试： 连接。 获得需要测试的电缆的长度，长度范围为1 0 0 米以下， 获得需要测试的电缆的连接情况：是直接连接还是交叉 3 ) 开短路测试：测试电缆线之间是否发生短路，以及发生短路的位 置，精确度1 米。 2 1 2 网络接口测试 1 ) 连接是否建立：测试网络测试设备和交换机或者p c 机之间的连接 是否建立成功。 2 ) 连接速度1 0 m 1 0 0 m ：测试连接建立后的速度是1 0 m 还是1 0 0 m 。 3 ) 工作方式半双i 全双i ：测试对端交换机或者p c 机的工作方式 是全双工或者半双工。 4 ) 是否设置了自动协商：测试对端交换机或者p c 机是否设置了自动 协商功能。 5 重庆邮电大学硕士论文 第二章网络测试仪的设计与实现综述 2 1 3 连通性测试 1 ) p i n g 测试：以和网络测试设备连接的对端交换机或者p c 机为目标， 完成p i n g 测试功能，并输出p i n g 结果，具体结果为要p i n g 的目的i p 地 址，数据包的r t t 和t t l 参数，发包数和收包数以及丢包率。在p i n g 失 败时输出要p i n g 的目的i p 地址，“请求超时”提示，发包数，收包数和丢 包率；在测试出错时输出要测试的目的i p 地址和测试出错原因。 2 ) t r a c e r o u t e 测试：以和网络测试设备连接的对端交换机或者p c 机 为目标，完成t r a c e r o u t e 测试功能，并输出t r a c e r o u t e 结果，具体结果 为要测试的目的i p 地址，路由器跳数上限，数据包的r t t 参数，i c m p 数据包经过的路由器跳数，i c m p 报文经过的每一跳路由器的i p 地址( 按 顺序记录) ；在t r a c e r o u t e 测试失败时输出要测试的目的l p 地址，路由 器跳数上限以及失败原因：响应超时或者目标不可到达；在测试出错时 输出要测试的目的i p 地址和测试出错原因。 2 1 4 服务功能识别 1 ) w e b 测试：以和网络测试设备连接p c 机为目标，测试其是否开启 了w e b 服务器，并输出测试结果：1 ，连接测试成功；2 ，连接测试失败。 2 ) d n s 测试：以和网络测试设备连接p c 机为目标，测试其是否开启 了d n s 服务器，并输出测试结果：1 ，连接测试成功；2 ，连接测试失败。 3 ) e m a i l 测试：以和网络测试设备连接p c 机为目标，测试其是否开 启了e m a i l 服务器，并输出测试结果：1 ，连接测试成功；2 ，连接测试 失败。 4 ) f t p 测试：以和网络测试设备连接p c 机为目标，测试其是否开启 了f t p 服务器，并输出测试结果：1 ，连接测试成功；2 ，连接测试失败。 5 ) d h c p 测试：以和网络测试设备连接p c 机为目标，测试其是否开 启了d h c p 服务器，并输出测试结果：1 ，连接测试成功；2 ，连接测试 失败。 2 1 5 远程连接测试 1 ) p p p o e 连接测试：测试p c 机通过网络测试设备测试时使用的网络 接口是否能建立远程连接，主要用于测试a d s l 连接是否能够建立，并 输出测试结果：1 ，连接测试成功；2 ，连接测试失败。 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 2 1 6 参数配置 1 ) p c 机上的参数配置：使用p c 机上的软件进行网络测试设备参数的 配置，配置完成后，通过u s b 接口将配置好的信息传送到网络测试设备 上。 2 ) 本地配置：直接在网络测试设备上，通过它的键盘配置网络测试设 备的参数。 3 ) 当设置r t l 芯片的配置时，可以选择自动协商，如不选择自动协商， 则可以手动配置r t l 芯片的工作模式，连接速率。如选择自动协商，则工 作模式和连接速率都采用默认值。 4 ) 选择“恢复默认值”选项可以将需要配置的网络信息恢复为出厂时 的默认值。 5 ) 需要配置的内容如表2 1 表2 1 配置信息 序号需要用户配置的网络信息 l网络测试设备的i p 地址 2子网掩码 3网络测试设备所在局域网的网关i p 地址 4 p i n g 功能测试的第一个i p 地址 5 p i n g 功能测试的第二个i p 地址 6 p i n g 功能测试的第三个i p 地址 7 p i n g 功能测试的第四个i p 地址 8 t r a c e r o u t e 功能测试的第一个i p 地址 9t r a c e r o u t e 功能测试的第二个i p 地址 1 0t r a c e r o u t e 功能测试的第三个i p 地址 1 1t r a c e r o u t e 功能测试的第四个l p 地址 1 2w e b 服务器测试的第一个i p 地址 1 3w e b 服务器测试的第二个i p 地址 1 4w e b 服务器测试的第三个i p 地址 1 5w e b 服务器测试的第四个i p 地址 1 6d n s 服务器测试的第一个i p 地址 1 7d n s 服务器测试的第二个i p 地址 1 8 d n s 服务器测试的第三个i p 地址 1 9d n s 服务器测试的第四个i p 地址 7 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 2 0e m a i l 服务器测试的第一个i p 地址 2 1e m a i l 服务器测试的第二个i p 地址 2 2e m a i l 服务器测试的第三个i p 地址 2 3e m a i l 服务器测试的第四个i p 地址 2 4f t p 服务器测试的第一个i p 地址 2 5f t p 服务器测试的第二个l p 地址 2 6f t p 服务器测试的第三个i p 地址 2 7f t p 服务器测试的第四个i p 地址 2 8d h c p 服务器测试的第一个i p 地址 2 9d h c p 服务器测试的第二个i p 地址 3 0d h c p 服务器测试的第三个l p 地址 3 1d h c p 服务器测试的第四个i p 地址 3 2a d s l 宽带接入测试中的用户名1 ( 2 0 个字节) 3 3a d s l 宽带接入测试中的密码1 ( 2 0 个字节) 3 4a d s l 宽带接入测试中的用户名2 ( 2 0 个字节) 3 5a d s l 宽带接入测试中的密码2 ( 2 0 个字节) 3 6 用户设置l c d 显示器，r t l 8 2 0 1 ，a v r 进入省电模 式的间隔时间 。 3 7 d n s 待解析的域名，例如w w w c q u p t e d u c a 3 8t r a c e r o u t e 测试中的i c m p 报文所能经过的最 大路由器跳数 3 9r t l 芯片是否设置自动协商 4 0如未设置自动协商，设置r t l 芯片的速率： 1 0 m 1 0 0 m 4 1如未设置自动协商，设置r t l 芯片的工作模式： 半双工全双工 2 2 网络测试仪的整体结构 网络测试仪的整体结构包括网络测试仪功能和外观示意图，硬件结 构，模块层次结构，显示屏上显示的菜单结构和测试功能的原理描述。 8 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 2 2 1 网络测试仪功能示意图 网络测谳园 f 网孔 网 b 翠。j 图2 1 功能示意图 网孔1 与交换机相连，用于测试交换机的一些功能，网孔2 与p c 机相连用于测试p c 机的一些功能，具体测试内容见下面的可行性分析的 功能测试，u s b 接口与p c 机相连用于对网络测试仪进行i p 配置。 2 2 2 网络测试仪外观示意图 因为用户和网络测试仪交互的界面和按纽位于网络测试仪的正面和 侧面，所以网络测试仪外观示意图包括正面外观示意图和侧面外观示意 图 2 2 2 1 网络测试仪的正面外观示意图 u s b 接口 图2 2 正面外观示意图 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 2 2 2 2 网络测试仪的左面外观示意图 图2 3 侧面外观示意图 2 2 2 3 网络测试仪的外观设计说明 该外观设计主要用于说明网络测试设备应完成的功能，具体外形设计 可根据具体情况变化。下面说明一下上面两个图。 在第一个图中，网孔1 和网孔2 分别用于完成端口测试功能时连接交 换机和p c 机。u s b 接口用于通过p c 机配置网络测试设备时连接p c 机。 l c d 显示器和它下面的一个按键用于和用户交互。 在第二个图中可以看出，三个按键位于网络测试设备的左侧面。 2 2 3 网络测试仪的硬件结构 图2 4 设备硬件框图 i o 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 上图中，除“交换机”，“p c 机”外，其余的都为网络测试设备使用的硬 件。其中，位于图右侧的交换机和p c 机1 为需要测试的设备。p c 机2 为通过u s b 接口配置网络信息时使用的p c 机。测试仪需要的输入有三 个方面： 1 ) 用户通过键盘选择需要完成的功能，控制设备进行测试。 2 ) 用户通过键盘配置设备的网络信息。 3 ) 用户使用p c 机通过u s b 接口配置设备的网络信息 2 2 4 网络测试仪的模块层次结构 用户界面 篓一”“一4 一。”：”? 7 菇泛茹i 罐铆；孤”一：? ”“? 一”1 。：秀 赣酝僦女浚瓣n删蕊麓蕊潮 溺臻鬟妇癌遴遵缝测试 艘务动能漩l 避穰连接溯 电缆测试模墼。；i 懋勉蓬测燮矗蕊麓勉。 谣糕 键盘与块 r t l 8 0 2 1 寄存 j 一? ? 。鬈| 雾 器读取与写数据传输模块 显示器 入模块 模块 r t l 8 0 2 1 寄存u s b 接 a v 啦制模块器读取与写口传输 入模块模块 图2 5 设备模块层次结构 上图中，从上到下，金黄色的表示用户界面，灰色的总体流程控制模块， 深绿色的模块为软件模块，浅蓝色的模块为硬件模块，深黄色的表示硬 件设备。 模块功能对照表 序号模块名称软硬件模块功能 1电缆测试模块硬完成电缆的线距，线序和开短路 测试功能 2接口测试模块软对端交换机或p c 机的端口状态 进行测试 3连通性测试模块软 完成p i n g 和t r a c e r o u t e 功能 4服务识别模块软 完成w e b ，d n s ，f t p ，e m a i l ，d h c p 服务测试功能 5远程连接测试模块软完成a d s l 连接测试功能 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 6 7 8 9 1 0 配置网络信息模块软 r t l 8 2 0 1 寄存器读硬 取与写入模块 数据传输模块硬 a v r 控制模块硬 u s b 接口传输模块硬 1 1键盘与显示器模块硬 1 2总体流程控制模块软 2 2 5 网络测试仪的菜单结构 2 2 5 1 网络测试仪的菜单结构说明 在本地或者通过p c 机配置设备 网络信息 读取r t l 8 2 0 1 寄存器状态 控制数据的传输 对a v r 处理器的底层控制 传输p c 机对设备的配置的网络 信息 显示各种菜单以及和用户交互 控制系统运行的总体流程 匹 电缆测网络接口测 连通 程 配置 性测 服务功能识别 连 网络 试试接 试信息 测 试 在 直e d p p 接 t r dmf pc 线线 开 连 出 是 速 pe n a t h 配 距 序 短 接 双 否度iebsip c p机 置 测测 路 是 工 自l onr服 服l服 po上 本 测 否 f 动m go u务 务服务 服e配 地 试 试 建 全 协i o命 t e器器 务器 务功置 网 试 双器能网 立 商删令 命测 测器测络 工测 测络 令 试 试测试 信 试 试 试信 息 息 ，图2 6 菜单 上图中下面的菜单选项都为其上一菜单选项的子菜单。 2 2 5 2 网络测试仪的菜单转移说明 菜单转移图由下图总体表示( 转移图说明：该图中的方框为菜单，带 有文字说明的箭头为菜单选项，没有带文字说明的箭头表示箭头起始端 的菜单会无条件变化为箭头末端的菜单) ： 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 图2 7 菜单转移图 由于该图太大，因此将其拆分为一下几个图来表示，其中总图用几个 大的框图来表示上图，后面的各图按照功能分配分别表示上图中的某一 个部分： l 电缆测试主菜单il 远程连节试主菜i n p 警砒菜 3 斑云刮主二陲岛薹嚣缸刮耽网警胜菜 服务功能识别菜单通性测试主菜单 图2 7 菜单转移总图 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 图2 8 电缆测试菜单 图2 9 端口测试菜单 图2 1 0 连通性测试菜单 1 4 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 图2 1 1 插口功能识别菜单 图2 1 2 远程连接测试菜单 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 图2 1 3 配置网络信息菜单 图2 1 4 键盘控制的菜单弹出方式 表2 2 软件界面( 菜单) 名称和它的编号对照表 菜单编菜单名称 号 o启动菜单 1主菜单 2连通性测试主菜单 3 p i n g 测试i p 地址菜单 4 p i n g 测试过程菜单 5 p i n g 测试结果菜单 6t r a c e r o u t e 测试过程菜单 7t r a c e r o u t e 测试结果菜单 8w e b 测试过程菜单 1 6 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 9w e b 测试结果菜单 1 0d n s 测试过程菜单 1 1d n s 测试结果菜单 1 2e m a i l 测试过程菜单 1 3e m a i l 测试结果菜单 1 4f t p 测试过程菜单 1 5f t p 测试结果菜单 1 6d h c p 测试过程菜单 1 7d h c p 测试结果菜单 1 8远程连接测试主菜单 1 9 a d l s 连接用户名和密码菜单 2 0a d l s 测试过程菜单 2 1a d l s 测试结果菜单 2 2电缆测试主菜单 2 3线距测试过程菜单 2 4线距测试结果菜单 2 5线序测试过程菜单 2 6线序测试结果菜单 2 7开短路测试过程菜单 2 8开短路测试结果菜单 2 9配置网络信息主菜单 3 0关机菜单 3 1网络接口测试主菜单 3 2服务功能识别主菜单 3 3使用p c 机配置菜单 3 4本地配置菜单 3 5t r a c e r o u t e 测试i p 地址菜单 3 6w e b 测试i p 地址菜单 3 7d n s 测试i p 地址菜单 3 8e m a i l 测试i p 地址菜单 3 9f t p 测试i p 地址菜单 4 0d h c p 测试i p 地址菜单 4 1网络接口测试过程菜单 1 7 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 4 2a d l s 连接用户名和密码菜单 4 3 配置p i n g 测试i p 地址信息的菜单 4 4配置d n s 待测域名信息的菜单 4 5配置t r a c e r o u t e 测试i p 地址信息的菜单 4 6配置w e b 测试i p 地址信息的菜单 4 7配置d n s 测试i p 地址信息的菜单 4 8配置e m a i l l 测试i p 地址信息的菜单 4 9配置f t p 测试i p 地址信息的菜单 5 0配置d h c p 测试i p 地址信息的菜单 5 1配置本地i p 信息的菜单 5 2调节显示屏亮度和对比度的菜单 2 2 6 网络测试仪各种功能的原理描述和分析 该节主要介绍了网络测试仪各种功能的实现原理以及将这些原理如 何应用到网络测试仪上以完成需要的测试功能。 2 2 6 1 电缆测试功能实现原理 根据已有模块完成。 2 2 6 2 接口测试功能实现原理 1 ) 如果对方设置了自动协商，则获得接口信息的方法是由a v r 处理 器读取r t l 8 2 0 1 芯片的寄存器获得。 2 ) 如果对方没有设置自动协商，则获得接口信息中的工作模式的方法 是等待对方发送一个帧，网络测试仪在接收帧的同时发送一个帧和对方 发送的帧产生碰撞，如果对方是半双工，则会发送阻塞信号，这时测试 仪收到的帧的f c s 6 j 效验将会出错，我们可以根据这个结果来判断对方 是半双工，如果对方是全双工，则f c s 效验将不会出错。 2 2 6 3 连通性测试功能实现原理 1 ) p i n g 测试实现原理 实现原理：向指定l p 地址的网络节点发送一个等待回显的i c m p 数据 包，等待对端的响应，如果对端响应的数据包符合要求，则提示用户p i n g 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 已经连通对端；如果对端在规定时间内未响应或响应的数据包不符合要 求，则提示用户p i n g 不能连通对端。具体描述如下7 】： 步骤一：发送一份i c m p 回显请求报文给对端主机并等待返回i c m p 回显应答报文。 发送的请求报文格式如下 e l ： 图2 1 5 报文中：类型、代码字段各有1 个字节；校验和、标识、序号字段各 有2 个字节；发送时间( m s 级) 字段有4 个字节。( 上图中帧头和帧尾是链 路层的帧头和帧尾，w 3 i s o a 会自动添加和去除它们，实际编码时不用 考虑) i c m p 报文中标识符字段设置为：对某一个网络测试设备的唯一固定值， 标明发送该i c m p 数据包的网络测试设备的身份( 两个网络测试仪在同 一子网中同时发送i c m p 数据包时，标识字段用来确定该i c m p 包是哪个 测试仪发送的) ，序列号从o 开始，每发送一次新的回显请求就加1 。 步骤二：接受i c m p 回显应答报文，格式如下【8 】： 图2 1 6 其中类型、代码字段各有1 个字节；校验和、标识、序号字段各有2 个字节；发送时间( m s 级) 字段有4 个字节。 接收到i c m p 应答请求报文后，要打印出序列号和t t l ，并计算往返时间。 2 ) t r a c e r o u t e 测试实现原理 实现原理：网络测试设备采用u d p 协议以无人使用的目的端口( 大 于3 0 0 0 0 ) 发送一个i c m p 数据包，并设置其中的t t l 字段，该字段表 示该数据包最多能经过多少跳的路由器，每经过一个路由器，则t t l 字 段减一，如果某个路由器检测到t t l 等于0 ，则丢弃该包，并返回i c m p 超时数据包，如果数据包在t t l 减少到o 之前到达了目的地，由于u d p 端口是无人使用的端口，则目的主机会返回i c m p 端口不可到达数据包。 网络测试设备将根据收到的两种数据包在l c d 显示器上输出不同的结 果。具体描述如下1 7 】： 1 9 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 步骤一：发送一份t t l 为n ( n 0 ，有用户自己设置) 目的端口不存在 ( 端口号大于3 0 0 0 0 ) 的u d p 数据包。其中数据字段由于目的主机不会查 看，所以可以随便定义，例如数据字段为“h e l l o ! ”。发送u d p 数据报格 式如下【8 】： 1 6 位1 6 位目1 6 位l 啦 i 帧头i p 头 源端的端口u d p 长u d p 校数据 帧尾 口号号 度验和 图2 1 7 步骤二：等待接收i c m p 数据包，等待接收的i c m p 超时报文结构如 下i s ： 检验和 o ( 4 个 产生差错 u d p 帧尾 i p 首 t y 类l e 型( 1 1 ) l c o 代d e 码( 0 ) c k s u m字节 i p 首部 首部 i 帧头的数据报 部 图2 1 8 其中：类型、代码字段各有1 个字节；校验和字段2 个字节，i p 首部 2 0 字节，u d p 首部8 字节。 等待接收的“目的端口不可到达”差错i c m p 报文格式如下【8 】： l p 首类型 代码检验和o ( 4 个 产生差错 l 帧头 的数据报 u d p 都t y p e ( 3 )c o d e ( 3 )c k s u m字节首部 帧尾 i p 首部 图2 1 9 其中：类型、代码字段各有1 个字节；校验和字段2 个字节，i p 首部 2 0 字节，u d p 首部8 字节。 2 2 6 4 服务识别功能实现原理 1 ) w e b 服务识别实现原理 9 1 1 0 l 实现原理：向w e b 服务器发送规定格式的测试数据包，等待服务器响 应，如果服务器在规定时间内响应符合要求的数据包，则判断w e b 服务 器工作正常，否则判断w e b 服务器工作不正常。具体描述如下： 步骤一：和服务器建立目的端口为8 0 的t c p 连接 步骤二：发送h t t p 协议请求数据包，格式如下 9 1 i o l ： 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 图2 2 0 其中”1 1 ”字段为h t t p 协议版本号，根据具体采用的版本可以修改。 步骤三：收到响应数据包表示服务器在工作，格式如下 9 1 1 0 1 ： 图2 2 1 其中”1 1 ”字段为h t t p 协议版本号，根据具体采用的版本确定。省略 字段表示收到了但是不需要查看的字段。 2 ) d n s 服务识别实现原理 1 1 1 【1 2 】 实现原理：向d n s 服务器发送规定格式的测试数据包，等待服务器 响应，如果服务器在规定时间内响应符合要求的数据包，则判断d n s 服 务器工作正常，否则判断d n s 服务器工作不正常。具体原理如下： 步骤一：与d n s 服务器建立端口号为5 3 的u d p 连接 步骤二：发送查询数据包，格式如下1 1 1 1 1 2 l ： 冈网 崮削 图2 2 2 其中标识字段由发送程序确定，该字段用于明确发送数据包和响应数 据包之间的一一对应关系。“3 w w w 5 c q u p t 3 e d u 2 c n o ”字段表示准备向d n s 服务器查询的域名，这里作为一个例子，具体由发送程序确定。 步骤三：接收响应数据包表示服务器在工作，格式如下 1 1 1 1 2 i ： 国圜 图2 2 3 其中：省略字段表示收到的但是不需要查看的字段。在省略字段中存 在发送域名对应的i p 地址，如需要可将其提取出来显示给用户。具体如 何提取编程时确定。 响应数据包标识字段的值应等于上面所述的查询数据包标识字段的 重庆邮电大学硕士论文第二章网络测试仪的设计与实现综述 值，用于确定发送数据包和响应数据包的一一对应。 3 ) e m a i l 服务识别实现原理1 1 3 1 实现原理：向e m a i l 服务器发送规定格式的测试数据包，等待服务器 响应，如果服务器在规定时间内响应符合要求的数据包，则判断e m a i l 服务器工作正常，否则判断e m a i l 服务器工作不正常。具体描述如下： 步骤一：与指定的邮件服务器建立端口号为2 5 的t c p 连接 步骤二：测试仪收到邮件服务器主动发送回来的数据包表示服务器在 工作，报文格式如下 1 3 1 ： 国 图2 2 4 步骤三：测试仪发送内容为“h e l o r n ”的数据包，格式如下 1 3 1 ： 国 图2 2 5 步骤四：收到服务器回复的内容为“2 5 0h e l o r n ”的数据包表示服务 器在工作，格式如下 1 3 1 ： t c p l 帧头i p 头 2 5 0helo省略 帧尾 头 图2 2 6 其中省略字段表示收到的但是不需要查看的字段。 4 ) f t