專利名稱：模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，特別是涉及一種在實(shí)驗(yàn)室中模擬真實(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊環(huán)境，多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在對數(shù)據(jù)通訊設(shè)備進(jìn)行測試時(shí)，測試人員通常采用的方法是將一臺電腦或者幾臺電腦建立連接，各電腦之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、斷開連接，如此循環(huán)反復(fù)，通過對傳輸數(shù)據(jù)的比較來完成數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的測試。但是，運(yùn)用這種方法，如果想要模擬多用戶的情況，就需要多臺電腦，而在實(shí)驗(yàn)室中，由于條件的限制，這種常規(guī)的方法所要模擬的用戶受硬件條件的限制，如在用戶數(shù)超過100時(shí)系統(tǒng)能否正常工作、用戶數(shù)超過1000時(shí)系統(tǒng)工作情況如何、更不可能做充分測試在用戶數(shù)和連接數(shù)均超過系統(tǒng)極限時(shí)會不會發(fā)生崩潰、多用戶時(shí)的性能如何等，因?yàn)橥瑫r(shí)用1000臺或者更多的電腦在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行測試是不現(xiàn)實(shí)的，而不做極限測試的直接后果是，設(shè)備在接近于極限或者超過系統(tǒng)極限時(shí)，很可能造成系統(tǒng)崩潰，后果和經(jīng)濟(jì)損失是不言而喻的；另一方面，有些測試儀器生產(chǎn)廠家，也制造了一些專用的測試儀器，可以發(fā)送特定的報(bào)文，但是這些儀器模擬的情況，同真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是不同的。一個(gè)真實(shí)的用戶在網(wǎng)絡(luò)上工作時(shí)，是一組不同的報(bào)文通過特定的收發(fā)順序和正確的報(bào)文之間的銜接有機(jī)的組合起來，完成一個(gè)用戶執(zhí)行的任務(wù)，而現(xiàn)有的測試儀器只能模擬過程中的一個(gè)片斷，并不能夠?qū)τ脩魣?zhí)行的整個(gè)操作過程進(jìn)行模擬，所以對被測設(shè)備的測試是不完全的。而且這些專用的測試儀器，價(jià)格昂貴，通常都在百萬元至數(shù)百萬元。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是用臺式計(jì)算機(jī)和網(wǎng)卡，同時(shí)模擬多用戶和多連接在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的真實(shí)情況，對多用戶在網(wǎng)絡(luò)上工作的整個(gè)過程進(jìn)行模擬，從而對被測試設(shè)備在用戶數(shù)和連接數(shù)接近極限或者超過系統(tǒng)極限時(shí)的情況進(jìn)行充分的測試。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試系統(tǒng)，它包括作為客戶端的計(jì)算機(jī)和作為服務(wù)器端的計(jì)算機(jī)，以及用于通訊連接的網(wǎng)卡。
本發(fā)明還提供一種模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試方法，該方法包括以下步驟
測試網(wǎng)絡(luò)初始化；利用ARP請求報(bào)文，解析到網(wǎng)關(guān)設(shè)備的MAC地址；建立與服務(wù)端的TCP連接；發(fā)送TCP數(shù)據(jù)報(bào)文至服務(wù)端；服務(wù)端回應(yīng)所述的TCP數(shù)據(jù)報(bào)文，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的測試；及測試完畢，根據(jù)已經(jīng)建立的TCP連接，向服務(wù)端發(fā)送拆除TCP連接報(bào)文；采用本發(fā)明提供的測試方法對多用戶在網(wǎng)絡(luò)上工作的整個(gè)過程進(jìn)行模擬，從而對被測試設(shè)備在用戶數(shù)和連接數(shù)接近極限或者超過系統(tǒng)極限時(shí)的情況進(jìn)行充分的測試，只需要廉價(jià)的臺式計(jì)算機(jī)和網(wǎng)卡即可，測試成本低，實(shí)現(xiàn)方便，且可隨時(shí)、方便地?cái)U(kuò)充被測設(shè)備的數(shù)量。
下面將結(jié)合實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明，以便對本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)有更深入的理解。


圖1示出了本發(fā)明的測試環(huán)境圖。
圖2示出了本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)流程圖。
圖3示出了本發(fā)明能夠支持的數(shù)據(jù)鏈路層報(bào)文格式。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的一個(gè)測試系統(tǒng)環(huán)境圖，首先該測試系統(tǒng)需要兩臺計(jì)算機(jī)分別作為測試的客戶機(jī)101和測試服務(wù)器103。在測試客戶機(jī)上，將產(chǎn)生多用戶和多連接，而測試服務(wù)器用來對客戶機(jī)的連接請求進(jìn)行回應(yīng)；在進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊設(shè)備102(以下簡稱設(shè)備)的測試時(shí)，客戶機(jī)和服務(wù)器并不局限于兩臺電腦，同時(shí)可以有多臺計(jì)算機(jī)，兩兩構(gòu)成客戶機(jī)和服務(wù)器，只要正確配置客戶機(jī)的初始配置參數(shù)，不要造成配置參數(shù)沖突的情況出現(xiàn)即可。在客戶機(jī)和服務(wù)器上的網(wǎng)卡，要求支持混雜模式。例如，根據(jù)被測試設(shè)備接口的不同，本發(fā)明中提及的網(wǎng)卡可以是10M網(wǎng)卡、100M網(wǎng)卡或者千兆網(wǎng)卡。
圖2是本發(fā)明的詳細(xì)流程圖，包含了本發(fā)明技術(shù)方案的詳細(xì)流程。
下面將結(jié)合圖2對實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)的說明數(shù)據(jù)通訊設(shè)備提供的許多功能，如ARP、TCP、NAT、VLAN、路由功能等，都會列出明確的性能指標(biāo)，這些指標(biāo)決定了該通訊設(shè)備可以建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。通常提供的指標(biāo)包括最多可以支持多少以太網(wǎng)接入用戶、單用戶允許的最多TCP連接數(shù)、設(shè)備支持的總TCP連接數(shù)、支持的數(shù)據(jù)鏈路層幀格式等，本發(fā)明也需對上面所述的各種參數(shù)進(jìn)行測試。
對于測試系統(tǒng)的客戶端，其操作流程詳述如下
首先配置測試系統(tǒng)的工作參數(shù)，步驟201c。參數(shù)類型具體包括以下內(nèi)容(1)配置以太網(wǎng)幀類型，本發(fā)明中，可以支持三種不帶VLAN標(biāo)記的數(shù)據(jù)鏈路層幀格式(參見圖3)(a)Ethernet II幀格式；(b)具有802.2邏輯鏈路控制的IEEE802.3以太網(wǎng)幀格式；(c)IEEE802.3子網(wǎng)訪問協(xié)議(以太網(wǎng)SNAP)；如果被測試設(shè)備支持VLAN功能，則可以構(gòu)造帶有VLAN標(biāo)記的數(shù)據(jù)鏈路層幀格式，可以支持帶有VLAN標(biāo)記的上述三種幀格式，這樣通過普通的網(wǎng)卡可以發(fā)送帶有VLAN標(biāo)記的幀格式，而不需要用其他的通訊設(shè)備。
(2)配置要仿真的上網(wǎng)機(jī)器數(shù)量Count以及仿真的單用戶的最大TCP連接數(shù)MaxNum，這樣一來，本發(fā)明的測試系統(tǒng)所能模擬的最大連接數(shù)即為Count與MaxNum的乘積；(3)配置網(wǎng)卡的起始MAC地址sMAC(uchar sMAC[6]，注意sMAC遞增產(chǎn)生的新MAC地址不能與被測設(shè)備其他任意MAC地址相同，否則會引起被測試設(shè)備的異常)；若配置的幀類型支持VLAN功能，則配置VLAN ID，在下述的所有幀報(bào)文構(gòu)建中，需要按該VLAN ID構(gòu)造VLAN幀，報(bào)文格式見圖3，以下敘述中略；(4) 配置網(wǎng)卡的起始IP地址sIP(uchar sIP[4]，與被測設(shè)備相連的端口IP地址應(yīng)在同一網(wǎng)段，且sIP[3]大于端口IP地址的最后一個(gè)字節(jié)，避免在被測試系統(tǒng)中，出現(xiàn)重復(fù)的IP地址)；(5)配置本網(wǎng)卡對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)IP地址GWIP；(6)配置要訪問的服務(wù)器的IP地址SvrIP；(7)配置TCP連接的起始端口號sPort和目的端口號dPort；(8)配置TCP連接建立成功后，發(fā)送的TCP數(shù)據(jù)報(bào)文個(gè)數(shù)DataNum；(9)配置超時(shí)時(shí)間間隔Timeout，如果在Timeout到時(shí)，未捕獲到返回的指定報(bào)文，則放棄該報(bào)文的捕獲。
將網(wǎng)卡的工作方式設(shè)置在混雜模式，步驟202c；然后，通過配置的參數(shù)，構(gòu)造ARP請求報(bào)文，以解析配置的網(wǎng)關(guān)設(shè)備的MAC地址，步驟203c；其中的源MAC地址和源IP地址在每一個(gè)ARP請求報(bào)文中均不相同，二者結(jié)合起來唯一決定一個(gè)用戶。如果被測設(shè)備的端口支持VLAN功能，則按照附圖3中帶有VLAN標(biāo)記的數(shù)據(jù)鏈路層幀格式來構(gòu)造所有以太網(wǎng)幀格式。
接著，發(fā)送ARP請求報(bào)文，并設(shè)置ARP回應(yīng)報(bào)文的捕獲條件，以捕獲到發(fā)出的ARP請求報(bào)文的回應(yīng)報(bào)文，步驟204c；在設(shè)置網(wǎng)卡幀的捕獲條件時(shí)，要保證該條件能夠捕獲到唯一正確的ARP響應(yīng)報(bào)文，這樣才可以獲得網(wǎng)關(guān)設(shè)備對應(yīng)端口的MAC地址；在源MAC地址和源IP地址、解析到的網(wǎng)關(guān)設(shè)備MAC地址、另一臺模擬服務(wù)器的測試計(jì)算機(jī)(以下簡稱測試服務(wù)器)的IP地址保持不變的情況下，建立TCP連接報(bào)文，按照TCP連接建立的三次握手機(jī)制，通過被測設(shè)備，向測試服務(wù)器發(fā)送正確的TCP報(bào)文，以建立TCP連接，同時(shí)在每一個(gè)TCP報(bào)文發(fā)送以后，設(shè)置以太網(wǎng)幀的捕獲條件，并捕獲含有正確的的TCP回應(yīng)報(bào)文的以太網(wǎng)幀，步驟205c；測試服務(wù)器收到TCP報(bào)文后，按照TCP連接建立的要求回應(yīng)正確的報(bào)文，TCP連接成功建立，發(fā)送指定個(gè)數(shù)的TCP數(shù)據(jù)報(bào)文；設(shè)置捕獲對應(yīng)的TCP回應(yīng)報(bào)文的過濾條件，并捕獲回應(yīng)報(bào)文，步驟206c；若采用當(dāng)前的MAC地址和源IP地址建立的TCP連接數(shù)小于測試系統(tǒng)規(guī)定的單機(jī)最大連接數(shù)，則在保持原IP地址、目的IP地址不變的情況下，改變TCP頭中的源TCP端口號和目的TCP端口號，步驟207c；注意，在本發(fā)明的測試系統(tǒng)及方法中，禁用已知協(xié)議的TCP端口號，如FTP連接的端口號21等，因?yàn)橛械脑O(shè)備網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)會對這些報(bào)文進(jìn)行特殊處理，重復(fù)上面的步驟205c到步驟207c，即可以完成一個(gè)用戶上的多條連接的模擬；若模擬的用戶網(wǎng)卡數(shù)小于系統(tǒng)指定值，則改變步驟203c中的源MAC地址和源IP地址，步驟208c；重復(fù)上面的步驟203c到208c。這樣從網(wǎng)關(guān)設(shè)備的角度來看，就如同有許多計(jì)算機(jī)而且每個(gè)計(jì)算機(jī)上又有許多TCP連接在同時(shí)訪問測試服務(wù)器，從而起到模擬多用戶和多連接的功能；因此被測設(shè)備在最多用戶數(shù)連接數(shù)以及超過最多用戶數(shù)連接數(shù)時(shí)的極限情況，即可以達(dá)到測試的目的；測試完畢，根據(jù)已經(jīng)建立的TCP連接，向Server端發(fā)拆除TCP連接報(bào)文，步驟209c。
對于測試系統(tǒng)的服務(wù)器端，其操作流程詳述如下首先進(jìn)行測試系統(tǒng)的初始化，并將網(wǎng)卡的工作方式設(shè)置為混雜模式，步驟201s；然后根據(jù)收到的來自客戶端步驟205c中建立的TCP連接請求報(bào)文，按照TCP連接建立的三次握手機(jī)制，向客戶端返回正確的TCP響應(yīng)報(bào)文，以與客戶端之間建立TCP連接，步驟202s；服務(wù)器端回應(yīng)收到的客戶端的TCP數(shù)據(jù)報(bào)文，步驟203s；若收到來自客戶端的拆除TCP連接報(bào)文，則服務(wù)端回應(yīng)收到的來自客戶端的TCP連接拆除報(bào)文，在服務(wù)器端拆除與客戶端的TCP連接，步驟204s。
圖3所示為本發(fā)明所能夠支持的數(shù)據(jù)鏈路層報(bào)文格式，其中包括不帶VLAN標(biāo)記的數(shù)據(jù)鏈路層幀格式和帶VLAN標(biāo)記的數(shù)據(jù)鏈路層幀格式。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，不應(yīng)被視為是對本發(fā)明范圍的限制，而且本發(fā)明所主張的權(quán)利要求范圍并不局限于此，凡熟悉此領(lǐng)域技藝的人士，依據(jù)本發(fā)明所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可輕易思及的等效變化，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試系統(tǒng)，它包括作為客戶端的計(jì)算機(jī)、作為服務(wù)器端的計(jì)算機(jī)，被測試的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，及其所組成的通訊網(wǎng)絡(luò)，以及安裝在所述客戶端和所述服務(wù)端的用于通訊連接的網(wǎng)卡。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試系統(tǒng)，其中所述客戶端的計(jì)算機(jī)與作為服務(wù)端的計(jì)算機(jī)可分別為多臺計(jì)算機(jī)，兩兩構(gòu)成客戶端與服務(wù)端的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1或2所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試系統(tǒng)，其中所述在客戶機(jī)和服務(wù)器上的網(wǎng)卡，其工作方式能夠支持混雜模式。
4.如權(quán)利要求1或2所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試系統(tǒng)，其中所述在客戶機(jī)和服務(wù)器上的網(wǎng)卡可以是10M網(wǎng)卡、100M網(wǎng)卡或者千兆網(wǎng)卡。
5.一種模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試方法，包括以下步驟(1)測試網(wǎng)絡(luò)初始化；(2)利用ARP請求報(bào)文，解析到網(wǎng)關(guān)設(shè)備的MAC地址；(3)建立客戶端與服務(wù)端的TCP連接；(4)發(fā)送TCP數(shù)據(jù)報(bào)文至服務(wù)端；(5)服務(wù)端回應(yīng)所述的TCP數(shù)據(jù)報(bào)文，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的測試；及(6)測試完畢，根據(jù)已經(jīng)建立的TCP連接，向服務(wù)端發(fā)送拆除TCP連接報(bào)文。
6.如權(quán)利要求5所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試方法，其中所述測試網(wǎng)絡(luò)初始化更包括配置客戶端工作參數(shù)和將客戶端、服務(wù)端網(wǎng)卡的工作方式設(shè)置在混雜模式。
7.如權(quán)利要求6所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試方法，其中所述配置客戶端工作參數(shù)步驟中的工作參數(shù)，包括以太網(wǎng)幀類型、要仿真的上網(wǎng)機(jī)器數(shù)量Count以及仿真的單用戶的最大TCP連接數(shù)、網(wǎng)卡的起始MAC地址、網(wǎng)卡的起始IP地址、本網(wǎng)卡對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)IP地址GWIP、要訪問的服務(wù)端的IP地址、配置TCP連接的起始端口號和目的端口號、TCP連接建立成功時(shí)發(fā)送的TCP數(shù)據(jù)報(bào)文個(gè)數(shù)、超時(shí)時(shí)間間隔。
8.如權(quán)利要求5所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試方法，其中所述利用ARP請求報(bào)文，解析到網(wǎng)關(guān)設(shè)備的MAC地址的步驟，還包括通過配置的參數(shù)，構(gòu)造ARP請求報(bào)文，并設(shè)置捕獲對應(yīng)的ARP響應(yīng)報(bào)文的條件，以及發(fā)送ARP請求報(bào)文，解析到網(wǎng)關(guān)設(shè)備的MAC地址。
9.如權(quán)利要求5所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試方法，其中所述建立客戶端與服務(wù)端的TCP連接步驟還包括在源MAC地址和源IP地址、解析到的網(wǎng)關(guān)設(shè)備MAC地址、服務(wù)端的IP地址保持不變的情況下，構(gòu)造建立TCP連接報(bào)文，按照TCP連接建立的三次握手機(jī)制，通過被測設(shè)備，向所述服務(wù)端發(fā)送正確的TCP報(bào)文，以建立TCP連接。
10.如權(quán)利要求5所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試方法，若采用當(dāng)前的MAC地址和源IP地址建立的TCP連接數(shù)小于測試系統(tǒng)規(guī)定的單機(jī)最大連接數(shù)，則在保持原IP地址、目的IP地址不變的情況下，改變TCP頭中的源TCP端口號和目的TCP端口號，并重復(fù)步驟(3)至步驟(5)。
11.如權(quán)利要求10所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試方法，其中所述能夠建立的TCP連接數(shù)的最大值為上網(wǎng)計(jì)算機(jī)的數(shù)量Count與被模擬的單用戶的最大TCP連接數(shù)MaxNum的乘積。
12.如權(quán)利要求5所述的模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試方法，若模擬的用戶網(wǎng)卡數(shù)小于系統(tǒng)指定值，則改變源MAC地址和源IP地址，循環(huán)執(zhí)行步驟(2)至步驟(5)。
全文摘要
本發(fā)明之模擬多用戶、多連接的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備測試系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括作為客戶端的計(jì)算機(jī)、作為服務(wù)器端的計(jì)算機(jī)，及其所組成的通訊網(wǎng)絡(luò)，以及安裝在所述客戶端和所述服務(wù)端的用于通訊連接的網(wǎng)卡；該方法包括以下步驟測試網(wǎng)絡(luò)初始化；利用ARP請求報(bào)文，解析到網(wǎng)關(guān)設(shè)備的MAC地址；建立客戶端與服務(wù)端的TCP連接；發(fā)送TCP數(shù)據(jù)報(bào)文至服務(wù)端；服務(wù)端回應(yīng)所述的TCP數(shù)據(jù)報(bào)文，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的測試；測試完畢，根據(jù)已經(jīng)建立的TCP連接，向服務(wù)端發(fā)送拆除TCP連接報(bào)文。本發(fā)明能夠?qū)Ρ粶y試設(shè)備在用戶數(shù)和連接數(shù)接近極限或者超過系統(tǒng)極限時(shí)的情況進(jìn)行充分測試，測試成本低，實(shí)現(xiàn)方便，且可隨時(shí)、方便地?cái)U(kuò)充被測設(shè)備的數(shù)量。
文檔編號H04B17/00GK1514586SQ0213992
公開日2004年7月21日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者狄強(qiáng), 朱柳輝, 張浩軍, 郭仕剛, 宣志堅(jiān), 狄 強(qiáng) 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司