運營商SDN測試

趙雋琪陸冠思博倫通信

思博倫技術專欄

運營商SDN測試

趙雋琪陸冠思博倫通信

編者按：SDN是目前業(yè)界很熱的技術，但是SDN不是目的，SDN是通往更優(yōu)化的，能滿足OTT業(yè)務發(fā)展要求的智能化網(wǎng)絡的手段。條條大路通羅馬，我們需要選擇一條合適的路，運營商選擇SDN方案需要考慮技術本身、業(yè)務需求、成本以及現(xiàn)有網(wǎng)絡架構(gòu)等多方面因素。測試是SDN技術方案選擇的重要手段，由SpirentTestcenter和iTest組成的思博倫運營商SDN解決方案，可以驗證運營商SDN設備和服務，幫助促進運營商SDN的部署。思博倫通信《運營商SDN測試》一文從技術角度，對思博倫通信的運營商SDN測試解決方案如何幫助運營商和設備廠商有效地驗證運營商SDN方案進行了介紹。

1 運營商SDN測試面臨的挑戰(zhàn)

軟件定義網(wǎng)絡（SoftwareDefinedNetwork）是目前下一代網(wǎng)絡發(fā)展的熱點。SDN基本思想是把數(shù)據(jù)平面和控制平面分離，理想的狀況是全網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)平面用廉價的查表轉(zhuǎn)發(fā)設備，而控制平面運行在服務器或云上，對端到端業(yè)務進行定義。SDN讓網(wǎng)絡運維者能夠像對一臺計算機一樣，對網(wǎng)絡進行高度定制，達到部署靈活、業(yè)務可定制、智能網(wǎng)絡優(yōu)化、開放網(wǎng)絡應用和降低成本等目標。代表的協(xié)議是ONF規(guī)范的OpenFlow協(xié)議。但由于OpenFlow協(xié)議本身的可擴展性問題，以及OpenFlow框架帶來的對網(wǎng)絡革命性的改變，目前其相對成熟的應用還在于數(shù)據(jù)中心。

對于城域網(wǎng)還是WAN網(wǎng)絡，網(wǎng)絡的軟件定義化同樣是很急迫的要求。整個IT市場已經(jīng)從基礎設施驅(qū)動演進到了內(nèi)容和服務驅(qū)動階段?；ヂ?lián)網(wǎng)應用的“快、酷、變”的要求，各個行業(yè)都在推進“互聯(lián)網(wǎng)+”的大潮，都要求運營商網(wǎng)絡靈活、定制、智能優(yōu)化。但是考慮運營商網(wǎng)絡的現(xiàn)狀，比如已經(jīng)投入了巨額投資的大量存量網(wǎng)絡設備、高穩(wěn)定性要求、核心網(wǎng)的高性能和高容量要求等，運營商網(wǎng)絡的SDN化絕對不是一步到位的革命，更切實可行的是兼顧現(xiàn)有網(wǎng)絡的演進式發(fā)展，技術方案既要達到SDN的目的，也要兼顧現(xiàn)投資的利用和兼容。這就決定在運營商網(wǎng)絡中，OpenFlow暫時還無法成為主要的運營商網(wǎng)絡SDN技術，更受關注的是包括PCEP在內(nèi)的一系列運營商SDN協(xié)議。

運營商SDN是通信網(wǎng)絡這么多年發(fā)展下來的一次比較大的變革，所以在演進過程中，業(yè)界需要進行大量的測試，來解決演進進程中面臨的各種挑戰(zhàn)，比如功能、性能、容量和穩(wěn)定性問題（運營商SDN設備/網(wǎng)絡和傳統(tǒng)設備/網(wǎng)絡相比，能否具有同等的功能、性能、容量和穩(wěn)定性，能否支持同等甚至更大的網(wǎng)絡規(guī)模）、兼容性問題（和傳統(tǒng)網(wǎng)絡的兼容性，同一技術方案下不同廠家系統(tǒng)的兼容性，不同的技術方案之間的兼容性）、服務和運維的要求（部署SDN以后，能否達到期望的業(yè)務定制和智能優(yōu)化，能否降低運維復雜度、運維費用以及建網(wǎng)成本）。

運營商SDN測試在測試方法和測試內(nèi)容上與傳統(tǒng)網(wǎng)絡測試既有相同點也有不同點。本文從技術角度，對思博倫通信的運營商SDN測試解決方案如何幫助運營商和設備廠商有效地驗證運營商SDN方案進行了介紹。

2 思博倫通信運營商SDN測試解決方案概述

思博倫通信運營商SDN測試解決方案，主要由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡測試儀SpirentTestcenter和自動化測試/管理平臺iTest兩個產(chǎn)品組成。

（1）綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡測試儀SpirentTestcenter

SpirentTestcenter是思博倫通信旗艦產(chǎn)品，提供高性能的L2～7協(xié)議仿真和流量測試。SpirentTestcenter包含插卡式機箱、盒式設備和運行于服務器之上的虛擬化儀表，所有形式的SpirentTestcenter測試儀表都完整地支持SpirentTestcenter運營商SDN測試解決方案（見表1）。

（2）自動化測試綜合開發(fā)管理平臺iTest

iTest是自動化測試綜合開發(fā)管理平臺，在iTest中，可以完成自動化測試例的錄制、編寫、管理、調(diào)試、執(zhí)行。iTest支持豐富的自動化接口，除了支持儀表自動化接口，如Spirent TestCenter/Avalanche/Landslide/ NETCONF等，也支持SNMP、Telnet、SSH、Serial、Database、HTTP、Mail、OpenStack、Selenium、Tcl、命令行等接口，可以對網(wǎng)絡設備和實驗室設施進行自動化管理，其傳統(tǒng)應用在自動化測試和實驗室自動化管理系統(tǒng)領域。

iTest也支持Restful和Netconf接口，具備非常強大的基于Yang模型的應用開發(fā)能力，所以在SDN領域，iTest在端到端SDN業(yè)務功能測試以及控制器北向接口一致性測試等方面，能發(fā)揮巨大的作用。在運營商SDN測試方案中，自動化測試套利用iTest測試平臺和運營商Yang模型及北向控制接口，將測試儀表和被測設備粘連起來，形成完整的SDN數(shù)據(jù)平面和控制平面驗證測試方案。

3 如何測試運營商SDN

3.1 運營商SDN框架及主要協(xié)議

SDN的基本思想是把控制和數(shù)據(jù)平面分離，控制/管理平面運行在獨立的服務器（控制器）上，執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)決策，轉(zhuǎn)發(fā)策略通過控制器南向接口協(xié)議發(fā)給轉(zhuǎn)發(fā)設備，轉(zhuǎn)發(fā)設備（交換機/路由器）可以是低成本的設備，對流量執(zhí)行查表轉(zhuǎn)發(fā)?？刂破髟诒毕蛱峁┙涌冢蠈涌刂破骰蛘邞每赏ㄟ^北向接口編排網(wǎng)絡服務/應用。

在圖1的基本框架上，數(shù)據(jù)平面和控制/管理平面如何分離，分離度多少，也就是采用什么樣的SDN技術方案，要根據(jù)網(wǎng)絡類型、應用場景、現(xiàn)有網(wǎng)絡狀況等因素綜合考慮。在運營商網(wǎng)絡中，有穩(wěn)定的骨干基礎架構(gòu)，有大量的存量設備，關系國計民生，現(xiàn)有的投資、網(wǎng)絡的穩(wěn)定等都是要考慮的因素。運營商網(wǎng)絡SDN更適合基于現(xiàn)有設備的漸進方案，如PCEP、I2RS等，通常這些SDN方案對部分設備進行軟件升級就可實現(xiàn)。目前，主要的運營商SDN協(xié)議包括：

表1 Spirent Testcenter儀表

圖1 SDN基本框架

（1）拓撲通告協(xié)議：在路由器和控制器之間，通過鏈路狀態(tài)路由協(xié)議把網(wǎng)絡拓撲通告給控制器，建立鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（Link State Database，LSDB）和流量工程數(shù)據(jù)庫（TrafficEngineeringDatabase，TED）。主要協(xié)議包括：傳統(tǒng)的域內(nèi)鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（OSPF-TE和ISIS-TE）和提供端到端鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（BGP-LS和BGP-TE）。BGPLS定義在draft-ietf-idr-ls-distribution-11草案中，很快就到標準階段。

（2）隧道信令協(xié)議：路由器在接收控制器的下發(fā)策略/參數(shù)后，需要隧道信令協(xié)議建立隧道或者修改已有隧道。運營商SDN中采用的主要隧道信令協(xié)議包括：傳統(tǒng)的RSVPTE協(xié)議和SegmentRouting協(xié)議。SegmentRouting網(wǎng)絡中，為網(wǎng)絡節(jié)點和鏈路指定標簽，通過ISIS、OSPF或BGP協(xié)議擴展，在網(wǎng)絡中分發(fā)節(jié)點/鏈路對應的標簽信息。此機制讓設備去LDP、RSVP-TE等協(xié)議，降低了設備的復雜度。在隧道的頭端對需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包上壓入標簽棧，指定了數(shù)據(jù)包要經(jīng)過的路徑。相關的標準（草案）包括：ISIS SR擴展（draft-ietf-isis-segmentrouting-extensions-05）和OSPFSR擴展（draft-ietf-ospfsegment-routing-extensions-05）。

（3）SDN南向協(xié)議：在運營商SDN領域，控制器和路由器之間的南向協(xié)議主要是PCEP（Path Computation Element Protocol）。與PCEP相關的標準/草案包括：RFC 5440（PCEP基本協(xié)議）、Stateful PCEP（draftietf-pce-stateful-pce-11，通過PCEP協(xié)議對已有RSVPTE隧道進行定制化和優(yōu)化）、PCEInitiated（draft-ietfpce-pce-initiated-lsp-04，通過PCEP協(xié)議發(fā)起建立RSVP-TE隧道）、PCEPwithSegmentRouting（draft-ietfpce-segment-routing-06，PCEP和SegmentRouting結(jié)合的SDN方案）。

圖2為目前業(yè)界主要運營商SDN框架。

3.2 運營商SDN設備測試（南向測試）

運營商SDN設備要支撐的網(wǎng)絡規(guī)模比其他網(wǎng)絡類型要大得多，設備包含一系列新的協(xié)議，在部署到網(wǎng)絡之前，首先要對設備進行測試。被測設備主要有路由器和控制器。設備測試從功能、容量、性能和可靠性等方面完成，在思博倫方案中，主要測試工具是Spirent Testcenter。

圖2 運營商SDN主要協(xié)議

（1）控制器測試

在SDN網(wǎng)絡中，控制器是網(wǎng)絡的大腦，需要進行嚴格的測試?？刂破骺赡苁荘CEP控制器也可能是OpenFlow控制器，本文只討論PCEP控制器PCE的測試。圖3是SpirentTestcenter進行PCE測試的示意圖。

圖3 PCE測試示圖

●測試儀表仿真網(wǎng)絡拓撲，并通過仿真鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，通告給PCE。SpirentTestcenter支持OSFP-TE、ISIS-TE和BGP-LS仿真。鏈路狀態(tài)路由協(xié)議仿真，測試PCE的拓撲學習能力，以及LSDB和TED的容量等指標。

●測試儀表仿真PCC，啟動RSVP-TE based PCEP和Segment Routing based PCEP協(xié)議，測試PCE。Spirent Testcenter支持Active/ Passive Stateful PCEP、PCE Initiated PCEP和PCEPforSegmentRouting仿真。

PCE主要測試指標包括：

●功能測試，這類測試評估PCE的基本功能：拓撲學習、PCEP連接建立、LSPDelegation、Revoke Delegation、LSP參數(shù)定制等。

●容量測試，這類測試評估PCE能支持多大規(guī)模的網(wǎng)絡，測試結(jié)果可為網(wǎng)絡規(guī)劃提供依據(jù)：TED容量和LSDB容量、最大能支持的LSP容量、最大可支持的PCC數(shù)量。

●穩(wěn)定性和可用性測試，模擬負面事件（如振蕩事件），測試長時間的穩(wěn)定性；模擬網(wǎng)絡拓撲變化，可用帶寬變化等事件，測試故障收斂和重路由。

（2）路由器（PCC）測試

PCC通常是路由器。運營商網(wǎng)絡中的路由器產(chǎn)品本身是高性能的網(wǎng)絡產(chǎn)品，其性能、容量、穩(wěn)定性經(jīng)過多年現(xiàn)網(wǎng)檢驗值得信賴。PCC的測試重點在和SP-SDN協(xié)議相關的測試，特別是典型網(wǎng)絡場景驗證以及和現(xiàn)有網(wǎng)絡的互聯(lián)互通測試。圖4是PCC測試示意圖。

在PCC測試床中，測試儀表需要3組端口，仿真不同的角色：

●PCE仿真：測試儀表仿真PCE，或者PCE控制器集群（主從控制器），通過PCEP協(xié)議，和被測設備PCC完成SDN功能。Spirent Testcenter PCE仿真支持Active/Passive Stateful PCEP、PCE Initiated PCEP和PCEPforSegmentRouting。

●網(wǎng)絡拓撲仿真：測試儀表仿真網(wǎng)絡拓撲，和被測PCC建立鄰接，根據(jù)PCE下發(fā)的參數(shù)，建立或者修改MPLS隧道。Spirent Testcenter支持RSVP-TE和Segment Routing（ISIS for SR、OSPF for SR和BGP for SR）隧道信令協(xié)議仿真。

圖4 PCC測試示意圖

●流量仿真：測試儀表流量仿真端口和拓撲仿真端口建立雙向流量，從數(shù)據(jù)平面驗證SDN。

PCC測試重點包括：

●功能測試：這類測試評估PCC的基本功能：PCEP連接建立；LSPDelegation；RevokeDelegation；根據(jù)PCEP下發(fā)參數(shù)建立RSVP-TE隧道和SegmentRouting隧道功能。

●容量測試：包括LSP建立速率；LSP激活到流量轉(zhuǎn)發(fā)時間等；SegmentRouting中Segment容量等。PCC一般是高性能路由器，具備較大的容量，所以PCC容量測試重點在和新的協(xié)議相關的容量參數(shù)。

●轉(zhuǎn)發(fā)性能測試：測試基于SDN的MPLS網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)性能。

●穩(wěn)定性和可用性測試：主備PCE倒換；快速重路由測試。

●應用場景和互聯(lián)互通測試：這是SP-SDN網(wǎng)絡設備測試的重點。運營商SDN是一個漸進式演進過程，其部署必然有和傳統(tǒng)網(wǎng)絡長期工程，逐步替代的過程，SDN能否支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡同等場景，能否和傳統(tǒng)網(wǎng)絡無縫銜接，至關重要。主要測試場景包括但不限于：基于PCEP+RSVP-TE的MPLSVPNUnderlay；基于Segment Routing的MPLS VPN；基于PCEP和Segment Routing的負載均衡；基于Segment Routing的BGP short-cut；路由器實現(xiàn)Segment Routing網(wǎng)絡和非SegmentRouting的互通。

3.3 運營商SDN北向接口一致性測試

SDN控制器的北向接口，給上層控制器或者應用程序提供統(tǒng)一的編程接口，北向接口的開放化和標準化，對于建立開放的可編程網(wǎng)絡系統(tǒng)至關重要。目前，在SDN南向接口上，很多標準處于草案階段，標準不完善給廠家留了很大非標實現(xiàn)空間，很多廠家加入了私有字段，造成異廠家控制器和路由器的互通困難，甚至同廠家不同產(chǎn)品線的控制器和路由器也存在類似問題。因此，運營商在部署SDN網(wǎng)絡的時候，短期內(nèi)不得不選擇同一廠家的控制器和網(wǎng)絡設備組成的黑盒系統(tǒng)。為了推進SDN的部署，運營商的短期目標是先在北向統(tǒng)一接口，制定一套滿足業(yè)務要求的接口規(guī)范，要求所有廠家的系統(tǒng)北向符合規(guī)范。

另外一個現(xiàn)實是各種類型網(wǎng)絡的北向接口標準化工作尚未完成，不同運營商內(nèi)部的不同類型網(wǎng)絡，制定的北向接口各不相同，廠家面臨滿足多種北向規(guī)范的挑戰(zhàn)。因此，不管是運營商還是廠商，都有北向一致性測試的要求。

思博倫通信的iTest自動化測試平臺具備很好的Restful和Netconf支持能力。目前，北向接口基本都是基于Restful接口。iTest可以根據(jù)規(guī)范的Yang模型，在RestConf之上快速開發(fā)出北向規(guī)范的一致性測試例。在此機制下，思博倫已經(jīng)成功完成中國移動SPTN北向接口一致性測試套。同時，作為自動化測試和管理平臺，除了測試例開發(fā)環(huán)境，iTest具有強大的測試例管理、執(zhí)行、調(diào)試功能和測試報告生成能力，基于iTest平臺，能在較短時間內(nèi)交付北向規(guī)范的一致性測試套，支持從測試例執(zhí)行到結(jié)果生成的全自動測試。圖5是北向接口一致性測試原理圖。

圖5 北向接口一致性測試原理圖

基于iTest的北向一致性測試平臺對運營商和廠商來說都很重要，運營商可以依據(jù)一致性測試套驗證多廠家系統(tǒng)對規(guī)范的符合度，能讓超級控制器忽略底層實現(xiàn)細節(jié)，對SDN網(wǎng)絡進行端到端業(yè)務編排和智能化調(diào)度。對廠家來說，利用這套一致性測試平臺可以短期內(nèi)完成多套規(guī)范的一致性測試套，驗證解決方案到網(wǎng)絡的集成能力。

3.4 測試SDN智能網(wǎng)絡的業(yè)務

本文所討論的測試主要還是針對設備的測試，這些測試在運營商SDN演進中是必要的測試。但是，如果僅限于設備測試是不充分的。SDN對運營商來說不是為了解決“通”的問題，傳統(tǒng)網(wǎng)絡已經(jīng)解決了“通”的問題，SDN需要解決的是“更好的通”、“優(yōu)化的通”、“智能的通”的問題。例如，國外運營商把用戶自助業(yè)務開通作為SDN的一個必須應用場景，用戶從網(wǎng)上訂購業(yè)務，運營商通過快遞發(fā)送接入設備給用戶，用戶收到后自助上網(wǎng)開通業(yè)務。又如，數(shù)據(jù)中心之間定期的備份，或者由故障收斂、突發(fā)事件、大型活動引起的數(shù)據(jù)量短期突發(fā)，需要運營商網(wǎng)絡具備智能化的Proactive或者on-demand的流量優(yōu)化和路徑調(diào)整。因此，廠家和運營商都會面臨以下問題：對于廠家來說，如何向運營商或者互聯(lián)網(wǎng)公司來演示驗證自己的SDN解決方案具備客戶期望的端到端智能業(yè)務能力?對于運營商或者互聯(lián)網(wǎng)公司來說，如何驗證由多個廠家系統(tǒng)組成的端到端網(wǎng)絡能否編排一種業(yè)務？開通業(yè)務需要多少時間，耗費多少資源？是否具備期望的智能優(yōu)化能力？

運營商SDN除了進行基于功能、性能、容量、可用性等測試內(nèi)容為主體的設備測試外，還需要進行基于業(yè)務效果的系統(tǒng)測試。

思博倫通信的iTest和SpirentTestcenter組成的解決方案，可以從服務角度測試運營商SDN系統(tǒng)。如前所述，iTest支持Restful和Netconf，具有很強的基于Yang模型的業(yè)務開發(fā)能力。約定好Yang模型，在iTest平臺中可以方便地生成應用，可以是測試應用也可以是真實服務的編排模擬。同時，iTest也可以通過Tcl、Selenium、Database、Restful等自動化接口，對SpirentTestcenter進行自動化控制、執(zhí)行流量發(fā)送、協(xié)議仿真、報告提取等測試行為。iTest也可以通過命令行、SNMP、SSH、Telnet等手段，監(jiān)控交換機、路由器等網(wǎng)絡設備的狀態(tài)。因此，iTest能把整個系統(tǒng)集成在一起，自動編排服務，自動執(zhí)行儀表服務流量和協(xié)議驗證，自動獲取測試報告和網(wǎng)絡設備狀態(tài)，并把多方結(jié)果整合成一個報告提供給驗證者，真正從服務體驗角度對運營商SDN網(wǎng)絡進行測試（見圖6）。

圖6 測試SDN網(wǎng)絡服務示意圖

4 結(jié)束語

SDN是目前業(yè)界很熱的技術，但是SDN不是目的，SDN是通往更優(yōu)化的，能滿足OTT業(yè)務發(fā)展要求的智能化網(wǎng)絡的手段。條條大路通羅馬，我們需要選擇一條合適的路，運營商選擇SDN方案需要考慮技術本身、業(yè)務需求、成本以及現(xiàn)有網(wǎng)絡架構(gòu)等多方面因素。測試是SDN技術方案選擇的重要手段，由Spirent Testcenter和iTest組成的思博倫運營商SDN解決方案，可以驗證運營商SDN設備和服務，幫助促進運營商SDN的部署。

羅德與施瓦茨公司參加第十二屆中國數(shù)字電影論壇

近日，羅德與施瓦茨公司在中國電影資料館參加第12屆中國數(shù)字電影論壇。此次論壇，電影行業(yè)的技術專家濟濟一堂，共同探討電影行業(yè)技術發(fā)展和未來走向。國家新聞出版廣電總局電影局領導毛羽致開幕詞，中影股份公司董事長喇培康，中國電影發(fā)行放映協(xié)會會長韓曉黎，ISOTC36主席JulianPhilipPinn分別致辭。

羅德與施瓦茨公司亞太區(qū)區(qū)域經(jīng)理SimonRoehrs先生，應邀針對IMF數(shù)字發(fā)行技術的最新進展和行業(yè)應用發(fā)表了主題為《IMF數(shù)字發(fā)行和存檔技術最新發(fā)展》的演講。IMF是目前業(yè)界最新的數(shù)字電影母版制作和存檔技術，在好萊塢后期制作公司和美國廣播電視公司，包括迪士尼、Sony Picture、Fox等有大量應用。IMF可以翻譯為可交互母版交付格式，在數(shù)字電影內(nèi)容發(fā)行、交換、存檔、后期制作編輯等領域有廣闊的應用前景。