莫皓穎，羅 文，戶江民

（重慶金美通信有限責(zé)任公司，重慶 400030）

戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試方法研究*

莫皓穎，羅 文，戶江民

（重慶金美通信有限責(zé)任公司，重慶 400030）

分析研究戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測(cè)試方法，主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通性、帶寬測(cè)試等功能進(jìn)行分析，并研究分布式、自動(dòng)化、定時(shí)測(cè)試的一系列測(cè)試組織應(yīng)用方法。通過(guò)對(duì)連通性、帶寬的分布式、自動(dòng)化等測(cè)試應(yīng)用技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)了一套測(cè)試系統(tǒng)軟件，以幫助對(duì)測(cè)試方法進(jìn)行應(yīng)用研究及說(shuō)明。通過(guò)該方法的研究，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、有效的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試并獲得測(cè)試數(shù)據(jù)，從而為戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)部署決策提供了較有力的支撐。

網(wǎng)絡(luò)測(cè)試；戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)；測(cè)試系統(tǒng)；連通性

0 引 言

新的戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)由網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜的高集成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)一般由指揮車和通信車輛組成，每種車輛內(nèi)部終端和通信設(shè)備兼具[1]。在該系統(tǒng)中，系統(tǒng)集成工程師和用戶高度關(guān)注網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)連通性狀態(tài)和帶寬占用狀態(tài)。

戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連通性測(cè)試可以依靠傳統(tǒng)的Ping[2]命令來(lái)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間的連通狀態(tài)。如果單臺(tái)主機(jī)要對(duì)多臺(tái)主機(jī)發(fā)起連通測(cè)試任務(wù)，那么測(cè)試人員就需要在終端開設(shè)很多控制臺(tái)窗口進(jìn)行測(cè)試，并且要在每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要進(jìn)行測(cè)試任務(wù)的對(duì)象信息。在這種情況下，連通測(cè)試將完全占用測(cè)試人員電腦界面資源，且測(cè)試人員對(duì)連通測(cè)試信息的整理也比較困難。針對(duì)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)這種大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能測(cè)試，集成工程師以及相關(guān)網(wǎng)管人員對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際連通狀態(tài)參數(shù)和帶寬參數(shù)是無(wú)法實(shí)時(shí)有效掌握的，只能通過(guò)依次進(jìn)行單節(jié)點(diǎn)的測(cè)試后，再進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)信息收集來(lái)掌握網(wǎng)絡(luò)。這種方法大大增加了對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的難度，并降低了測(cè)試效率。本文對(duì)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測(cè)試方法進(jìn)行

分析研究，設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程﹑自動(dòng)化﹑分布式測(cè)試等一系列測(cè)試應(yīng)用手段。通過(guò)本文的方法，研究將減少大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)測(cè)試所需要的人力資源，并能夠及時(shí)﹑有效地對(duì)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)部位的網(wǎng)絡(luò)性能狀況進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)信息收集。

1 測(cè)試系統(tǒng)與測(cè)試應(yīng)用方法

1.1 測(cè)試系統(tǒng)

為了描述測(cè)試方法的應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)了一套源于本文測(cè)試思想的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)用來(lái)更方便地描述本文所述測(cè)試方法的研究。測(cè)試系統(tǒng)主要由測(cè)試服務(wù)器軟件和測(cè)試客戶端軟件構(gòu)成。測(cè)試人員通過(guò)測(cè)試服務(wù)器軟件配置測(cè)試，規(guī)劃并下發(fā)測(cè)試計(jì)劃，讓測(cè)試客戶端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的執(zhí)行，最后測(cè)試客戶端將數(shù)據(jù)上報(bào)給測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試系統(tǒng)將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，從而完成整個(gè)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，圖1為測(cè)試系統(tǒng)關(guān)系圖。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)關(guān)系

1.2 分布式測(cè)試

分布式測(cè)試就是將測(cè)試的任務(wù)按照每個(gè)測(cè)試客戶端的測(cè)試需求分配給測(cè)試客戶端，然后測(cè)試客戶端按照接收到的測(cè)試任務(wù)執(zhí)行測(cè)試。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，如果采用單節(jié)點(diǎn)的測(cè)試信息來(lái)說(shuō)明整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試信息裝態(tài)，則將是不合理的。所以，分布式測(cè)試這種讓所有節(jié)點(diǎn)參與測(cè)試的方式，可以更好地掌握網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，提供更好的測(cè)試效果。

構(gòu)建分布式測(cè)試系統(tǒng)的另一個(gè)重要原因，是系統(tǒng)的可伸縮性和擴(kuò)展性。雖然目前部分單機(jī)架構(gòu)的測(cè)試系統(tǒng)也能夠配置多個(gè)測(cè)試端口，但是其可伸縮性和擴(kuò)展性受到限制。路由器技術(shù)的飛速發(fā)展，使得測(cè)試技術(shù)往往處于滯后狀態(tài)，而構(gòu)建分布式測(cè)試系統(tǒng)是解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法[3]。在分布式架構(gòu)的測(cè)試系統(tǒng)中，可以通過(guò)分布式終端軟件的安裝部署卸載，以及通過(guò)測(cè)試服務(wù)器的管控規(guī)劃實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的伸縮和擴(kuò)展性。所以，分布式測(cè)試系統(tǒng)能夠滿足適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)層級(jí)變化的測(cè)試系統(tǒng)。

本文所設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)按照分布式的原則設(shè)計(jì)，并采用集中式管理，測(cè)試客戶端分布式的在各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，而測(cè)試服務(wù)器再對(duì)各個(gè)測(cè)試客戶端進(jìn)行集中控制，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試的可管可控。

1.3 自動(dòng)化測(cè)試

自動(dòng)化測(cè)試主要體現(xiàn)在測(cè)試任務(wù)的下發(fā)和測(cè)試執(zhí)行等方面。在戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中，自動(dòng)化測(cè)試的應(yīng)用可以減少參加測(cè)試的人員數(shù)量，降低測(cè)試操作的復(fù)雜度。

本文所設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)主要體現(xiàn)為如下自動(dòng)化步驟。

第一，服務(wù)器導(dǎo)入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息文件，并按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試任務(wù)關(guān)系格式的表格后，點(diǎn)擊下達(dá)任務(wù)，任務(wù)便正常通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)信道，以UDP報(bào)文的方式，按照加載的任務(wù)關(guān)系，分別將各自測(cè)試終端的測(cè)試信息下發(fā)至對(duì)應(yīng)測(cè)試終端中。

第二，測(cè)試終端接收到任務(wù)信息后，加載任務(wù)信息到軟件中，并將軟件狀態(tài)進(jìn)入到對(duì)應(yīng)模塊的任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)。整個(gè)測(cè)試執(zhí)行過(guò)程不需人為干預(yù)，終端測(cè)試終端自動(dòng)根據(jù)條件進(jìn)行測(cè)試。

第三，測(cè)試終端完成任務(wù)后，將其任務(wù)結(jié)果保存為需求格式的表，并將數(shù)據(jù)上報(bào)給測(cè)試服務(wù)器,服務(wù)器將數(shù)據(jù)保存在預(yù)先設(shè)置的位置中。

自動(dòng)化流程需要測(cè)控終端開啟監(jiān)聽統(tǒng)一的UDP端口監(jiān)聽。當(dāng)收到網(wǎng)絡(luò)任務(wù)后，按照任務(wù)信息執(zhí)行，監(jiān)聽端口代碼如下：

1.4 定時(shí)測(cè)試

定時(shí)測(cè)試就是在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。該測(cè)試方式的應(yīng)用主要是為了解決夜晚測(cè)試﹑高低溫測(cè)試﹑長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試﹑重復(fù)測(cè)試等一系列需要特殊要求的﹑不適合立即測(cè)試的測(cè)試環(huán)境。該測(cè)試方式在測(cè)試任務(wù)的配置或下發(fā)過(guò)程中，需增加定時(shí)參數(shù)信息。采用定時(shí)測(cè)試的方式，測(cè)試人員可以不必浪費(fèi)時(shí)間精力，甚至在某些條件下不用承受風(fēng)險(xiǎn)去完成測(cè)試任務(wù)，從而為網(wǎng)絡(luò)測(cè)試提供了一個(gè)良好的手段。

在本文測(cè)試系統(tǒng)中，測(cè)試系統(tǒng)在下發(fā)測(cè)試任務(wù)的同時(shí)，會(huì)攜帶測(cè)試定時(shí)配置信息。測(cè)試終端根據(jù)測(cè)試定時(shí)信息建立定時(shí)器，在定時(shí)完成時(shí)觸發(fā)測(cè)試任務(wù)的執(zhí)行完成測(cè)試。定時(shí)器的建立為建立Timer線程，根據(jù)測(cè)試服務(wù)器下發(fā)的運(yùn)行時(shí)間來(lái)確定軟件執(zhí)行測(cè)試任務(wù)時(shí)間。定時(shí)匹配代碼實(shí)現(xiàn)如下：

1.5 測(cè)試結(jié)果回收及統(tǒng)一處理

終端節(jié)點(diǎn)測(cè)試的結(jié)果通過(guò)測(cè)試后保存在測(cè)試終端。傳統(tǒng)收取測(cè)試結(jié)果的方式只有通過(guò)收發(fā)文件或者人工拷貝來(lái)完成。本文設(shè)計(jì)的分布式測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)果也是分散的，但是系統(tǒng)包含自動(dòng)上報(bào)測(cè)試結(jié)果模塊和手動(dòng)獲取測(cè)試結(jié)果模塊。因此，測(cè)試人員可以應(yīng)用該種方式直接在測(cè)試系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，從而很好地解決網(wǎng)絡(luò)測(cè)試數(shù)據(jù)分散和整理難的問(wèn)題。

2 測(cè)試項(xiàng)與測(cè)試方法

2.1 網(wǎng)絡(luò)連通性

網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試主要進(jìn)行各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的連通狀況的數(shù)據(jù)測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)包括丟包率﹑平均時(shí)延﹑最小時(shí)延﹑最大時(shí)延等信息。

根據(jù)本文所述網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試的方法為測(cè)試人員通過(guò)測(cè)試服務(wù)器進(jìn)行連通性測(cè)試方案的規(guī)劃，并下發(fā)至測(cè)試終端。當(dāng)測(cè)試終端接收并加載完成任務(wù)信息后，軟件會(huì)建立多個(gè)線程，并在每個(gè)線程中掛載一個(gè)循環(huán)的連通性Ping對(duì)象參數(shù)信息。每個(gè)線程分別按照各自的配置參數(shù)執(zhí)行各自的連通性任務(wù)，并記錄發(fā)起的時(shí)間和接收到回送報(bào)文的時(shí)間，同時(shí)將數(shù)據(jù)做出處理，得到平均時(shí)延等信息，顯示到界面上的一欄中。當(dāng)所有線程的任務(wù)完畢的時(shí)候，軟件會(huì)將所有線程的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，處理信息后，按照特定的格式保存在本地Excel中，并將數(shù)據(jù)上報(bào)給測(cè)試服務(wù)器。本測(cè)試方法主要替代了傳統(tǒng)的通過(guò)開啟多個(gè)Windows或其他OS系統(tǒng)的Dos面板執(zhí)行Ping任務(wù)并通過(guò)人工方式記錄測(cè)試數(shù)據(jù)和上報(bào)測(cè)試數(shù)據(jù)的流程，測(cè)試平均時(shí)延信息圖如圖2所示。

圖2 連通性測(cè)試節(jié)點(diǎn)平均時(shí)延

2.2 網(wǎng)絡(luò)帶寬

網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中的帶寬業(yè)務(wù)測(cè)試是完成點(diǎn)與點(diǎn)之間通信鏈路的最大通信帶寬的測(cè)試方法。本文測(cè)試的帶寬為通信帶寬的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬。

主要測(cè)試方法為測(cè)試人員通過(guò)測(cè)試服務(wù)器進(jìn)行帶寬測(cè)試方案的規(guī)劃，并下發(fā)至測(cè)試終端，測(cè)試終端按照方案進(jìn)行測(cè)試。本文以測(cè)控中心規(guī)劃測(cè)試節(jié)點(diǎn)A將要對(duì)測(cè)試節(jié)點(diǎn)B做帶寬測(cè)試為例。當(dāng)測(cè)試終端A接收測(cè)控中心任務(wù)并加載測(cè)試任務(wù)完成后，每隔一段時(shí)間向規(guī)劃的測(cè)試對(duì)象節(jié)點(diǎn)終端B發(fā)起任務(wù)請(qǐng)求。當(dāng)測(cè)試終端B無(wú)測(cè)試任務(wù)的時(shí)候，測(cè)試終端B會(huì)發(fā)送測(cè)試同意信息給測(cè)試終端A，由此建立業(yè)務(wù)關(guān)系，并進(jìn)行業(yè)務(wù)測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)測(cè)試終端B或者測(cè)試終端A中某節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)超過(guò)10 s無(wú)業(yè)務(wù)測(cè)試信息時(shí)，則對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)終端軟件測(cè)試狀態(tài)又回到請(qǐng)求建鏈的狀態(tài)，測(cè)試終端B則將測(cè)試狀態(tài)變更到測(cè)試等待狀態(tài)。如果測(cè)試終端B在收到任務(wù)請(qǐng)求時(shí)自己正在做帶寬業(yè)務(wù)，測(cè)試終端B會(huì)丟棄測(cè)試終端A的請(qǐng)求信息。此時(shí)，測(cè)試終端A將繼續(xù)每間隔一段時(shí)間向測(cè)試終端B發(fā)送請(qǐng)求信息，以達(dá)到帶寬測(cè)試任務(wù)無(wú)一對(duì)多的現(xiàn)象。通過(guò)上述流程測(cè)試帶寬，防止了一對(duì)多帶寬測(cè)試的產(chǎn)生，并有效保障了測(cè)試的順利進(jìn)行。

2.3 節(jié)點(diǎn)利用率

節(jié)點(diǎn)利用率的概念就是在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋄4-5]中節(jié)點(diǎn)參與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)路由的程度。該利用率的特點(diǎn)體現(xiàn)為，在一定條件下伴隨業(yè)務(wù)量負(fù)荷的增大而增大。比如，3個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)互聯(lián)組成的骨干網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)接入節(jié)點(diǎn)的通信并未通過(guò)某一節(jié)點(diǎn)，都是從另外兩個(gè)點(diǎn)接入，并相互通信。那么，這個(gè)節(jié)點(diǎn)在較小業(yè)務(wù)的情況下的利用率為0，網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模型如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模型

按照本文的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行較小業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)利用率測(cè)試的方法：

（1）測(cè)試控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)建立信息交互，獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；

（2）網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)區(qū)分網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)﹑網(wǎng)絡(luò)干線節(jié)點(diǎn)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)建立測(cè)試規(guī)劃方案；

（3）測(cè)控系統(tǒng)向各個(gè)接入節(jié)點(diǎn)測(cè)試終端發(fā)布鏈路節(jié)點(diǎn)利用率測(cè)試方案，各個(gè)接入節(jié)點(diǎn)開啟路由跟蹤測(cè)試，目標(biāo)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有接入節(jié)點(diǎn)；

（4）測(cè)試控制系統(tǒng)收集測(cè)試結(jié)果狀態(tài)，對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)骨干節(jié)點(diǎn)所涉及的路由進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并分析得出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用率。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)本文所述戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試方法的分析研究，認(rèn)識(shí)到對(duì)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試需要智能化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而本文所設(shè)計(jì)的測(cè)試方法新穎，貼合戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用。運(yùn)用該方法可以達(dá)到諸多顯而易見(jiàn)的效果，如按照自動(dòng)化分布式設(shè)計(jì)原則，可以減少大量測(cè)試人員的參與測(cè)試；提高測(cè)試的實(shí)時(shí)性和有效性；通過(guò)使用定時(shí)測(cè)試，還可以增加網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的適應(yīng)性等?？梢?jiàn)，該方法的應(yīng)用將為戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)的信息化建設(shè)提供重要的護(hù)航手段。

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Research on Tactical-Network Test M ethod

MO Hao-ying, LUO Wen, HU Jiang-min

(Chongqing Jinmei Communication Co.,Ltd., Chongqing 400030, China)

This paper mainly describes the test methods of tactical network IP data service, with emphasis on the network connectivity, bandwidth testing and other functions. And a series of test methods involving the distributed, automation, timed test are also discussed in this paper. Based on study of the test and application technologies including connectivity, bandwidth distribution and automation a set of testing-system software is designed, thus to help the application research of test method. The research of this method may help realize real-time and effective network test and acquire the test data, thus to provide a powerful support for the network deployment decision of tactical network.

network test; tactical network; test system; connectivity

TP331.0

A

1002-0802(2016)-11-1514-05

10.3969/j.issn.1002-0802.2016.11.019

莫皓穎（1991—），男，學(xué)士，工程師，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)；

羅 文（1983—），男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)；

戶江民（1981—），男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)。

2016-07-09；

2016-10-17 Received date:2016-07-09;Revised date:2016-10-17