關于IP網絡測試技術與方法探討

關于IP網絡測試技術與方法探討

一個高品質的網絡要通過業(yè)務設計和定位、網絡設計、設備選型、工程建設、方案驗證和持續(xù)優(yōu)化、維護管理6個環(huán)節(jié)來保證，其中設備選型、方案驗證和優(yōu)化主要通過選型測試和網絡測試實現(xiàn)。為此中國電信于2004年初和2005年初分別組織了CN2項目的設備選型測試和網絡驗收測試。兩次測試被業(yè)界認為是全球高端路由器和傳統(tǒng)互聯(lián)網向下一代多業(yè)務融合承載網轉型的路演。

　　以網絡需求為導向

　　以網絡需求為導向，根據(jù)網絡運營對設備的要求制訂測試內容是測試中堅持的最基本方法。“蘿卜青菜，各有所愛”，對選型測試來說，因為被選的設備最終是被某個特定網絡所用的，所以必須根據(jù)網絡的“口味”進行評價選擇。將測試定位在網絡而不是設備，也是運營商測試與設備廠商內部測試或第三方單位測試的本質區(qū)別，CN2的測試工作只有緊扣網絡才是有意義的。

　　CN2網絡是以盈利為目標的“精品網”，中國電信上下各級對她有很多的憧憬：能夠承載商業(yè)大客戶、語音、視頻、數(shù)據(jù)等業(yè)務的統(tǒng)一多業(yè)務承載網絡，具有高安全性和QoS保證。這樣的網絡要求設備具備六個方面的能力，包括：高可擴展性、高可用性、多業(yè)務融合承載能力、區(qū)分服務提供能力、可管理性和安全性。分析這些能力要求，就轉換為一個完整的測試和評估指標體系，包括：設備可用性及其控制/轉發(fā)平面的穩(wěn)定性、交換容量和路由/標簽/組播容量、流量轉發(fā)能力、快速路由收斂和快速重路由（FRR）能力、服務質量保證（QoS）能力、MPLSVPN和組播業(yè)務能力、IPv6能力、網絡管理和安全能力等。

　　根據(jù)網絡需求制訂測試內容之后，在具體的測試項目中，中國電信不斷深入分析需求細節(jié)，定義測試指標和參數(shù)，設計測試方法。以IGP的快速路由收斂測試為例，因為CN2的需求是在ISIS域內，任何單電路或單路由器發(fā)生故障后，全網ISIS協(xié)議必須在一秒以內收斂。因此，根據(jù)CN2網絡的工程技術施工規(guī)范，在設備上配置快速收斂機制和相關時間參數(shù)。分析CN2的網絡結構，將一個充分體現(xiàn)其結構特征的模擬拓撲用儀表廣播給被測設備。模擬網絡拓撲包含 1200個節(jié)點設備、6000條鏈路；包括核心、匯接、邊緣三層網絡結構，一級全Full-Mesh、2級到1級雙歸、3級到2級雙歸；核心、匯接、邊緣之間的節(jié)點數(shù)比例是1∶4∶20。拓撲中的路由網段先取節(jié)點互聯(lián)鏈路所在子網，不夠的從邊緣層節(jié)點補充子網路由。模擬網絡上常見的單電路或單路由器故障類型，測試出設備在這個模擬網絡中的快速收斂能力。

　　科學全面組織網絡測試

　　在CN2上進行如此大規(guī)模的、復雜而深入的網絡測試，要解決的技術問題主要包括：在測試標準上確定完善科學的驗收指標，在測試方法上以有限的資源全面考察如此大規(guī)模網絡諸多方面的功能、性能和容量。為此，中國電信在指標體系的確定和量化、測試方法學、儀表和設備能力、測試選點、誤差校準等方面進行了深入細致的研究。

　　在CN2網絡測試中的科學全面考慮有如下幾個方面：

　　選點抽樣

　　采用科學的抽樣方法。綜合考慮業(yè)務運營模式、預測業(yè)務流量、網絡層次、設備類型、鏈路類型、地理位置及機房分布等，選擇測試節(jié)點；測試路徑的選擇全面涵蓋不同層次節(jié)點組成的路徑，包括核心之間、核心到非北方?。▍^(qū)、市）匯接、核心到非北方邊緣業(yè)務控制點等。

　　誤差校準

　　在所有與時延相關的測試條目中，在所有測試節(jié)點采用精密的時鐘同步儀表GPS校準時間，以消除NTP同步機制所產生的時間誤差。同時，將通過儀表測試數(shù)據(jù)矯正和補償網絡管理軟件測試的結果。

　　多測試手段對照互補

　　功能測試:“黑箱”測試，通過應用（www、dns、telnet、ping、trace等）測試和檢查網絡運行狀態(tài)（如查看路由表、QoS隊列信息等）進行。

　　性能測試:以設備內置性能測試代理為主、儀表測試為輔（主要用于校驗前者；受儀表數(shù)量限制，只能選取有限節(jié)點），在背景流基礎上發(fā)送測試流，然后統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算結果。

　　業(yè)務體驗驗證：通過使用應用系統(tǒng)主觀感受網絡的業(yè)務能力。

　　容量測試:通過儀表模擬網絡設備，發(fā)送大量控制信息(如BGP路由)。由于控制信息會自動傳播至全網，故對儀表數(shù)量、節(jié)點選擇并無過多要求。

　　多角度全面測試

　　功能測試:測試網絡功能，如路由、QoS、VPN、組播、安全、網管功能是否正常，這是最基本也是最重要的測試工作。

　　業(yè)務性能測試:測試網絡時延、丟包率、抖動、故障倒換速度等。性能測試的結果將說明CN2網絡未來可能的業(yè)務質量。

　　網絡容量測試:測試網絡容量，主要是控制層面的容量，如支持的IGP、BGP路由數(shù)量，組播組數(shù)量等。容量測試的數(shù)據(jù)代表了CN2網絡的擴展性。

　業(yè)務疊加

　　多年的測試經驗表明，許多設備單項測試結果很好，但是在進行業(yè)務疊加時測試數(shù)據(jù)發(fā)生很大變化。對選型測試而言，業(yè)務疊加可以更全面、深入地考驗設備的實際工作能力；對網絡測試而言，業(yè)務疊加是更妙的“試運行”分析，可以提前找出網絡承載業(yè)務的隱患。CN2網絡測試發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有協(xié)議和主流設備100多個缺陷并對網絡進行了相應優(yōu)化，解決了互聯(lián)網轉型方面急需解決的大量問題，為將來的網絡運維和業(yè)務設計、推廣提供了基礎。CN2網絡測試能取得這樣的成果，業(yè)務疊加測試功不可沒。

　　在CN2網絡測試中，中國電信是這樣進行業(yè)務疊加的。

　　全網導入背景流量：各測試節(jié)點同時用儀表產生持續(xù)的、IP包長為IMIX混合的泊松背景流量，并使各測試路徑上各條鏈路的帶寬利用率達50%左右。在背景流量持續(xù)存在的同時，又通過儀表產生2M的測試流模擬CN2的任意一個專線接入業(yè)務流，考察該業(yè)務流的各項性能參數(shù)指標。同時模擬CN2承載的所有關鍵業(yè)務，如QoS、VPN、組播、視頻等。

　　IGP路由疊加:用儀表端口在多個點同時導入不同的ISIS模擬拓撲，設置拓撲中的部分鏈路按一定頻率和方式持續(xù)循環(huán)波動，模擬IGP全網路由振蕩。

　　BGP路由疊加:在兩個核心節(jié)點導入從Internet上讀取的國際路由表，同時在多個匯接節(jié)點導入城域網路由和IBGP路由；并設置這些路由表中的部分路由條目的持續(xù)循環(huán)波動頻率和方式,模擬BGP全網路由振蕩。

　　組播業(yè)務疊加：用與P設備相連的儀表端口模擬4個不同的組播源；在其他有測試儀表的節(jié)點上，用與PE設備相連的儀表端口模擬兩個普通組播用戶，加入600 個組播組；同時在所有無測試儀表的節(jié)點的PE上開啟PIM-SM，用其loopback100端口模擬1個組播用戶，該用戶加入所有組。觀察CN2全網的組播流接收情況。

　　MPLS疊加測試：將測試儀表與PE設備直連的GE端口劃出多個子端口，子端口1到子端口250模擬成PE設備的直連VPN用戶，與PE已配置的子端口建立E－BGP或OSPF鄰居關系。全網共建立1000個VPN，每個VPN注入不同的40條VPN路由；各VPN多個接入站點間向注入的VPN路由網段兩兩發(fā)送雙向測試流量，測試MPLSVPN的業(yè)務性能。

　　QoS疊加測試：從5個節(jié)點同時打入ToS=6的關鍵業(yè)務流和ToS=0缺省業(yè)務流的兩種QoS模擬流，按CN2施工規(guī)范設置模擬流的帶寬；將 MPLSVPN用戶流標記成兩種隊列：前100個用戶標記成EXP=6的關鍵業(yè)務流，其余VPN用戶標記成EXP=0的缺省業(yè)務流。觀察此時的模擬業(yè)務流、MPLSVPN兩種不同的流量和組播流的服務質量保證效果。在5個測試節(jié)點P設備的上行端口增加流分類配置，將目的地址為組播組地址的流量標記為 ToS="6的關鍵業(yè)務流"，并關閉QoS模擬業(yè)務流中的高等級流量；然后再觀察此時的模擬業(yè)務流、MPLSVPN兩種不同的流量和組播流的服務質量保證效果。在上述各項業(yè)務測試都已獲取測試結果，并且全業(yè)務都正常運行的條件下進行故障測試，包括IGP收斂測試、BGP收斂測試、MPLSLDP收斂測試。