专利名称：一种基于脚本技术的以太网接口设备的自动测试方法
一种基于脚本技术的以太网接口设备的自动测试方法
技术领域：
本发明涉及一种利用脚本技术实现的以太网接口设备的自动测试方法，它与计算机网络、硬件系统检测技术以及软件测试技术有关，属于自动化测试技术领域。
背景技术：
随着科学技术的发展，以太网作为一种高速、廉价的通讯接口，在军事、航空航天以及工业部门等运用越来越广泛，然而随着被测设备和协议的复杂度逐渐提高，传统的仅仅以数据包截获等方式工作的以太网测试软件或系统已经难以满足各种复杂测试场景的要求。在自动化测试方面，基于传统工业总线的自动化测试系统已经普及，而由于以太网具有数据量大、协议层复杂等特点，因此能够对以太网接口进行自动化测试的方法目前还很少见。·
发明内容I、目的本发明的目的是提供一种基于脚本技术的以太网接口设备的自动测试方法，即提供一种面向以太网接口设备的自动化测试方法，它克服了现有技术的不足，具有功能性强、简单易用等特点。它可广泛应用于各种10M、100M或1000M的以太网接口的设备自动化测试。其具有以下特点I)可同时模拟多个IP与被测设备通讯，可同时与多个被测设备通讯；2)可支持TCP、UDP网络层协议3)可支持多播和组播4)可测试ICMP、IGMP, ARP等链路层协议；5)使用脚本控制技术，实现自动化测试；2、技术方案(I)以太网接口设备的自动测试装置(即以太网总线检测设备)简介本发明是一种基于主机/目标机结构的测试方法。以太网总线检测设备由A.测试控制端(简称控制端)和B.测试实施端(简称实施端)组成。其中，控制端用于管理测试工程的配置信息、启动或停止测试、测试数据的实时显示以及测试结果的数据分析等。实施端在整个测试中扮演数据输入输出的角色。其有两个以太网接口卡，分别用于与被测设备通讯和与控制端通讯。(2)技术方案本发明一种基于脚本技术的以太网接口设备的自动测试方法，如图4所示，其步骤如下I)步骤I建立测试工程测试工程是测试的管理单元，每个测试工程可以包含若干个测试模型和测试脚本；测试工程由测试控制端管理，通过使用位于控制端的测试管理软件，可以建立测试工程；在测试管理软件的菜单栏单击工程菜单，在弹出菜单中单击新建选项，单击后弹出新建工程对话框；在该对话框中需要输入工程的名称，同时在模型设计文件和测试脚本列表中可以导入已有的模型文件或脚本文件到新建的工程中；完成相关信息的填写后，可以点击确定按钮，工程建立完成；如果有导入的测试脚本，则脚本信息会列在测试脚本列表框中；2)步骤2构建模型测试模型是测试过程中被测设备及其接口关系的抽象，通过构建测试模型，测试系统可以针对一次测试所需的各种资源进行分配和初始化工作；测试模型同样由管理端管理，模型是测试工程的一个或若干个子项；控制端提供了图形化的模型构建工具，通过使用该工具可以方便地完成模型构建工作；具体的建模过程如下首先在左侧的工具箱列表中点选“实际模型”并将其拖拽到设计面板中，“实际模·型”用于描述被测设备；通过右侧的属性栏可以修改模型的名称、位置等信息；之后从左侧工具箱列表中点选“仿真模型”并将其拖拽到设计面板中，“仿真模型”用于描述本系统在测试中的角色，即本系统需要仿真哪些虚拟设备与被测设备进行通讯；完成模型的设计后，需要构建模型间的通讯关系；通过点击左侧工具栏的“连线”并按次序分别点击刚才建立的“仿真模型”和“真实模型”，即构建了一条由“仿真模型”指向“真实模型”有向连线；该连线表示“仿真模型”需要向“真实模型”发送数据，对于本系统即表示需要发送数据；用与上面相反的顺序点击两个模型，即构建了一条由“真实模型”指向“仿真模型”的有向连线；该连线表示“仿真模型”需要从“真实模型”接收数据，对于本系统即表示需要接收数据；对于定义数据的格式，则通过在连线上构建变量来解决；通过位于模型设计工具右侧的变量窗口，可以在连线上建立变量；新建的变量也通过右侧的属性窗口编辑其相关属性，主要包括变量名称、类型、周期等信息；其中变量名称可以在测试脚本中使用，测试脚本通过该名称获得或修改变量的值；3)步骤3编写测试脚本测试脚本是测试用例的表述方式，测试脚本规定了在何时何种接口上施加何种激励；不同的测试脚本表示了不同的测试用例，一次测试可以执行多个测试脚本；用户可以在测试脚本中规定脚本的开始执行时间、执行次数和执行时间间隔，通过使用通用的文本编辑器(如not印ad)或脚本编辑器(如Python脚本)可以方便的编写测试脚本；4)步骤4载入工程完成了前三步工作后，测试控制端即保存了测试的工程及其包含的模型和脚本；用户通过点击控制端的工具的工程菜单，单击弹出菜单中的打开选项即可选择工程文件；打开工程后，测试脚本列表中会列出与本次测试相关的脚本，通过点击脚本列表上的初始化按钮，测试工程即通过网络上传的方式上传到测试实施端，其中包括测试模型和所有相关的测试脚本；实施端接收到工程后，会将模型和脚本文件临时保存在本地，然后读取模型文件，由任务管理器解析模型文件，并初始化相关资源，其中包括向定时器注册定时任务(包括数据的收发任务，测试结果收集任务等)、向设备管理器请求打开网络设备、绑定网络地址和端口、向数据记录模块注册所需记录的变量信息等，同时，脚本解释器解析测试脚本文件，并将脚本的周期和数据信息提供给任务管理器；5)步骤5实施测试完成第四步工作后，控制端可以通过点击测试脚本列表上的开始按钮，由网络向实施端下达测试开始指令，测试实施端接收到该指令后，启动之前创建的所有测试任务，包括测试数据的收发、测试结果收集等，并按照脚本中用户定义的顺序和时间逐项执行测试脚本，在所有的脚本都执行完毕后，实施端自动停止所有测试任务，关闭网络设备并释放相关资源，用户也可以测试实施过程中随时停止测试，数据收发和结果收集则由测试系统自动完成；6)步骤6结果收集完成第五步后，测试控制端可以将测试实施过程中实施端保存的测试的结果下载到控制端，由于实施端使用嵌入式实时操作系统，难以在该系统上对测试结果进行查看和分析工作，因此需要在测试实施结束后，通过网络将结果数据传输到控制端，在控制端， 结果以数据库的形式保存，用户可以使用数据分析工具读取数据或将数据导出为Excel、OriginLab 等格式。3、优点及功效本发明使用单独的测试实施端进行测试，保证了测试的可靠性和精度。其通过实时操作系统和自动化测试脚本实现以太网设备的无人干预测试，是自动测试领域的一种新型解决优化方案。本发明使用简单、方便，尤其具备高速自动检测的功能，判定信号转接是否准确无误，有错则警示用户，大大提高了用户的工作效率，节约人工成本。其突出优势具体体现在以下方面(I)可同时对多个设备实施测试本发明可同时模拟多个IP地址设备，同时也可与多个IP地址设备通讯，模拟真实复杂网络环境，提高测试的可信度。(2)支持多种网络协议本发明可支持TCP、UDP网络层协议的数据收发、故障注入等功能，同时支持ICMP、IGMP等链路层协议的收发。(3)支持通用脚本本发明使用通用脚本语言作为系统的测试控制和执行语言，方便用户使用。(4)操作简单本发明提供图形化的建模和面板设计工具，同时具有人性化的脚本提示与检查功倉泛。
图I为测试实施结构图。图2为测试控制端系统结构图。图3为测试实施端系统结构图。图4为本发明所述的测试方法流程图。图5为测试控制端软件流程图。图6为测试实施端软件流程图。
图7为模型构建工具界面。图8为测试控制端工程菜单。图9为测试控制端新建工程对话框。图10为测试控制端测试脚本列表框。图11为模型设计工具属性列表框。图12为测试控制端测试数据导出菜单。
具体实施方式
本发明一种基于脚本技术的以太网接口设备的自动测试方法，如图4所示，其步骤如下I)步骤I建立工程测试工程是测试的管理单元，每个测试工程可以包含若干个测试模型和测试脚本。测试工程由测试控制端管理，通过使用位于控制端的测试管理软件，可以建立测试工程。在测试管理软件的菜单栏单击工程菜单，在弹出菜单中单击新建选项，如图8所示。单击后弹出新建工程对话框，如图9所示。在该对话框中需要输入工程的名称，同时在模型设计文件和测试脚本列表中可以导入已有的模型文件或脚本文件到新建的工程中。完成相关信息的填写后，可以点击确定按钮，工程建立完成。如果有导入的测试脚本，则脚本信息会列在测试脚本列表框中，如图10所示。2)步骤2构建模型测试模型是测试过程中被测设备及其接口关系的抽象，通过构建测试模型，测试系统可以针对一次测试所需的各种资源进行分配和初始化工作。测试模型同样由管理端管理，模型是测试工程的一个或若干个子项。控制端提供了图形化的模型构建工具，其界面如图7所示。通过使用该工具可以方便地完成模型构建工作。具体的建模过程如下首先在左侧的工具箱列表中点选“实际模型”并将其拖拽到设计面板中，“实际模型”用于描述被测设备。通过右侧的属性栏可以修改模型的名称、位置等信息，如图11所示。之后从左侧工具箱列表中点选“仿真模型”并将其拖拽到设计面板中，“仿真模型”用于描述本系统在测试中的角色，即本系统需要仿真哪些虚拟设备与被测设备进行通讯。完成模型的设计后，需要构建模型间的通讯关系。通过点击左侧工具栏的“连线”并按次序分别点击刚才建立的“仿真模型”和“真实模型”，即构建了一条由“仿真模型”指向“真实模型”有向连线。该连线表示“仿真模型”需要向“真实模型”发送数据，对于本系统即表示需要发送数据。用与上面相反的顺序点击两个模型，即构建了一条由“真实模型”指向“仿真模型”的有向连线。该连线表示“仿真模型”需要从“真实模型”接收数据，对于本系统即表示需要接收数据。对于定义数据的格式，则通过在连线上构建变量来解决。通过位于模型设计工具右侧的变量窗口，可以在连线上建立变量。新建的变量也通过右侧的属性窗口编辑其相关属性，主要包括变量名称、类型、周期等信息。其中变量名称可以在测试脚本中使用。测试脚本通过该名称获得或修改变量的值。3)步骤3编写脚本测试脚本是测试用例的表述方式，测试脚本规定了在何时何种接口上施加何种激励。不同的测试脚本表示了不同的测试用例，一次测试可以执行多个测试脚本。用户可以在测试脚本中规定脚本的开始执行时间、执行次数和执行时间间隔。通过使用通用的文本编辑器(如not印ad)或脚本编辑器(如Python脚本)可以方便的编写测试脚本。4)步骤4载入工程完成了前三步工作后，测试控制端即保存了测试的工程及其包含的模型和脚本。用户通过点击控制端的工具的工程菜单，单击弹出菜单中的打开选项即可选择工程文件。打开工程后，测试脚本列表中会列出与本次测试相关的脚本。通过点击脚本列表上的初始化按钮，如图10所示。测试工程即通过网络上传的方式上传到测试实施端，其中包括测试模型和所有相关的测试脚本。实施端接收到工程后，会将模型和脚本文件临时保存在本地，然后读取模型文件，由任务管理器解析模型文件，并初始化相关资源，其中包括向定时器注册定时任务(包括数据的收发任务，测试结果收集任务等)、向设备管理器请求打开网络设备、绑定网络地址和端口、向数据记录模块注册所需记录的变量信息等。同时，脚本解释器解析测试脚本文件，并将脚本的周期和数据信息提供给任务管理器。 5)步骤5实施测试完成第四步工作后，控制端可以通过点击测试脚本列表上的开始按钮，如图10所示，由网络向实施端下达测试开始指令。测试实施端接收到该指令后，启动之前创建的所有测试任务，包括测试数据的收发、测试结果收集等。并按照脚本中用户定义的顺序和时间逐项执行测试脚本，在所有的脚本都执行完毕后，实施端自动停止所有测试任务，关闭网络设备并释放相关资源。用户也可以测试实施过程中随时停止测试。数据收发和结果收集则由测试系统自动完成。6)步骤6结果收集完成第五步后，测试控制端可以将测试实施过程中实施端保存的测试的结果下载到控制端，由于实施端使用嵌入式实时操作系统，难以在该系统上对测试结果进行查看和分析工作，因此需要在测试实施结束后，通过网络将结果数据传输到控制端。在控制端，结果以数据库的形式保存，用户可以使用数据分析工具读取数据或将数据导出为Excel、OriginLab等格式,如图12所示。综上所述，本发明是一种基于主机/目标机结构的测试方法，如图I和图4所示。以太网总线检测设备由A.测试控制端(简称控制端)和B.测试实施端(简称实施端)组成。其中，控制端用于管理测试工程的配置信息、启动或停止测试、测试数据的实时显示以及测试结果的数据分析等。实施端在整个测试中扮演数据输入输出的角色。其有两个以太网接口卡，分别用于与被测设备通讯和与控制端通讯。本发明的测试控制端运行于Microsoft Windows操作系统平台，利用C#语言开发。测试控制端包含模型构建、脚本编辑、测试实施和结果收集共四大模块。其中模型构建是测试设计的最初阶段，在该阶段，用户可以使用图形化的操作界面描述被测设备所在的网络拓扑结构，以及被测设备的网络地址等与协议相关的信息；脚本编辑为用户提供了编写脚本的文本环境，该环境具有关键词自动提示功能，方便用户使用。在脚本中，用户可以定义各种系统行为事件或接口事件的处理方法，实现闭环测试；测试实施主要用于控制实施端，完成测试过程中的人为干预工作；测试结束后，可以使用结果收集模块收集测试数据，并将其保存在本地数据库中。结果收集模块还可以把测试结果转换成其他数据分析工具可识别的数据格式。测试控制端用于测试设计与管理，包括以下功能I)建立测试工程；2)构建测试模型；
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3)编写测试脚本，设计测试用例；4)控制测试的开始、结束等测试过程中的实时干预；5)测试结果的收集与导出；测试控制端的系统结构如图2所示。其中包含以下模块 工程管理模块工程管理模块用于创建测试工程，测试工程用于管理测试模型和脚本。 模型构建模块模型构建模块提供图形化的用户界面。用户可通过此工具建立测试模型，配置各种测试参数。 脚本编辑模块脚本编辑模块通过智能信息补充等方式为用户提供方便的脚本编辑功能。 测试实时干预测试实时干预主要负责测试的开始、停止及各种实时错误处理等。 测试结果收集测试结束后，测试结果下载到测试控制端，以数据库形式保存。 结果数据库结果数据库保存了测试数据，以便事后分析和数据回放使用。 测试数据导出测试数据导出可以将测试结果数据转换为Excel、OriginLab等分析工具可以接受的形式，以便用户利用相应工具确定故障或进行故障预测、可靠性评估等工作。测试控制端的软件流程如图5所示。该软件的操作流程与整个测试方法的步骤类似。首先需要创建工程，该工程包含模型和若干测试脚本。创建工程后，需要构建模型和编写脚本，用户可分别通过模型构建模块和脚本编辑模块完成此任务。之后，用户通过测试实时干预模块载入工程并控制测试的开始、执行与结束。测试结束后，通过测试结果收集模块将测试数据收集到结果数据库中。测试实施端则主要负责测试脚本的解释和执行、测试数据的收发以及测试过程中的数据缓存等功能。测试实施端使用WindRver公司的VxWorks实时操作系统，使用Intel公司的82543以太网接口卡作为数据发送和接收设备。Vxfforks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RT0S)，是嵌入式开发环境的关键组成部分。VxWorks具有以下特点1、可靠性操作系统的用户希望在一个工作稳定，可以信赖的环境中工作，所以操作系统的可靠性是用户首先要考虑的问题。而稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。2、实时性实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能并对外部的异步事件作出响应的能力。实时性的强弱是以完成规定功能和作出响应时间的长短来衡量的。VxWorks其系统本身的开销很小，进程调度、进程间通信、中断处理等系统公用程序精练而有效，它们造成的延迟很短。Vxfforks提供的多任务机制中对任务的控制采用了优先级抢占和轮转调度机制，也充分保证了可靠的实时性，使同样的硬件配置能满足更强的实时性要求，为应用的开发留下更大的余地。3、可裁减性VxWorks由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。VxWorks内核最小为8kB，即便加上其它必要模块，所占用的空间也很小，且不失其实时、多任务的系统特征。由于它的高度灵活性，用户可以很容易地对这一操作系统进行定制或作适当开发，来满足自己的实际应用需要。Intel82543GC芯片是一款2001年就已推出的Intel第二代千兆网卡芯片，其是PCI接口千兆网卡的标示性产品之一。82543GC控制器能在一个MAC单芯片上集成支持10Mbps、IOOMbps和IOOOMbps的网络连接，这可使以太网、快速以太网和千兆位以太网技术在同一网络里无缝协同应用，同时对老式以太网向新一代千兆位以太网高速迁移提供了一条清晰的路径，其更适合于LOM板载使用。82543GC 芯片符合 IEEE802. 3ab 和 802. 3z 规范，支持 10M/100M 甚至 1000M 的传输速度；支持网络唤醒和调制解调器唤醒功能。能够广泛支持众多操作系统，包括Windows、 Linux、Netware、Solaris 和 SCO UnixWare 等等；具有先进的自适应(auto-negotiation)和自感应(auto-sensing)功能。其主要特色Intel82543GC Gigabit控制器具备优秀的Gigabit性能表現；最远传输距离可达275米(光纤SX传输距离可达550米)。实时处理端的系统结构如图3所示。其中包含以下模块籲定时器定时器需要按照指定的时间或周期为任务管理器提供触发事件，通知任务管理器更新变量或调用脚本。 任务管理器任务管理器管理所有的变量任务、脚本任务，并在变量发生改变时通知事件管理器。 脚本解释器脚本解释器用于封装现有的解释器，提供统一接口供任务管理器调用。 事件管理器事件管理器负责管理系统中可能发生的各种事件，并将该事件通知其他功能组件。 错误管理器错误管理器负责收集和存储测试运行过程中发生的各种软硬件错误，并以一定的方式提供给用户。 设备管理器设备管理器负责网络接口设备的初始化、资源分配、数据收发等工作。 数据记录数据记录模块负责测试过程中的测试数据实时记录工作。测试实施端软件流程如图6所示，在测试的开始阶段，实施端需要初始化相关资源，包括脚本解释器、定时器及硬件等。测试开始后，脚本解释器逐项解析脚本指令。根据指令，实施端执行数据的发送或接收工作。在接收到数据后，实施端还会调用数据记录模块将测试数据保存。对于周期型的数据发送，其将等待指定周期后继续执行脚本解析和发送指令。在接收到测试控制端的测试结束指令后，实施端会关闭脚本解释器、定时器等模块， 关闭以太网设备，释放资源并准备将测试数据发送给控制端。
权利要求
1.一种基于脚本技术的以太网接口设备的自动测试方法，其特征在于该方法具体步骤如下 步骤I建立测试工程 测试工程是测试的管理单元，每个测试工程包含予定个测试模型和测试脚本；测试工程由测试控制端管理，通过使用位于控制端的测试管理软件，建立测试工程；在测试管理软件的菜单栏单击工程菜单，在弹出菜单中单击新建选项，单击后弹出新建工程对话框；在该对话框中需要输入工程的名称，同时在模型设计文件和测试脚本列表中导入已有的模型文件或脚本文件到新建的工程中；完成相关信息的填写后，点击确定按钮，工程建立完成；如果有导入的测试脚本，则脚本信息会列在测试脚本列表框中； 步骤2构建模型 测试模型是测试过程中被测设备及其接口关系的抽象，通过构建测试模型，测试系统针对一次测试所需的各种资源进行分配和初始化工作；测试模型同样由管理端管理，模型是测试工程的一个及予定个子项；控制端提供了图形化的模型构建工具，通过使用该工具方便地完成模型构建工作；具体的建模过程如下 首先在左侧的工具箱列表中点选“实际模型”并将其拖拽到设计面板中，“实际模型”用于描述被测设备；通过右侧的属性栏修改模型的名称、位置信息；之后从左侧工具箱列表中点选“仿真模型”并将其拖拽到设计面板中，“仿真模型”用于描述本系统在测试中的角色，即本系统需要仿真哪些虚拟设备与被测设备进行通讯； 完成模型的设计后，需要构建模型间的通讯关系；通过点击左侧工具栏的“连线”并按次序分别点击刚才建立的“仿真模型”和“真实模型”，即构建了一条由“仿真模型”指向“真实模型”有向连线；该连线表示“仿真模型”需要向“真实模型”发送数据，对于本系统即表示需要发送数据；用与上面相反的顺序点击两个模型，即构建了一条由“真实模型”指向“仿真模型”的有向连线；该连线表示“仿真模型”需要从“真实模型”接收数据，对于本系统即表示需要接收数据； 对于定义数据的格式，则通过在连线上构建变量来解决；通过位于模型设计工具右侧的变量窗口，在连线上建立变量；新建的变量也通过右侧的属性窗口编辑其相关属性，主要包括变量名称、类型、周期信息；其中变量名称在测试脚本中使用，测试脚本通过该名称获得及修改变量的值； 步骤3编写测试脚本 测试脚本是测试用例的表述方式，测试脚本规定了在何时何种接口上施加何种激励；不同的测试脚本表示了不同的测试用例，一次测试执行多个测试脚本；用户在测试脚本中规定脚本的开始执行时间、执行次数和执行时间间隔，通过使用通用的文本编辑器及脚本编辑器以方便的编写测试脚本； 步骤4载入工程 完成了前三步工作后，测试控制端即保存了测试的工程及其包含的模型和脚本；用户通过点击控制端的工具的工程菜单，单击弹出菜单中的打开选项选择工程文件；打开工程后，测试脚本列表中会列出与本次测试相关的脚本，通过点击脚本列表上的初始化按钮，测试工程即通过网络上传的方式上传到测试实施端，其中包括测试模型和所有相关的测试脚本；实施端接收到工程后，会将模型和脚本文件临时保存在本地，然后读取模型文件，由任务管理器解析模型文件，并初始化相关资源，其中包括向定时器注册定时任务，包括数据的收发任务，测试结果收集任务，向设备管理器请求打开网络设备、绑定网络地址和端口、向数据记录模块注册所需记录的变量信息，同时，脚本解释器解析测试脚本文件，并将脚本的周期和数据信息提供给任务管理器； 步骤5实施测试 完成第四步工作后，控制端通过点击测试脚本列表上的开始按钮，由网络向实施端下达测试开始指令，测试实施端接收到该指令后，启动之前创建的所有测试任务，包括测试数据的收发、测试结果收集，并按照脚本中用户定义的顺序和时间逐项执行测试脚本，在所有的脚本都执行完毕后，实施端自动停止所有测试任务，关闭网络设备并释放相关资源，用户测试实施过程中随时停止测试，数据收发和结果收集则由测试系统自动完成； 步骤6结果收集 完成第五步后，测试控制端将测试实施过程中实施端保存的测试的结果下载到控制端，由于实施端使用嵌入式实时操作系统，难以在该系统上对测试结果进行查看和分析工作，因此需要在测试实施结束后，通过网络将结果数据传输到控制端，在控制端，结果以数据库的形式保存，用户使用数据分析工具读取数据或将数据导出为Excel、OriginLab格式。
全文摘要
一种基于脚本技术的以太网接口设备的自动测试方法，其步骤如下1、建立测试工程:通过使用位于控制端的测试管理软件，建立测试工程；2、构建模型:通过构建测试模型，测试系统针对一次测试所需的各种资源进行分配和初始化工作；测试模型同样由管理端管理，模型是测试工程的一个及予定个子项；控制端提供了图形化的模型构建工具，通过使用该工具可以方便地完成模型构建工作；3、编写测试脚本；4、载入工程:完成了前三步工作后，测试控制端即保存了测试的工程及其包含的模型和脚本；5、实施测试；6、结果收集。本发明使用单独的测试实施端进行测试，保证了测试的可靠性和精度。使用简单、方便，大大提高了用户的工作效率，节约人工成本。
文档编号H04L12/26GK102916848SQ201210248818
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者刁晓栩, 王轶辰, 蒋崇武 申请人:北京航空航天大学