专利名称：一种单端口全线速测试wan网络吞吐量的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试WAN网络吞吐量的方法，尤其涉及的是一种单端口全线速测试WAN网络吞吐量的方法及装置。
背景技术：
随着Internet的日益普及和快速发展,子网用户访问Internet的业务量在不断增加，网络需要提供如WWW浏览、FTP文件传输、DNS域名解析、电子邮件等网络服务，这些因素会导致网络流量的急剧增加。如果网络平台的吞吐量太小，就会成为网络瓶颈，给整个网络的传输效率带来负面影响。因此，在对网络平台进行性能测试时，考察吞吐量是一项十分重要的技术指标，有助于更好地评价其性能表现。吞吐量(Throughput)是用来测试网络设备的包转发能力的重要参数，通常指设备在不丢包条件下的最大传输速率。测试吞吐量的方法主要分为两类:一类是基于软件的测试，另一类是基于硬件的方法进行测试。更多是采用硬件方法来进行吞吐量的测试。网络中的数据是由一个个数据包组成，通常设备对每个数据包的处理要耗费资源和时间。硬件方法测试吞吐量通常采用二分法:在测试中以全线速递减的方式发送吞吐量测试帧，并统计待测设备接收到的测试帧，如果发送的帧与接收的帧数量相等，那么就将发送速率折半2分法的方法提高并重新测试；如果接收帧少于发送帧数，那么发送帧则采用折半2分法的方法降低发送速率重新测试，直至使用二分法测量出发送数据帧数等于接收数据帧数时的最大发送数据包的速率，即为网络吞吐量。硬件方法测试网络吞吐量主要有两种方式:单端口双机的测试方法和单机双端口的测试方法。对同一子网进行吞吐量测试，可以采用单端双机和单机双端口都可以进行测试。采用单端口的测试方法是一台作为主控机，一台作为远端从机。测试帧通常采用IP数据包作为测试帧，由于在子网内测试吞吐量，测试帧的目的IP地址和目的MAC地址不会被替换掉，因此在远端的从机可以直接将目的MAC地址和目的IP地址与源端MAC地址和源端IP地址进行交换形成下行测试帧。采用单机双端口测试吞吐量的方法则只需用一台测试仪器即可进行，分别在双端口发送上行帧，即可以测试网络节点的上、下行吞吐量。WAN吞吐量测试由于测试节点通常不在同一个区域，双端口测试仪器也无法在一个地点模拟2个不同子网的网络节点。因此需要操作人员在不同地理位置的网络节点两端进行测试操作，从而加大了测试的成本和操作的复杂程度，同时也不能很好的实现测试的同步进行。现有单端口 LAN吞吐量测试仪器由于测试帧，是以IP地址进行目的和源地址替换，测试局域网不存在问题，因为子网内IP地址唯一，但是在跨越子网后，由于目的IP地址被路由器IP地址替换，在做环回时候，环回测试帧无法通过交换目的和源IP地址获得正确的源测试仪器地址，造成环回帧无法到达源测试仪器的问题。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种单端口全线速测试WAN网络吞吐量的方法。本发明的技术方案如下:一种单端口全线速测试WAN网络吞吐量的方法，其中，包括以下步骤:A:判断远端智能设备是否在同一子网内，是则启动远端智能设备进入智能测试状态；否则发送ARP地址查询帧确定网关地址后，发送透网测试启动帧，启动远端智能设备进入智能测试状态；B:发送通路验证测试帧，进行网络通路验证；C:设置控制参数，分别进行WAN网络上、下行吞吐量测试；D:统计接收到的数据帧和本身的数据帧，回传主控设备。所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其中，在所述执行步骤A之前，还执行步骤AO:设置源端IP地址及目的端的IP地址，设置测试帧长度及测试周期。所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其中，所述步骤B中测试帧，包括测试控制帧及通用测试帧；所述测试控制帧包括测试启动帧、测试停止帧和参数请求帧；所述通用测试帧为网络上实际传送的数据帧。所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其中，所述步骤C中设置控制参数为设置帧间隔，以及设置帧发生方式为突发或连续其中之一的方式。所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其中，所述上行吞吐量测试包括以下步骤:Cl:根据预设测试参数及预设链路参数发送吞吐量测试帧；C2:一个测试周期完成，发送测试停止帧，远端智能设备退出吞吐量数据帧测试状态；C3:发送上行测试参数请求帧，请求远端智能设备回传上行统计数据；C4:解析远端智能设备回传数据，计算数据帧有无丢失，如有丢失，则返回步骤Cl，降速测试；如无数据丢失，则比较与步进线速差值是否在预定范围；如果与步进线速差值在预定范围内，则增加测试发生线速，直至无数据帧丢失的同时与步进线速等值。所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其中，所述执行步骤C4后，还执行下行吞吐量测试，包括以下步骤:C5:统计下行测试帧数量；C6:—个测试周期完成，发送下行测试参数请求帧，请求远端智能设备回传下行发送数据帧数量。C7:解析远端智能设备回传数据，计算数据帧有无丢失，如有丢失，则发送测试控制帧，请求降速测试，并返回步骤C5 ;如无数据丢失，则比较与步进线速是否在预定范围，如果是，则发送测试控制帧，请求增加测试发生线速，并返回步骤C5，直至无数据帧丢失，同时与步进线速等值。所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其中，所述预定范围为0-50米每秒。所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其中，所述步骤A后还执行以下步骤:
Al:识别测试启动帧，当捕获到测试启动帧时，远端智能设备进入智能测试状态，并标注时间标签,启动测试周期计时；A2:解析测试启动帧内的远端路由器IP地址及UDP端口号；A3:智能设备以主控设备的路由器外网IP地址为目标IP地址，UDP端口号为目的端口号，形成测试帧，帧格式为UDP数据帧。所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其中，所述测试参数至少为以下参数其中之一:测试速率、测试时间、帧长度；所述预设链路参数至少为以下参数其中之一:本地以及远端IP地址、本地及远端路由器的IP地址。一种单端口全线速测试WAN网络吞吐量装置，其中，包括主控机模块和远端智能模块；所述主控机模块包括:控制帧发生模块，全线速通用测试帧产生模块，接收测试帧统计丰吴块；所述控制帧发生模块控制远端智能设备的工作状态、启动远端智能设备吞吐量的下行测试、请求远端智能设备回传统计结果；全线速通用测试帧产生模块是根据测试需要，生成不同网络线速的测试数据，设置数据帧中的帧头和数据帧内容，按照折半搜索的方法进行网络数据吞吐量的测试，根据设定的时间参数，突发次数，读取通用测试帧，并将帧数据标注时间信息、数据帧序号后发送;接收测试帧统计模块通过识别测试帧标志接收环回帧的个数统计，与在该时间段内的发生测试帧进行帧数比较，实现对当前吞吐量测试的判定；远端智能模块用于解析测试帧内的测试数据，识别吞吐量测试帧，统计上行吞吐量测试帧，并将统计结果回传到主控机模块。采用上述方案，本发明不仅解决了现有技术存在的问题，而且明显具有以下优势:1、不需要测试人员分别在两端进行设置，只需要在主控设备一端进行设置，同时对测试数据能及时的汇总。2、通过将源端的IP地址和UDP端口号打包进入用户数据中，智能环回端可以从数据中解析除原始的IP地址和UDP端口号，所以可以正确的形成环回测试帧，可以生成全线速的测试帧，满足测试的需求。3、可以对WAN吞吐量实现线速的测试，同时由于采用单端口测试操作，只需要在主机端进行测试设置，智能远端只需要一键操作，设置为远端吞吐量测试工作方式，不需要在远端进行其他设置操作，从而减轻了测试的工作量，减轻了测试的操作难度，而且可以实现本地端和远端的同步双向工作，最高吞吐量测试可以达到网络线速。4、在测试时候不需要将操作人员在远端进行复杂的操作设置，只需要将智能远端设置为智能从机工作模式，所有的设置操作都在主机侧进行，这样的方式不仅减少了测试操作的复杂程度，也能够很快速的对测试结果进行汇总。
图1为本发明测试控制帧格式示意图；图2为本发明通用测试帧格式示意图3为本发明的全线速测试帧发生示意图；图4为本发明的测试连接示意图；图5为本发明的所述方法一实施流程图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例1一种单端口全线速测试WAN网络吞吐量的方法，它主要由主控机模块和远端智能模块两部分组成。主控机模块主要包括三个部分:远端智能模块的控制帧发生模块，全线速通用测试帧产生模块，接收测试帧统计模块。控制帧发生模块，控制远端智能模块的工作状态，启动远端智能吞吐量的下行测试，请求远端发回统计结果，和发送其它所连接的智能设备的数据统计结果。其数据帧格式为UDP巾贞，如在帧数据指定长度位置上加入控制帧标志“cect41.comm”对应的ESC码。全线速通用测试帧产生模块，是根据测试需要，生成不同网络线速的测试数据，最高可以达到线速等值。其数据帧格式为UDP帧，其帧头和帧数据内容可以根据要求进行设置，主控机模块根据实际测试要求，按照折半搜索的方法进行网络数据吞吐量的测试，直到在设定的测试周期内，数据帧未丢失为止。线速发生的关键点在于设计帧之间的间隔，用于实现测试帧不同线速的生成，根据设定的时间参数，突发次数，FPGA根据预设于DPRAM中的通用测试帧生成整个测试帧，然后将数据帧标注时间信息、数据帧序号后，通过接口 MAC帧芯片发送出去。接收测试帧统计模块通过识别测试帧标志“cect41.data”来进行接收环回帧的个数统计，然后通过与在该时间段内的发生测试帧进行帧数比较，进而实现对当前吞吐量测试的判定。远端智能模块除了需要实现线速网络数据发生外，还需要实现解析测试帧内的测试数据，识别吞吐量测试帧，统计上行吞吐量测试帧，并将统计结果根据要求回传到主控机模块，根据主控机模块发出的指令形成下行的吞吐量测试帧。下行测试帧的目的IP地址为上行测试帧的源IP地址，下行测试帧的源IP地址为上行测试帧的目的IP地址。实施例二在上述实施例的基础上,如图1所示，对WAN进行吞吐量测试时候需要按照标准分别进行不同帧长进行测试，在本实施例中，测试数据帧采用标准UDP帧数据格式。其中帧内容还可以根据测试需要进行自定义设置。测试帧格式:采用标准UDP帧格式，设置其目的MAC地址和IP地址、UDP端口号以及帧数据内容，在本实施例中，测试帧主要包括2种测试帧格式:测试控制帧,通用测试帧。测试控制帧包括测试启动帧，测试停止帧和参数请求帧。在测试控制帧中，包含了本地路由器和远端路由器的外部IP地址，本地测试仪器的源和目的UDP端口号，命令字，时间标签，测试周期，测试控制参数以及测试帧标志等，在实施例中测试帧标志为“cect41.comm”。
如图2所示为通用数据测试帧的内容格式，通用测试帧是用于测试上行吞吐量和下行吞吐量时，网络上实际传送的数据帧，用于主控机端和智能远端统计测试周期内上、下行帧数据量。在本实施例中，测试帧标志为“cect41.data”。如图3所示，数据测试帧长可以采用固定的64、128、256、512、1024、1280、1518协
议帧来设计，也可以根据用户实际测试要求，进行自行设定。将固定的帧数据放置到DPRAM中，同时设置时间控制参数，即帧间隔和帧发生方式为突发或者连续方式，在本实施例中采用连续发生的方式产生线速测试帧。从DPRAM中读取设定好的帧数据，添加时间和序号信息，完成CRC32计算，并将设置的FCS进行替换。如图4所示，在一个测试周期里面，两台单端口测试仪器及待测试网络链路组成一个测试系统。其中一台测试仪器设置为主控机模式，另一台仪器设置为远端智能机模式。所有的测试参数设置均在主机进行设置，包括测试周期，测试步进，数据帧发生模式，目的和源IP地址以及源UDP端口号和目的UDP端口号等。远端智能机只需进行远端智能设置，将其设置为吞吐量远端智能工作模式即可。如图5所示，主控机测试方法:首先，设置源端及目的端的IP地址，设置测试帧的长度和测试周期，判断远端智能设备是否在同一子网内，即进行地址判断，是(即为同网段)，则直接发送智能控制信息，发送通用测试帧进行测试，启动远端智能设备进入智能测试状态。不在同一子网，即地址判断为异网段，则先通过发送ARP地址查询帧发现网关地址，即查找本网段网关，发送智能控制信息，发送通用测试帧，然后发送透网测试，启动处于另一子网的远端智能设备进入智能测试状态。其次，发送通路验证测试帧，以进行网络通路验证。最后，分别进行上、下行吞吐量测试。在上述实施例的基础上，上行吞吐量测试，包括:A:在不同测试周期内不同线速发送吞吐量测试帧，进行网络各种性能测试。B:—个测试周期完成，发送停止测试帧，让智能设备退出吞吐量数据帧测试状态。C:发送上行测试参数请求帧，请求智能设备回传上行统计数据。D:解析智能设备回传数据，计算数据帧有无丢失。如有丢失，返回步骤A，降速测试。如无数据丢失，比较是否逼近步进线速(与步进线速相比是否在预定范围)，如果未逼近步进线速(是预定范围)，则增加测试发生线速，直至无数据帧丢失，同时满足步进线速。此时为实际上行吞吐量测试。在上述实施例的基础上，下行吞吐量测试:A:开始一个周期测试，统计下行测试帧数量。B:—个测试周期完成，发送下行测试参数请求帧，请求智能设备回传下行发送数据帧数量。C:解析智能设备回传数据，计算数据帧有无丢失。如有丢失，发送测试控制帧给智能设备，请求降速测试，返回步骤a。如无数据丢失，比较是否逼近步进线速，如果未逼近步进线速，则发送测试控制帧给智能设备，请求增加测试发生线速，返回步骤A，直至无数据帧丢失，同时满足步进线速。此时为实际下行吞吐量测试。远端智能设备测试方法:
1、识别测试启动帧，当捕获到控制启动帧时候，远端智能设备进入从机模式，建立标注时间标签，远端智能设备开始测试周期记时。2、解析启动帧数据包内的远端路由器IP地址、UDP端口号。3、智能设备以主控制机端的路由器外网IP地址为目标IP地址，UDP端口号为目的端口号，形成通用下行测试帧，帧格式为UDP数据帧。4、发送通路验证测试帧，以进行网络通路验证。5、结合硬件设计，不同线速发送吞吐量下行测试帧，进行网络各种下行性能测试。6、测试周期完成，停止发送下行测试帧，统计接收到的上行数据和本身的下行数据帧格式，以用于回传主控设备。在上述实施例的基础上，在测试进行之前测试者可以根据需要调节和设定测试参数,如:测试速率、测试时间、帧长度等。在上述实施例的基础上，在测试进行之前测试者可以根据需要调节和设定测试链路的参数，如:本地以及远端IP地址、本地及远端路由器的IP地址。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种单端口全线速测试WAN网络吞吐量的方法，其特征在于，包括以下步骤: A:判断远端智能设备是否在同一子网内，是则启动远端智能设备进入智能测试状态；否则发送ARP地址查询帧确定网关地址后，发送透网测试启动帧，启动远端智能设备进入智能测试状态； B:发送通路验证测试帧，进行网络通路验证； C:设置控制参数，分别进行WAN网络上、下行吞吐量测试； D:远端智能环回设备统计接收到的数据帧和本身的数据帧，回传主控设备。
2.如权利要求1所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其特征在于，在所述执行步骤A之前，还执行步骤AO:设置源端IP地址及目的端的IP地址，设置测试帧长度及测试周期。
3.如权利要求2所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其特征在于，所述步骤B中测试帧，包括测试控制帧及通用测试帧；所述测试控制帧包括测试启动帧、测试停止帧和参数请求帧；所述通用测试帧为网络上实际传送的数据帧。
4.如权利要求3所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其特征在于，所述步骤C中设置控制参数为设置帧间隔，以及设置帧发生方式为突发或连续其中之一的方式。
5.如权利要求4所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其特征在于，所述上行吞吐量测试包括以下步骤: Cl:根据预设测试参数及预设链路参数发送吞吐量测试帧； C2:一个测试周期完成，发送测试停止帧，远端智能设备退出吞吐量数据帧测试状态； C3:发送上行测试参数请求帧，请求远端智能设备回传上行统计数据； C4:解析远端智能设备回传数据，计算数据帧有无丢失，如有丢失，则返回步骤Cl，降速测试；如无数据丢失，则比较与步进线速差值是否在预定范围；如果与步进线速差值在预定范围内，则增加测试发生线速，直至无数据帧丢失的同时与步进线速等值。
6.如权利要求5所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其特征在于，所述执行步骤C4后，还执行下行吞吐量测试，包括以下步骤: C5:统计下行测试帧数量； C6:一个测试周期完成，发送下行测试参数请求帧，请求远端智能设备回传下行发送数据帧数量。
C7:解析远端智能设备回传数据，计算数据帧有无丢失，如有丢失，则发送测试控制帧，请求降速测试，并返回步骤C5 ;如无数据丢失，则比较与步进线速是否在预定范围，如果是，则发送测试控制帧，请求增加测试发生线速，并返回步骤C5，直至无数据帧丢失，同时与步进线速等值。
7.如权利要求5或6所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其特征在于，所述预定范围为0-50米每秒。
8.如权利要求3所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其特征在于，所述步骤A后还执行以下步骤: Al:识别测试启动帧，当捕获到测试启动帧时，远端智能设备进入智能测试状态，并标注时间标签，启动测试周期计时； A2:解析测试启动帧内的远端路由器IP地址及UDP端口号； A3:智能设备以主控设备的路由器外网IP地址为目标IP地址，UDP端口号为目的端口号，形成测试帧，帧格式为UDP数据帧。
9.如权利要求1所述的测试WAN网络吞吐量的方法，其特征在于，所述测试参数至少为以下参数其中之一:测试速率、测试时间、帧长度；所述预设链路参数至少为以下参数其中之一:本地以及远端IP地址、本地及远端路由器的IP地址。
10.一种单端口全线速测试WAN网络吞吐量装置，其特征在于，包括主控机模块和远端智能模块；所述主控机模块包括:远端智能的控制帧发生模块，全线速通用测试帧产生模块，接收测试帧统计模块； 所述控制帧发生模块控制远端智能设备的工作状态、启动远端智能设备吞吐量的下行测试、请求远端智能设备回传统计结果； 全线速通用测试帧产生模块是根据测试需要，生成不同网络线速的测试数据，设置数据帧中的帧头和数据帧内容，按照折半搜索的方法进行网络数据吞吐量的测试，根据设定的时间参数，突发次数，读取通用测试帧，并将帧数据标注时间信息、数据帧序号后发送；接收测试帧统计模块通过识别测试帧标志接收环回帧的个数统计，与在该时间段内的发生测试帧进行帧数比较，实现对当前吞吐量测试的判定； 远端智能模块用于解析测试帧内的测试数据，识别吞吐量测试帧，统计上行吞吐量测试帧，并将统计结果回传到主控机模块。
全文摘要
本发明提供一种单端口全线速测试WAN网络吞吐量的方法及装置，其中方法，包括以下步骤A判断远端智能设备是否在同一子网内，是则启动远端智能设备进入智能测试状态；否则发送ARP地址查询帧确定网关地址后，发送透网测试启动帧，启动远端智能设备进入智能测试状态；B发送通路验证测试帧，进行网络通路验证；C设置控制参数，分别进行WAN网络上、下行吞吐量测试；D远端智能环回设备统计接收到的数据帧和本身的数据帧，回传主控设备。采用上述方案，不需要测试人员分别在两端进行设置，只需要在主控设备一端进行设置，同时对测试数据能及时的汇总。
文档编号H04L29/12GK103078767SQ201210594108
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者江勇, 袁海军, 孙昊, 张黎明, 张奎 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所