多功能网络性能测试仪及测试方法与流程

本发明涉及网络通信
技术领域：
，具体来说涉及多功能网络性能测试仪及测试方法。
背景技术：
：现有的网络性能监测与业务测试系统(npm系统)，采用1+n模式分布式部署，1个网络操作中心，在远程站点部署n个网络探针，连接到交换机和路由器的旁路接口，捕获网络数据包，计算网络性能，上报网络操作中心。该系统在用户的业务网得到了广泛应用，取得了很好的效益。在使用过程中，发现了一些问题：一次在某个临时站点发现了丢包，偶尔出现没有规律，网络拓扑图参见附图1。运用排除法初步锁定一台数据处理机，但该设备是很成熟很稳定的制式装备，在业务网广泛使用未出过问题。我们用网络探针同时采集该设备两端的交换机旁路数据包，逐帧比对。由于业务设备发出的数据包都需要经过该设备处理，通信格式调整了，通信内容面目全非，给比对带来很大困难。我们利用网络探针灵活设置参数，选定了两元组(源ip、目的ip)进行监测。分别统计两端的帧数，跟踪一段时间后捕捉到了丢包。网络探针将丢失的数据包和相邻前后若干帧一并导出，经现场技术人员和设备研制方分析，由于该站点是临时租用的线路，带宽有限，对通信过程进行了限流。业务设备b的流量最大，因受带宽限制，数据逐渐堆积形成了超长数据包，通信中被切割为分片包。恰巧数据处理机的分片处理流程的一个分支程序存在bug触发了内部异常，分片包被丢弃，造成了丢包。在正常情况下，带宽足够是不会进入这个bug分支的，所以没有出过问题，研制方很快修复了bug，不再丢包了。由此可见，固定站点的通信条件相对比较好，网络问题较少，反而是临时场所、或者是移动站点，网络探针能够发挥更大的作用。还发现一次通信时延偏大不稳定的状况，我们用网络探针4个端口采集各个区间段的数据包，检查时延分布情况，逐步排查发现一台负责光电转换的光锚设备两端时延不稳定。经询问设备维护人员，确实是新更换的备用设备。再次更换一台新光锚后，时延恢复正常，故障排除。另外还有一次用户携带网络探针随船出海，监测到网络性能一直很正常，但是探针发现了一次重包，即同样的数据包发送了两次。对于常规的通信，重包会自然被剔除，甚至不同的路由会产生先后发送次序颠倒，不会影响通信的。但是用户业务网却不允许重复。我们定位到该数据包后，开始查找原因，源端的业务设备确实只发送了一次，交换机等各种网络设备工作状态也都正常，问题出在哪里呢？经过了解，用户的业务网络采用了主、备方式，当时用户发现备用交换机的一块卡工作不太稳定，决定更换。该交换机支持热拔插，而且是备用交换机，不会影响工作的，因此就更换了。结果此时恰巧产生了重包，经与交换机的技术人员深入交流，发现是新换的卡与主用交换机没有衔接好，主用交换机已经转发了这个数据包，但备用交换机的新换卡也同时转发了这个数据包，从而产生了重包。之后，新卡与主用交换机实现了同步，从而进入备用状态，故障不再出现。总结上述三个例子(丢包、时延偏大、重包)，用户提出了移动式网络性能测试的需求。实际上，很多厂家如fluke拥有多款便携式测试仪表，根据rfc2544性能测试标准对网络的性能指标进行测试和测量，在网络管理人员中得到了广泛应用。但是测试仪表只适合静态测试，反映的是测试过程中的性能指标，而不能反映网络真实的实际情况。例如前面这个例子，用现成的测试仪表是很难跟踪到的。即使功能最强大的网络综合分析仪optiview系列也只能是先采集一段时间的数据，停止后再做协议分析，很难在数据采集期间碰巧遇到丢包。用户的需求只能是在线实时分析网络性能。技术实现要素：针对相关技术中的问题，本发明提出多功能网络性能测试仪及测试方法，解决国内现有网络性能监测与业务测试系统无法实现便携测试、在线测试及联网测试的问题。为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样的：多功能网络性能测试仪，包括测试仪本体，所述测试仪本体为加装有高精度数据采集卡的军用笔记本，所述高精度数据采集卡包括用于抓包的四个10/100/1000mbps以太网接口，所述高精度数据采集卡的对外接口包括四个10/100/1000mbps网络接口和一个b码校时输入口。采用多功能网络性能测试仪的测试方法，进行网络测试时具体包括三种工作模式：在线实时测量模式、主动测试模式及联网测试模式；所述在线实时测量模式的具体测试步骤为：将高精度数据采集卡的四个通道分别连接到各个交换机i或路由器i的旁路接口，被动测量捕获数据包，为每个数据包打上精准的时间戳，根据应用层(协议、端口、数据域特定取值)、传输层及ip地址参数，对捕获数据包进行合法性检查、对合法数据进行分类、网络性能计算、统计和显示，并记录统计和计算结果，对非法数据进行预警和记录；所述主动测试模式的具体测试步骤为：多功能网络性能测试仪首先接收用户输入指定的发送参数，创建部分模拟业务数据包，每个数据包设置预计发送时刻，在数据包中添加发送时间(预计发送时刻)和包序号，传送到高精度数据采集卡上，高精度数据采集卡读取当前时间与预计发送时刻比较，时间未到则等待，时间到了就发送，一次发送完成后，多功能网络性能测试仪再次创建第二批数据包，发送出去，直到发送了所有用户指定的包数，或者持续满足了用户指定的总发送时间(例如：用户要求连续发送30分钟模拟业务包)；所述联网测试模式的具体测试步骤为：将多功能网络性能测试仪的每个通道连接配置之后，注册到网络操作中心，网络操作中心下发测量任务，高精度数据采集卡采用主动测量模拟业务测试或被动测量捕获数据包，被动测量捕获数据包进行上报测试结果，网络性能分析，进行数据存储，非法数据进行告警，测量结束后从网络操作中心iii注销。进一步的，在线实时测量的过程中所述交换机i和路由器i设置只镜像入口、只镜像出口或镜像出入口。进一步的，主动测试的过程中多功能网络性能测试仪发出的数据包经多个交换机ii、网络探针x、网络探针y、网络探针z到达网络操作中心ii。本发明的有益效果：“即开即用”实时采集网络数据包，解析网络协议，测量和计算网络性能参数，是对分布式1+n模式的网络性能分析系统(英文名称networkperformancemonitorsystem，简称“npm系统”)的简化版，既可以独立工作也可以连入系统中，作为一个网络探针使用；选用军用加固笔记本，加装高精度数据采集卡，实现了移动式应用，测试仪还能模拟发送各种格式的业务数据包，用户指定发送速率、包长、协议内容等，对网络进行全面性能监测。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本发明
背景技术：
中数据处理机丢包排查示意图；图2是根据本发明实施例所述多功能网络性能测试仪的侧视图；图3是根据本发明实施例所述在线实时测量模式的工作流程图；图4是根据本发明实施例所述在线实时测量模式在具体应用场景时的示意图；图5是根据本发明实施例所述主动测试模式的工作流程图；图6是根据本发明实施例所主动测试模式在具体应用场景时的示意图；图7是根据本发明实施例所述联网测试模式的工作流程图；图8是根据本发明实施例所述联网测试模式在具体应用场景时的示意图。图中：1、多功能网络性能测试仪；21、路由器i；22、交换机i；23、业务设备a；24、业务设备b；25、业务外网i；26、防火墙；31、网络探针x；32、网络探针y；33、网络探针z；34、网络操作中心ii；35、业务外网ii；41、固定站a；42、固定站b；43、移动站c；44、网络探针a；45、网络探针b；46、业务外网iii；47、网络操作中心iii。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图2所示，多功能网络性能测试仪，包括测试仪本体，所述测试仪本体为加装有高精度数据采集卡的军用笔记本，所述高精度数据采集卡包括用于抓包的四个10/100/1000mbps以太网接口，所述高精度数据采集卡的对外接口包括四个10/100/1000mbps网络接口和一个b码校时输入口。军用加固笔记本：加固笔记本的主体结构材料采用航空铝合金，表面导电氧化黄喷漆处理，全密闭性处理，信号接口为具有防尘防水等特性。笔记本采用独立cpui7四核八线程处理器，32g内存。保证了测试仪软件运行的高性能和良好的扩展性。笔记本配备了4tb企业级7200转机械硬盘，可以存储足够多的数据，便于用户回到基地后进行深入分析和研究。笔记本采用了多样化接口，有2个千兆网口，2个usb2.0接口，4个usb3.0接口，2个串口8路gpio。笔记本采用了键鼠一体式军品防水键盘，参数如下：·性能：按键寿命：＞+1000万次·电磁兼容标准：iec61000-4-2：2008；iec61000-4-3：2006+ai：2007+a2：2010；iec61000-4-4：2004·盐雾测试：96小时，iec60512-6·信号传输：usb工作温度：-20℃to+60℃·储存温度：-30℃to90℃·相对湿度：100％·大气压力：60-106kpa·盐雾测试：96小时，iec60512-6·40℃时高潮湿测试：21天，iec60512-6·85℃时高干燥测试：10天，iec60512-6环境适应性：笔记本的工作温度低温：-20℃；高温：+55℃；贮存温度低温：-30℃；高温：+60℃；防护性能防护等级：ip65上述指标可以满足从东北到海南大范围正常工作。防护等级指标避免了风沙侵蚀和盐雾腐蚀，延长设备的寿命。为了达到环境适应性，笔记本采用高密度航空铝掏制成型，结构轻便、坚固、散热快，在高温条件下也能达到很好的散热效果。笔记本的结构表面采用导电氧化加工处理，能有效隔绝电磁干扰，供电接口采用专业军用航插连接，显示器、键鼠一体化采用了电磁屏蔽硅胶键盘，全密闭性处理，信号接口为具有防尘防水等特性。设置了2个防水金属开关，1个是复位式开关，用于启动主板；1个是自锁式开关，用于控制电池，防止电池在主板关机后继续耗电，起到电池电量保护作用。金属开关防护等级：ip65。翻盖的阻尼轴产品材料符合rohs规范，内含弹片及摩擦垫圈，产品寿命：10000次衰减率20％以内，标准转矩30/40kgf.cm，翻转角度0°～150°。电源滤波器对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，试验电压：线-地160vdc/5s，线-线500vdc/5s。产品结构重量：≤8.5kg。总之围绕移动测试这一使命，针对便携式特点，制定相应的措施。液晶屏性能适中，液晶屏主要参数见下表：面板尺寸15.6寸面板类型a-sitft-lcd，液晶屏16∶9分辨率1920*1080对比度700∶01∶00亮度350cd/m2点距0.1935*0.1935显示区域344.16(横)×193.59(竖)mm光源类型wled相应时间12ms背光寿命50k小时功耗5w15时显示屏和1920x1080分辨率便于图形展示；亮度对比度参数适中，不管在野外阳光下还是设备舱等暗淡光线下，都能清晰明亮地显示测量参数和测量结果。通过采取以上的综合措施，才保证了加固笔记本的环境适应性。实施例1：采用上述多功能网络性能测试仪1进行在线实时测量，如图3-4所示：在用户的一个远程站点部署了业务设备a23和业务设备b24，网络连接到交换机i22，通过防火墙26和路由器i21与业务外网i25相连，通过业务外网i25与中心的业务设备(图上未画出)连接起来，从而实现了远程的业务操作，用户将交换机i22和路由器i21的旁路输出端连接到多功能网络性能测试仪1，就可以进行实时测量了。从业务设备a23发出的每一个业务数据包途经交换机时，交换机i22会镜像一份旁路输出给本测试仪，这样就能捕获到这一帧数据包，并打上了时间戳。因为业务设备a23、业务设备b24发送的大多数是类似rtp这样的实时通信协议，我们就可以计算出时延，并判断是否丢包。随着捕获的数据包越来越多，时间超过1秒后就可以计算出包频(每秒的数据包帧数)、流量(每秒的比特数)，以及时延抖动、错序率等性能指标。在此基础上，统计出各种网络协议的分布情况，找出时延最大的测试流等，统计结果以图形、表格等多种方式展现给用户。交换机i22和路由器i21可以设置只镜像入口、只镜像出口、镜像出入口。这样就可以监测下行数据的性能(从中心下发到本地的数据)，以及局域网内部设备之间的数据。局域网内部的广播数据、病毒传播数据等也能监测到。多功能网络性能测试仪1无遗漏的抓包，并存储在本地，返回基地后可以进行事后分析，对各个网段的历史数据流进行深度分析，可以快速查找某段历史时间内的特定业务数据的传输情况，进行更详细的分析和比较，精确定位哪个时刻、哪个业务流发生了传输异常，增强ip网故障分析与定位的技术手段。实施例2：采用多功能网络性能测试仪1进行主动测试，如图5-6所示，多功能网络性能测试仪1位于用户的一个远程站点，该站点通过卫星信道与地面站相连，再转地面的业务外网与中心相连。测试过程中需要网络探针x31、网络探针y32、网络探针z33和网络操作中心ii34配合，该测试仪发送的目的ip是网络探针z33，地面站部署网络探针x31，中心部署网络探针y32，从测试仪发送的每一帧数据包，都可以被网络探针x31、网络探针y32捕获，网络探针z33正常收到该帧数据，这样时延指标能得到三个测量结果，从而得到这个路由器ii的时延分布情况，类似地也可以同时测试丢包、错序、流量等参数。通过灵活设置包频、包长、测试时间，经过一段的主动测试，就能了解整个卫星信道的性能态势了。实施例3：采用多功能网络性能测试仪进行联网测试，如图7-8所示，多功能网络性能测试仪1加入到npm系统的一个典型应用场景，现有业务网络包含了一个中心站和固定站a41、固定站b42，部署了一套npm系统，包括：一套网络操作中心iii47、网络探针a44和网络探针b45。现在临时启用移动站c43，携带一台本测试仪，本测试仪经业务外网iii46可以登录到网络操作中心iii47，注册成为npm系统探针，接受中心下发的命令，上报测量的性能指标结果。这样，在网络操作中心iii47，用户就可以查看包含移动站c43在内的全局网络态势，也可以详细查看涉及移动站c43的性能指标情况。移动任务结束后，自动从npm系统中注销。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12