用于NTP服务器响应能力的测试方法及装置与流程

用于ntp服务器响应能力的测试方法及装置
技术领域
1.本发明涉及服务器测试领域，尤其涉及一种用于ntp服务器响应能力的测试方法及装置。


背景技术：

2.ntp是用于互联网中时间同步的标准网络协议，它的目的是在互联网上传递统一、标准的时间，具体的实现方案是在网络上制定若干时钟源网站(即ntp服务器)为用户提供授时服务，使网络中各种用户设备的时间同步到协调世界时(utc)。
3.ntp的工作模式有三种，分别是：客户端/服务器模式、对称模式、以及广播/多播模式。客户端/服务器模式是最常用和最广泛的一种，ntp客户端主动向ntp服务器发起时间同步请求，ntp服务器被动回复时间同步回复，ntp客户端接收到时间同步相应后依据ntp算法同步自己的系统时间。
4.随着ntp网络授时服务的用户设备数量剧增，对ntp服务器的性能提出了更高的要求，特别是ntp服务器的响应能力也需要进行合理的评估。以便于在某些局域网布局ntp服务器时可以根据该局域网中需要授时服务的用户数量来制定ntp服务器的布局方案。
5.目前ntp服务器响应能力的测试方法主要还是采用软件模拟ntp时间同步请求报文的方法，它不能将ntp时间同步请求报文发送速率达到网络带宽的最大极限。


技术实现要素：

6.本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种用于ntp服务器响应能力的测试方法及装置。
7.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
8.用于ntp服务器响应能力的测试方法，包括：
9.步骤1、导入ntp客户端的参数生成规则、测试参数和被测ntp服务器ip地址；
10.步骤2、获取被测ntp服务器的mac地址；
11.步骤3、生成ntp客户端的ntp时间同步请求报文；
12.步骤4、发送ntp时间同步请求报文至ntp服务器，令发送数量s1＝s1+1；
13.步骤5、接收并分析ntp服务器的ntp时间同步响应报文，令接收数量s2＝s2+1；
14.步骤6、判断是否停止测试，若是进入步骤7，反之则返回步骤4；
15.步骤7、分析ntp时间同步响应报文、当前的发送数量s1和当前的接收数量s2，确定ntp服务器的测试结果。
16.用于ntp服务器响应能力的测试装置，应用于如上述的用于ntp服务器响应能力的测试方法，包括：
17.储存器；储存器用于储存计算机程序；
18.执行器；执行器用于执行计算机程序，该计算机程序被执行时实现如上述的用于ntp服务器响应能力的测试方法。
19.本发明的有益效果在于：本方法支持以测试设备与被测ntp服务器之间连接网络最大带宽模拟多ntp客户端产生、接收、分析ntp报文，实现对ntp服务器的处理能力的测试，采用基于fpga的硬件ntp报文发生器根据模拟的ntp客户端参数自动生成ntp报文，实现以连接网络最大带宽模拟ntp客服端的发送；采用基于fpga以硬件方式完成ntp报文接收及分析，保障能够以连接网络最大带宽完成对ntp服务器的响应报文的接收分析，实现对ntp服务器的处理能力测试。
附图说明
20.图1是ntp服务器响应能力的测试方法流程图；
21.图2是测试系统结构示意图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
29.用于ntp服务器响应能力的测试方法，包括：
30.步骤1、导入ntp客户端的参数生成规则、测试参数和被测ntp服务器ip地址。
31.步骤2、发送arp请求报文至被测ntp服务器，获取被测ntp服务器的mac地址。
32.步骤3、根据ntp服务器的mac地址和ip地址按照ntp协议生成ntp客户端的ntp时间
同步请求报文。
33.步骤4、发送ntp时间同步请求报文至ntp服务器，令发送数量s1＝s1+1。
34.步骤5、接收并分析提取ntp时间同步响应报文中的相关时间戳信息，并写入测试数据缓存中，令接收数量s2＝s2+1，相关时间戳信息包括对应ntp时间同步请求报文的发送时间戳t1和接收时间戳t2，该ntp时间同步响应报文的发送时间戳t3和接收时间戳t4。
35.步骤6、根据当下测试时长是否不超过预设的测试时长，若是则继续测试，并返回步骤4；反之则停止测试，并进入步骤7。
36.步骤7、使用ntp协议中时间同步算法将相关时间戳信息计算出被测ntp服务器的时间同步性能，将单位时间内所接收的有效ntp时间同步响应报文的数量作为被测ntp服务器的最大响应能力。
37.用于ntp服务器响应能力的测试装置，应用于如上述的用于ntp服务器响应能力的测试方法，包括：
38.储存器；储存器用于储存计算机程序；
39.执行器；执行器用于执行计算机程序，该计算机程序被执行时实现如上述的用于ntp服务器响应能力的测试方法。
40.用于ntp服务器响应能力的测试系统包括：
41.ntp测试接口模块；ntp测试接口模块为接入以太网的必备功能组件，主要功能是用来发送和接收以太网的数据帧；
42.测试管理接口模块；测试管理接口模块是测试系统与人机交互系统之间的数据传输模块，人机交互系统可以是计算机或者其他设备。为适应测试数据采集的高速传输特性，测试管理接口模块可以是用于高速数据传输的pcie、usb或以太网等组件；
43.系统时间管理模块；系统时间管理模块用于为测试系统提供系统时间，系统时间的格式为符合ntp时间的64位无符号计数器，其中高32位是整数秒，低32位是小数秒。系统时间用于记录测试系统在进行ntp服务器测试的ntp时间同步报文的发送时间戳和接收时间戳。系统时间管理模块接收时间频率基准模块的参考时间，在参考时间的准秒时刻将系统时间与参考源时间进行对比，当系统时间与参考源时间的偏差超过设定范围之后自动对系统时间进行校准；
44.时间频率基准模块：时间频率基准模块用于校准测试系统的系统时间，处理频率源信号生成系统时间管理模块的工作时钟；
45.ntp测试管理模块；ntp测试管理模块发送对被测ntp服务器mac地址解析的arp请求报文；解析arp应答报文并获取ntp服务器的mac地址；自动生成ntp客户端参数的规则自动生成ntp客户端信息并管理ntp客户端信息；在测试参数所设定的时间内以设定的发送速率等时间间隔向被测ntp服务器发送ntp时间同步请求报文并对发送数量s1进行统计；接收和解析来自ntp服务器的有效ntp时间同步响应报文并对接收数量s2进行统计；提取每条有效ntp时间同步响应报文的相关时间戳按顺序写入测试数据管理模块的测试数据缓存中；测试时长满足设定测试时间后将s1和s2输出到测试数据管理模块并停止当前测试
46.测试数据管理模块是测试系统的测试数据管理和参数配置单元，主要功能包括测试数据缓存管理、测试数据缓存中的测试数据封装后上传到人机交互系统和解析人机交互系统下发的对ntp客户端的相关配置参数并将配置参数输出到ntp测试管理模块。测试数据
缓存管理采用分页管理，每满一页测试数据之后主动上传给人机交互系统用于进行被测ntp服务器的时间同步性能分析。当前测试停止后将上述s1和s2上传至人机交互系统用于计算当前场景下被测ntp服务器的最大响应能力。
47.详细测试方法如下：
48.1.进行测试之前特别是需要进行时间同步性能测试时，测试系统需要接入标准时间源和频率源并完成系统时间校准。
49.2.人机交互系统通过测试管理接口将被测ntp服务的ip地址、ntp客户端参数生成规则和测试参数进行设置。ntp客户端参数生成规则主要包括ntp客户端的数量、自动生成ip地址和mac地址的范围、是否使用md5消息摘要等。ip地址和mac地址可以选择自动生成或者手动设置，自动生成时主动避开组播和广播地址。测试参数主要包括测试时间和ntp时间同步请求报文发送速率，默认使用线速发送ntp时间同步请求报文。ntp测试管理模块载入上述设置参数，根据ntp客户端参数生成规则自动生成ntp客户端相关参数并对其进行管理，在后续发送ntp时间同步请求报文时以轮询的方式使用。
50.3.ntp测试管理模块载入被测服务器ip地址后，使用上述生成的任意一个ntp客户端的ip地址和mac地址开始arp请求报文组帧。发送arp请求报文完成之后等待被测ntp服务器的arp应答报文。ntp测试管理模块解析出来自被测ntp服务器的arp应答报文后将其mac地址提取出并锁存。
51.4.ntp时间同步请求报文发送：
52.1)ntp测试管理模块根据设定的ntp时间同步请求报文发送速率计算出发包定时器的初值t，当定时器被置位时产生ntp时间同步请求报文发送标志并重新载入初值t。当ntp时间同步请求报文发送标志产生后，获取当前系统时间作为该ntp时间同步请求报文的发送时间戳t1，根据当前需要发送ntp时间同步请求报文的ntp客户端信息自动按照rfc5095规定生成ntp时间同步请求报文。
53.2)将上述ntp客户端的ntp时间同步请求报文发送至被测ntp服务器，对ntp时间同步请求报文发送数量s1进行统计。
54.3)测试时长满足设定的测试时间时输出ntp时间同步请求报文发送数量s1到测试数据管理模块并结束发送流程。
55.5.被测ntp服务器的ntp时间同步回复报文接收：
56.1)接收被测ntp服务器的ntp时间同步回复报文，解析出是被测ntp服务器发送给本测试系统所模拟ntp客户端的有效ntp时间同步回复报文。
57.2)在上述有效的ntp时间同步回复报文中提取t1(originate timestamp)、t2(receive timestamp)、t3(transmit timestamp)和本条报文的接收时间戳作为t4(destination timestamp)按照一定存储顺序写入测试数据管理模块的测试数据缓存中。测试数据管理模块根据测试数据缓存的存储状态，测试数据缓存被写满一页之后测试数据管理模块将测试数据传输给人机交互系统供其进行时间同步性能分析。同时对上述有效ntp时间同步回复报文的接收数量s2进行统计。
58.3)测试时长满足设定的测试时间时输出ntp时间同步回复报文接收数量s2到测试数据管理模块并结束接收流程。
59.6.上述接收和发送流程结束后，测试数据管理模块将上述发送数量s1和接收数量
s2上传至人机交互系统，人机交互系统对测试系统上传的相关测试数据进行综合分析，计算出被测ntp服务器的时间同步性能、最大响应能力。
60.本发明实现的ntp服务器响应能力的测试方法及系统，使用fpga实现硬件处理网络协议，可以使ntp时间同步请求报文的发送和ntp时间同步响应报文的接收分析均可达到线速率，可以测出ntp服务器的响应能力。根据人机交互系统设定不同的测试参数和ntp客户端参数生成规则，还可完成多种场景应用的测试。当测试系统接入标准时间源和频率源时，ntp同步时间请求报文中实时插入originate timestamp，同时还对接收的ntp时间同步响应报文的相关时间戳数据进行缓存并传输至人机交互系统，完成了对被测ntp服务器时间同步性能的测试。综合上述测试功能，本发明的测试系统可以适应多场景的测试，整个测试流程设置简单，极大地降低测试难度和减少测试工作量。
61.本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。