關(guān)于IP網(wǎng)絡(luò)測(cè)試技術(shù)與方法探討

一個(gè)高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)要通過(guò)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)和定位、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、工程建設(shè)、方案驗(yàn)證和持續(xù)優(yōu)化、維護(hù)管理6個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)保證，其中設(shè)備選型、方案驗(yàn)證和優(yōu)化主要通過(guò)選型測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)測(cè)試實(shí)現(xiàn)。為此中國(guó)電信于2004年初和2005年初分別組織了CN2項(xiàng)目的設(shè)備選型測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)收測(cè)試。兩次測(cè)試被業(yè)界認(rèn)為是全球高端路由器和傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)向下一代多業(yè)務(wù)融合承載網(wǎng)轉(zhuǎn)型的路演。

以網(wǎng)絡(luò)需求為導(dǎo)向

以網(wǎng)絡(luò)需求為導(dǎo)向，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)對(duì)設(shè)備的要求制訂測(cè)試內(nèi)容是測(cè)試中堅(jiān)持的最基本方法。“蘿卜青菜，各有所愛(ài)”，對(duì)選型測(cè)試來(lái)說(shuō)，因?yàn)楸贿x的設(shè)備最終是被某個(gè)特定網(wǎng)絡(luò)所用的，所以必須根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的“口味”進(jìn)行評(píng)價(jià)選擇。將測(cè)試定位在網(wǎng)絡(luò)而不是設(shè)備，也是運(yùn)營(yíng)商測(cè)試與設(shè)備廠商內(nèi)部測(cè)試或第三方單位測(cè)試的本質(zhì)區(qū)別，CN2的測(cè)試工作只有緊扣網(wǎng)絡(luò)才是有意義的。

CN2網(wǎng)絡(luò)是以盈利為目標(biāo)的“精品網(wǎng)”，中國(guó)電信上下各級(jí)對(duì)她有很多的憧憬：能夠承載商業(yè)大客戶、語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的統(tǒng)一多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，具有高安全性和QoS保證。這樣的網(wǎng)絡(luò)要求設(shè)備具備六個(gè)方面的能力，包括：高可擴(kuò)展性、高可用性、多業(yè)務(wù)融合承載能力、區(qū)分服務(wù)提供能力、可管理性和安全性。分析這些能力要求，就轉(zhuǎn)換為一個(gè)完整的測(cè)試和評(píng)估指標(biāo)體系，包括：設(shè)備可用性及其控制/轉(zhuǎn)發(fā)平面的穩(wěn)定性、交換容量和路由/標(biāo)簽/組播容量、流量轉(zhuǎn)發(fā)能力、快速路由收斂和快速重路由(FRR)能力、服務(wù)質(zhì)量保證(QoS)能力、MPLSVPN和組播業(yè)務(wù)能力、IPv6能力、網(wǎng)絡(luò)管理和安全能力等。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求制訂測(cè)試內(nèi)容之后，在具體的測(cè)試項(xiàng)目中，中國(guó)電信不斷深入分析需求細(xì)節(jié)，定義測(cè)試指標(biāo)和參數(shù)，設(shè)計(jì)測(cè)試方法。以IGP的快速路由收斂測(cè)試為例，因?yàn)镃N2的需求是在ISIS域內(nèi)，任何單電路或單路由器發(fā)生故障后，全網(wǎng)ISIS協(xié)議必須在一秒以?xún)?nèi)收斂。因此，根據(jù)CN2網(wǎng)絡(luò)的工程技術(shù)施工規(guī)范，在設(shè)備上配置快速收斂機(jī)制和相關(guān)時(shí)間參數(shù)。分析CN2的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將一個(gè)充分體現(xiàn)其結(jié)構(gòu)特征的模擬拓?fù)溆脙x表廣播給被測(cè)設(shè)備。模擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒?1200個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備、6000條鏈路;包括核心、匯接、邊緣三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一級(jí)全Full-Mesh、2級(jí)到1級(jí)雙歸、3級(jí)到2級(jí)雙歸;核心、匯接、邊緣之間的節(jié)點(diǎn)數(shù)比例是1∶4∶20。拓?fù)渲械穆酚删W(wǎng)段先取節(jié)點(diǎn)互聯(lián)鏈路所在子網(wǎng)，不夠的從邊緣層節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充子網(wǎng)路由。模擬網(wǎng)絡(luò)上常見(jiàn)的單電路或單路由器故障類(lèi)型，測(cè)試出設(shè)備在這個(gè)模擬網(wǎng)絡(luò)中的快速收斂能力。

科學(xué)全面組織網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

在CN2上進(jìn)行如此大規(guī)模的、復(fù)雜而深入的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，要解決的技術(shù)問(wèn)題主要包括：在測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)上確定完善科學(xué)的驗(yàn)收指標(biāo)，在測(cè)試方法上以有限的資源全面考察如此大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)諸多方面的功能、性能和容量。為此，中國(guó)電信在指標(biāo)體系的確定和量化、測(cè)試方法學(xué)、儀表和設(shè)備能力、測(cè)試選點(diǎn)、誤差校準(zhǔn)等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。

在CN2網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中的科學(xué)全面考慮有如下幾個(gè)方面：

選點(diǎn)抽樣

采用科學(xué)的抽樣方法。綜合考慮業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式、預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)流量、網(wǎng)絡(luò)層次、設(shè)備類(lèi)型、鏈路類(lèi)型、地理位置及機(jī)房分布等，選擇測(cè)試節(jié)點(diǎn);測(cè)試路徑的選擇全面涵蓋不同層次節(jié)點(diǎn)組成的路徑，包括核心之間、核心到非北方省(區(qū)、市)匯接、核心到非北方邊緣業(yè)務(wù)控制點(diǎn)等。

誤差校準(zhǔn)

在所有與時(shí)延相關(guān)的測(cè)試條目中，在所有測(cè)試節(jié)點(diǎn)采用精密的時(shí)鐘同步儀表GPS校準(zhǔn)時(shí)間，以消除NTP同步機(jī)制所產(chǎn)生的時(shí)間誤差。同時(shí)，將通過(guò)儀表測(cè)試數(shù)據(jù)矯正和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)管理軟件測(cè)試的結(jié)果。

多測(cè)試手段對(duì)照互補(bǔ)

功能測(cè)試:“黑箱”測(cè)試，通過(guò)應(yīng)用(www、dns、telnet、ping、trace等)測(cè)試和檢查網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)(如查看路由表、QoS隊(duì)列信息等)進(jìn)行。

性能測(cè)試:以設(shè)備內(nèi)置性能測(cè)試代理為主、儀表測(cè)試為輔(主要用于校驗(yàn)前者;受儀表數(shù)量限制，只能選取有限節(jié)點(diǎn))，在背景流基礎(chǔ)上發(fā)送測(cè)試流，然后統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果。

業(yè)務(wù)體驗(yàn)驗(yàn)證：通過(guò)使用應(yīng)用系統(tǒng)主觀感受網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)能力。

容量測(cè)試:通過(guò)儀表模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，發(fā)送大量控制信息(如BGP路由)。由于控制信息會(huì)自動(dòng)傳播至全網(wǎng)，故對(duì)儀表數(shù)量、節(jié)點(diǎn)選擇并無(wú)過(guò)多要求。

多角度全面測(cè)試

功能測(cè)試:測(cè)試網(wǎng)絡(luò)功能，如路由、QoS、VPN、組播、安全、網(wǎng)管功能是否正常，這是最基本也是最重要的測(cè)試工作。

業(yè)務(wù)性能測(cè)試:測(cè)試網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包率、抖動(dòng)、故障倒換速度等。性能測(cè)試的結(jié)果將說(shuō)明CN2網(wǎng)絡(luò)未來(lái)可能的業(yè)務(wù)質(zhì)量。

網(wǎng)絡(luò)容量測(cè)試:測(cè)試網(wǎng)絡(luò)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(cè)試的數(shù)據(jù)代表了CN2網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。

業(yè)務(wù)疊加

多年的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)表明，許多設(shè)備單項(xiàng)測(cè)試結(jié)果很好，但是在進(jìn)行業(yè)務(wù)疊加時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)生很大變化。對(duì)選型測(cè)試而言，業(yè)務(wù)疊加可以更全面、深入地考驗(yàn)設(shè)備的實(shí)際工作能力;對(duì)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試而言，業(yè)務(wù)疊加是更妙的“試運(yùn)行”分析，可以提前找出網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)的隱患。CN2網(wǎng)絡(luò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有協(xié)議和主流設(shè)備100多個(gè)缺陷并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了相應(yīng)優(yōu)化，解決了互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型方面急需解決的大量問(wèn)題，為將來(lái)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)、推廣提供了基礎(chǔ)。CN2網(wǎng)絡(luò)測(cè)試能取得這樣的成果，業(yè)務(wù)疊加測(cè)試功不可沒(méi)。

在CN2網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中，中國(guó)電信是這樣進(jìn)行業(yè)務(wù)疊加的。

全網(wǎng)導(dǎo)入背景流量：各測(cè)試節(jié)點(diǎn)同時(shí)用儀表產(chǎn)生持續(xù)的、IP包長(zhǎng)為IMIX混合的泊松背景流量，并使各測(cè)試路徑上各條鏈路的帶寬利用率達(dá)50%左右。在背景流量持續(xù)存在的同時(shí)，又通過(guò)儀表產(chǎn)生2M的測(cè)試流模擬CN2的任意一個(gè)專(zhuān)線接入業(yè)務(wù)流，考察該業(yè)務(wù)流的各項(xiàng)性能參數(shù)指標(biāo)。同時(shí)模擬CN2承載的所有關(guān)鍵業(yè)務(wù)，如QoS、VPN、組播、視頻等。

IGP路由疊加:用儀表端口在多個(gè)點(diǎn)同時(shí)導(dǎo)入不同的ISIS模擬拓?fù)?，設(shè)置拓?fù)渲械牟糠宙溌钒匆欢l率和方式持續(xù)循環(huán)波動(dòng)，模擬IGP全網(wǎng)路由振蕩。

BGP路由疊加:在兩個(gè)核心節(jié)點(diǎn)導(dǎo)入從Internet上讀取的國(guó)際路由表，同時(shí)在多個(gè)匯接節(jié)點(diǎn)導(dǎo)入城域網(wǎng)路由和IBGP路由;并設(shè)置這些路由表中的部分路由條目的持續(xù)循環(huán)波動(dòng)頻率和方式,模擬BGP全網(wǎng)路由振蕩。

組播業(yè)務(wù)疊加：用與P設(shè)備相連的儀表端口模擬4個(gè)不同的組播源;在其他有測(cè)試儀表的節(jié)點(diǎn)上，用與PE設(shè)備相連的儀表端口模擬兩個(gè)普通組播用戶，加入600 個(gè)組播組;同時(shí)在所有無(wú)測(cè)試儀表的節(jié)點(diǎn)的PE上開(kāi)啟PIM-SM，用其loopback100端口模擬1個(gè)組播用戶，該用戶加入所有組。觀察CN2全網(wǎng)的組播流接收情況。

MPLS疊加測(cè)試：將測(cè)試儀表與PE設(shè)備直連的GE端口劃出多個(gè)子端口，子端口1到子端口250模擬成PE設(shè)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(guān)系。全網(wǎng)共建立1000個(gè)VPN，每個(gè)VPN注入不同的40條VPN路由;各VPN多個(gè)接入站點(diǎn)間向注入的VPN路由網(wǎng)段兩兩發(fā)送雙向測(cè)試流量，測(cè)試MPLSVPN的業(yè)務(wù)性能。

QoS疊加測(cè)試：從5個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)打入ToS=6的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流和ToS=0缺省業(yè)務(wù)流的兩種QoS模擬流，按CN2施工規(guī)范設(shè)置模擬流的帶寬;將 MPLSVPN用戶流標(biāo)記成兩種隊(duì)列：前100個(gè)用戶標(biāo)記成EXP=6的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流，其余VPN用戶標(biāo)記成EXP=0的缺省業(yè)務(wù)流。觀察此時(shí)的模擬業(yè)務(wù)流、MPLSVPN兩種不同的流量和組播流的服務(wù)質(zhì)量保證效果。在5個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)P設(shè)備的上行端口增加流分類(lèi)配置，將目的地址為組播組地址的流量標(biāo)記為 ToS="6的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流"，并關(guān)閉QoS模擬業(yè)務(wù)流中的高等級(jí)流量;然后再觀察此時(shí)的模擬業(yè)務(wù)流、MPLSVPN兩種不同的流量和組播流的服務(wù)質(zhì)量保證效果。在上述各項(xiàng)業(yè)務(wù)測(cè)試都已獲取測(cè)試結(jié)果，并且全業(yè)務(wù)都正常運(yùn)行的條件下進(jìn)行故障測(cè)試，包括IGP收斂測(cè)試、BGP收斂測(cè)試、MPLSLDP收斂測(cè)試。