多端口IP路由器“边界网关协议”（BGP-4）的并行测试技术研究_研究生学位论文.doc

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1、西西 南南 交交 通通 大大 学学 研研 究究 生生 学学 位位 论论 文文 多端口 IP 路由器“边界网关协议” （BGP-4）的并行测试技术研究 Classified Index: TP393 Southwest Jiaotong University Master Degree Thesis RESEARCH ON PARALLEL TESTING TECHNIQUES OF BORDER GATEWAY PROTOCOL-4 IN MULTI-PORT IP ROUTERS June. 2005 Grade: 2002 Candidate: Zeng Miao Academic Deg

2、ree Applied for: Master Major: Computer Application Supervisor: Prof. Zeng Huashen 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 I 页 摘 要 本文的技术背景是自 IPV6 出现以来就引起全球关注的路由器测试技术。 为了保证互联网平稳的从 IPv4 向 IPv6 过渡，支持 IPv4、支持 IPv6、支持 IPv6 封装在 IPv4 或者同时支持 IPv4 和 IPv6 的路由器将在一段时间内并存。 这种状况使得路由器的测试变得更加复杂，而且现有的测试方法回绕测试 法（LTM，Loop-back Test Method）

3、和穿越测试法（TTM，Transverse Test Method）无法适应现代多端口路由器的测试。因此，四川省网络通信技术 重点实验室开展了多端口测试技术的研究。 自提出多端口分布式并行同步穿越测试法（MDSP-TTM，Multi-port Distributed Synchronized Parnell Transverse Test Method）以来，四川省网络 通信技术重点实验室正投入到多端口路由器分布式并行测试系统（MPR- DCTS，Multi-Port Router Distributed Concurrent Test System）的研发工作 当中。该系统采用两层的体系结构

4、，上层是一个作为多端口测试管理器的 终端，下层由很多的双端口测试器（TPTs，Two-Port Testers）构成，TPT 采用穿越测试法或者回绕测试法。 测试系统通过执行测试控制数据来管理测试的进行，因此，测试控制 数据的定义是路由器测试当中的一个重要的环节，本论文反映的工作是对 重要的路由协议边界网关协议（BGP，Border Gateway Protocol v.4）的测 试集、测试组、测试例的规划与描述。笔者的贡献总结如下： A对 BGP-4 协议进行了测试集的总体规划，重点是一致性测试 集的规划。 B文章给出了一个运行于 TPT 的 TTCN-3 描述的测试例来探讨 了测试例的定义

5、技术。 C为论证新定义的并发多端口测试语言（CMP-TDL，Concurrent Multi-Port Test Definition Language）的可行性，本文给出了一 个多端口的测试例，并在实践中得出了一些改进、完善 CMP- TDL 的建议。 关键词：并发多端口测试；BGP-4；TTCN-3；协议测试；一致性测试；性 能测试 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 II 页 Abstract The technique background of this dissertation is router testing, which has drawn worldwide attenti

6、on since IPv6 came into view. To enable a smooth transition from IPv4 to IPv6, routers supporting IPv4 only, IPv6, and IPv6 encapsulated in IPv4 will co-exist for some time, and this complicates router testing. Moreover, existing testing methods such as Loop-back Test Method (LTM) and Transverse Tes

7、t Method (TTM) are not catered for testing modern routers with multi-ports. All these considerations have stimulated the research activity on multi-port testing at Sichuan Network Communication Key Laboratory (SC- Netcom Lab). With the new MDSP-TTM (Multi-port Distributed Synchronized Parnell Transv

8、erse Test Method) introduced at SC-Netcom Lab, a Multi-Port Router Distributed Concurrent Test System (MPR-DCTS) is under development. An MPR-DCTS takes two-layer architecture: at the top layer, a PC acts as the Multi-Port Test Manager (MPTM) and at the bottom layer, multiple TPTs (Two-Port Testers)

9、 to test a pair of ports with either LTM or TTM. Testing is governed by a test system through execution of test control data; therefore definition of test control data represents an important aspect in router testing. The work presented in this dissertation focuses on planning and specification of t

10、est suites, test groups, and test cases for an important routing protocol - BGP-4 (Border Gateway Protocol v.4). Authors contribution in this dissertation can be summarized as: A.A framework for BGP-4 test suite planning is provided with an emphasis on conformance testing. B.Test case definition tec

11、hniques are discussed in some detail with an example test case specified with a standard test definition language TTCN-3 for TPT. C.To demonstrate the feasibility of the newly defined Concurrent Multi-Port Test Definition Language (CMP-TDL), a multi-port test case is presented in this dissertation.

12、Some experience gained in this practice has resulted in suggestions to improve CMP-TDL. 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 III 页 Key words: MPR-DCTS, BGP-4, TTCN-3, protocol test, conformance test, performance test 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 IV 页 目 录 摘 要 .I ABSTRACT.II 目 录.III 第 1 章 绪论.1 1.1 本论文的研究背景.1 1.1.1 IPv6 路由器多端口并行测试技

13、术的研究背景1 1.1.2 路由器 BGP 并行测试研究的背景.2 1.2 多端口路由器 BGP-4 并行测试技术研究现状 .3 1.3 论文结构组织.4 1.4 作者的工作与论文的贡献.4 第 2 章 BGP-4 及其并行测试技术.5 2.1 边界网关协议 BGP 及其并行测试的必要性.5 2.1.1 BGP 与 BGP-45 2.1.2 研究 BGP 并行测试技术的必要性.7 2.2 BGP-4 并行测试技术 9 2.2.1 并行测试目的与测试方法.9 2.2.2 并行测试系统与测试支撑环境.9 2.2.3 TTCN-3 形式化描述语言10 2.2.4 多端口并行测试描述语言 CMP-TD

14、L11 第 3 章 BGP-4 测试集总体规划.14 3.1 BGP-4 测试集规划的意义 14 3.2 BGP-4 测试集规划原则 14 3.2.1 抽象测试集规划的基本原则.14 3.2.2 BGP-4 测试集的规划原则.16 3.3 BGP-4 一致性协议测试集规划 18 3.3.1 BGP 基本信息处理测试组规划18 3.3.2 BGP 协议状态机测试组规划21 3.3.3 BGP 错误处理测试组规划22 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 V 页 3.3.4 BGP 扩展测试组规划22 3.4 BGP-4 互操作性测试集规划 23 3.5 BGP-4 路由器性能测试集规划 24 第

15、4 章 BGP-4 协议测试集描述.26 4.1 双端口协议测试系统.26 4.1.1 TTCN-3 协议测试系统26 4.1.2 双端口协议测试环境及 BGP 双端口测试实现.27 4.2 TTCN-3 描述的双端口 BGP-4 协议测试例.29 4.2.1 BGP 测试集的 TTCN-3 模块定义部分30 4.2.2 BGP 一致性测试例举例35 4.3 CMP-TDL 描述的并发多端口 BGP-4 测试例举例.41 4.3.1 路由器突发量定义、网络流量产生模型.41 4.3.2 BGP 突发量多端口测试例描述43 4.4 BGP-4 测试例的语法、语义检测 46 第 5 章 BGP 与

16、其它协议的联合测试48 5.1 BGP 与 IGP 的相互作用.48 5.1.1 把 BGP 注入到 IGP .48 5.1.2 将 IGP 注入到 BGP .49 5.2 BGP 与 RIP 交互联合测试举例50 5.2.1 RIP 与 RIPng50 5.2.2 BGP-4 路由重分布到 RIP 测试过程 51 第 6 章 总结与展望.53 6.1 论文工作总结.53 6.2 后续工作展望.53 致 谢.55 参考文献.56 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果.59 附 录.60 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 1 页 第 1 章 绪论 1.1 本论文的研究背景 1.1.1 IPv6

17、 路由器多端口并行测试技术的研究背景 基于 IPv41的第一代互联网已经取得了巨大的成功，以互联网为代表 的信息网络已经渗透到社会生活的各个领域，成为现代信息社会最重要的 基础设施之一。然而，随着网络规模的持续膨胀和新型网络应用需求的不 断增长，目前的互联网在可扩展性、IP 地址空间、安全、服务质量控制等 诸多方面面临着挑战。 IP 地址空间匮乏、IP 报头处理复杂、不能适应面向 流的应用数据传输等问题严重制约了互联网的发展，为此，Internet Engineering Task Force (IETF)定义了新的网络层协议 IPv62。IPv6 通过采用 128 位的地址空间替代 IPv4

18、 的 32 位地址空间来扩充互联网的地址容量，使 得 IP 地址在可以预见的时期内不再成为限制网络规模的一个因素；IP 报头 的简化有利于提高 IP 处理效率，报头中增加流标识字段，有利于针对应用 数据流提供不同的服务；在安全性、服务质量及移动性等方面也收到更多 的重视。因此，为以 IPv6 为基础的 Internet 被学界和业界广泛地成为下一 代 Internet (NGI)。 IPv6 的出现一方面使网络设备必须面对从 IPv4 向 IPv6 过渡整个阶段 两种 IP 并存的局面；另一方面也使 IP 之上的协议面临更新升级的问题。例 如，与路径信息交换和网络管理相关的应用层协议等也需要定

19、义升级版本。 支持 IPv6 的域内动态路由协议已经有：RIPng3、OSPFv34等协议；支持 IPv6 的域间路由协议主要是 BGP-4+5-6等。 网络工程经验与运行实践表明，由于多方面原因，实现同一协议或协 议集的设备并不一定能完全符合相关的协议，也不一定能够完全能够互通 或互操作，因此需要对协议进行是否符合相关标准的测试(Conformance Test)和 互通测试（Interoperability Test） 。对于重要的网络设备如路由器等，还需要 对其可量化的性能指标进行测试。从上世纪 80 年代初期，国际上就开展了 对网络协议实现是否符合相关协议标准的测试的技术研究，国际标准

20、化组 织 ISO 于 80 年代中期制订了“OSI 协议一致性测试（Conformance Test） 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 2 页 框架”文本，即 ISO IS 96467，对基本观测法、测试定义语言和产品一致 性申明等方面的技术内容进行了规定。 我国网络建设的发展需要大量的网络产品，特别是路由器和交换机产 品，而过去由于我国自身缺少检测手段，对外国产品只能全盘接受。目前 我国正进行下一代 Internet 的建设，并进行了大量的基于 IPv6 的产品开发 工作，迫切需要对相关 IPv6 网络产品的检验手段、网络检测以及维护手段。 因此，研究相关的协议测试技术、独立开发网络产品

21、测试系统以及建立相 应的网络产品测试中心，就具有十分重要的意义。 1.1.2 路由器 BGP 并行测试研究的背景 本课题的研究对象是 IPv6 路由器中的一类特定协议边界网关协议 （BGP Border Gateway Protocol） 。Internet 作为全球性的网络，它根据管 理域的不同将整个网络划分为若干各自治系统（AS Autonomous System） 52。在自治域内路径信息交换和路径选择算法通常由路径信息协议（RIP） 41-43或开放式最短通路优先(OSPF)协议4确定；而在自治域之间采用的最典 型的协议则为边界网关协议（BGP）5-6。尽管早期还定义有外部网关协议 E

22、GP (Exterior gateway protocol)37，但目前已逐渐被 BGP 所取代。 由于 BGP 是自治系统之间的路由协议，因此它关心的是网络间的可达 性，它的主要功能就是在运行相同或不同内部路径信息交换协议的自治网 络之间交换网络层可达性信息（NLRI，Network Layer Reachable Information） 。因此，它采用的算法既不是基于纯粹的链路状态算法，也不 是基于纯粹的距离向量算法。实现 BGP 的边界路由器系统所交换的网络层 可达性信息(NLRI)中，包含了可达性信息所经过的自治系统列表，从而构 造了一个自治系统连接图，以避免路由环路，以便实现基于自

23、治系统的策 略控制。 单个边界网关（边界路由器）可能是两个或两个以上的自治网络间的 路由设备，对它的测试可能涉及多个端口间并行工作的状态和性能。因此， 对它的测试系统应当具有在多个跨网端口间同步并行测试的功能。这正是 实验室研究分布式同步并行测试技术和开发多端口同步并行测试技术的主 要着眼点和研究价值之所在。 网络测试系统通过运行可执行测试控制数据来进行测试过程控制的， 因此，对 BGP 的测试必须定义相关的测试控制数据（测试集、测试组和测 试例） 。实验室开发的系统的测试控制数据的定义是基于 TTCN-3 进行的， 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 3 页 但 TTCN-3 的同步机制尚不

24、能满足分布式同步并行测试的需要；对同步并 行测试还涉及对网络数据到达率和到达率的统计分布特性，而 TTCN-3 不 具备相关的功能，需要对之进行扩展。为了便于描述同步并行测试和简化 测试例的描述难度，实验室定义了“并发多端口测试定义语言” （CMPTDL，Concurrent Multi-Port Test Definition Language）23,以便将 多端口间的同步与协调控制的描述与单口测试控制数据的描述相对分离。 这就是本课题的具体研究背景。本项目选择了 BGP-451作为测试控制数据 的具体对象。 1.2 多端口路由器 BGP-4 并行测试技术研究现状 目前国内外有不少的科研机构

25、以及网络设备生产厂商在对 BGP 协议测 试技术进行相关的研究和开发。 国外的研究机构中具有代表性的是美国 University of New Hampshire 的 互通实验室8（IOL - Interoperability Lab ） ，互通实验室以 Moonv69试验网 为背景，在美国和欧洲之间进行合作，对跨地域的网络进行测试。涉及的 路由协议有 RIPng、OSPFv3 以及 BGP-4+，该系统的测试配置比较灵活、 自动化程度较高，但该系统的测试数据描述没有采用标准测试定义语言 TTCN10，因此其测试集缺少可比性，也难以移植到其他测试系统之中。 企业当中具有代表性的公司有11。Sp

26、irent 推出的 TRT Interactive 是著名的 TeraRouting Tester（TRT）的第四个版本。目前 TRT 支持的路由及组播协议包括：RIP/RIPng、OSPF/OSPFv3、BGP-4/BGP- 4+、IS-IS/IS-ISv6 等；另外还有12、13等厂家。 从 20 世纪 80 年代中期开始我国也逐步开始涉足网络协议测试技术的 研究以及协议测试系统的开发。中科院成都计算机应用研究所在国内最早 着手研究网络协议测试技术和测试系统的开发，主要研究以曾华燊教授提 出的“Ferry-clip Test Approach”14，并以此为基础开发针对 OSI 传送层协

27、议的测试系统，将之移植到微机中。目前国内对 BGP 相关协议开展测试技 术研究的其它主要机构有：清华大学15、中国科技大学16、中国科学院17 等。 从国内外对 BGP 协议测试技术的研究以及相应的协议测试系统开发现 状来看，国内外对 BGP 协议的测试工作主要还是采用对一对端口或多对端 口进行穿越测试，几乎没有涉及多端口的并发测试。为此，笔者进行了针 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 4 页 对 BGP 协议的并发多端口路由器测试技术的研究。 1.3 论文结构组织 本论文的后续章节内容与组织结构如下： 第 2 章在讨论了 BGP-4 协议以及对 BGP-4 并行测试的必要性之后，介 绍了西

28、南交通大学四川网络通信技术重点实验室研发的分布式并发多端口 路由器测试系统，同时对相应的并行测试支撑环境进行了介绍。 第 3 章主要讨论了测试集规划的意义，在讨论协议测试集的基本规划原 则，归纳了 BGP-4 协议测试集的规划原则，并按照归纳的规划原则对 BGP- 4 协议一致性测试集、互操作性测试集、性能测试集做出了详细的规划。 第 4 章探讨了采用半形式化语言 TTCN-3 对 BGP-4 测试集进行描述的 方法以及采用 CMP-TDL 并发测试语言对 BGP 测试集进行描述的方法，其 中 TTCN-3 描述主要是针对基于单对端口的测试，而基于并发多端口的测 试采用 TTCN-3 和 CM

29、P-TDL 两种形式化描述语言。 第 5 章在分析了 BGP 协议与其它协议的相互作用的基础了阐述了 BGP 与其他协议进行联合测试的意义，并针对具体的情况给出了相关的测试例。 最后，第 6 章在对论文工作进行总结的基础上，对后续研究工作进行了 分析和展望。 1.4 作者的工作与论文的贡献 作者在西南交通大学网络通信技术省重点实验室承担的主要工作是对 BGP-4 协议并行测试技术的研究、对 BGP-4 协议测试集进行规划设计并用 TTCN-3 形式化语言以及 CMPDL 测试语言对 BGP 测试集进行了定义。 作者的主要工作包括以下几个方面： 仔细研究 BGP 相关的协议； 1 掌握穿越测试法

30、、回绕测试法以及四川网络通信技术重点实验室的多端 2 口路由器并行测试系统； 学习 TTCN-3 测试语言以及 CMP-TDL 测试语言； 3 对 BGP 协议测试集进行了完整的规划，完成了测试集中规划的大部分 4 测试例的编写。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 5 页 首次用 CMP-TDL 语言进行了 BGP4 同步并行测试例的描述，并提出 5 了进一步改进 CMP-TDL 语言的建议，为实验室进一步完善 CMP-TDL 语言 提供了参考。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 6 页 第 2 章 BGP-4 及其并行测试技术 2.1 边界网关协议 BGP 及其并行测试的必要性 2.1.

31、1 BGP 与 BGP-4 边界网关或边界路由器的基本的功能是：遵从 BGP 建立的路径表确定 最佳跨网路径并将分组转发到相应的自治网络。BGP 是当今 Internet 中实现 跨网路径选择典型协议。 与 BGP 相关的 RFC 文本包括： RFC1771: BGP-4 的最新版本。 RFC1654:第一个 BGP-4 规范。 RFC1105、RFC1163 和 RFC1267 描述了 BGP-4 之前的 BGP 版本。 RFC2858、RFC2545 分别描述了 BGP-4+的多协议扩展以及使用 BGP-4 的多协议扩展为 IPv6 网络自治系统之间路由。 BGP-4 协议既不是基于纯粹的

32、链路状态算法，也不是基于纯粹的距离 向量算法。它的主要功能就是与其他的 BGP 系统交换网络层可达性信息 （NLRI Network Layer Reachable Information） 。网络层可达性信息 NLRI 中包含了可达性信息所经过的自治系统列表，从而构造了一个自治系 统连接图，以避免路由环路，同时也使得基于自治系统级别的策略控制成 为可能。 BGP 协议本质上是通信子网中的应用层协议，它利用 TCP18连接完成 相关的 BGP 报文的传输。由于传统上把 Internet 通信子网视为采用带内信 令控制技术的网络，而由于通信子网通常为 3 层结构，难于解释为什么路 由器中有需要使

33、用传送层协议 TCP 或 UDP 的应用层协议（路径信息交换协 议 RIP、OSPF、BGP 和网络管理协议 SNMP 等） 。但是，采用带外信令控 制的概念来审视 Internet，则可以将它视为具有三层用户数据传输平台和五 层信控管理平台的网络结构48, 因此，对 BGP 等协议在通信子网中的位置 就容易进行解释了。 图 2.1 是 BGP-4 协议的有限状态变迁图19。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 7 页 OpenSent Active Open Confirm Connect Establish ed Idle 1 5 4 3 2,4,6,8,13 2,4,6,8,10(fai

34、l) 2,4,6,8,12(fail),13 11 7 10(ok) 3 5 9,11,12(ok) 9 7 BGP Event : 1 - BGP Start 2 - BGP Stop 3 - BGP Transport connection open 4 - BGP Transport connection closed 5 - BGP Transport connection open failed 6 - BGP Transport fatal error 7 - ConnectRetry timer expired 8 - Hold Timer expired 9 - KeepAli

35、ve timer expired 10 - Receive OPEN message 11 - Receive KEEEPALIVE message 12 - Receive UPDATE message 13 - Receive NOTIFICATION message 图 2.1 BGP-4 协议有限状态变迁图 BGP 执行三类路由：AS 间路由、AS 内部路由和贯穿 AS 路由。AS 间 路由发生在不同 AS 的两个或多个 BGP 路由器之间，这些系统的对等路由 器使用 BGP 来维护一致的网络拓扑视图，AS 间通信的 BGP 邻居必须处于 相同的物理网络。互联网就是使用这种路由的实例，

36、因为它由多个 AS（或 称管理域）构成，众多的研究机构、公司以域的角色一起构成互联网。 BGP 经常用于为互联网域间提供最佳路径而做路由选择。 AS 内路由发生在同一 AS 内的两个或多个 BGP 路由器间，同一 AS 内 的对等路由器用 BGP 来维护一致的系统拓扑视图。BGP 也用于决定哪个路 由器作为外部 AS 的连接点。互联网提供了 AS 间路由的实例。一个组织， 如大学，可以利用 BGP 在其自己的管理域（或称 AS）内提供最佳路由。 BGP 协议既可以提供 AS 间也可以提供 AS 内部路由。 贯穿(pass-through)AS 路由发生在通过不运行 BGP 的 AS 交换数据的

37、两 个或多个 BGP 对等路由器间。在贯穿 AS 环境中，BGP 通信既不源自 AS 内，目的也不在该 AS 内的节点，BGP 必须与 AS 内使用的路由协议交互以 成功地通过该 AS 传输 BGP 通信。 与 EGP 相比，BGP 有许多不同之处，其最重要的革新就是它采用路径 向量的概念和并支持无类域间路由（CIDR Classless Inter-Domain Routing）技术。路径向量记录了所经路径上所有自治系统（AS Autonomous System） ，这样可以有效地检测并避免复杂拓扑结构中可能出 现的环路问题；对 CIDR 的支持，减少了路由表项，从而加快了选路速度， 也减少

38、了路由器间所要交换的路由信息。另外，BGP 一旦与其他 BGP 路由 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 8 页 器建立对等关系，仅需在初始化时交换整个路由表；此后，只有当自身路 由表发生改变时，BGP 才会发送更新报文发给其它路由器。BGP 的这种机 制可以减少路由器的计算量以及降低传输 BGP 报文的通信量。 BGP 有 4 种报文类型：Open 报文用来建立 BGP 同等实体的连接； Update 报文用来通告可达路由和撤销无效路由；周期性地发送 KeepAlive 报文，以确保 BGP 连接的有效性；当检测到一个差错时，BGP 发言人就会 发送 Notification 报文通知邻接

39、BGP 实体并断开连接。 2.1.2 研究 BGP 并行测试技术的必要性 从 BGP 的工作原理分析，正如上一节提到的，BGP 执行三类路由： AS 间路由、AS 内部路由和贯穿 AS 路由。BGP 边界路由器与自治系统外 的 BGP 路由器相联形成外部 BGP（EBGP） ，和自治系统内部的 BGP 路由 器连接形成内部 BGP 连接（IBGP） ，同时 BGP 边界路由器还与自治系统内 部的其它路由器相联，他们运行的是 OSPF、RIP 等路由协议。另外，在自 治系统里面还有一类负责路由更新消息转发机制的反射路由器。以上这些 都是 BGP 协议的多端口工作的情况。当然这些多端口工作的情况也

40、需要多 端口测试来检验 BGP 协议实现的一致性。 对 BGP 路由器进行性能测试就更需要多端口并发测试。例如，当需要 对路由器进行定量测试时，如果仅对一对端口进行观测，虽然能获得该对 端口处于满负载时的性能，但该状态对整个路由器来说仍处于轻负载状态。 所获得的性能指标，不能表征路由器重负载情况下的性能（最大/平均吞吐 率和最大/平均转发率等） 。由于网络数据的到达具有突发性，当多个端口的 输入数据瞬时指向同一输出端口时，路由器的交换机制和该输出端口处于 负载最重的状况，所测得的性能指标才能代表最坏情况下的指标。而要模 拟该种状态，必须向多个端口同时大量注入数据，并将过量数据瞬时指向 待测端口

41、。这只有进行多端口进行并发测试才能实现。 国际标准化组织 ISO 在对网络中继系统（路由器、交换机等）的测试 研究中总结了两种测试方法：回绕测试法（LTM，Loop-back Test Method） 20和穿越测试法（TTM，Transverse Test Method）21，当前国内外的研究 机构在对 BGP 路由器进行测试也普遍采用上述两种测试方法。但是 BGP 路由器一般来说是多端口设备，它既要完成域间的路由更新报文传送，又 要转发数据报文。而 ISO 规定的上述两种测试方法只能对单个或一对端口 进行观测，因此，测试结果不能反映 BGP 路由器的全面功能与性能。 西南交通大学硕士研究生

42、学位论文 第 9 页 如图 2.2 所示，ISO 9646 建议的回绕测试方法（LTM）进行测试时， 测试器将测试数据的目的地址填为测试器的地址，被测路由器收到该数据 时，会做出相应的响应数据报文并将该测试数据返回到测试器，因此，这 种测试方法称为回绕测试法。LTM 实现相对比较简单，但一次只能测试到 单个端口的相关协议实现，因此测试能力有限。曾华燊教授在对 LTM 进行 深入研究后提出的穿越测试法（TTM）能够同时对两个端口进行测试，如 图 2.3。该测试法要求两个测试器各自观察一个路由器端口，因此从测试器 1 发出的测试控制数据经被测路由器转发到另一端口，再到达测试器 2。实 际上，在实际

43、的协议测试网络环境中，可以将两个测试器置于同一测试系 统之中，两个测试器分别使用不同的 IP 地址，便很容易实现对这两个 IP 路 由器端口的严格控制下的测试，也容易实现测试器 1 和 2 之间的协调。由 于在同一测试过程中涉及被测路由器的两个端口，因而能够测试模拟路由 器一对端口工作状态和外部行为的情况。由于该测试方法的测试路径穿越 了被测中继系统，因此被称为“穿越测试法” 。 然而 BGP 路由器的端口数目一般都超过两个，如果采用 TTM 则仅能 够同时对 BGP 路由器的两个端口进行受控测试；而采用多个双端口测试器 对 BGP 路由器分别进行测试，现有的测试技术中尚缺少下面一些因素： 1

44、 多个测试器之间的协调与同步机制。BGP 路由器实质上是包括应 用层协议在内的信令控制平面和管理平面的协议集，BGP 路由器建立在 TCP 之上，BGP 既要和对等 BGP 实体进行路由信息的交互，也要完成用户 数据包的转发工作。类似 TTM 的单对端口测试技术不能反映不同端口之间 在两个平面上协议活动的相互影响。 2 现有的测试控制数据描述语言 TTCN-322不具备描述测试并行性， 特别是并发特征的能力。 正因为如此，目前的测试难以模拟 BGP 路由器的外部实际工作环境 下层服务提供者 测试器 2 测试器 1 中继系统 图 2.3 穿越测试法 下层服务提供者 中继系统 下层服务提供 者 测

45、试器 图 2.2 回绕测试法（内部绕回） 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 10 页 （多端口工作环境） 、外部网络信息流的分布和最低性能指标，因而测试功 能不全面。因此，基于以上分析，作者开展了对 BGP-4 路由器的多端口并 发测试技术的研究工作。 2.2 BGP-4 并行测试技术 2.2.1 并行测试目的与测试方法 国内外对多端口路由器的并行测试主要依赖 TTCN-3 中定义的系统内 同步机制，难以适应多端口、多测试器的分布式环境。针对现有的路由器 测试技术的局限性，四川省网络通信技术重点实验室提出了“分布式多端 口同步并行穿越测试法” （DMSP-TTM，Distributed Mu

46、lti-port Synchronized Parallel Transverse Test Method）23-25，该测试法能够对多对端口并行测试 进程进行严格的同步并协调测试进程间的关系，因此，能够模拟多端口路 由器可能遇到的各种外部工作环境，从而对之进行全面的功能与性能测试。 同时四川省网络通信技术重点实验室为该测试方法定义了“并发多端 口测试定义语言”23（CMP-TDL - Concurrent Multi-Port Test Definition Language） ，它是定义并行测试例之间同步与协调关系的高层语言，它充分 利用标准测试语言 TTCN-3 定义的测试例，并协调并行

47、执行的测试例之间 的同步关系。 “分布式并发多端口路由器测试系统” 24（DCMRTS Distributed Concurrent Multi-port Router Test System）是两级结构的测试系统， 适用于网络设备测试中心对多端口路由器的全面功能测试与性能评估。 2.2.2 并行测试系统与测试支撑环境 图 2.4 为西南交通大学网络通信技术省重点实验室在研的 IPv6 路由器 多端口测试环境(CMPTE，Concurrent Multi-Port Test Environment)的结构示 意图。如图所示，CMPTE 由左侧的并发多端口测试系统 (CMPTS，Concurre

48、nt Multi-Port Test System)和右侧的测试支撑工具(Test Support Tool Set) 两部分组成。CMPTS 自身又由上部的并发多端口测试管 理器（CMPTM，Concurrent Multi-Port Test Manager）和下部由多个双端口 测试器（TPT ，Two-Port Tester）两级测试系统组成。 并发多端口测试管理器的主要功能是对下级的多个双端口测试器进行 西南交通大学硕士研究生学位论文 第 11 页 图 2.4 IPv6 路由器多端口测试环境 高速以太网交换机高速以太网交换机 Two-Port Tester 1 Two-Port Tes

49、ter i Two-Port Tester k Two-Port Tester n Router Under Test (RUT) Coordination commands When testing S type integer ErrorSubcodeType (0255); type union ErrorDataType ErrorPathAttributesType error_path_arrributes, /case 1:错误的属性 ErrorMsgLengthType error_msg_length, /case 2:错误的消息长度 ErrorMsgTypeType error_msg_type, /case 3:错误的消息类型 SupportBGPVersion support_bgp_version /case 4:支持的最大 BGP version type PathAttri