基于软硬件协同实现的交换机验证测试的方法及装置制造方法及图纸

该发明专利技术公开了一种基于软硬件协同实现的交换机验证测试的方法及装置，属于通信网络领域。该发明专利技术将软件配置的灵活性和硬件设计的高速特性结合，首先由软件产生不同流量模型下的数据包大小、目的端口地址和数据包发送时间间隔配置信息；由硬件根据软件产生的配置信息生成交换机测试所需的数据流；通过硬件对发送到交换机和从交换机接收到的数据包进行包数和数据量统计，以及对接收到的数据包进行正确性检测、时间延迟统计；由软件通过硬件上传的各检测统计结果，完成被测交换机的功能验证、吞吐量和时延性能的测试。该交换机验证测试方法及装置，与现有的验证测试方案相比，具有成本低廉、实现简单、配置灵活、功能验证充分、测试结果准确的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信网络领域，尤其涉及一种软硬件协同实现的交换机验证测试的方法及装置。
技术介绍
当下互联网已成为生活中重要的交互媒介，高宽带、高可靠性、经济易用的智能化交换网络成为了必然的趋势。交换机作为现代大型网络系统的基础，在信息交换、高速数据传输领域起到非常重要的作用，交换机的性能决定着网络的性能和稳定性，有必要不断提高交换机的性能。吞吐量和时间延迟是交换机的最重要的两个性能指标。所谓吞吐量(Throughput)是指单位时间内，被测交换机在不丢失包的情况下，所能转发的最大数据量。通常使用每秒钟通过交换机的最大数据包数或者总字节数(MB/s)来衡量。所谓时间延迟(Delay)是指从数据包的第一个字节进入交换机到该数据包的第一个字节转发到输出端所需的时间，反映交换机处理数据包的速度。在交换机研发过程中，大量的人力物力以及时间会消耗在交换机功能验证和性能测试上。所以如何充分、高效的完成高速交换机的功能验证和性能测试也成为了交换机研究一个重要方向。当前交换机网络流量速率已达Gbps数量级，对交换机进行验证测试时也应确保测试数据流的线速率达到相同数量级，且在高速数据传输下完成功能验证、吞吐量和时间延迟等关键性能指标测试。而且交换机实际网络环境中的流量情况复杂，在验证过程中为了更接近交换机的真实网络环境情况，需要采用相应的流量模型模拟真实网络数据流，从而实现交换机的充分验证测试。这些问题使得验证测试方案必须同时具备高速高实时和高灵活的特性。交换机的验证测试方案主要包括交换机功能验证与性能测试。现行的交换机芯片功能验证的方案主要是基于高级语言软件仿真平台、基于RTL仿真平台、基于FPGA硬件仿真平台。其中，软件仿真平台为行为级仿真，精度依赖于仿真组件，和真实情况很难吻合，与RTL级仿真平台、硬件仿真平台相比，验证结果不准确；该平台仅能做粗略功能仿真，无法用于交换机的真实性能测试。专利“基于逻辑芯片的交换机芯片验证方法和装置”，该方案包括测试用例、逻辑芯片、配置转换模块、模型驱动层和仿真平台，但层次繁多，结构复杂，不利于实现；该平台的前几层主要做配置，进行验证的关键模块是验证平台，没有具体描述，缺乏可实现性；只针对功能验证，未提及性能测试。现行的交换机性能测试的方案主要是基于专业测试设备或利用其他交换机进行测试。其中，专业测试设备十分昂贵，价格在几万到几十万美元，测试成本高。专利“内嵌于以太网交换芯片中的吞吐量性能测试处理引擎及其实现方法”，该方案占用以太网交换芯片硬件资源，增加了芯片成本；其测试处理引擎内嵌于芯片中，灵活性差，仅适用于以太网；使用交换机生成数据包，无法实现各种流量模型，生成的测试数据流较单一，无法模拟各种可能的真实网络环境；仅提到吞吐量性能测试，无法测试时间延迟等其他关键性能指标。综上所述，基于软件的功能验证平台，无法准确模拟网络环境，验证结果准确性不高，而且不能进行性能测试。对交换机进行性能测试的专业测试设备价格十分昂贵，而且缺乏足够的灵活性。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
的不足，所要解决的技术问题是提供一种不需要专业测试设备，通过基于软硬件协同实现的验证测试方法及装置，对交换机进行功能验证和性能测试，达到成本低廉、实现简单、配置灵活、功能验证充分、测试结果准确的目的。本专利技术的技术方案是一种基于软硬件协同实现的交换机验证测试的方法及装置，是将软件配置的灵活性和硬件设计的高速特性加以结合，对于速度要求不高但灵活性强的部分通过软件设计来完成，对于速度要求高的部分通过硬件设计来完成，采用硬件部分和软件部分协同工作的方式对交换机进行验证测试。一种基于软硬件协同实现的交换机验证测试的方法，该方法包括：步骤1、通过软件部分产生数据包大小配置信息和数据包目的端口地址配置信息；步骤2、通过软件部分完成不同流量模型下的随机序列的生成，产生数据包发送时间间隔配置信息；步骤3、软硬件协同完成数据包发送时间间隔的配置；步骤4、硬件部分根据软件产生的数据包大小、数据包目的端口地址和数据包发送时间间隔配置信息，生成测试数据包并发送到被测交换机；步骤5、通过硬件部分对发送到交换机的数据包和从交换机接收到的数据包进行总字节数和包数统计；步骤6、通过硬件部分对从交换机接收的数据包进行数据包错误检测、数据包时间延迟统计；步骤7、软硬件协同完成数据包检测统计结果的上传；步骤8、通过软件部分对硬件部分上传的检测统计结果进行计算，完成交换机吞吐量和时间延迟性能测试、数据包错误率的统计。所述步骤1中数据包大小配置信息服从的分布模型主要包括：常数分布、均匀分布，根据实际情况选择数据包大小配置信息所要服从的分布模型；数据包目的端口地址配置信息服从的分布模型主要包括：均匀分布、非均匀分布，根据实际情况选择数据包目的端口地址配置信息所要服从的分布模型。所述步骤2中数据包发送时间间隔配置信息服从的分布模型主要包括：恒定流量、泊松(Poisson)流量和马尔科夫调制的泊松过程(MMPP，Markov Modulated Poisson Process)流量，根据实际情况选择数据包发送时间间隔配置信息所要服从的分布模型。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤4具体包括以下步骤：步骤4-1，根据软件部分写入的数据包大小配置信息和数据包目的端口地址配置信息，产生相应的数据包大小和数据包目的端口地址；步骤4-2，根据数据包大小和数据包目的端口地址生成数据包；步骤4-3，根据软件部分写入的数据包发送时间间隔配置信息，在数据包中添加时间戳以表示发送时间，并完成数据包的发送。相应地，一种软硬件协同实现的交换机验证测试装置包括：软件部分的微处理模块；硬件部分的数据包生成模块、网络接口模块、数据量和数据包统计模块、数据包检错模块、数据包时间延迟统计模块；其中微处理器模块，用以产生配置信息，对数据包生成模块进行配置；对数据量和数据包统计模块上传的信息进行统计；对数据包检错模块上传的错误数据包数量进行统计；对数据包时间延迟统计模块上传的数据包时间延迟结果进行统计；完成交换机吞吐量和时间延迟性能测试、交换机数据包错误率的统计；数据包生成模块，用以根据微处理器模块产生的配置信息完成数据包的生成，并发送到网络接口模块；网络接口模块，用以将测试数据包发送到被测交换机，以及接收来自被测交换机的数据包；数据量和数据包统计模块，用以根据发送到交换机的数据包和从交换机接收的数据包，对发送和接收的总字节数和数据包数进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软硬件协同实现的交换机验证测试的方法，该方法包括：步骤1、通过软件部分产生数据包大小配置信息和数据包目的端口地址配置信息；步骤2、通过软件部分完成不同流量模型下的随机序列的生成，产生数据包发送时间间隔配置信息；步骤3、软硬件协同完成数据包发送时间间隔的配置；步骤4、硬件部分根据软件产生的数据包大小、数据包目的端口地址和数据包发送时间间隔配置信息，生成测试数据包并发送到被测交换机；步骤5、通过硬件部分对发送到交换机的数据包和从交换机接收到的数据包进行总字节数和包数统计；步骤6、通过硬件部分对从交换机接收的数据包进行数据包错误检测、数据包时间延迟统计；步骤7、软硬件协同完成数据包检测统计结果的上传；步骤8、通过软件部分对硬件部分上传的检测统计结果进行计算，完成交换机吞吐量和时间延迟性能测试、数据包错误率的统计。

【技术特征摘要】
1.一种基于软硬件协同实现的交换机验证测试的方法，该方法包括：
步骤1、通过软件部分产生数据包大小配置信息和数据包目的端口地址配置信息；
步骤2、通过软件部分完成不同流量模型下的随机序列的生成，产生数据包发送时间间隔
配置信息；
步骤3、软硬件协同完成数据包发送时间间隔的配置；
步骤4、硬件部分根据软件产生的数据包大小、数据包目的端口地址和数据包发送时间间
隔配置信息，生成测试数据包并发送到被测交换机；
步骤5、通过硬件部分对发送到交换机的数据包和从交换机接收到的数据包进行总字节数
和包数统计；
步骤6、通过硬件部分对从交换机接收的数据包进行数据包错误检测、数据包时间延迟统
计；
步骤7、软硬件协同完成数据包检测统计结果的上传；
步骤8、通过软件部分对硬件部分上传的检测统计结果进行计算，完成交换机吞吐量和时
间延迟性能测试、数据包错误率的统计。
2.如权利要求1所述的一种基于软硬件协同实现的交换机验证测试的方法，其特征在于
所述步骤1中数据包大小配置信息服从的分布模型主要包括：常数分布、均匀分布，根据实际
情况选择数据包大小配置信息所要服从的分布模型；数据包目的端口地址配置信息服从的分布
模型主要包括：均匀分布、非均匀分布，根据实际情况选择数据包目的端口地址配置信息所要
服从的分布模型。
3.如权利要求1所述的一种基于软硬件协同实现的交换机验证测试的方法，其特征在于
所述步骤2中数据包发送时间间隔配置信息服从的分布模型主要包括：恒定流量、泊松流量和
马尔科夫调制的泊松过程流量，根据实际情况选择数据包发送时间间隔配置信息所要服从的分
布模型。
4.如权利要求1所述的一种基于软硬件协同实现的交换机验证测试的方法，其特征在于
所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4-1，根据软件部分写入的数据包大小配置信息和数据包目的端口地址配置信息，产
生相应的数据包大小和数据包目的端口地址；
步骤4-2，根据数据包大小和数据包目的端口地址生成数据包；
步骤4-3，根据软件部分写入的数据包发送时间间隔配置信息，在数据包中添加时间戳以

\t表示发送时间，并完成数据包的发送。
5.一种软硬件协同实现的交换机验证测试装置，该装置包括：软件部分的微处理模块；
硬件部分的数据包生成模块、网络接口模块、数据量和数据包统计模块、数据包检错模块、数
据包时间延迟统计模块；
其中微处理器模块，用以产生配置信息，对数据包生成模块进行配置；对数据量和数据包
统计模块上传的信息进行统计；对数据包检错模块上传的错误数据包数量进行统计；对数据包
时间延迟统计模块上传的数据包时间延迟结果进行统计；完成交换机吞吐量和时间延迟性能测
试、交换机数据包错误率的统计；
数据包生成模块，用以根据微处理器模块产生的配置信息完成数据包的生成，并发送到网
络接口模块；
网络接口模块，用以将测试数据包发送到被测交换机，以及接收来自被测交换机的数据包；
数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓婷，彭春，郭华俭，张微，胡浩，王忆文，李辉，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51