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1、第 10 章网络测试10.1 网络测试概述10.1.1 网络测试发展1、网络测试的对象从网络层向应用层过渡测试的目的就是要确保网络能够承载各种各样的应用。网络上加载不同应用的情况进行测试。2、测试重点将逐渐转向可靠性测试3、网络的安全性测试将得到重视10.1.2 网络测试意义网络是信息系统信息共享、信息传递的基础。建立高效、稳定、安全、可靠、互操作强、可预测、可控的网络是网络研究的最终目标，而网络测试是获得网络行为第一手指标参数的有效手段。网络测试正是一种可以有效提高网络系统及网络应用运行质量的方法，在测试和测试的基础上，建立网络行为模型，并用模拟仿真的方法建立理论到实际的桥梁，是理解网络行为
2、的有效途径。10.1.3 网络安全生命周期测试策略网络建设生命周期可分为三个阶段，即网络规划设计阶段、网络实施阶段以及网络与应用系统集成阶段。规划设计阶段主要的测试目的是利用网络仿真技术测试设计方案，以及对网络设备进行评估测试，为网络选型提供依据；网络实施阶段的主要测试目的是保证系统可用性和稳定性：网络与应用系统集成阶段的主要测试目的是为了保证应用系统在网络平台上的性能。网络实施阶段的主要测试目的是为了保证应用系统在网络平台上的性能。1、规划设计阶段一方面可以采用网络仿真的方法，评估网络系统规划设计是否合理、是否满足应用系统的运行需求，从而给业主和设计人员提供合理的规划建议；另一方面通过测试评
3、估选择网络设备，优化网络配置， 并在模拟实际网络运行的情况下进行性能、稳定性、互操作性测试。2、网络实施阶段在网络实施阶段，必须考虑网络的可用性，即网络是否连通、各项网络性能是否达到规划的设想和设计质量要求等。3、网络与应用系统集成阶段主要是指应用系统的开发，在开发完成且经过一定的功能和性能测试，证实运行基本稳定后，将程序应用到网络上进行网络级测试，考察多用户并发访问性能、系统响应时间、应用对网络资源的占用情况等。网络建设生命周期可分为三个阶段：网络规划设计阶段主要的测试目的是利用网络仿真技术测试设计方案，以及对网络设备进行评估测试，为网络选型提供依据；网络实施阶段的主要测试目的是保证系统可用
4、性和稳定性；进行网络质量测试，包括吞吐量、包转发率、丢包率等。在网络实施阶段，必须考虑网络的可用性，即网络是否连通、各项网络性能是否达到规划的设想和设计质量要求等。网络与应用系统集成阶段的主要测试目的是为了保证应用系统在网络平台上的性能。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 10.2 网络仿真技术网络仿真技术有时也称为网络模拟技术或者网络预测技术。它是一种通过建立网络设备、链路和协议模型，并模拟网络流量的传输，从而获
5、取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。网络仿真是一种利用数据建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取特定的网络特性参数的技术。数学建模包括网络建模（网络设备、通信链路等）和流量建模两个部分。建模中最基本的概念就是同等性。建模的过程实际上是将实际的系统映射到仿真环境中，仿真环境对实际系统的逼真程度，直接影响传真结果的有效性。网络仿真采用基于包的建模机制来模拟实际物理网络中包的流动，包括在网络设备间的流动和网络设备内部的处理过程；模拟实际网络协议中的组包和拆包的过程，可以生成、 编辑任何标准或定义的包格式，利用调试功能，还可以在模拟过程中察看任何特定包的包头（Header）和净荷（ P
6、ayload）等内容。10.2.3 网络仿真技术应用1、网络仿真在网络规划设计中的应用网络仿真能够为网络的规划、设计提供可靠的定量依据。网络仿真技术能够迅速地建立起现有网络的模型，并能够方便地修改模型并进行仿真，这使得网络仿真非常适用于预测网络的性能，回答“what ,if , ”这样的问题。网络仿真能够验证实际方案或比较多个不同的设计方案。2、网络仿真在企业网络管理和优化中的应用3、网络仿真在网络研发中的应用4、仿真的网络预测功能 10.2.4 网络仿真软件1、OPNET 网络仿真软件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -
7、 - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - （1） OPNET 介绍OPNET 的产品包括：Modeler 主要面向设计和研究通信网络、设备、协议和应用，支持所有网络类型和技术。IT Guru 是一个核心网络仿真软件包。SP Guru 面向电信运营等的智能化网络管理、规划以及优化，是一个能够辨识整个网络的独特软件产品，包括网络中的路由器、交换机、协议、服务器以及各种应用业务。WDM Guru 是一个先进的网络规划解决方案，使得业务提供商和网络设备制造商设计出健壮的且节约成本的光纤网络，并为测试产品提供了一个虚拟的光纤网络环境。O
8、PNET 附加功能模块OPNET 开发包和 NetBizODK是一个更底层的开发平台。OPNET 模型分为 Network 、Node 和 Process三个层次。2、NS 网络仿真软件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 10.3 网络质量测试物理层：通过链路来传送比特信息，定义了用户应用程序数据如何转换为1 和 0 并在物理介质中传递。数据链路层：通过物理链路来传输成块的信息。它主要负责以下任务：数据出错校验、协
9、调共享媒体的使用（如在一个LAN 中）以及编址（当多个系统都可以访问时，如在某个LAN 中。 ）另外，不同的链路通常也有不同的数据链路实现：而且，同一个节点可以支持几种不同的数据链路层协议，节点所连的每一类链路都有自己的协议。以太网、令牌环和帧中继均为数据链路层的实例。网络层：使得网络中的任何一对系统间都可以相互通信。个全互联的网络是指其中的每一个节点都和其他节点直接相连，但是这种拓扑结构不可能用于有很多节点的情况。网络层处理的主要任务是：路由计算、数据包的分段和重组（当网络中的不同链路有不同的最大包大小限制时）和拥塞控制。传输层：传输层在两个系统之间建立一条可靠的通信链路。它主要处理一些由网
10、络层引起的错误，如包丢失和重复包等错误，以及对包进行重新排序、分段和重装。另外，也有助于传输层在网络发生拥塞时可以相应地降低发送数据的速率。会话层：提供的服务超出了传输层提供的简单全双工可靠通信流。表示层：为应用程序（在应用层中）进行数据格式转换和数据加解密提供了一种普通的方法。表示层具有转换机制， 可在 ASCII 文本数据格式与Unicode 格式间转换， 也包括图像文件的压缩技术，如 GIF 和 JPEG。这一层的设计目的是为了对数据的表示取得一致，这样人们就可以定义自己的数据结构，而不必担心比特/字节顺序或浮点数该如何表示之类的问题了。应用层：它为最终用户提供应用环境。应用包括文件传输
11、、虚拟终端及web 浏览等，在一个节点上通常有多个应用程序同时运行。10.3.2 网络测试指标在对物理层、数据链路层和网络层进行测试时，如以太网、物理层的测试包括碰撞分析、错误统计和是否有随机能量、无格式的帧和信号回波等，数据链路层的测试包括流量分析、错误帧（FCS 错误帧、长帧、短帧和延迟碰撞）统计等，网络层的测试包括响应时间测试、网络层协议分析、IP 路由分析等。对网络设备和TCP/IP 网络的检测主要包括以下基本技术指标。吞吐量：是指被测试设备或被测试系统在不丢包的情况下，能够达到的最大包转发速率。吞吐量测试是在每一对端口上，以全线速率在测试设置规定的时间段内生成传输流。丢包率：通过测量
12、由于缺少资源而未转发的包的比例来显示高负载状态下系统的性能。如果在任何名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 端口上丢失包的话，将负载减少50% 并重新开始测试。然后，用二分搜索法搜索没有包丢失发生时的最大速率。这个速率就是被测试设备的吞吐量，它是按测试设置中规定的每种包长度测试得出的。延时：是指测量系统在有负载条件下转发数据包所需的时间。对存储转发设备来说，测量的延时是指从输入帧的最后一个比特达到输入端口的时刻，到输
13、出帧的第一个比特出现在输出端口上的时刻的时间间隔。对于直通式设备来说，延时是指从输入帧的第一比特达到输入端口的时刻，到输出帧的第一比特达到输入端口的时刻，到输出帧的第一比特出现在输出端口的时刻的间隔。在测试过程中， 测量每对端口上的每一个包的延时，对于存储转发 （Store-and-Forward ）设备来说，测量的延时是指从输入帧的最后一个比特达到输入端口的时刻，到输出帧的第一个比特出现在输出端口上的时刻的时间间隔。对于直通式（Cut-Through ）设备来说，延时是指从输入帧的第一比特达到输入端口的时刻的间隔。测试设置中规定的每一种长度的包都要进行延时测试。背靠背性能： 是指通过以最大帧
14、速率发送突发传输流，并测量无包丢失时的最大突发（Burst）长度（总包数量）来测试缓冲区容量。测试设置中规定的每一种包长度要进行背到背性能测试。网络质量测试的指标：（1）TCP/IP4-7 层负载均衡连接建立数：本测试以设定速率执行TCP 连接建立。还可同时测试保持TCP 连接的最大数量。会话速率：本测试以设定速率执行TCP 连接建立与拆除。连接数量：测试检测峰值HTTP 速率。当一个连接建立后，客户机与服务器之间就出现HTTP 事务处理。（2）IP 语音网络测试测试当语音和数据流经过被测试设备时的语音和数据流的包丢失、单向延时以及延时抖动。此外，得出的参数还被用于为每条语音流生成语音质量评估
15、分析。（3）宽带 xDSL 网络性能测试帧测试；1）帧丢失。通过测试量由于缺少资源而没有转发的帧的比例，显示给定负载条件下被测试设备的性能。2）帧延时。测量每端口、每VPI/VCI 的每个测试帧的延时。3）吞吐量。根据RFC1242 和 RFC2544 测量网络吞吐量。端到端 IP 测试；1）端到端吞吐量。2）延时。信元测试；1）信元丢失。测量ATM （异步传输模式）在测试中，帧与信元的长度相等。测试测量传输帧与接收到的帧之间的差。 （仅适用于ATM 端到端传输。）2）信元测试。利用ATM 信元特征，测试不同终点之间的延时。PPP容量测试1）测量建立N 个 PPP（点对点协议）会话所需时间。名
16、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2）测量建立不同PPP会话时的最小、最大和平均延时。3）发送 PPP上的 IP 帧，测试吞吐量和包丢失。ATM 完整性进行信元错误率（CER）测试，确定能过ADSL-ATM网络传送的ATM 信元传输的准确性。报告收到的 AAL5CRC错误帧数量。（4）VPN 网络测试最大隧道创建数量：VPN 系统能够创建的最大隧道的数量。包丢失：在每条隧道上的数据包丢失。延时：在每条隧道上的包延迟
17、。响应时间：在每条隧道上的应用响应时间。（5）路由测试支持 BGP4/OSPF/RIP 路由协议。对路由进行压力测试，测试路由的性能。10.3.3 网络测试类型（1）网络可靠性测试：使被测试网络在较长时间内（通常是24-72 小时）经受较大负载，通过监视网络中发生的错误和出现的故障，验证在高强度环境中网络系统的存活能力，也就是它的可靠性。（2）网络可接受性测试：可接受性测试是在系统正式实施前的“试运行”。（3）网络瓶颈测试：测试中需要测试和计算系统的最大吞吐量，然后再在单个网络组件上进行该项测试，明确各自的最大吞吐量。（ 4）网络容量规划测试：该项测试要逐渐增加网络负载，直到网络的运行性能或吞
18、吐量下降至不能达到设计水平的要求为止。（ 5）网络升级测试：升级测试是将硬件或软件的新版本与当前版本在性能、可靠性和功能等方面进行比较，同时验证产品升级对网络的性能是否会有不良影响。（6）网络功能 /特性测试：（ 7）网络吞吐量测试：吞吐量测试检测的是每秒钟传输数据的字节数和数据报数，用于检测服务器、磁盘子系统、适配卡/驱动连接、网桥、路由器、集线器、交换器和通信连接。（8）网络响应时间测试：（9）衰减测试：衰减测试是测试贯穿整个通信连接或者信道的信号衰减。（10）网络配置规模测试：利用应用程序响应时间测试和吞吐量测试的测试结果来确定网络组件的规模，还可利用测试结果和测试者自身对网络体系结构和
19、网络操作的知识，来调整特定的系统配置组件，改变网络的运行性能。（11）网络设备评估测试：产品评估主要是比较各个产品，进行这种测试时，除了待测设备之外，网络中的其他组件都要求保持不变。以下 3 个测试任务是公认的最重要的测试任务：（1）吞吐量测试：它是标识网络设备、子网和全局网络运行性能的重要指标（2）可接受性测试：是对将要使用的网络的验收，其重要性和必要性是显然的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - （3）升级测试
20、：运动是永恒的，网络系统永恒的主题是升级换代，升级测试也要不断进行，不要主观地认为升级后的网络一定比原来的好。10.3.4 网络测试对象网络测试不可能对整个网络的所有设备和组件进行全部的测试，可根据日常监测的有关网络系统的数据，大致划分出网络易出故障的部分：关注新的网络组件（如设备和应用程序等）：采用逐步测试的方式，按一定顺序进行。网络测试对象包括4 种类型：（1）网络平台包括网络操作系统、文件服务器和工作站；（2）应用层是指应用程序的客户端、桌面操作系统和数据库软件等；（3）子系统主要是指路由器、集线器、交换机和网桥；（4）全局网路径则是整个网络系统中重要的点对点路径。网络测试对象还可以进一
21、步细分为7 个网络子系统，如下几项：（1）文件服务器：主要针对服务器的硬件和网络操作系统。（2）工作站：网络性能直接受网络工作站的网卡、协议、缓冲区、视频刷新和桌面管理的影响。（3）网络操作系统：网络操作系统中有很多部分需要测试。（4）应用程序、客户/服务器数据库和工作站桌面软件：应用程序最重要的测试任务是稳定性、响应时间、容量、功能和升级测试。（5）路由器、集线器、交换机和网桥：从测试的角度看，这类产品的硬件和软件被看作子系统。（ 6）网段：一旦各网络子系统分别进行了测试，就要把它们组合到一起，并使组合后的模拟网段尽可能体现出运行网段的典型特征。（7）全局网：网段测试通过后，就要把网段放到网
22、络中进行全局网测试。10.3.5 网络测试的基础方法典型的网络设备测试的方法有两种：第一种是将设备放在一个仿真的网络环境中，通过分析该产品在网络中的行为对其进行测试；第二种方法是使用专用的网络测试设备对产品进行测试。分析和解决网络性能问题时，通常有这么几个分析的模型和方法，如下所示。七层网络结构分析模型法：网络连接结构的分析法：从网络的连接构成来看可以大致分成客户端、网络链路、 服务器端三个模块。10.3.6 网络测试标准及工具1、测试标准名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
23、第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2、测试工具（1）物理线缆测试仪常见的测试项目主要有线缆长度、衰减、阻抗、串扰、反射和噪声等。（2）网络运行模拟工具（ 3）协议分析仪：协议分析仪是定位和排除故障的关键工具，可以捕获网络上的数据报或数据帧。一个数据包或数据帧主要包含三方面信息：源地址和目的地址、数据、控制位。（ 4）专用网络测试设备：专用的软硬件结合的测试设备，能够对网络设备、网络子网以及整个网络系统提供综合测试，具有典型的三大功能：数据捕获、负载产生和智能分析。（5）网络协议的一致性测试工具（6）网络应用分析测试工具10.4 网络应用测试10.4.1 网络应用监控
24、1、概述网络监测功能一般是通过将网络探测器设备安装在网络的某一网段上采集数据实现的。2、网络应用监控目标3、网络应用监控原理4、网络应用监控工具Network Vantage 是一个全面应用监控和报告产品，它帮助发现和优化网络上的应用性能。Sniffer 是另一种网络监控工具，它可以实现如下功能：1）捕捉网络流量；2）诊断问题；3）监控现实情况下的网络活动；4）针对网络上单独的工作站、会话以及部分网络，搜集详细的使用和错误信息；5）存储历史的使用和错误信息用于基线分析；6）产生可见或可视的报警信息；7）利用工具在网络上打探针，模拟流量、测量响应时间、计算跳转以及定位问题。10.4.2 网络故障
25、分析1、网络故障诊断步骤一般故障诊断模式如下：（1）当分析网络故障时，首先要清楚故障现象；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - （2）收集需要的用于帮助隔离可能故障原因的信息；（3）根据收集到的情况考虑可能的故障原因；（4）根据最后的可能的故障原因，建立一个诊断计划；（5）执行诊断计划，认真做好每一步测试和观察，直到故障症状消失；（6）每改变一个参数都要确认其结果。2、软件问题的诊断重点考虑以下几个方面的测试：优化应
26、用程序的性能；预测响应时间；确实网络带宽需求；在应用程序领域和网络领域分别进行故障定位。（1）网络应用分析的关键因素包括：会话信息、包信息、响应时间信息、负载信息、高峰信息、线程信息等。会话信息：指应用程序节点之间的会话信息，会话信息主要包括会话往返行程和会话流量信息。1）往返行程。一个往返行程是一对节点之间的一系列帧请求/回应。2）流量信息。会话的流量信息包括节点之间传输的字节数或者帧数目。包信息：可以先对包信息进行解码，然后分析包的详细信息，还可以分析包与包之间的关系、一个时间段内包的数量和包尺寸平均大小，以及包与线程的关系等。响应时间信息：客户端响应时间、网络传输时间以及服务器（包括we
27、b 服务器、应用服务器、数据库服务器）的处理时间，为分段定位故障提供依据。负载信息：有效负载与其他负载的比例，来评估与业务相关的流量效率。高峰信息：需要明确高峰发生的时刻以及高峰期的流量，以确定广域网的容量要求，所表示了一个应用的平均流量和高峰流量。线程信息：每个线程中都包含了一组包信息，所以可以分析线程和包之间的关联。可以对某个线程进行分析，也可以对线程之间的关系进行分析。响应时间预测：要完成这项工作需要定义三类参数，分别是带宽、背景负载（利用率）以及延迟。要完成这项工作需要定义三类参数，分别是带宽、负载、延迟参数下预测某个会话的响应时间。带宽模拟：模拟的目的是为系统传输选择一个合适的带宽，
28、使得系统的峰值流量可以接受。（2）故障定位举例3、硬件问题的诊断（1）物理层及其诊断故障主要表现在设备的物理连接方式是否恰当、连接电缆是否正确、MODEM或 CSU/DSU 等设备的配置及操作是否正确等方面。确定路由器端口物理连接是否完好的最佳方法是，使用 show interface 命令， 检查每个端口的状态，解释屏幕输出信息，查看端口状态、协议建立状态和EIA 状态。（2）数据链路层及其诊断名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - -
29、 - - - - 查找和排除数据链路层的故障，需要查看路由器的配置，检查连接端口的共享同一数据链路层封装情况。每对接口要和与其通信的其他设备有相同的封装。通过查看路由器的配置检查其封装，或者使用show 命令查看相应接口的封装情况。（3）网络层及其诊断网络层提供建立、保持和释放网络层连接的手段，包括路由选择、流量控制、传输确认、中断、差错及故障恢复等。排除网络层故障的基本方法是：沿着从源到目标的路径，查看路由器路由表，同时检查路由器接口的IP 地址。如果路由没有在路由表中出现，应该通过检查来确定是否已经输入适当的静态路由、默认路由或者动态路由。 然后手工配置一些丢失的路由，或者排除一些动态路由选择过程的故障，包括 RIP 或者 IGRP路由协议出现的故障。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -