[發明專利]一種基于以太網交換芯片的以太網流量生成和分析的方法

有效

• 申請號: 201310227029.9
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103716248B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 潘晶
• 申請（專利權）人: 潘晶
• 主分類號: H04L12/801
• 分類號: H04L12/801
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及數據通信中的流量分析技術，尤其涉及一種基于以太網交換芯片的以太網流量生成和分析的方法。?

背景技術

隨著以太網技術在通信領域的應用不斷發展，小至家庭局域網（二層交換機），大到企業網和城域網（二三層交換機、路由器），?甚至骨干網(傳輸設備、骨干路由器)都在廣泛使用以太網接口，因此產生了以太網流量生成和分析設備（簡稱測試設備），針對具有以太網接口的通信設備（簡稱被測試設備），在研發和生產過程中進行測試分析。一般的測試場景為：測試設備與被測試設備之間通過網線連接了一個或多個物理端口，測試設備構造出特定內容的報文，以特定的速率通過某個物理端口發送到被測試設備，被測試設備接收到測試流量，經內部處理后，通過某個物理端口發送回到測試設備，測試設備對接收到的流量報文進行分析，得出相應的指標數據。而測試設備提供的功能概括分為流量生成和流量分析兩個方面，其中流量生成包括：測試報文內容的構造，發送報文個數的控制，發送流量速率的控制；流量分析包括：發送和接收流量的計數，接收流量報文內容的捕獲（即抓包），被測試設備轉發時延的測量。?

現有的測試設備一般采用FPGA芯片來實現流量的生成和分析，其研發成本高，周期長，技術難度大，同時FPGA具有功耗大的特點，在實際設備中需要使用大功率風扇輔助散熱，所產生的噪聲也對測試環境造成了影響。?

目前，市面上成熟的商用以太網交換芯片一般用于二三層以太網交換機，主要面向企業和城域網用戶。其芯片內部的處理流程一般為，當接收端口從物理線路上接收到完整的一幀以太網數據后，根據設定的二三層轉發方式進行查表，得到出口信息，然后進入發送端口的發送隊列后等待調度，在由流量整形功能（令牌桶）調整發送速率后，發送到物理線路上。在這個基本處理過程中，為了靈活地滿足各種轉發需求，一般會引入流分類功能，即設定內容匹配規則，對滿足匹配條件的報文施加相應的處理動作。匹配規則可以選擇通用的報文數據字段，也可以自定義偏移量和數據寬度。處理動作一般包括丟棄報文，重新指定出口，流量限速（令牌桶），修改報文內容等，其中流量限速動作又可以進一步衍生出帶寬內動作和超過帶寬動作。以太網交換芯片，結合通用處理器（CPU），構成了以太網交換機的基本硬件架構，該通用處理器一般通過特定總線接口（如?PCI/SPI/GMII等）訪問以太網交換芯片，對芯片的硬件寄存器進行配置，以及將CPU生成的報文插入到芯片內部的發送隊列中，或者從芯片內部提取報文到CPU。?

發明內容

本發明利用上述以太網交換芯片的通用功能，基于以太網交換機的通用硬件架構，提供一種以太網流量生成和分析的方法，以實現流量生成，流量分析兩大功能，具體包括：發送流量的報文內容構造、發送報文數量的控制，發送流量速率的控制，發送和接收流量的計數、接收流量的捕獲，轉發時延測量的功能，以及協議報文的交互功能。?

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現：?

本發明提供的一種基于以太網交換芯片的以太網流量生成和分析的方法，該方法包括：固定內容流量生成模塊、變化內容流量生成模塊、發送報文個數控制模塊、發送流量速率控制模塊、報文捕獲模塊、流量計數模塊、報文時延測量模塊及協議交互模塊，其中，固定內容流量生成模塊實現固定內容流量的生成方法，變化內容流量生成模塊實現變化內容流量的生成方法，發送報文個數控制模塊實現發送流量報文個數的控制方法，發送流量速率控制模塊實現流量發送速率的控制方法，報文捕獲模塊實現接收流量的捕獲方法、流量計數模塊實現收發流量的計數方法、報文時延測量模塊實現轉發時延的測量方法，協議交互模塊實現各類協議的測試方法，固定內容流量生成模塊和變化內容流量生成模塊，統一為流量生成模塊，所述模塊可單獨或組合使用。?

上述方案中，所述固定內容流量生成模塊具體通過以太網交換芯片上的兩個物理端口A和B，配合CPU實現。其中端口A為外部不可見端口且收發處于環回狀態，定義為引擎端口，端口B外部可見，并連接到了被測試設備，定義為發送端口。首先由CPU構造出用戶指定內容的以太網測試報文，插入到引擎端口A的發送隊列，并發送到物理線路上，由于環回狀態，該報文進入引擎端口A的接收入口，利用流分類功能，將其復制到引擎端口A和發送端口B的發送隊列。進入發送端口B的發送隊列的報文，隨之發送到物理線路上，該報文作為測試設備生成的測試流量報文送往被測試設備。進入引擎端口A發送隊列的報文，再次重復上述過程，從而發送端口B能夠源源不斷向被測試設備發送出內容固定的測試流量報文。進一步的，使用引擎端口上的多個發送隊列或多個引擎端口，可以構造出多條不同內容的并發的測試流量。?