[發(fā)明專利]基于軟硬件協(xié)同實現(xiàn)的交換機驗證測試的方法及裝置

有效

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• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104253723B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉婷;彭春;郭華儉;張微;胡浩;王憶文;李輝
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 張楊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其涉及一種軟硬件協(xié)同實現(xiàn)的交換機驗證測試的方法及裝置。

背景技術(shù)

當下互聯(lián)網(wǎng)已成為生活中重要的交互媒介，高寬帶、高可靠性、經(jīng)濟易用的智能化交換網(wǎng)絡(luò)成為了必然的趨勢。交換機作為現(xiàn)代大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在信息交換、高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域起到非常重要的作用，交換機的性能決定著網(wǎng)絡(luò)的性能和穩(wěn)定性，有必要不斷提高交換機的性能。吞吐量和時間延遲是交換機的最重要的兩個性能指標。所謂吞吐量(Throughput)是指單位時間內(nèi)，被測交換機在不丟失包的情況下，所能轉(zhuǎn)發(fā)的最大數(shù)據(jù)量。通常使用每秒鐘通過交換機的最大數(shù)據(jù)包數(shù)或者總字節(jié)數(shù)(MB/s)來衡量。所謂時間延遲(Delay)是指從數(shù)據(jù)包的第一個字節(jié)進入交換機到該數(shù)據(jù)包的第一個字節(jié)轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端所需的時間，反映交換機處理數(shù)據(jù)包的速度。

在交換機研發(fā)過程中，大量的人力物力以及時間會消耗在交換機功能驗證和性能測試上。所以如何充分、高效的完成高速交換機的功能驗證和性能測試也成為了交換機研究一個重要方向。

當前交換機網(wǎng)絡(luò)流量速率已達Gbps數(shù)量級，對交換機進行驗證測試時也應(yīng)確保測試數(shù)據(jù)流的線速率達到相同數(shù)量級，且在高速數(shù)據(jù)傳輸下完成功能驗證、吞吐量和時間延遲等關(guān)鍵性能指標測試。而且交換機實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的流量情況復雜，在驗證過程中為了更接近交換機的真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境情況，需要采用相應(yīng)的流量模型模擬真實網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，從而實現(xiàn)交換機的充分驗證測試。這些問題使得驗證測試方案必須同時具備高速高實時和高靈活的特性。

交換機的驗證測試方案主要包括交換機功能驗證與性能測試。現(xiàn)行的交換機芯片功能驗證的方案主要是基于高級語言軟件仿真平臺、基于RTL仿真平臺、基于FPGA硬件仿真平臺。其中，軟件仿真平臺為行為級仿真，精度依賴于仿真組件，和真實情況很難吻合，與RTL級仿真平臺、硬件仿真平臺相比，驗證結(jié)果不準確；該平臺僅能做粗略功能仿真，無法用于交換機的真實性能測試。專利“基于邏輯芯片的交換機芯片驗證方法和裝置”，該方案包括測試用例、邏輯芯片、配置轉(zhuǎn)換模塊、模型驅(qū)動層和仿真平臺，但層次繁多，結(jié)構(gòu)復雜，不利于實現(xiàn)；該平臺的前幾層主要做配置，進行驗證的關(guān)鍵模塊是驗證平臺，沒有具體描述，缺乏可實現(xiàn)性；只針對功能驗證，未提及性能測試。

現(xiàn)行的交換機性能測試的方案主要是基于專業(yè)測試設(shè)備或利用其他交換機進行測試。其中，專業(yè)測試設(shè)備十分昂貴，價格在幾萬到幾十萬美元，測試成本高。專利“內(nèi)嵌于以太網(wǎng)交換芯片中的吞吐量性能測試處理引擎及其實現(xiàn)方法”，該方案占用以太網(wǎng)交換芯片硬件資源，增加了芯片成本；其測試處理引擎內(nèi)嵌于芯片中，靈活性差，僅適用于以太網(wǎng)；使用交換機生成數(shù)據(jù)包，無法實現(xiàn)各種流量模型，生成的測試數(shù)據(jù)流較單一，無法模擬各種可能的真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；僅提到吞吐量性能測試，無法測試時間延遲等其他關(guān)鍵性能指標。

綜上所述，基于軟件的功能驗證平臺，無法準確模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，驗證結(jié)果準確性不高，而且不能進行性能測試。對交換機進行性能測試的專業(yè)測試設(shè)備價格十分昂貴，而且缺乏足夠的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對背景技術(shù)的不足，所要解決的技術(shù)問題是提供一種不需要專業(yè)測試設(shè)備，通過基于軟硬件協(xié)同實現(xiàn)的驗證測試方法及裝置，對交換機進行功能驗證和性能測試，達到成本低廉、實現(xiàn)簡單、配置靈活、功能驗證充分、測試結(jié)果準確的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于軟硬件協(xié)同實現(xiàn)的交換機驗證測試的方法及裝置，是將軟件配置的靈活性和硬件設(shè)計的高速特性加以結(jié)合，對于速度要求不高但靈活性強的部分通過軟件設(shè)計來完成，對于速度要求高的部分通過硬件設(shè)計來完成，采用硬件部分和軟件部分協(xié)同工作的方式對交換機進行驗證測試。

一種基于軟硬件協(xié)同實現(xiàn)的交換機驗證測試的方法，該方法包括：

步驟1、通過軟件部分產(chǎn)生數(shù)據(jù)包大小配置信息和數(shù)據(jù)包目的端口地址配置信息；

步驟2、通過軟件部分完成不同流量模型下的隨機序列的生成，產(chǎn)生數(shù)據(jù)包發(fā)送時間間隔配置信息；

步驟3、軟硬件協(xié)同完成數(shù)據(jù)包發(fā)送時間間隔的配置；

步驟4、硬件部分根據(jù)軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包大小、數(shù)據(jù)包目的端口地址和數(shù)據(jù)包發(fā)送時間間隔配置信息，生成測試數(shù)據(jù)包并發(fā)送到被測交換機；

步驟5、通過硬件部分對發(fā)送到交換機的數(shù)據(jù)包和從交換機接收到的數(shù)據(jù)包進行總字節(jié)數(shù)和包數(shù)統(tǒng)計；

步驟6、通過硬件部分對從交換機接收的數(shù)據(jù)包進行數(shù)據(jù)包錯誤檢測、數(shù)據(jù)包時間延遲統(tǒng)計；

步驟7、軟硬件協(xié)同完成數(shù)據(jù)包檢測統(tǒng)計結(jié)果的上傳；