|
1 引言 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展對基礎網(wǎng)絡(luò )設施提出了更高的要求，IPTV業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò )視頻和IP電話(huà)等業(yè)務(wù)要求對網(wǎng)絡(luò )帶寬和QoS必須提供保證  2P業(yè)務(wù)、泛濫的垃圾郵件也在不停地消耗著(zhù)帶寬并影響正常業(yè)務(wù)的QoE指標。為了滿(mǎn)足用戶(hù)對日益增長(cháng)的帶寬和業(yè)務(wù)的需求。運營(yíng)商和設備制造商就必須對規模日益擴大的IP承載網(wǎng)絡(luò )和日益成熟發(fā)展的路由交換技術(shù)設備進(jìn)行嚴格的測試，以保證高容量、高性能和高速率IP承載網(wǎng)的發(fā)展需求。 最新路由交換技術(shù)發(fā)展，使傳統的路由表容量測試、交換轉發(fā)能力測試甚至振蕩測試等測試內容已經(jīng)不能滿(mǎn)足容量大、性能高和功能豐富路由交換設備的測試要求。比如： (1)OSPF+LDP等協(xié)議的融合推動(dòng)了VPLS技術(shù)的發(fā)展; (2)ISIS+RSVP+BGP等協(xié)議的融合推動(dòng)了L3VPN技術(shù)的快速應用; (3)OSPF+LDP+PIM+BGP等協(xié)議的融合推動(dòng)了Multicast VPN技術(shù)的發(fā)展和廣泛應用; (4)Ethernet，FR，ATM，PPP，MPLS等多種接入方式，采用不同的加密或封裝形式、數據包分類(lèi)與過(guò)濾和QoS重標記等技術(shù)的融合使邊緣路由器(Edge Router)成為“Service Router”。 測試儀表能夠實(shí)現多種協(xié)議融合集成和具有高可擴展性是應對這些的基本前提。技術(shù)的融合對測試儀表的可擴展性要求包括多個(gè)方面：流量帶寬的產(chǎn)生和分析，接口的速率和數量;并發(fā)連接數和連接速率的建立能力，產(chǎn)生路由的條數，建立鄰居關(guān)系的數量等等。 據此，IXIA公司將最新的路由交換設備測試技術(shù)和方法分享給各位讀者，相應的測試例都是客戶(hù)在實(shí)際使用的例子，包括設備制造商，運營(yíng)商和大的企業(yè)用戶(hù)等。 2 最新路由交換測試技術(shù) 2.1 Multicast VPN(mVPN)測試技術(shù) 現有的L3VPN主要能夠傳送單播(Unicast)流量，或者采用Point-to-Point GRE隧道來(lái)傳送很小規模的組播(Multicast)流量。IPTV、網(wǎng)絡(luò )視頻會(huì )議等組播業(yè)務(wù)的廣泛應用極大地推動(dòng)了Multicast技術(shù)的發(fā)展，Multicast VPN就是為解決MPLS VPN不適合傳送Multicast業(yè)務(wù)而推出的技術(shù)。 從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，mVPN是在L3VPN基礎上擴展而來(lái)的，兩者有很多相同的地方，比如都采用相同的路由協(xié)議更新各個(gè)VRF(MVRF)的路由信息，CE-PE間也采用IGP協(xié)議等;但是兩者采用的技術(shù)也有很多不同之處(參見(jiàn)表1)。 表1 mVPN和L3VPN比較 由于mVPN技術(shù)的復雜性，測試mVPN同樣不簡(jiǎn)單，測試mVPN的可擴展性對測試儀器廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)更是挑戰。為了對此有一個(gè)很好的理解，我們以實(shí)際例子做一說(shuō)明。 圖1是IXIA在某運營(yíng)商測試的實(shí)例。Customer Edge(CE)和Provider Edge(PE)路由器均由IXIA儀表仿真，每個(gè)端口支持多個(gè)Multicast VRFs (mVRFs)、多個(gè)PEs和多個(gè)P路由器的仿真。在實(shí)際的測試中，IXIA XMV16板塊的一個(gè)端口仿真多達45601個(gè)PIM-SM/SSM Neighbors。這么高的性能完全可以滿(mǎn)足任何mVPN可擴展性的測試需要，做為目前惟一能夠提供mVPN可擴展性測試的廠(chǎng)商，IXIA mVPN測試還具有下面的特點(diǎn)： 圖1 某運營(yíng)商使用IXIA測試mVPN示意圖 (1)仿真的組播源可以在CE側(IXIA仿真的端口)或者在PE側(IXIA仿真的P，PE，CE網(wǎng)絡(luò )測端口)。 ◆在CE側時(shí)，被測設備為連接仿真CE的第一個(gè)PE，被測設備需要構建Default MDT并監控每個(gè)組播流的流量帶寬，如果需要，還要建立Data MDT并及時(shí)將流量從Default MDT轉換到Data MDT上。在這種情況下，被測設備是相關(guān)協(xié)議控制信令的發(fā)起端，IXIA仿真的PE/CE是應答端。 ◆在PE側時(shí)，IXIA仿真的PE/CE負責建立Data MDT，IXIA端口負責建立相應控制信令和數據流量的轉發(fā)路徑。 (2)采用配置向導實(shí)現，配置簡(jiǎn)單方便，并且容易擴展。 (3)支持IPv4和IPv6。 (4)支持Default MDT和Data MDT特性。 2.2 4"7層業(yè)務(wù)運行在動(dòng)態(tài)路由表之上的QoE測試 多種業(yè)務(wù)的融合對網(wǎng)絡(luò )設備也提出了更高的要求，對于現在用戶(hù)關(guān)心的QoE(Quality of Experience)測試，必須使用應用層流量，也就是常說(shuō)的有狀態(tài)的4"7層流量。 單獨的4"7層流量測試工具，目前的市場(chǎng)上有一些，包括IXIA的IxLoad，這些工具的一個(gè)共同點(diǎn)是直接連接被測設備的發(fā)送端口和接收端口進(jìn)行測試，而沒(méi)有復雜真實(shí)的路由表存在。為了全面驗證具有深度數據包檢測功能路由設備的性能，必須要實(shí)現路由表和4"7層有狀態(tài)流量整合的測試。 圖2是某設備制造商采用上述測試方法的典型例子，被測設備PE(Provider Edge)是整個(gè)L3VPN中連接客戶(hù)端和服務(wù)器端的重要轉發(fā)檢測設備，IXIA測試端口仿真的包括Web，E-mail，FTP，Voice和Video等應用層業(yè)務(wù)可以在同一端口仿真的動(dòng)態(tài)路由表上運行，驗證被測設備的各項QoE指標： 圖2 某設備制造商4"7層業(yè)務(wù)運行在動(dòng)態(tài)路由表之上的QoE測試圖 (1)HTTP：每條路由都有HTTP Get請求，系統能夠處理的并發(fā)連接數的數量，或者系統能夠處理連接數的速率。 (2)FTP：每條路由上下載文件的最大吞吐量。 (3)Voice：每條路由上IP電話(huà)呼叫的語(yǔ)音質(zhì)量MOS。 (4)Video：每條路由上VOD視頻點(diǎn)播的視頻質(zhì)量MDI，MOS_V。 這種測試方法目前得到越來(lái)越多用戶(hù)的認可，除了應用于系統設備的QoE指標測試外，還應用于現網(wǎng)業(yè)務(wù)在實(shí)驗室的實(shí)際仿真，對方案展示實(shí)驗室、業(yè)務(wù)問(wèn)題重現與仿真也特別有幫助。 2.3 BFD協(xié)議測試 IP網(wǎng)絡(luò )在設計上無(wú)法在不到1s的時(shí)間內恢復故障，但是，VoIP，IPTV等應用對迅速故障檢測和恢復提出了越來(lái)越高的要求。目前作為一項IETF草案標準，雙向轉發(fā)檢測(BFD)提供一種檢測鏈路或系統轉發(fā)傳輸流能力的方法，提高故障檢測與恢復速度。 從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，BFD在兩臺路由器上建立會(huì )話(huà)，用來(lái)監測兩臺路由器間的雙向轉發(fā)路徑，為上層協(xié)議服務(wù)。BFD本身并沒(méi)有發(fā)現機制，而是靠被服務(wù)的上層協(xié)議通知其該與誰(shuí)建立會(huì )話(huà)，會(huì )話(huà)建立后如果在檢測時(shí)間內沒(méi)有收到對端的BFD控制報文則認為發(fā)生故障，通知被服務(wù)的上層協(xié)議，上層協(xié)議進(jìn)行相應的處理。 BFD是一種簡(jiǎn)單的“Hello”協(xié)議，系統之間所建立的會(huì )話(huà)通道上周期性的發(fā)送檢測報文，如果某個(gè)系統在足夠長(cháng)的時(shí)間內沒(méi)有收到對端的檢測報文，則認為在這條到相鄰系統的雙向通道的某個(gè)部分發(fā)生了故障。雖然BFD協(xié)議相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，但是是非常新的技術(shù)，所以如何對其進(jìn)行測試是當前路由設備廠(chǎng)商關(guān)注的焦點(diǎn)。圖3是某企業(yè)使用IXIA測試BFD協(xié)議的拓撲圖，IXIA支持單跳和多跳Session的測試，另外還有下面的特點(diǎn)： 圖3 BFD協(xié)議測試拓撲圖 (1)一個(gè)端口可以仿真多個(gè)BFD路由器、多個(gè)接口和多個(gè)Sessions。 (2)支持Asynchronous模式和Demand模式驗證，支持Echo功能。 (3)BFD協(xié)議可以單獨應用，實(shí)現功能測試和Session容量測試。 (4)BFD協(xié)議也可以和BGP4，BGP4+，OSPFv2/v3，ISISv4/v6，EIGRP和PIM-SMv4/v6等路由協(xié)議配合使用。 2.4 GR(Graceful Restart)測試 Graceful Restart(完美重啟)是一種旨在使路由協(xié)議重啟影響最小化的機制，其目的是盡量減少路由器重啟導致的路由抖動(dòng)，減少路由計算資源和網(wǎng)絡(luò )帶寬資源的浪費。各種路由協(xié)議比如OSPF，BGP，ISIS和MPLS協(xié)議RSVP-TE和LDP協(xié)議都需要支持GR的功能以實(shí)現無(wú)停止轉發(fā)(Non-Stop Forwarding)。 GR機制的核心在于：當某設備的路由協(xié)議重啟時(shí)，能夠通知GR Helper在一定時(shí)間內將到該設備的鄰居關(guān)系和路由保持穩定。在路由協(xié)議重啟完畢后，GR Helper協(xié)助其進(jìn)行路由信息同步，在盡量短的時(shí)間內使該設備的各種路由信息恢復到重啟前的狀態(tài)。在整個(gè)協(xié)議重啟過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò )路由和轉發(fā)保持高度穩定，報文轉發(fā)路徑也沒(méi)有任何改變，整個(gè)系統可以不間斷地轉發(fā)IP報文。這個(gè)過(guò)程即稱(chēng)為完美重啟。圖4顯示了GR Restarer和GR Helper之間的具體通訊過(guò)程。 圖4 GR特性轉換過(guò)程示意 IXIA支持路由協(xié)議和MPLS協(xié)議的GR特性，相應遵守的規范如表2所示。測試GR特性相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，需要支持相應協(xié)議的GR特性，驗證被測設備GR特性是否有效。圖4也是典型的測試環(huán)境。 表2 IXIA路由和MPLS協(xié)議支持的GR特性規范 2.5 QoS重標記性能測試 從原理上來(lái)說(shuō)，QoS所評估的就是網(wǎng)絡(luò )傳輸數據包的服務(wù)能力。由于網(wǎng)絡(luò )提供的服務(wù)是多樣的，因此對QoS的評估可以基于不同方面。通常所說(shuō)的QoS，是對數據包傳輸過(guò)程中為延遲、延遲抖動(dòng)、丟包率等核心需求提供支持服務(wù)能力的評估。QoS的類(lèi)型主要有四種： (1)802.1p VLAN優(yōu)先級：位于二層報文頭部，適用于不需要分析三層報頭，而需要在二層環(huán)境下保證QoS的場(chǎng)合。 (2)IP優(yōu)先級：IP Header中的TOS字段有8個(gè)Bit，前3個(gè)Bit表示的就是IP優(yōu)先級，取值范圍為0～7。 (3)ToS優(yōu)先級：IP Header中的TOS字段有8個(gè)Bit，第3～6這4個(gè)bit表示的是ToS優(yōu)先級，取值范圍為0～15。 (4)DSCP優(yōu)先級：定義了4類(lèi)流量： ◆加速轉發(fā)(Expedited Forwarding，EF)類(lèi)。 ◆確保轉發(fā)(Assured Forwarding，AF)類(lèi)。又分為4個(gè)小類(lèi)，每個(gè)小類(lèi)又分為3個(gè)丟棄優(yōu)先級，可以細分AF業(yè)務(wù)的等級，AF類(lèi)的QoS等級低于EF類(lèi)。 ◆兼容IP優(yōu)先級的類(lèi)(Class Selector，CS)。從IP ToS字段演變而來(lái)，共8類(lèi)。 ◆盡力轉發(fā)(Best Effort，BE)類(lèi)。是CS中特殊一類(lèi)，沒(méi)有任何保證，AF類(lèi)超限后可以降級為BE類(lèi)，現有IP網(wǎng)絡(luò )流量也都默認為此類(lèi)。 而QoS優(yōu)先級重標記功能則通過(guò)引入ACL進(jìn)行流識別，為匹配的報文重新指定優(yōu)先級。圖5是QoS重標記的示意。 圖5 QoS重標記示意 QoS的測試屬于傳統測試項，測試儀表都有比較好的支持，但是對于QoS重標記的測試，相對來(lái)說(shuō)比較復雜，因為從測試的原理上來(lái)說(shuō)，性能測試必須對特定的字段進(jìn)行追蹤，但是由于QoS被“重新標記”了，所以所追蹤的特定字段也就改變了。目前，只有IXIA所提供的多字段追蹤功能可以對QoS重標記功能進(jìn)行很好的支持，并且可以和路由交換設備的控制層面測試結合進(jìn)行。仍然以圖5為例，一個(gè)QoS優(yōu)先級可以被被測設備“重新標記”為多個(gè)其他優(yōu)先級，傳統的采用“抓包”分析的方法就顯得無(wú)能為力了。 IXIA的多字段追蹤功能特點(diǎn)非常靈活，除了對QoS重標記特性測試很方便實(shí)現之外，另外還可以應用于VLAN泄漏，電信級以太網(wǎng)重要的PBB/PBT轉發(fā)性能測試等重要特性的測試。目前，多個(gè)設備制造商和評測機構都用該特性評估設備的QoS重標記性能和PBB/PBT轉發(fā)性能。 3 結束語(yǔ) IXIA領(lǐng)先的路由交換測試方案完全可以滿(mǎn)足和超過(guò)客戶(hù)對各種最復雜網(wǎng)絡(luò )環(huán)境仿真的預期，為路由交換設備提供真實(shí)的環(huán)境和流量仿真，隨著(zhù)從傳統路由測試向最新路由方法的轉換，隨著(zhù)用戶(hù)對高性能、高密度和高擴展性要求的提高，IXIA最新的Optixia測試平臺和IxNetwork路由交換測試軟件完全可以滿(mǎn)足和超過(guò)用戶(hù)多樣化的測試需求。 |
