测试（资料）多端口IP路由器“边界网关协议”（BGP-4）的并行测试技术研究_研究生学位论文

西 南 交通大学

研究生 学位 论 文多端口IP路由器“边界网关协议”BGP-4 的并行测试技术研究

Classified Index:TP393

Southwest Jiaotong University

Master Degree Thesis

RESEARCH ON PARALLEL TESTINGTECHNIQUES OF BORDER GATEWAYPROTOCOL-4 IN MULTI-PORT IP ROUTERSGrade: 2002

Candidate: Zeng Miao

Academic Degree Appl ied for : Master

Major : Computer Appl ication

Supervisor : Prof. Zeng Huashen

June. 2005

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摘 要

本文的技术背景是自I PV6出现以来就引起全球关注的路由器测试技术。 为了保证互联网平稳的从IPv4 向IPv6过渡支持IPv4 、支持

IPv6 、支持IPv6封装在IPv4或者同时支持IPv4和IPv6的路由器将在一段时间内并存。这种状况使得路由器的测试变得更加复杂而且现有的测试方法回绕测试法 LTM Loop-back Tes t Method 和穿越测试法 TTM Transverse Test Method 无法适应现代多端口路由器的测试。因此四川省网络通信技术重点实验室开展了多端口测试技术的研究。

自提出多端口分布式并行同步穿越测试法 MDSP-TTM Mult i-port Distributed Synchronized Parnell Transverse Test Method 以来四川省网络通信技术重点实验室正投入到多端口路由器分布式并行测试系统 MPR-DCTS Multi-Port Router –Distributed Concurrent Test

System 的研发工作当中。该系统采用两层的体系结构上层是一个作为多端口测试管理器的终端下层由很多的双端口测试器 TPTs  Two-

Port Testers 构成 TPT采用穿越测试法或者回绕测试法。

测试系统通过执行测试控制数据来管理测试的进行因此测试控制数据的定义是路由器测试当中的一个重要的环节本论文反映的工作是对重要的路由协议边界网关协议BGP  Border Gateway Protocol v.4 的测试集、测试组、测试例的规划与描述。笔者的贡献总结如下

A  对BGP-4协议进行了测试集的总体规划重点是一致性测试集

的规划。

B  文章给出了一个运行于TPT的TTCN-3描述的测试例来探讨了

测试例的定义技术。

C  为论证新定义的并发多端口测试语言  CMP-

TDL  Concurrent Multi-Port Test Definition

Languag e 的可行性本文给出了一个多端口的测试例并

在实践中得出了一些改进、完善CMP-TDL的建议。

关键词并发多端口测试 BGP-4  TTCN-3 协议测试一致性测试性

能测试

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Abstract

The technique background of this dissertation is router testing, whichhas drawn worldwide attention since IPv6 came into view. To enable asmooth transition from IPv4 to IPv6, routers supporting IPv4 only, IPv6,and IPv6 encapsulated in IPv4 will co-exist for some time, and thiscomplicates router testing. Moreover, existing testing methods such asLoop-back Test Method (LTM) and Transverse Test Method (TTM) are notcatered for testing modern routers with multi-ports. All theseconsiderations have stimulated the research activity on multi-port testingat Sichuan Network Communication Key Laboratory (SC-Netcom Lab) .

With the new MDSP-TTM(Multi-port Distributed Synchronized ParnellTransverse Test Method) introduced at SC-Netcom Lab, a Multi-Port Router –Distributed Concurrent Test System(MPR-DCTS) is under development. AnMPR-DCTS takes two-layer architecture: at the top layer, a PC acts as theMulti-Port Test Manager (MPTM) and at the bottom layer, multiple TPTs(Two-Port Testers) to test a pair of ports with either LTMor TTM.

Testing is governed by a test system through execution of test controldata; therefore definition of test control data represents an importantaspect in router testing. The work presented in this dissertation focuseson planning and specification of test suites, test groups, and test casesfor an important routing protocol - BGP-4 (Border Gateway Protocol v.4) .Author’s contribution in this dissertation can be summarized as:

A.

A framework for BGP-4 test suite planning is provided with an emphasison conformance testing.

B.

Test case definition techniques are discussed in some detail with anexample test case specified with a standard test definition language

–TTCN-3 for TPT.

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C.

To demonstrate the feasibil ity of the newly defined Concurrent Multi-

Port Test Definition Language (CMP-TDL), a multi-port test case ispresented in this dissertation. Some experience gained in thispractice has resulted in suggestions to improve CMP-TDL.

Key words: MPR-DCTS, BGP-4, TTCN-3, protocol test , conformancetest, performance test

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目 录

摘 要...........................................................................................................I

AB STRACT.......................................................................................................II

目 录...........................................................................................................IV

第 1章绪论...............................................................................................1

1 .1 本论文的研究背景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.1.1 IPv6路由器多端口并行测试技术的研究背景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.1.2路由器BGP并行测试研究的背景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

1 .2 多端口路由器BGP-4并行测试技术研究现状. . . . . . . . . . . . . 3

1 .3 论文结构组织. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

1 .4 作者的工作与论文的贡献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

第 2章 BGP-4及其并行测试技术...................................................6

2.1 边界网关协议BGP及其并行测试的必要性. . . . . . . . . . . . . . .6

2.1.1 BGP与BGP-4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.1.2研究BGP并行测试技术的必要性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

2.2 BGP-4并行测试技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.2.1并行测试目的与测试方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.2.2并行测试系统与测试支撑环境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.2.3 TTCN-3形式化描述语言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

2.2.4多端口并行测试描述语言CMP-TDL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

第 3章 BGP-4测试集总体规划...................................................15

3.1 BGP-4测试集规划的意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

3.2 BGP-4测试集规划原则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

3.2.1抽象测试集规划的基本原则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

3.2.2 BGP-4测试集的规划原则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

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3.3 BGP-4一致性协议测试集规划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

3.3.1 BGP基本信息处理测试组规划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

3.3.2 BGP协议状态机测试组规划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

3.3.3 BGP错误处理测试组规划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3.3.4 BGP扩展测试组规划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3.4 BGP-4互操作性测试集规划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3.5 BGP-4路由器性能测试集规划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

第 4章 BGP-4协议测试集描述...................................................27

4.1 双端口协议测试系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

4.1.1 TTCN-3协议测试系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

4.1.2双端口协议测试环境及BGP双端口测试实现. . . . . . . . . . . . . . .28

4.2 TTCN-3描述的双端口BGP-4协议测试例. . . . . . . . . . . . . . .30

4.2.1 BGP测试集的TTCN-3模块定义部分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

4.2.2 BGP一致性测试例举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37

4.3 CMP-TDL描述的并发多端口BGP-4测试例举例. . . . . . . . . 43

4.3.1路由器突发量定义、网络流量产生模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

4.3.2 BGP突发量多端口测试例描述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

4.4 BGP-4测试例的语法、语义检测. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49

第 5章 BGP与其它协议的联合测试...........................................50

5.1 BGP与IGP的相互作用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

5.1.1把BGP注入到IGP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

5.1.2将IGP注入到BGP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

5.2 BGP与RIP交互联合测试举例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52

5.2.1 RIP与RIPng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52

5.2.2 BGP-4路由重分布到RIP测试过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53

第 6章总结与展望...........................................................................55

6.1 论文工作总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55

6.2 后续工作展望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55

致 谢.......................................................................................................57

参考文献...................................................................................................58

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攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果.......................................62

附 录.......................................................................................................63

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第1章绪论

1 .1 本论文的研究背景

1 .1 .1 IPv6路由器多端口并行测试技术的研究背景

基于IPv4[1]的第一代互联网已经取得了巨大的成功以互联网为代表的信息网络已经渗透到社会生活的各个领域成为现代信息社会最重要的基础设施之一。然而随着网络规模的持续膨胀和新型网络应用需求的不断增长 目前的互联网在可扩展性、 IP地址空间、安全、服务质量控制等诸多方面面临着挑战。 IP地址空间匮乏、 IP报头处理复杂、不能适应面向流的应用数据传输等问题严重制约了互联网的发展为此 InternetEngineering Task Force (IETF)定义了新的网络层协议IPv6[2]。 IPv6通过采用128位的地址空间替代IPv4的32位地址空间来扩充互联网的地址容量使得IP地址在可以预见的时期内不再成为限制网络规模的一个因素

IP报头的简化有利于提高IP处理效率报头中增加流标识字段有利于针对应用数据流提供不同的服务在安全性、服务质量及移动性等方面也收到更多的重视。 因此为以IPv6为基础的Internet被学界和业界广泛地成为下一代Internet (NGI) 。

IPv6的出现一方面使网络设备必须面对从IPv4向IPv6过渡整个阶段两种IP并存的局面另一方面也使IP之上的协议面临更新升级的问题。例如与路径信息交换和网络管理相关的应用层协议等也需要定义升级版本。支持IPv6的域内动态路由协议已经有 RIPng[3] 、 OSPFv3[4]等协议支持IPv6的域间路由协议主要是BGP-4+[5-6]等。

网络工程经验与运行实践表明由于多方面原因实现同一协议或协议集的设备并不一定能完全符合相关的协议也不一定能够完全能够互通或互操作因此需要对协议进行是否符合相关标准的测试(ConformanceTest)和互通测试 Interoperability Test  。对于重要的网络设备如路由器等还需要对其可量化的性能指标进行测试。从上世纪80年代初期国际上就开展了对网络协议实现是否符合相关协议标准的测试的技术研究国际标准化组织I SO于80年代中期制订了“ OS I协议一致性测试 Conformance Test 框架”文本即 ISO IS 9646[7] 对基本观测法、