網(wǎng)絡(luò)性能測試仿真方法研究

周　君　王傳喜

摘要：網(wǎng)絡(luò)測試有利于提高網(wǎng)絡(luò)的運行效率和安全性，要對網(wǎng)絡(luò)性能進行定量的研究，必須指定適當?shù)男阅軜藴省Ｐ畔⒘髌脚_要描述這樣的應用系統(tǒng)，就必須能夠確切、完整地描述它的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)信息流，信息流生成工具能夠自動生成應用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息流，并使信息流在網(wǎng)絡(luò)上流動起來。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)測試；信息流；仿真軟件平臺

1引言

網(wǎng)絡(luò)測試是進行網(wǎng)絡(luò)管理的有效輔助手段，有利于提高網(wǎng)絡(luò)的運行效率和安全性。網(wǎng)絡(luò)測試與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層有關(guān)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層監(jiān)護了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議內(nèi)部與外部的關(guān)系，也為網(wǎng)絡(luò)測試提供了方便。

TCP/IP模型不包括其基礎(chǔ)的硬件，分為4層：鏈路接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應用層，而應用層傳遞的數(shù)據(jù)依賴于應用層對網(wǎng)絡(luò)的使用方式。應用層測試分為功能測試和性能測試，本文重點就是應用層的性能測試方法研究。

2通信網(wǎng)絡(luò)性能分析

要對網(wǎng)絡(luò)性能進行定量的研究，必須指定適當?shù)男阅軜藴?。對于管理者和用戶來說，評價信息網(wǎng)絡(luò)性能好壞的技術(shù)指標包括網(wǎng)絡(luò)吞吐量、信道容量、鏈路利用率、節(jié)點利用率、系統(tǒng)的平均響應時間、包延遲時間、丟包率和可靠性等。對于特定的網(wǎng)絡(luò)來說，各項性能指標都折衷的方案并不一定能為用戶提供最好的服務(wù)。因此在網(wǎng)絡(luò)性能研究中，是否選取了合理的性能指標參數(shù)，是評價與實際相符的一個關(guān)鍵因素。本文模擬的網(wǎng)絡(luò)信息流是基于系統(tǒng)的應用層。

3設(shè)計概述

3．1設(shè)計理論

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的計算機仿真是利用計算機對所研究的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)行為進行動態(tài)模仿，即通過計算機程序的運行來模擬網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)工作過程。在與真實系統(tǒng)相同或相似的物理設(shè)備上，模擬與真實系統(tǒng)相同的網(wǎng)絡(luò)信息流，并使信息流在網(wǎng)絡(luò)上流動，再配合專用的設(shè)備，監(jiān)控和測試網(wǎng)絡(luò)的性能以達到評估網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的目的。這樣簡化的應用系統(tǒng)完全可以體現(xiàn)真實應用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特性，它是由一個與真實系統(tǒng)相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和簡化了的信息流組成的應用系統(tǒng)。信息流平臺要描述這樣的應用系統(tǒng)，就必須能夠確切、完整地描述它的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)信息流，做到這一點的前提是：找出網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成和網(wǎng)絡(luò)信息流的特征要素，把他們抽象化、規(guī)范化，最終設(shè)計相應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存。仿真運行時，讀取這些數(shù)據(jù)，做運行參數(shù)的設(shè)置，即可以使信息流在網(wǎng)絡(luò)上流動起來。這就是信息流模型的概念。使用“通用軟件生成法”進行信息流仿真，就必須具有一個科學的信息流模型。

3．2網(wǎng)絡(luò)信息流仿真軟件生成工具

信息流生成工具是一個基于以太網(wǎng)的專門用于應用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)級信息流的仿真軟件平臺，配合半物理環(huán)境使用的工具。能夠自動生成應用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息流，并使信息流在網(wǎng)絡(luò)上流動起來，具有專用的測試接口和強大的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，能夠監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，并能進行各種有效的分析，給出量化的結(jié)果，如圖1所示。無論應用系統(tǒng)有幾個節(jié)點都運行本程序，由本程序讀取數(shù)據(jù)庫中用戶設(shè)計的參數(shù)，生成本節(jié)點特有的信息流，完成仿真目的。

數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器：保存模型數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果數(shù)據(jù)；設(shè)計模擬數(shù)據(jù)，將其存放入數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器中。

Linux用戶仿真終端：模擬Linux類型操作系統(tǒng)的用戶節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)信息流；與數(shù)據(jù)服務(wù)器建立接口，在用戶終端有效讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，從數(shù)據(jù)庫中讀入所有與本節(jié)點有關(guān)的報文，加以分析，做相應的初始化設(shè)定，完成本節(jié)點信息流的網(wǎng)上流動。

監(jiān)測系統(tǒng)：監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)信息流，形成統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

3．3測試系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)

測試系統(tǒng)采用Client/Server結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)通訊的發(fā)起方為Client，接受方為Server。接受方在測試系統(tǒng)啟動后常駐內(nèi)存，監(jiān)視網(wǎng)上變化，一旦發(fā)現(xiàn)有報文到達，即進行處理，需要時返回結(jié)果。發(fā)起方在需要通信時向網(wǎng)絡(luò)中的指定端口發(fā)送報文并接收處理結(jié)果。

該工具對系統(tǒng)中各方位的軟件運行情況及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)流量、網(wǎng)絡(luò)延遲情況進行測試，并完成局域網(wǎng)報文的發(fā)送與接收的監(jiān)測和模擬。其具體功能有：

報文監(jiān)測：監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中傳遞的應用層報文，顯示檢測結(jié)果。

統(tǒng)計：統(tǒng)計計算在指定時間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)流量、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和網(wǎng)絡(luò)利用率。

報文接收：接收網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的報文，進行一定的數(shù)據(jù)分析，存盤處理。

網(wǎng)絡(luò)延遲測試：向指定地址發(fā)送測試報文，并接收應答，計算其時間并顯示。

4結(jié)束語

信息流生成工具完成后，將形成一個獨立平臺，能夠支持具有各種真實應用背景的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、綜合電子信息系統(tǒng)和其他使用網(wǎng)絡(luò)的應用系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)仿真，并在該平臺上測試得出網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)亩繑?shù)據(jù)。

在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，應該擁有在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計各階段中行之有效的工具，以分析網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能參數(shù)。仿真測試在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研制、改造和仿真試驗中能夠為各個部分提供一些具有實用價值的幫助。