OpenFlow交換機協(xié)議一致性測試集模型研究

曾　帥　　重慶郵電大學信息與通信工程學院碩士研究生在讀殷志堅　　重慶郵電大學信息與通信工程學院碩士研究生在讀

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OpenFlow交換機協(xié)議一致性測試集模型研究

曾帥重慶郵電大學信息與通信工程學院碩士研究生在讀
殷志堅重慶郵電大學信息與通信工程學院碩士研究生在讀

摘要：針對當前的OpenFlow交換機協(xié)議測試技術的研究現(xiàn)狀，介紹了兩個OpenFlow交換機協(xié)議一致性測試的測試集模型。

關鍵詞：OpenFlow交換機；一致性測試；測試集

1　引言

作為傳統(tǒng)網(wǎng)絡的核心設備，交換機和路由器主要負責數(shù)據(jù)轉發(fā)。但由于傳統(tǒng)設備的封閉性，使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡管理的靈活性受到限制，為新業(yè)務部署以及網(wǎng)絡升級帶來諸多困難。軟件定義網(wǎng)絡（Software Defined Networking，SDN）正是在此背景下被提出的一種新型網(wǎng)絡技術。SDN分離了數(shù)據(jù)平面與控制平面，并將其分別抽象出來封裝成SDN交換機和SDN控制器。

作為一種實現(xiàn)了SDN控制器和交換設備通信的標準化協(xié)議，OpenFlow得到業(yè)界廣泛關注，商業(yè)化道路越走越遠，但相關設備質量良莠不齊，設備的協(xié)議一致性、互通性等方面的問題日益凸顯。因此，相關協(xié)議實現(xiàn)的測試技術就成為了解決這些問題的根本方法。

一致性測試是網(wǎng)絡協(xié)議測試中最關鍵的測試，也是其他測試類型的基礎。雖然ONF針對OpenFlow的測試標準已開展起來，但目前SDN交換機的一致性測試評估方案還存在很大的挑戰(zhàn)。一致性測試過程中，測試集模型的建立是其中十分重要的步驟，本文根據(jù)當下SDN一致性測試的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了兩個OpenFlow交換機協(xié)議一致性測試的測試集模型。

2　OpenFlow交換機

OpenFlow協(xié)議規(guī)范中充分體現(xiàn)了包含OpenFlow交換機、SDN控制器和OpenFlow協(xié)議的搭建SDN的架構設計，具體如圖1所示。

圖1　OpenFIow交換機邏輯結構

在OpenFlow交換機中，流表、安全通道以及OpenFlow協(xié)議，是OpenFlow v1.0規(guī)范的核心組件。其中，流表，負責數(shù)據(jù)包查詢與轉發(fā)操作；安全通道，負責與外部的SDN控制器進行通信；OpenFlow協(xié)議負責傳遞控制器與OpenFlow交換機間的控制和管理信息。

3　測試集模型

一致性測試評估過程是指完成所有的一致性測試的完整過程，從而可以對被測協(xié)議實現(xiàn)與一個或者多個基礎協(xié)議規(guī)范的協(xié)議一致性能力進行評估。測試集具有層次結構，且一個測試集由多個測試組組成，除可包括更細分的測試組外，每個測試組可包含多個測試例，每個測試例有特定測試目的，例如驗證被測協(xié)議實現(xiàn)具有某一能力。根據(jù)測試事件的順序排列，可設計出每個測試的測試步，將測試例模塊化。由于OpenFlow協(xié)議規(guī)范的功能點眾多，這里的測試集模型只列出了一個測試集的框架，并沒有詳細至每個測試例的功能點。

3.1測試集模型之一

ONF在2013年推出了針對OpenFlow1.0的測試說明書，該說明書依據(jù)OpenFlow交換機規(guī)范1.0.0和勘誤v1.0.1制定，包括10個分組，制訂了共記200多個測試用例。將其以測試集模型的形式表現(xiàn)如圖2所示。

圖2　測試集模型一

由ONF提出的OpenFlow交換機一致性測試規(guī)范1.0.1被作為唯一標準，但其一致性測試是針對協(xié)議規(guī)范的內(nèi)容進行功能上的測試活動。

3.2測試集模型之二

ISO（國際標準化組織）和IEC（國際電工委員會）聯(lián)合制定了國際標準ISO/IEC 9646，提出網(wǎng)絡協(xié)議一致性測試的方法和框架，根據(jù)一致性測試的一致性指示程度，ISO/IEC 9646將一致性測試分為3類：基本互連測試、能力測試和行為測試。

參考文獻［13］提出了另一種測試集模型，本文將其進行了進一步優(yōu)化，具體如圖3所示。

圖3　測試集模型二

基本互連測試，目的是為了確認被測協(xié)議實現(xiàn)與所實現(xiàn)協(xié)議是否有足夠一致性，使被測協(xié)議實現(xiàn)與測試系統(tǒng)互聯(lián)互通，因此這里測試交換機的安全通道的建立與保持的能力；能力測試，是對被測協(xié)議實現(xiàn)可以觀察的能力能否符合靜態(tài)一致性要求以及ICS聲明的能力而進行的測試，而靜態(tài)一致性要求則規(guī)定了協(xié)議實現(xiàn)為利于協(xié)議實現(xiàn)與測試系統(tǒng)之間的交互所允許的最基本能力，因此能力測試是測試交換機基本配置管理和狀態(tài)讀取及數(shù)據(jù)包轉發(fā)的能力；行為測試，是在規(guī)范限制內(nèi)對某種協(xié)議實現(xiàn)提供一種盡量全面的測試，盡可能的覆蓋了所實現(xiàn)協(xié)議規(guī)定的整個動態(tài)一致性的范圍，確認被測協(xié)議實現(xiàn)能夠符合動態(tài)一致性要求的程度，因此行為測試針對的是交換機的匹配數(shù)據(jù)單元流表的行為測試。

4　結束語

SDN/OpenFlow技術是未來互聯(lián)網(wǎng)技術的一個重要發(fā)展方向，針對SDN/OpenFlow技術的相關協(xié)議的測試技術也尚處于起步階段。本文介紹了兩種當下的OpenFlow交換機協(xié)議一致性測試的測試集模型，希望為后續(xù)測試標準的制定、SDN/OpenFlow技術的進一步發(fā)展以及相關設備的部署等工作提供一定參考。

［1］黃韜.軟件定義網(wǎng)絡核心原理與應用實踐［M］.北京：人民郵電出版社，2014.

［2］袁廣翔.軟件定義網(wǎng)絡技術發(fā)展與應用研究［J］.現(xiàn)代電信科技，2013（4）：45-50.

［3］張朝昆，崔勇，唐翯祎等.軟件定義網(wǎng)絡（SDN）研究進展［J］.軟件學報，2015，26（1）：62-81.

［4］張順淼，鄒復民.軟件定義網(wǎng)絡研究綜述［J］.計算機應用研究，2013，（8）：2246-2251.

［5］左青云，陳鳴，趙廣松等.基于OpenFlow的SDN技術研究［J］.軟件學報，2013（5）：1078-1097.

［6］McKeown，Anderson Balakrishnan，et al.OpenFlow：enabling innovation in campus networks［J］.ACM SIGCOMM Computer Communication Review，2008，38（2）：69-74.

［7］Open Networking Foundation（ONF）.OpenFlow Switch Specification 1.0.0［EB/OL］.http：//www.opennetworking.org.

［8］李強，余祥，齊建業(yè)，等.協(xié)議一致性測試研究進展［J］.西南科技大學學報，2013，28（4）：85-92.

［9］龐楊，史凡，孫震強.對SDN測試技術的探索與思考［J］.電信技術，2014（4）：22-24.

［10］趙峻琪.OpenFlow測試概述［J］.電信網(wǎng)技術，2014（2）：78-85.

［11］Open Networking Foundation（ONF）.Conformance Test Specification for OpenFlow Switch Specification 1.0.1［EB/ OL］.http：//www.opennetworking.org.2013.

［12］ISO/IEC.Information Technology-Open Systems Interconnection-Conformance Testing Methodology and Framework-Part 1：General concepts［S］.http：//www.iso.org.

［13］黃海濤.OpenFlow協(xié)議測試技術研究［D］.北京郵電大學，2014.

收稿日期：（2016-3-26）

Summary of the conformance test suite model of OpenFlow switch protocol

ZENG Suai，YIN Zhijian

Abstract：In this paper，in the view of the current situation of OpenFlow switch protocol testing technology research，this paper introduces two conformance test suite models of OpenFlow switch protocol.

Key words：OpenFlow switch；conformance testing；test set