网络协议一致性测试平台设计

目前， 我国网络产品检测的技术水平和能力与国际上存在较大差距，协议一致性测试产品的设计大多停留在测试方法的理论研究上，在协议测试的通用平台方面还缺乏较好的解决方案。

　　1 网络协议一致性测试概述

　　网络协议的一致性测试是一种功能性的黑盒测试，通常包括静态测试和动态测试两类。静态测试是指协议实现者向测试方提交"协议实现一致性声明"与协议中的静态一致性要求相比较，动态测试是运行测试集对DUT(Device under Test)进行测试。

　　协议一致陛测试包括三个阶段：第一阶段是测试生成，为特定协议产生独立于所有协议实现的抽象测试集;第二阶段是测试实现，把抽象测试集中的测试例转换成可执行的测试例;第三阶段为测试执行，在特定的DUT上执行测试用例。

　　通用网络协议一致性测试平台用于动态测试，也分为三个阶段：第一阶段是对一个指定的协议生成一个测试套集，根据协议的要求，这个测试套集可以在实现前对收发双方进行的交互进行完全设定，或者在某些需要双方互动(字段值需要对方的数据来进行填写)的字段给出一个变量。第二阶段是按照这个测试套集对被测设备的协议实现(DUT)进行黑盒测试;第三个阶段是通过比较DUT的实际输出与预期输出的异同，从而实现网络协议的一致性测试。

　　通用平台对各个不同的协议可支持生成不同的测试套集，分别进行测试和一致性对比。

　　2 通用平台组成

　　通用平台由控制台、测试机两部分组成。其中控制台负责配置测试套集的策略、测试结果的统计分析及人机交互;测试机负责生成或接收测试套集，然后生成测试流发送到被测设备;并从被测设备接收测试数据;然后将数据返回控制台。如图1所示。

　　2.1 控制台

　　控制台硬件可以是一台PC机，其网卡与测试机控制口相连。在高层通过人机对话界面，对协议、算法及网络参数进行配置，对测试套集生成模式及使用方式等进行策略设置;通过驱动程序与测试机进行通信，向测试机输入测试套集的参数配置，并接收测试机输出的结果;并对测试结果进行统计分析。

　　软件模块包括界面模块、协议接口模块、算法接口模块、网络接口模块、通信模块、统计分析模块。

　　2.2 测试机

　　2.2.1 硬件组成

　　测试机硬件采用高性能、高可靠性、高稳定性的嵌入式多核处理器平台。配置高速100M、1000M自适应以太网口，可扩展的大容量DDR2内存和大容量的Flash空间。硬件框图如图2所示，多核处理器平台的核心部件为CPU、CPLD和FPGA。

　　CPU主要用于接收来自控制机的网络、协议、算法参数并生成实现网络协议的测试套集，它可以直接对被测设备发送或者接收测试流，或者通过自定义总线将测试套集存储在SRAM中，以实现快速的测试;它还实现对外围配套器件的控制，包括DDR、Flash、噪声、日历时钟以及译码等。CPU的PCI总线转换出一个网络，作为测试机的控制口，与控制机进行通信。CPU的串口总线接出一个RS232串口。

　　CPLD主要用于CPU启动、数据总线的译码、FPGA逻辑配置等处理。

　　FPGA主要用于网络接口处理和测试流发送、接收。首先，它提供两个软MAC核与PHY芯片相连实现DUT的发送和接收网口;其次，它提供另外两个软MAC核可以允许CPU直接与DUT进行发送接收测试流;也可以调用外部SRAM实现测试流发送接收等操作。FPGA和CPU之间有两种不同的通讯接口，一种是数据总线接口，用于传输基本配置信息、状态信息和SRAM数据;一种是RGMII网口接口，用于传输测试流数据。

CPU软件使用裁剪的定制LINUX操作系统，内核版本2.6以上，配IPv4协议栈等。CPU要实现的软件功能比较多，软件模块有以下几个：

　　(1)与控制机的通信模块：负责接收来自控制机的网络、协议、算法参数以及其他命令，并回送测试结果。

　　(2)算法实现模块：实现协议中需要的算法。

　　(3)套集生成模块：这是实现一个协议所需要的IP包的集合，包括发送的IP包和接收的IP包。每个不同的协议将产生定制的套集。每个套集的主要流程就是生成指定的某个协议所需IP包的过程。但是在协议的实现上，会按照协议的要求对相应的字段进行边界测试、正确性和错误测试。并体现在不同的测试流里。

　　(4)测试流发送模块：将存储在SRAM里的测试流发送至DUT。

　　(5)测试流接收模块：接收DUT发出的响应流，存储在SRAM里。

　　(6)结果的协议分析模块：CPU接收到测试流后，将其按照协议要求拆分成各个字段，并与协议进行比对分析。并将结果发送到与控制机的通信模块。

　　在发送IP包和接收IP包有关联的情况下，比如IV向量由接收包传递过来后才能确定下一包发送的内容，必须由CPU直接进行测试。

在协议比较简单，发送IP包和接收IP包没有关联的情