IP网络新业务测试方案

zjol

中国网络通信集团企业研究院数据业务部  张震  唐戎  王志灵

    与单播及广播技术相比，IP组播技术可高效地实现点到多点通信，并可最大限度地节省网络资源。组播技术的独特优越性使其成为现阶段人们普遍关注的热点技术之一。而VPN业务历来都是电信运营商的最重要的业务应用之一，相对于传统的VPN技术来说，MPLSVPN在业务的提供上比传统的VPN技术更低价、更快速，而且MPLSVPN可以充分地利用MPLS技术的一些先进特性，比如说MPLS流量工程能力，MPLS的QoS保证等等，这些技术优势使MPLS VPN成为现阶段电信运营商普遍关注的新业务之一。本文将从运营商的实际需求出发，重点围绕运营商最为关心的性能、可控性、可管理性等几个方面问题，针对组播、MPLS VPN两种新兴业务给出实用的测试方案。

    一、IP组播路由器测试方案

    1.IGMP

    测试目的考察路由器对IGMP的支撑程度。

    测试说明组播源和接收者均设置在同一域内。接收者可通过发送IGMPJoin消息加入某一组播组，进而收到源发往该组播组的组播流；接收者还可通过发送IGMPLeave消息退出组播组(注：组播源和接收者均可用测试仪来仿真，如测试拓扑(2)中所示)。

    测试拓扑

    测试步骤1.接收者发送IGMPJoin消息加入指定组播组。

    2.组播源向指定组播组发送组播流，接收者可收到相应组播流。

    3.接收者发送IGMPLeave消息退出该组播组。

    2.组加入/离开时延

    测试目的测试组加入/离开时延

    测试说明组加入时延即从待测路由器收到指定组播组的Join消息到它开始向该指定组播组转发组播流的时延；组离开时延即从待测路由器收到指定组播组的Leave消息到它停止向该指定组播组转发组播流的时延。

    测试拓扑

    测试步骤1.接收者发送IGMPJoin消息加入指定组播组。

    2.组播源以保证无丢失的速率向指定组播组发送组播流，记录组加入时延。

    3.接收者发送IGMPLeave消息退出该组播组，记录组离开时延。

    3.PIM-SM混合类吞吐率

    测试目的测试用PIM-SM作为组播路由协议时，对应不同组播、单播比率的待测路由器吞吐率。

    测试说明在本测试中，待测试设备包含一个RP路由器和一个相邻的支撑PIM-SM的路由器。测试仪源测试端口需仿真第一跳路由器，目的测试端口需仿真最后一跳路由器。

    测试拓扑

    测试步骤1.将测试仪源测试端口仿真的第一跳路由器及目的测试端口仿真的最后一跳路由器配置成以待测RP路由器为RP。

    2.从仿真的最后一跳路由器，通过向RP路由器发送对应指定组播组的Join(*,G)消息加入RP树。

    3.将给定负载定为100%，从仿真的第一跳路由器，向指定组播组发送组播流；同时，发送单播流(第一次测可发10%组播、90%的单播)。

    4.若无分组丢失，则该组播、单播比率对应的吞吐率即为100%；若有分组丢失则逐渐降低给定负载，直至无分组丢失，此时的给定负载即为该组播、单播比率对应的吞吐率。

    5.改变组播、单播比率(如第二次可发20%组播、80单播)，重复上述过程，即可测得不同组播、单播比率对应的吞吐率。

    4.PIM-SM组吞吐率

    测试目的测试用PIM-SM作为组播路由协议时，对应不同组播组数的待测路由器吞吐率。

    测试说明在本测试中，待测试设备包含一个RP路由器和一个相邻的支撑PIM-SM的路由器。测试仪源测试端口需仿真第一跳路由器，目的测试端口需仿真最后一跳路由器。

    测试拓扑

    测试步骤1.将测试仪源测试端口仿真的第一跳路由器及目的测试端口仿真的最后一跳路由器配置成以待测RP路由器为RP。

    2.从仿真的最后一跳路由器，通过向RP路由器发送对应某一初始数量的指定组播组的Join(*,G)消息加入RP树。

    3.将给定负载定为100%，从仿真的第一跳路由器，向指定组播组发送组播流。

    4.若无分组丢失，则该组播组数对应的吞吐率即为100%；若有分组丢失则逐渐降低给定负载，直至无分组丢失，此时的给定负载即为该组播组数对应的吞吐率。

    5.改变组播组数，重复上述过程，即可测得不同组播组数对应的吞吐率。

    5.PIM-SM组播时延

    测试目的测试用PIM-SM作为组播路由协议时，组播流的最小、最大及平均时延。

    测试说明在本测试中，待测试设备包含一个RP路由器和一个相邻的支撑PIM-SM的路由器。测试仪源测试端口需仿真第一跳路由器，目的测试端口需仿真最后一跳路由器。

    测试拓扑同上。

    测试步骤1.将测试仪源测试端口仿真的第一跳路由器及目的测试端口仿真的最后一跳路由器配置成以待测RP路由器为RP。

    2.从仿真的最后一跳路由器，通过向RP路由器发送对应指定组播组的Join(*,G)消息加入RP树。

    3.从源测试端口以保证无丢失的速率经待测RP路由器向每个组播组发送组播流。

    4.测试对应每个组播组的最小、最大及平均时延。

    6.PIM-SM组加入/离开时延

    测试目的测试用PIM-SM作为组播路由协议时，组加入/离开时延。

    测试说明在本测试中，待测试设备包含一个RP路由器和一个相邻的支撑PIM-SM的路由器。测试仪源测试端口需仿真第一跳路由器，目的测试端口需仿真最后一跳路由器。组加入时延指从待测路由器接收到Join(*.G)消息开始，到它开始转发相应组播流的时延；组离开时延指从待测路由器接收到Prune(*.G)消息开始，到它停止转发相应组播流的时延。

    测试拓扑

    测试步骤1.将测试仪源测试端口仿真的第一跳路由器及目的测试端口仿真的最后一跳路由器配置成以待测RP路由器为RP。

    2.从源测试端口通过被测制备以保证无丢失的速率向相应的组播地址发送组播流。

    3.从仿真的最后一跳路由器，通过向RP路由器发送对应指定组播组的Join(*,G)消息加入RP树。

    4.从源测试端口以保证无丢失的速率经待测RP路由器向每个组播组发送组播流。

    5.记录组加入时延。

    6.待业务流达到稳态后，从仿真的最后一跳路由器，通过向RP路由器发送对应指定组播组的Prune(*,G)消息退出该RP树。

    7.记录组离开时延。

    7.PIM-SM组播组容量

    测试目的测试用PIM-SM作为组播路由协议时，在各种给定负载条件下，组播路由器无丢失转发组播流时可支撑的最大组播组数。

    测试说明在本测试中，待测试设备包含一个RP路由器和一个相邻的支撑PIM-SM的路由器。测试仪源测试端口需仿真第一跳路由器，目的测试端口需仿真最后一跳路由器。最后一跳路由器向某一初始数量的组播组发Join(*,G)消息加入组播组，第一跳路由器以某给定负载向相应的组播组发送组播流，验证无分组丢失，然后逐渐增加组播组数，直至发生分组丢失，记录对应的组播组数，即为在该给定负载条件下组播路由器可支撑的最大组播组数。

    测试拓扑

    测试步骤1.将测试仪源测试端口仿真的第一跳路由器及目的测试端口仿真的最后一跳路由器配置成以待测RP路由器为RP。

    2.从仿真的最后一跳路由器，通过向RP路由器发送对应某一初始数量的指定组播组的Join(*,G)消息加入RP树。

    3.将给定负载定为10%，从仿真的第一跳路由器，向指定组播组发送组播流。

    4.逐渐增加组播组数，直至发生分组丢失，记录此时的组播组数。

    5.增加给定负载(如第二次测可将给定负载定为20%)，重复上述过程，即可测得在不同给定负载条件下，组播路由器可支撑的最大组播组数。

    8.对特定组的开放和限制

    测试目的测试用PIM-SM作为组播路由协议时，组播路由器对特定组的开放和限制能力。

    测试说明在本测试中，待测试设备包含一个RP路由器和一个相邻的支撑PIM-SM的路由器。测试仪源测试端口需仿真第一跳路由器，目的测试端口需仿真最后一跳路由器。组播路由器应具有对特定组的开放和限制能力。

    测试拓扑同上。

    测试步骤1.将测试仪源测试端口仿真的第一跳路由器及目的测试端口仿真的最后一跳路由器配置成以待测RP路由器为RP。

    2.从仿真的第一跳路由器，向两个组播组发送组播流。

    3.从仿真的最后一跳路由器，通过向RP路由器发送对应两个组播组的Join(*,G)消息加入RP树。

    4.验证从目的端口可收到两个组播组的相应组播流。

    5.在RP路由器上做相应配置，禁止其中一个组，验证从目的端口无法收到被禁止的组播组对应的组播流，而未被禁止的组播流则不受影响。

    二、MPLSVPN测试方案

    1.P、PE及CE路由器路由信息

    测试目的验证P、PE及CE路由器路由信息正确性。

    测试说明按照RFC2547的描述，MPLSVPN网络中的P路由器应该只有核心网的路由信息，而没有VPN的相关路由信息，PE、CE路由器中只有与其直接相连VPN的相应路由信息，网络中没有任何路由器维护全部的路由信息，从而保证网络具有良好的可扩展性。同时，应保证同一VPN成员之间可正常通信，不同VPN成员之间彼此隔离，从而保证VPN网络的安全性。另外，CE-PE之间的路由协议可任选（如静态、RIP、OSPF及BGP等）

    测试拓扑

    测试步骤1.CE、PE起静态路由，进行MPLSVPN相关配置。

    2.通过showP路由器上的路由信息，验证P路由器是否只有核心网的路由信息，通过showPE、CE路由器上的路由信息，验证PE、CE路由器中只有与其直接相连VPN的相应路由信息,且不同VPN的路由信息彼此隔离。

    3.验证从红CE1可ping通红CE2，但ping不通黄CE1及黄CE2，验证从红CE2也只能ping通红CE1，而ping不通黄CE1及黄CE2；验证从黄CE1可ping通黄CE2，但ping不通红CE1及红CE2，验证从黄CE2也只能ping通黄CE1，而ping 不通红CE1及红CE2。

    4.CE、PE起其它路由协议(如RIP、IS－IS、OSPF及BGP等)，重复上述过程。

    2.地址可重叠性

    测试目的验证连至同一PE路由器的不同VPN可使用相同IP地址

    测试说明按照RFC2547中的描述，MPLSVPN网络中使用的地址是一个12字节的VPN-IPv4地址，其中包含：8字节的路由区分符(RD)及4字节的普通IP地址。这样，同一IP地址即可同时用于不同VPN中，并能正确路由。该特性可使VPN用户不受限制地使用内部私有IP地址。

    测试拓扑

    测试步骤1.连至同一PE路由器的两个CE配置相同的IP地址。

    2.验证从红CE1ping10.2.2.2只能 ping 到红CE2, 从黄CE1 ping 10.2.2.2只能 ping 到黄CE2。

    3.控制对VPN成员访问

    测试目的测试路由器对VPN成员访问的控制能力。

    测试说明相关路由器做相应配置应可实现对VPN成员的访问控制。

    测试拓扑同上。

    测试步骤1.进行MPLSVPN相关配置。

    2.验证从红CE1能ping到红CE2。

    3.从红CE1做相应配置，禁止对红CE2的访问，验证从红CE1不再能ping到红CE2。

    4.分别从PE1、PE2及红CE2做相应配置，禁止对红CE2的访问，重复上述验证过程。

    4.跨域方案

    测试目的测试路由器对跨域方案的支撑能力。

    测试说明按照RFC2547中的描述，MPLSVPN跨域方案主要有三种：VRF-to-VRF、EBGP及多跳EBGP，路由器应能支撑其中的一种或多种。

    测试拓扑

    测试步骤1.对路由器进行相应的配置。

    2.通过showASBR路由器的相应路由信息，验证跨自治域的路由信息被正确传递。

    3.验证跨自治域的同一VPN成员间正常通信，不同VPN成员间彼此隔离。

    5.PE路由器的最大路由能力

    测试目的测试PE路由器的最大路由能力。

    测试说明MPLSVPN网络中，功能复杂性大都体现在PE路由器上，因此，了解PE路由器的路由能力对于运营设备选型及业务开展至关重要。

    测试拓扑

    测试步骤1.在被测PE路由器上配置1个vpn。

    2.通过测试仪向vpn中发送路由，并发送一定的背景流量，查看路由转发表是否正常，背景流转发是否正常。

    3.逐渐增加路由条目数，直至背景流出现分组丢失，记录此时的路由条目数，即为被测路由器可支撑的最大路由数。

    三、结论

    本文主要从运营商的实际需求出发，给出了IP组播、MPLS VPN的实用测试方案。测试方案的目的在于，通过测试可使运营商对网络设备的性能、可控性、可管理性等几个方面有较为深刻的了解，进而可为运营商的设备选型乃至最终组网应用提供有益的参考。