CN102118230A - 一种基于ttcn的网络协议性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于TTCN的网络协议性能测试方法，包括步骤（1）编写测试用例及相应的适配器和编解码器，根据测试对象，选择性在测试用例中设计测试控制报文；（2）依据待测的网络协议性能参数选取测试用例；（3）依据测试用例进行测试配置；（4）测试***采用TTCN平台编译测试用例，注册适配器和编解码器；（5）运行测试用例，获取测试记录；（6）对测试进行记录统计分析，给出性能测试报告。本发明适用于一般协议性能测试，提出并规范了协议性能测试过程，同时将控制协议选择性地应用于基于TTCN的协议性能测试，降低了协议性能测试难度，增加了测试可理解性，提高了测试套重用率。

Description

一种基于TTCN的网络协议性能测试方法

技术领域

本发明涉及软件测试领域，具体涉及一种网络通信协议测试中的性能测试领域。

背景技术

网络协议是计算机***之间进行信息交换而必须共同遵守的一种约定，任何类型的网络服务都离不开具体的网络协议的支撑。自从TCP/IP协议族成为Internet事实的国际标准，新型网络应用不断出现。

网络协议的功能可以通过软件或硬件来实现。大多数网络协议标准文档，例如包含了Internet上几乎所有重要协议的RFC系列标准，采用的是人工语言描述。工程人员对于同一组网络协议的不同理解就会出现不同的协议实现体。同时，考虑到网络协议本身内容繁多复杂，极大可能存在功能不完全，甚会会出现错误的协议产品。因此，在协议产品投入大规模使用前，应对它们进行测试。这就是协议测试。从测试类型上讲，协议测试包括一致性测试、互操作性测试、鲁棒性测试、性能测试，每一种类型测试的测试目的各不相同。一致性测试的目的是为了检验协议实现是否严格遵循协议规约的描述。这方面的研究开展得最早，一直是协议测试研究的主要内容，并且形成了国际化的测试标准系列ISO/IEC 9646——一致性测试的方法和框架。互操作性测试用来验证同一协议，不同版本协议实现之间能否正确地交互数据，是保障整个通信***中来自不同厂商的各种设备正常通信的重要手段。鲁棒性测试主要是鲁棒性测试是以检验被测实现对其发生的有影响的各种异常情况的处理能力，以及在处理完成后仍然能够正常工作的能力为目标的。协议性能测试目的是在不同的网络负载下测试被测实现的性能参数，看其是否达到了相关的性能指标。协议性能指标是协议服务质量是否满足应用需求的重要参数。目前，协议性能测试的研究还处于起步阶段，没有一个统一的公认标准，并且对于协议性能测试的测试内容，测试方法，测试配置以及测试参数等都没有定义，这些都是协议性能测试亟需解决的问题。

基于以上背景，本发明提出了一种基于TTCN的网络协议性能测试方法。该方法适用于一般协议性能测试，提出并规范了协议性能测试过程，同时将控制协议选择性地应用于TTCN协议性能测试，降低了协议性能测试难度，增加了测试的可理解性，提高了测试套的重用率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于TTCN的网络协议性能测试方法，该方法针对协议性能测试在测试内容，测试方法，测试配置以及测试参数等都没有明确定义的情况下，提出并规范了协议性能测试过程，同时将TTCN应用于协议性能测试，降低了协议性能测试难度，提高了测试套的重用率。

为达到上述目的，本发明提供的一种基于TTCN的网络协议性能测试方法，包含以下步骤：

步骤1)针对各种网络协议性能参数编写测试用例及相应的适配器和编解码器；所述测试用例采用TTCN语言编写，若测试用例需要测试***与被测***间进行测试控制交互而被测协议不具有该交互功能，则测试用例包含有实现该交互功能的测试控制报文；

步骤2)依据待测的网络协议性能参数选取测试用例；

步骤3)依据测试用例进行测试配置；

步骤4)测试***采用TTCN平台编译测试用例，注册适配器和编解码器；

步骤5)运行测试用例，获取测试记录；

步骤6)对测试记录统计分析，给出性能测试报告。

所述步骤1)中控制协议报文包含字段有交互控制信息、被测协议所属协议层、报文长度、测试数据和测试反馈数据。交互控制信息用于标志测试***和被测***间测试的开始、执行和停止；被测协议所属协议层用于表示被测协议在协议栈的哪一层，比如工P层，传输层，应用层等；报文长度表示性能测试控制协议报文总长度(包括首部长度和数据部分长度)；测试数据与测试反馈数据是性能分析的基础数据，根据具体的测试对象灵活自定义。如在UDP协议丢包率性能测试中测试数据可以设计测试报文序号和发送数据包数量，测试反馈数据可以设计为收到数据包数量。测试报文序号用于标志正在发送测试报文的序号，同时具有统计测试报文总数的意义，发送数据包数量用于标志预备发送的总的测试报文数量，收到数据包数量标志被测***收到的测试报文数量。

所述步骤1)和步骤2)中网络性能参数是从协议性能规范、功能规范和协议实现申明出发确定的。网络协议性能参数包含丢包率、延时、吞吐量和错误比率等。

所述步骤1)和步骤4)中TTCN是一种类似于高级程序设计语言的测试语言，具有非常强大和灵活的语法语义规则。本发明将TTCN应用于协议性能测试，利用了TTCN在测试纪录表示、测试体系结构描述和测试执行过程三个方面的表述能力。TTCN具有丰富的基本语言元素，完善的程序语句和操作语句，支持各种测试行为的描述。数据类型用于定义测试纪录的类型；数据模板用于定义具体的测试纪录结构；测试组件和通信端口定义可以描述测试体系结构。TTCN模块控制部分中可以利用执行(execute)语句执行测试用例。编解码器实现测试***和被测协议实现间通讯数据的编解码。适配器负责转换测试***与被测协议实现间的通信接口，实现测试***与被测协议实现间的通信。

所述步骤3)中测试配置包括测试***的配置、被测***的配置、测试***与被测***间的网络配置。测试***的配置包括配置主机网卡，测试***的工P地址，测试***端口设置，被测***端口设置等；被测***的配置包括打开相应端口等；测试***与被测***间的网络配置包括连接被测***与被测***之间的网络链路。

本发明所述的基于TTCN的网络协议性能测试方法，规范了协议性能测试过程；通过引入测试控制协议，弥补了某些网络协议在性能测试过程中不具备测试交互功能的限制，增加了测试的可理解性；利用TTCN实现测试套，可降低协议性能测试难度，提高测试套的重用率。上述基于TTCN语言的引入测试控制协议的性能测试方法在网络协议的性能测试中具有较强的普适性。

附图说明

图1是本发明一种基于TTCN的网络协议性能测试方法的测试流程图；

图2是DHCP请求响应时间性能测试控制协议报文实例；

图3是DHCP请求响应时间性能测试控制协议执行过程示意图，显示协议执行交换的报文；

图4是UDP协议丢包率的性能测试控制协议报文实例；

图5是UDP协议丢包率的性能测试控制协议执行过程示意图，显示协议执行交换的报文。

具体实施方式

为了更清楚地体现本发明基于TTCN的网络协议性能测试方法的具体执行过程以及控制协议报文在协议性能测试中的应用，此处介绍三个具有代表性的性能测试用例的测试控制报文设计，并对其中一种性能测试用例的测试过程进行详细说明。

在TCP连接响应时间性能测试中不需要设计控制协议，因为TCP协议是一种面向连接的协议，本身具有交互的功能。在测试端通过TCP握手过程中的SYN和SYN_ACK报文来统计测试***与被测试***的TCP连接响应时间。DHCP协议和UDP协议的性能测试需要设计控制协议，因为这两种协议都不具有交互功能。但是由于测试对象的不同，因此设计的控制协议有部分不同。

下面分别介绍DHCP请求响应时间性能测试与UDP丢包率性能测试的测试控制报文实例和控制协议执行过程。

图2是DHCP请求响应时间性能测试控制协议报文实例。其中发送时间是测试数据部分，接收时间和反馈发送时间是由被测试端构造的反馈测试数据部分。图3是DHCP请求响应时间性能测试控制协议执行过程示意图。测试端首先发送测试请求报文(0x01)，该报文携带有测试端发送时间的信息，被测试端(DHCP服务器)接收到上述0x01报文后反馈一个测试响应报文(0x02)，其中携带有测试端发送时间，被测试端接收时间及反馈发送时间，测试端收到该报文后通过分析即可得到全程响应时间，服务端处理时间，并给出请求响应时间性能测试的测试报告。

图4是UDP丢包率性能测试控制协议报文实例。测试数据包含发送序号和发送数据包总数字段，被测试端接收时间和被测试端反馈发送时间是反馈测试数据。

下面以UDP丢包率性能测试为例说明其控制协议设计、执行及整体测试过程。参考图1，具体实施步骤如下：

(1)针对网络协议UDP协议的性能参数编写测试用例及相应的适配器和编解码器。此测试用例需要测试***与被测***间进行测试控制交互而被测协议UDP不具有该交互功能，因此需要在测试用例中加入测试控制报文。测试用例用TTCN-3语言编写，相应的适配器和编解码器用C#语言编写。测试用例需要编写UDPTest_Type.ttcn3，UDPTest_Template.ttcn3，UDPTest_Function.ttcn3和UDPTest_Testcases.ttcn3四个文件。适配器需要分别编写UDPSendsocket.cs，StimulusAdapter.cs和ResponseAdapter.cs文件。编解码器需要编写UDPTestCodec.cs文件。

(2)依据待测的网络协议UDP丢包率性能参数选取测试用例UDPTest_losePacket。

(3)依据测试用例进行测试配置。测试配置包括测试***的配置、被测***的配置、测试***与被测***间的网络配置。测试***的配置包括配置主机网卡，测试***的IP地址，测试***的UDP端口，被测***的UDP端口；被测***的配置包括打开被测***的与测试***配置的被测***UDP端口相一致的UDP端口，并加载响应控制协议报文的应用程序；测试***与被测***间的网络配置包括连接测试***与被测***之间的网络链路。

(4)测试***采用TTCN-3平台编译测试用例，注册适配器和编解码器。编译包含有测试用例的4个TTCN-3文件UDPTest_Type.ttcn3、UDPTest_Template.ttcn3、UDPTest_Function.ttcn3和UDPTest_Testcases.ttcn3。适配器和编解码器的注册需要先将(1)中编写的C#文件编译成.dll文件，然后分别注册StimulusAdapter.dll和UDPTestCodec.dll。

(5)运行测试用例，获取测试记录；运行测试用例UDPTest_losePacket。

(6)对测试记录进行统计分析，得出性能参数的测试结论，提交测试报告。

在步骤(1)中针对UDP丢包率测试用例设计性能测试控制协议(PTCP)，报文格式如图4所示。其中控制字段占一个字节，用于标志测试***和被测***间测试的开始、执行和停止，可选值包括开始测试(0x01)、执行测试(0x02)、意外终止测试(0x03)、正常结束测试(0x04)，其它控制字段可以自定义；协议层字段占一个字节，用于表示被测协议在协议栈的哪一层，UDP在传输层，此字段值为0x03；报文长度字段占2个字节，表示性能测试控制协议报文总长度(包括首部长度和数据部分长度)；测试数据包含发送序号和发送数据包总数字段。发送序号占2个字节，用于标志正在发送测试报文的序号；发送数据包总数字段占2个字节，表示预期发送测试包的个数；反馈测试数据包括反馈数据包数量。反馈数据包数量占2个字节，表示被测***接收到的测试数据包总数。

参考图5，UDP丢包率性能测试控制协议执行过程如下所示：

1)测试端在端口A向被测端的端口B发送UDP报文，其中UDP数据部分即性能测试控制协议报文的控制字段为0x01，发送序号为0，发送数据包的数量字段填充测试包的个数，要求被测试端给出响应。

2)被测试端在端口B监听到UDP数据包后，判断数据部分的性能测试控制协议报文，如果源端口是A，控制字段为0x01，发送序号为0，则将发送数据包的数量字段内的数据提取保存，同时向测试端的端口A发送响应报文，报文中发送序号仍然设置为0。

3)测试端在端口A收到B的响应报文后，开始发送测试报文，其中控制字段设置为0x02，测试端持续向B发送UDP数据包，不必等待B的响应，测试包的发送序号从1开始计数，直到发送包的总数量达到预定设置总数量。此时被测试端只需在端口B监听来自A的UDP数据包并判定控制字段若为0x02，则继续判断发送序号，若发送序号在1～总的数据包数量之间，则计数变量count计数一次。若控制字段为0x03，发送停止测试响应报文，其中控制字段设置为0x03，发送数据包的数量字段填充被测试端接收到的数据包。

4)测试端发送完UDP测试包后，发送一个正常结束测试的UDP数据包，其中控制字段设置为0x04，发送序号设置为最大值65535，要求对方给出响应。被测试端接收到该数据包后，发送响应报文，其中控制字段设置为0x04，将接收到的总的测试报文数量填充到反馈数据字段。

5)测试端接收到停止测试响应报文后，测试端和被测端停止测试报文发送，进行丢包率的计算，并显示结果，结束测试。

上述性能测试控制协议设计时，测试数据包的最大数量是65535个，对于丢包率性能测试来讲，这个数量应该足够。每个数据包的大小同样可以进行设置，其最大值取决于网络所允许数据包的最大长度。测试包的数量Packet Number和每个测试包的大小Packet Size共同决定了测试负载.上述测试方法中的第一个通知数据报和最后一个结束数据报由于采用UDP，可能会丢失，结果造成测试超时。这种丢失对于第一个数据报来讲损失并不大，但对于最后一个数据包来讲，损失较大，因为丢包率测试已经耗费了网络许多资源，由于最后一个数据包丢失而前功尽弃则很不划算。改进的办法就是最后一个数据报采取丢失重传机制，确保测试的结果正确接收。

用TTCN-3实现UDP性能测试套，其中包含上述UDP丢包率性能测试用例。载入测试套，选择UDP丢包率测试用例，进行测试配置，执行测试，可以获得UDP协议丢包率测试结果，如表1所示，其中包括测试时间，测试内容和测试结论。

表1UDP丢包率测试报告

Claims (4)

1.一种基于TTCN的网络协议性能测试方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1）针对各种网络协议性能参数编写测试用例及相应的适配器和编解码器；所述测试用例采用TTCN语言编写，若测试用例需要测试***与被测***间进行测试控制交互而被测协议不具有该交互功能，则测试用例包含有实现该交互功能的测试控制报文；

步骤2）依据待测的网络协议性能参数选取测试用例；

步骤3）依据测试用例进行测试配置；

步骤4）测试***采用TTCN平台编译测试用例，注册适配器和编解码器；

步骤5）运行测试用例，获取测试记录；

步骤6）对测试记录统计分析，给出性能测试报告。

2.根据权利要求1所述的网络协议性能测试方法，其特征在于，所述测试控制报文包含字段有：交互控制信息、被测协议所属协议层、报文长度、测试数据和测试反馈数据。

3.根据权利要求1所述的网络协议性能测试方法，其特征在于，所述网络协议性能参数包含丢包率、延时、吞吐量和错误比率。

4.根据权利要求1或2或3所述的网络协议性能测试方法，其特征在于，所述步骤3）测试配置包括测试***的配置、被测***的配置、测试***与被测***间的网络配置。

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