CN107579862B - 一种测量设备网络通信能力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种测量设备网络通信能力的方法。所述方法包括由安装在与被测设备网络连接的测试电脑上的软件执行的以下步骤：模拟ARP攻击，测量被测设备处理广播数据的能力；模拟ICMP攻击，测试被测设备处理PING数据的能力；模拟socket连接建立和断开过程，测量被测设备处理socket连接的能力；模拟半连接建立和断开过程，测量被测设备处理半连接的能力。本发明通过四项测试评价设备的网络通信能力，能够更全面、更具说服力地评价设备的网络通信能力。应用本发明所述方法，能够在电子设备出厂前就对其进行网络通信能力测试，以判断其能否较好地适应实际的复杂网络环境。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种测量设备网络通信能力的方法。
背景技术
网络通信是计算机和通信相结合而产生的一种新的通信方式，它是各类计算机通信网赖以建立的基础。网络通信的发展已经有30多年的历史，在人类进入信息社会的过程中，网络通信正起着越来越重要的作用。
目前，具有网络通信能力的设备越来越多。但是很多设备只能在相对干净和简单的网络环境中正常运行，当网络环境变得复杂，比如网络中进入的无用数据或干扰数据较多时，有些设备因不能有效过滤无用数据而无法正常工作。因此，设备在出厂前就应该进行网络通信能力的测试，以判断其能否较好地适应工作现场的实际网络环境。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种测量设备网络通信能力的方法，通过模拟TCP/IP各个子协议的数据包内容，对被测设备发起测试攻击，实现被测设备网络通信能力的自动测量。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种测量设备网络通信能力的方法，包括由安装在与被测设备网络连接的测试电脑上的软件执行的以下步骤：
模拟ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)攻击，测量被测设备处理广播数据的能力；
模拟ICMP(Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议)攻击，测量被测设备处理PING数据的能力；
模拟socket连接建立和断开过程，测量被测设备处理socket连接的能力；
模拟半连接建立和断开过程(也称洪水攻击)，测量被测设备处理半连接的能力。
进一步地，所述模拟ARP攻击，测量被测设备处理广播数据的能力，具体包括：
按照ARP的数据结构和规则构建模拟的ARP广播数据包，其中的目的IP(InternetProtocol Address，互联网协议地址)地址和目的MAC(Media Access Control，物理地址)地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
向网络周期发送所述ARP广播数据包，并接收被测设备的返回数据；
通过逐渐减小发送数据包的周期(即逐渐提高发送数据的速率)获得被测设备单位时间内能够正确处理ARP广播数据包个数的最大值。
进一步地，所述模拟ICMP攻击，测量被测设备处理PING数据的能力，具体包括：
按照ICMP的数据结构和规则构建模拟的ICMP数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
向网络周期发送所述ICMP数据包，并接收被测设备的返回数据；
通过逐渐减小发送数据包的周期，获得被测设备单位时间内能够正确处理ICMP数据包个数的最大值。
进一步地，所述模拟socket连接建立和断开过程，测量被测设备处理socket连接的能力，具体包括：
按照socket的连接规则构建模拟的请求数据包和响应数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
模拟socket连接建立和断开过程：开始一个socket连接建立和断开周期：向网络发送请求数据包，接收被测设备返回的确认数据，向网络发送所述响应数据包；断开所述socket连接。重复所述socket连接建立和断开周期。
通过逐渐减小socket连接建立和断开的周期，获得单位时间内能够完成socket连接建立和断开的次数的最大值。
进一步地，所述模拟半连接建立和断开过程，测量被测设备处理半连接的能力，具体包括：
按照socket的连接规则构建模拟的请求数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
模拟半连接建立和断开过程：开始一个半连接建立和断开周期：建立半连接：向网络发送所述请求数据包，接收被测设备返回的确认数据；半连接建立后断开所述半连接；重复所述半连接建立和断开周期。
通过逐渐减小半连接建立和断开的周期，获得单位时间内能够完成半连接和断开的次数的最大值。
进一步地，所述方法还包括：对得到的被测设备处理广播数据的能力、处理PING数据的能力、处理socket连接的能力和处理半连接的能力分别打分，并对每项打分进行加权求和得到定量表示的被测设备的网络通信能力。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的一种测量设备网络通信能力的方法，通过模拟ARP攻击，测量被测设备处理广播数据的能力，模拟ICMP攻击，测量被测设备处理PING数据的能力，模拟socket连接建立和断开过程，测量被测设备处理socket连接的能力，模拟半连接建立和断开过程，测量被测设备处理半连接的能力，实现了通过模拟TCP/IP多个子协议的数据包内容，对被测设备发起测试攻击来自动测量被测设备的网络通信能力。采用四项测试能够更全面、更具说服力地评价设备的网络通信能力。应用本发明所述方法，能够在电子设备出厂前就对其进行网络通信能力测试，以判断其能否较好地适应实际的复杂网络环境。
附图说明
图1为本发明实施例一种测量设备网络通信能力的方法的流程图；
图2为ARP报文格式示意图；
图3为ICMP报文格式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例一种测量设备网络通信能力的方法的流程图如图1所示，所述方法包括由安装在与被测设备网络连接的测试电脑上的软件执行的以下步骤：
步骤101，模拟ARP攻击，测量被测设备处理广播数据的能力；
ARP是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP子协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收包含MAC的返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。本步骤是通过ARP攻击，即模拟主机在网络上广播包含被测设备IP地址的ARP请求，并接收返回消息，测量被测设备处理广播数据的能力。
步骤102，模拟ICMP攻击，测量被测设备处理PING数据的能力；
ICMP是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。在网络中经常会使用到ICMP协议，比如经常使用的用于检查网络通不通的PING命令，PING的过程实际上就是ICMP协议工作的过程。PING也属于一个通信协议，是TCP/IP协议的一部分。利用“PING”命令可以检查网络是否连通，分析和判定网络故障。本步骤就是通过模拟ICMP攻击即PING过程，测量被测设备处理PING数据的能力。
步骤103，模拟socket连接建立和断开过程，测量被测设备处理socket连接的能力；
网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。socket本质是编程接口对TCP/IP的封装，TCP/IP要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是socket编程接口。socket连接过程包含以下三次握手：
1)客户端发起连接请求；
2)服务端确认连接请求；
3)客户端再次确认连接。
本步骤就是通过模拟socket连接建立(上述三次握手)和断开过程，测量被测设备处理socket连接的能力。一般采用单位时间内能够完成socket连接建立和断开过程次数的多少表示被测设备处理socket连接的能力。
步骤104，模拟半连接建立和断开过程，测量被测设备处理半连接的能力。
半连接也称洪水攻击。洪水攻击是目前黑客比较常用的一种攻击技术，特点是实施简单，威力巨大，大多可无视防御***。半连接的建立只包含上述三次握手的前两次握手1)和2)。由于不是完整的三次握手，因此形象地称为半连接。本步骤是通过模拟半连接建立和断开过程，测量被测设备处理半连接的能力。一般采用单位时间内能够完成半连接建立和断开过程次数的多少表示被测设备处理半连接的能力。
本实施例通过模拟TCP/IP多个子协议的数据包内容，对被测设备发起测试攻击来自动测量被测设备的网络通信能力。四项测试中的每一项测试都能单独反映应用被测设备的网络通信能力，采用四项测试能够更全面地测量设备的综合通信能力，也更具说服力。应用本实施例所述方法，能够在电子设备出厂前就对其进行网络通信能力测试，以判断其能否较好地适应实际的复杂网络环境。
作为一种可选实施例，所述模拟ARP攻击，测量被测设备处理广播数据的能力，具体包括：
步骤1011，按照ARP的数据结构和规则构建模拟的ARP广播数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
步骤1012，向网络周期发送所述ARP广播数据包，并接收被测设备的返回数据；
步骤1013，通过逐渐减小发送数据包的周期，获得被测设备单位时间内能够正确处理ARP广播数据包个数的最大值。
本实施例给出了实现模拟ARP攻击测量被测设备处理广播数据能力的一种技术方案，通过构建模拟的ARP广播数据包、向网络中发送ARP广播数据包、接收被测设备的返回数据等步骤，测量被测设备处理广播数据的能力。ARP报文格式如图2所示，图中每一行为32位，也就是用4个8位组表示。关于ARP报文格式这里不进行详细说明。本实施例中以被测设备单位时间内能够正确处理ARP广播数据包个数的最大值表示被测设备处理广播数据的能力，所述最大值越大，被测设备处理广播数据的能力越强。所述最大值通过逐渐减小发送数据包的周期，也就是提高数据包发送速率获得。当发送速率较小时，被测设备能够正常接收、解析并返回数据。当发送速率提高到一定值时，被测设备将无法正常工作，比如无法正常接收，或无法正确解析接收数据，从而导致测试软件接收不到被测设备返回的数据，或返回的数据不正确。据此可判断被测设备是否正常工作。被测设备刚好能正常工作时，单位时间内能够正确处理ARP广播数据包的个数即为所述最大值。
作为一种可选实施例，所述模拟ICMP攻击，测量被测设备处理PING数据的能力，具体包括：
步骤1021，按照ICMP的数据结构和规则构建模拟的ICMP数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
步骤1022，向网络周期发送所述ICMP数据包，并接收被测设备的返回数据；
步骤1023，通过逐渐减小发送数据包的周期，获得被测设备单位时间内能够正确处理ICMP数据包个数的最大值。
本实施例给出了实现模拟ICMP攻击测量被测设备处理PING数据能力的一种技术方案，通过构建模拟的ICMP数据包、向网络中发送ICMP数据包、接收被测设备的返回数据等步骤，测量被测设备处理PING数据的能力。ICMP报文格式如图3所示，包含一个8字节长的包头，其中前4个字节是固定的格式，包含8位类型字段，8位代码字段和16位的校验和；后4个字节根据ICMP包的类型而取不同的值。关于ICMP报文格式这里不进行详细说明。本实施例中以被测设备单位时间内能够正确处理ICMP数据包个数的最大值表示被测设备处理PING数据的能力，所述最大值越大，被测设备处理PING数据的能力越强。所述最大值通过逐渐减小发送数据包的周期，也就是提高数据包发送速率获得。当发送速率较小时，被测设备能够正常接收、解析并返回数据。当发送速率提高到一定值时，被测设备将无法正常工作，比如无法正常接收，或无法正确解析接收数据，从而导致测试软件接收不到被测设备返回的数据，或返回的数据不正确。据此可判断被测设备是否正常工作。被测设备刚好能正常工作时，单位时间内能够正确处理ICMP数据包的个数即为所述最大值。
作为一种可选实施例，所述模拟socket连接建立和断开过程，测量被测设备处理socket连接的能力，具体包括：
步骤1031，按照socket的连接规则构建模拟的请求数据包和响应数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
步骤1032，模拟socket连接建立和断开过程：开始一个socket连接建立和断开周期：向网络发送请求数据包，接收被测设备返回的确认数据，向网络发送所述响应数据包；断开所述socket连接。重复所述socket连接建立和断开周期。
步骤1033，通过逐渐减小socket连接建立和断开的周期，获得单位时间内能够完成socket连接建立和断开的次数的最大值。
本实施例给出了模拟socket连接建立和断开过程，测量被测设备处理socket连接的能力一种技术方案。首先，步骤1031按照socket的连接规则构建模拟的请求数据包和响应数据包；然后，步骤1032模拟socket连接建立和断开过程。建立一个完整的socket连接需要完成前述的三次握手，测试软件模拟三次握手中的客户端，被测设备为服务端。向网络发送请求数据包，模拟第一次握手；被测设备收到请求数据包并返回确认数据，测试软件接收被测设备返回的确认数据，模拟第二次握手；测试软件收到确认数据后向网络发送响应数据包，模拟第三次握手，socket连接完成。随后测试软件断开连接，一个socket连接建立和断开周期结束，开始下一个周期。最后，步骤1033通过逐渐减小socket连接建立和断开的周期，使被测设备刚好能正常工作，获得单位时间内能够完成socket连接建立和断开的次数的最大值。所述最大值越大，被测设备处理处理socket连接的能力超强。
作为一种可选实施例，所述模拟半连接建立和断开过程，测量被测设备处理半连接的能力，具体包括：
步骤1041，按照socket的连接规则构建模拟的请求数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
步骤1042，模拟半连接建立和断开过程：开始一个半连接建立和断开周期：建立半连接：向网络发送所述请求数据包，接收被测设备返回的确认数据；半连接建立后断开所述半连接；重复所述半连接建立和断开周期。
步骤1043，通过逐渐减小半连接建立和断开的周期，获得单位时间内能够完成半连接和断开的次数的最大值。
本实施例给出了模拟半连接建立和断开过程，测量被测设备处理半连接的能力一种技术方案。与上一实施例的方案基本相同，所不同的是半连接只需完成两次握手，因此，这里不再对本实施例进一步展开说明。
作为一种可选实施例，所述方法还包括：对得到的被测设备处理广播数据的能力、处理PING数据的能力、处理socket连接的能力和处理半连接的能力分别打分，并对每项打分进行加权求和得到定量表示的被测设备的网络通信能力。
本实施例给出了通过分别对四项测量结果打分得到被测设备综合的网络通信能力的方法。前面的实施例只是给出了用四项测量结果分别表示的网络通信能力，虽然也能表示被测设备的网络通信能力，但因没有对四项测量结果进行综合，不能方便地比较不同被测设备之间网络通信能力的优劣，也不便于对被测设备的网络通信能力进行等级(如优、良、合格、不合格等)评价。本实施例先对四项测量结果分别打分，再对四项得分进行加权求和得到综合得分。比如，可以规定每项满分为100分，并按照四项测量的重要性设定每项测量得分的加权系数，每项得分乘以对应的加权系数后求和可方便地得到最后的综合得分。有了被测设备网络通信能力的综合得分，通过规定优、良、合格、不合格等的阈值，可方便得到被测设备网络通信能力的等级。
上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种测量设备网络通信能力的方法，其特征在于，包括由安装在与被测设备网络连接的测试电脑上的软件执行的以下步骤：
模拟ARP攻击，通过向被测设备广播数据并检测被测设备的返回数据是否正常，测量被测设备处理广播数据的能力；
模拟ICMP攻击，通过向被测设备广播数据并检测被测设备的返回数据是否正常，测量被测设备处理PING数据的能力；
模拟socket连接建立和断开过程，通过向被测设备广播数据并检测被测设备的返回数据是否正常，测量被测设备处理socket连接的能力；
模拟半连接建立和断开过程，通过向被测设备广播数据并检测被测设备的返回数据是否正常，测量被测设备处理半连接的能力。
2.根据权利要求1所述的测量设备网络通信能力的方法，其特征在于，所述模拟ARP攻击，测量被测设备处理广播数据的能力，具体包括：
按照ARP的数据结构和规则构建模拟的ARP广播数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
向网络周期发送所述ARP广播数据包，并接收被测设备的返回数据；
通过逐渐减小发送数据包的周期获得被测设备单位时间内能够正确处理ARP广播数据包个数的最大值。
3.根据权利要求1所述的测量设备网络通信能力的方法，所述模拟ICMP攻击，测量被测设备处理PING数据的能力，具体包括：
按照ICMP的数据结构和规则构建模拟的ICMP数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
向网络周期发送所述ICMP数据包，并接收被测设备的返回数据；
通过逐渐减小发送数据包的周期，获得被测设备单位时间内能够正确处理ICMP数据包个数的最大值。
4.根据权利要求1所述的测量设备网络通信能力的方法，所述模拟socket连接建立和断开过程，测量被测设备处理socket连接的能力，具体包括：
按照socket的连接规则构建模拟的请求数据包和响应数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
模拟socket连接建立和断开过程：开始一个socket连接建立和断开周期：向网络发送请求数据包，接收被测设备返回的确认数据，向网络发送所述响应数据包；断开所述socket连接；重复所述socket连接建立和断开周期；
通过逐渐减小socket连接建立和断开的周期，获得单位时间内能够完成socket连接建立和断开的次数的最大值。
5.根据权利要求1所述的测量设备网络通信能力的方法，所述模拟半连接建立和断开过程，测量被测设备处理半连接的能力，具体包括：
按照socket的连接规则构建模拟的请求数据包，其中的目的IP地址和目的MAC地址为被测设备的IP地址和MAC地址；
模拟半连接建立和断开过程：开始一个半连接建立和断开周期：建立半连接：向网络发送所述请求数据包，接收被测设备返回的确认数据；半连接建立后断开所述半连接；重复所述半连接建立和断开周期；
通过逐渐减小半连接建立和断开的周期，获得单位时间内能够完成半连接和断开的次数的最大值。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的测量设备网络通信能力的方法，所述方法还包括：对得到的被测设备处理广播数据的能力、处理PING数据的能力、处理socket连接的能力和处理半连接的能力分别打分，并对每项打分进行加权求和得到定量表示的被测设备的网络通信能力。
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