IPv6自動化測試平臺:AIOT6的開發與實現

葉 丹，楊 鵬

（北京天地互連信息技術有限公司 北京100028）

1 概述

1.1 IPv6的發展

國際互聯網編號分配機構IANA（Internet Assigned Numbers Authority）于2011年2月3日用盡所有IPv4地址池，亞太地區APNIC（Asia Pacific Network Information Centre）也已經在2011年4月19日將IPv4地址分配完畢。IPv4網絡還同時面臨著帶寬管理困難、網絡監控困難、服務質量沒有保證、網絡安全保護能力有限、商業模式不清晰等問題，IPv6成為下一代互聯網的趨勢和必然。

許多國家和地區已經在積極地進行IPv6部署工作。美國方面提倡NGI計劃，已建成試驗網VBNS和Internet2，并要求國防部、政府網絡和ICP（internet content provider，互聯網內容提供商）于2008年6月前支持IPv6。澳大利亞在2009年7月發布了《澳大利亞政府實現IPv6策略》。歐洲方面，歐盟委員會已經在歐盟行政系統下成立了IPv6工作小組，為歐洲地區勾勒整體的IPv6發展藍圖。亞洲方面，日本制定了“e-Japan”的戰略并于2001-2005年開始全日本的商用化服務。韓國和印度也已經制定IPv6演進和發展計劃。我國在國家政策、商業創新、安全管控的驅動下也開始對IPv6進行部署。2011年12月23日，時任國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議，研究部署以加快發展我國下一代互聯網產業。

IPv6的部署和發展需要測試來保證其正常有序進行。通過IPv6測試可以發現IPv6發展中的問題，并提出指導性建議，進而幫助和指導IPv6演進和發展戰略的制定。IPv6測試是對IPv6發展的把關以及質量的保證。

1.2 自動化測試的發展

自動化測試大幅度提高了效率，是測試發展的趨勢。自動化測試較早出現于專業做設備和軟件的廠商。現在自動化部門是各大設備廠商不可或缺的重要部分。測試的自動化程度也越來越高。

例如某著名的設備生產商，在2008年開始推廣自動化測試，2009年成立獨立的自動化部門，2010年自動化測試逐漸走向成熟，開始要求各產品線嚴格執行自動化測試。它早期的自動化測試工具有AT1（此為代號，非實際名稱），AT1發展之初主要用于功能性測試，之后迅速加入了性能測試和壓力測試。2011年，該廠商的自動化測試已經較為成熟，這時新一代自動化測試工具AT2（此為代號，非實際名稱）開始全面使用。AT2比之前的第一代自動化測試工具更加智能，增加了更多的功能，操作更簡捷。

再如思博倫，其為測試服務廠商的代表，推出的測試平臺TestCenter是專業的、大家比較熟悉的自動化測試工具。TestCenter致力于一致性、功能性和性能測試。

1.3 AIOT6的出現和發展

IPv6的發展引入了IPv6測試的需求，自動化測試又是測試發展的趨勢。IPv6自動化測試平臺是市場的產物。2004年,IPv6自動化測試平臺——AIOT6出現并得以發展。

AIOT6主要用于IPv6互通性測試，是一種可以自動執行IPv6互通性測試的工具。AIOT6可以實現自動化命令執行和自動化配置，可以自動完成ping6、ifconfig等命令的發放以及對測試環境中各個節點的自動配置。它簡化了測試人員的工作，為IPv6互通性測試提供了極大便利。

AIOT6可以應用在互通性測試服務，測試認證以及測試大會等測試活動。

2 AIOT6的結構和測試原理

2.1 AIOT6的結構及支持平臺

AIOT6由3個部分組成，分別是6Manager、6Agent和6Command。這3個部分合作實現IPv6互通性的自動化測試。

6Manager是測試管理器，用于控制測試的執行順序和進度。它可以對用戶、6Agent和6Command進行操作。6Agent是6Manager的網絡通信代理，運行在6Manager操作的每一個節點。6Command是命令執行器，運行在6Manager操作的每一個節點，可以在設備上執行在6Manager上操作的命令。

AIOT6支持多個操作平臺，如下列舉了幾種對IPv6支持較好的操作系統：FreeBSD、NetBSD、OpenBSD、Fedora。

2.2 AIOT6的測試環境

IPv6自動化測試可以分為一致性測試和互通性測試。AIOT6主要用于IPv6互通性的自動化測試。通俗來說，互通性測試是驗證被測設備與不同廠商設備之間互連互通能力的一種測試。

AIOT6提供統一的測試拓撲。這個測試拓撲幾乎適用于所有IPv6互通性測試場景。AIOT6的測試拓撲如圖1所示。

這個統一的測試拓撲是一個物理拓撲，需要連接至少6個節點：DUT、6Manager、Monitor、Reference-1、Reference-2和Target。連接至少6個節點是為了構造一個支持多場景的物理拓撲，這個物理拓撲可以支持幾乎所有的IPv6互通性測試場景。

圖1中，DUT為被測設備，每個測試場景的邏輯拓撲都會包含這個設備。6Manager為測試管理器，用于遠程控制連接的各個節點。Monitor用于數據分組監控，在測試中抓取數據分組作為測試輸出的一部分。Reference-1和Reference-2表示兩個參考節點，是為了組網，讓物理拓撲可以應用于更豐富的測試場景。Target*表示4個來自不同廠商的用于互通性測試的設備，這里一般用2個不同操作平臺的主機加上2個不同系統的路由器。這為一個最基本的配置，Target可以包含更多不同廠商、不同類型的設備。一般來說，一次測試只需要連接一個Target，如果其他3個Target設備網絡接口處于“Down”狀態，那可以將所有Target設備連接到這個統一測試拓撲上。將4個Target節點都連接到物理拓撲的好處是讓測試自動化程度更高，IPv6互通性測試中，更換與之互通的設備，也不需要手動去改變物理拓撲的連接。帶有標識（X）的設備運行了6Agent和6Command程序，包括Target*、Reference-1、Reference-2和Monitor。

2.3 AIOT6的測試原理、流程和實現

下面給出一個具體的測試場景來說明AIOT6的測試原理和自動化實現，以最簡單的ICMPv6 Echo的互通性測試為例。

ICMPv6 Echo互通性測試的邏輯拓撲如圖2所示。

圖2中，被測設備DUT是一個路由器，Target是與之互通的設備，它是一個主機。這是IPv6互通性測試中最簡單的一個測試場景。

簡單來說，AIOT6實現自動化的原理就是將測試場景的邏輯拓撲映射到測試環境的物理拓撲上，自動化測試腳本將需要發放的命令進行封裝，包括配置命令、發送echo request等。由6Manager對測試執行順序和進度進行監控，Monitor對測試執行中的數據分組進行抓取和監控，抓取的數據分組作為測試結果文件的一部分。

圖1 AIOT6統一測試拓撲

圖2 ICMPv6 Echo互通性測試邏輯拓撲

測試流程可以概括如下。

（1）在AIOT6客戶端有root權限的前提下，運行6Agent和6Command的程序（AIOT6客戶端是指運行了6Agent和6Command程序的設備，比如統一測試拓撲上的Target*、Reference-1、Reference-2和Monitor）。

（2）在6Manager上將自動化測試腳本放在合適的目錄下。

（3）在6Manager上編輯配置文件。

（4）在6Manager上生成測試場景。

（5）觸發測試執行。

（6）測試過程中將測試結果文件有序輸出到特定目錄下。

（7）初始化測試環境。

AIOT6很大程度上提高了測試的效率，簡化了測試人員的工作。使用自動化測試，命令的發放幾乎可以在瞬間就完成，為測試節約了很多時間。測試人員從之前僅僅一組測試就需要反復敲打上百條測試命令，到現在只需一條簡單的觸發測試執行的命令，從之前需要反復手動連接和更換測試環境到現在只需對測試管理器進行簡單的操作，可見IPv6自動化測試平臺是一款非常實用的工具。

相比其他自動化測試工具，AIOT6在互通性測試上起步非常早，將近10年的成長和發展讓它不斷成熟和專業化。另外，AIOT6的擴展性也非常好，如有需要，可以支持更加豐富的測試場景，開發更多自動化腳本。AIOT6這款工具更加適合用于提供測試服務。

圖3 AIOT6與手動測試效率對比

3 AIOT6的應用

AIOT6主要的應用是IPv6互通性測試。這款工具是專門為IPv6互通性測試設計的，適用于幾乎所有IPv6互通性測試場景，是一款有針對性的、專業的自動化測試工具。

目前市面上用于互通性測試的自動化測試工具是非常少的。自動化測試更多的出自設備廠商或軟件廠商，主要用于對自己的產品進行測試和調試。IPv6發展的早期，許多設備廠商對協議的理解會有些許不同，互通性測試是非常必要的。一些實驗室可以提供IPv6的互通性測試服務，這時AIOT6就是一款必要且實用的自動化測試工具。

隨著IPv6越來越受到重視，許多單位和組織采購產品都要求支持IPv6，所以設備需要通過IPv6進行認證。互通性測試常常出現在IPv6認證中。AIOT6這款自動化工具也非常適用于頒發IPv6認證的政府機構、國際組織、實驗室等。

其實可以這么認為，只要有互通性測試規范，AIOT6自動化測試平臺就有用武之地。AIOT6也具有非常好的擴展性。它也適用于大中型規模的IPv6測試大會和活動。2012年11月在北京郵電大學科技大廈舉辦的IPv6過渡技術國際測試大會就是一個適合使用AIOT6的典型例子。

AIOT6使互通性測試的配置和命令執行可以實現自動化。統一的測試拓撲提供了一個穩定的測試環境，每一個測試場景都可以映射到統一的測試拓撲。測試輸出方面，AIOT6可以自動生成測試場景文件，并將測試結果有序并且完整地輸出。這簡化了測試人員的工作，為IPv6互通性測試提供了很大的便利。

在測試效率方面，筆者做了一項粗略的統計，記錄了20次互通性測試的數據，選出2位測試人員，這2個測試人員同時熟悉手動測試和自動化測試，每個測試人員進行10組互通性測試。其中5組由測試人員手動完成，另外5組由AIOT6自動化實現。 這10組測試均執行同一套測試用例（每組38個測試例）。記錄下完成一組測試的總體時間，包括搭建環境、執行測試和整理測試輸出信息等。圖3是AIOT6與手動測試效率對比。

其中，手動測試1和自動化測試1是由第一個測試人員執行的，手動測試2和自動動化測試2則是由測試人員2完成的。試驗結果表明，AIOT6自動化測試能更加高效地完成測試任務，為測試工作節約了時間，也為測試人員減輕了工作量。

在準確性方面，筆者對之前的20組測試結果的輸出進行檢查，包括抓取的數據分組、測試拓撲、測試結果等文件，將每組測試結果中出現的錯誤進行統計（假設測試執行中一切設備正常運行，這里的錯誤指的是測試結果記錄錯誤、抓取數據分組不完整等），統計測試數據見表1。

根據以上的統計數據發現，無論是手動操作還是自動化操作，準確率都是非常高的。使用AIOT6進行自動化測試，可以避免一些手動測試中出現的操作失誤，比如抓取數據分組時間太晚、輸入命令有誤、結果記錄錯誤等。AIOT6自動化測試的準確性非常令人滿意。

表1 AIOT6與手動測試錯誤統計

1 ETSI TS 102 237-1.Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks（TIPHON）Release 4；Interoperability Test Methods and Approaches；Part 1：Generic Approach to Interoperability Testing,2003

2 CIO Council.Planning Guide/Roadmap Toward IPv6 Adoption within the US Government Version 2.0，July 2012

3 IPv6 Forum.IPv6 Ready Phase1/2 Test Interoperability Specification Core Protocols Revision 4.0.4,March 2010

4 CCSA.IPv6過渡技術與實施方案，2013