網絡試驗驗證技術分析

◆張媛媛 姚晉

網絡試驗驗證技術分析

◆張媛媛 姚晉

（中國艦船研究設計中心 湖北 430064）

為驗證網絡所具有的特性，需對網絡進行科學合理的網絡試驗。本文對網絡試驗驗證進行了概述，對網絡試驗驗證的技術進行了分類，并詳細分析了網絡在網絡設備層、系統層和應用層的試驗驗證。合理的網絡試驗驗證是保證網絡正常運行的基礎條件，它還可以為未來擴展網絡提供證明，從而避免在建設、維護和使用方面增加不必要的費用。

網絡特性；多業務；試驗驗證

當前，科學技術的發展日新月異，人們對網絡的需求也就越來越高，隨之帶來了很多問題，如網絡操作模式的多樣化，以及網絡范圍的因擴大而影響了網絡的服務質量，還有網絡帶寬的一致性和高度復雜性會影響網絡管理的質量，并直接影響網絡性能和用戶體驗。因此，應該在初始階段進行網絡試驗驗證。網絡試驗驗證將提供對網絡操作和基準數據的初步了解，以進行適當的網絡規劃、設計、管理和維護。很多的工程師和管理人員都認識到網絡試驗驗證的重要性。適當的網絡試驗和檢查是網絡正常運行的必要條件。還可以減少將來因網絡的擴展而產生的相關費用。

1 網絡試驗驗證技術的基礎

1.1 驗證的主要原因

隨著科學技術的迅猛發展，人與人之間的信息交流和知識傳播不斷加大，對網絡的使用需求不斷增長，那就要求網絡的規模日益增強，而網絡的軟件系統越大，網絡的組成設備也就越繁雜，網絡的負荷也就越來越大，因此，對網絡進行試驗驗證至關重要。尤其是在網絡的建設維護和故障的診斷[1]上，發揮著不可或缺的作用。

1.2 驗證的主要目的

網絡試驗驗證的主要目的是驗證網絡是否滿足期望的特征，如網絡的可靠性，來適應高科技的發展，滿足人們的需求。

實現它的主要手段是通過采用多種技術方法，采集真實的實驗數據，驗證網絡設計的合理性可行性，保證網絡達到所需求的特性的主要方式。

傳統的網絡層轉發數據包使用的是“盡力而為”的傳輸方式，所以IP協議不能保證它的可靠性。為了盡可能達到服務需求，確保網絡傳輸的可靠性，網絡應用程序層在實驗驗證設計中，根據網絡的目標特性，選擇合適的網絡設備來驗證網絡的特性，并日益為人們所接受。

1.3 驗證的主要層次

根據網絡的復雜性，本文把網絡試驗驗證予以簡化。并分為設備層、系統層和應用層三個層次，通過這三個層次進行網絡試驗驗證，以此達到期望的網絡特性。

1.4 驗證的主要步驟

根據網絡的特性，本文把網絡試驗驗證分為三步進行，第一步是系統試驗驗證，包括網絡系統規劃、網絡性能、流量大小、物理網絡和更多的網絡運行等。第二步是設備試驗驗證，包括設備的功能驗證、性能驗證、一致性驗證和互通性驗證等。第三步是應用試驗驗證，通過應用試驗驗證，來是驗證網絡系統是否有能力承載多種業務資格的應用。

1.5 驗證的三要素

為了滿足人們對網絡的客觀需求，網絡試驗驗證必須符合高標準的技術方法，因此，網絡試驗驗證必須具備三個要素，第一要素是網絡試驗驗證的工具。第二要素是網絡試驗驗證的方法。其中有兩種方法，首先是通過設備對多業務的需求進行單獨試驗和驗證，然后是通過環境來對多業務需求在網絡中的功能來實現的。第三要素是網絡試驗驗證的經驗。

以上三個要素缺一不可，相互補充。其中方法是核心，工具和經驗是目標，只要有好的工具，正確的方法，豐富的經驗，就能實現網絡試驗驗證的目的。

1.6 驗證的主要工具

為了適應網絡驗證工具的要求，已創建了一系列用于網絡驗證的模擬器應用程序。有用于試驗和驗證連接線的仿真器，以及用于試驗和驗證智能網絡分析的仿真器。在實踐中，網絡試驗可能會給很多領域帶來問題，例如設備的使用，維護和管理，但是所有試驗驗證者都具有必要的網絡知識，并且有必要在集成網絡系統方面擁有豐富的經驗，并且需有現場試驗驗證經驗。

1.7 驗證的主要過程

根據網絡試驗驗證的多樣性特點，驗證的過程通常可以分為五個階段，即網絡試驗驗證的需求分析階段、網絡試驗驗證的試驗設計階段、網絡試驗驗證的部署安裝階段、網絡試驗驗證的運行驗證階段和網絡試驗驗證的后期維護[2]階段。

1.8 驗證的物理設備

網絡試驗驗證在選擇物理設備后，可以使用設備訪問試驗驗證，確認驗證報告的條件，并根據參加者自身的要求訪問。

最后我們進行網絡的應用試驗驗證，也就是對網絡的承載業務和應用的能力進行試驗驗證。

2 網絡試驗驗證技術分類

2.1 網絡設備試驗驗證

網絡設備試驗驗證過程的工具是物理設備，是實現網絡特性的核心部分，這個試驗是由三種物理載體組成，第一種是核心層交換機設備，第二種是接入層交換機設備，第三種是隔離設備，只有選擇合適的物理設備來進行試驗，才能更準確驗證網絡特性。

具體過程如下：

2.1.1物理設備的基本屬性

用戶可以通過目視檢查選擇設備的顏色和外觀，還可通過實際測量，端口配置，可擴展性等選擇物理設備的顏色和重量。這些參數構成了用戶選擇相關設備的第一步，并將直接影響用戶對設備的評估。此外，制造商的屬性，型號，內存，硬盤驅動器，網卡的序列號和MAC地址是用戶選擇基準的重要指標，并且與物理設備的功能和性能要求直接相關，這對試驗結果有重大影響。

2.1.2試驗驗證所用的工具

為了獲得試驗結果，需要一個可視的、便攜式的收發網絡試驗器。網絡試驗器和被試驗設備的連接模式，通過傳輸介質分為無線網絡試驗器和有線網絡試驗器兩種。主要用于無線路由試驗驗證的無線網絡試驗器，目前仍在啟動試驗中。為了滿足網絡的特性，在實驗中選擇了電纜，作為該試驗主要用作承載介質。

2.1.3對物理設備功能進行驗證

通過試驗，被試驗的物理機器能否完成幀傳輸、過濾、流量控制、VLAN、生成樹協議[3]等試驗所需的基本功能被驗證。

2.1.4對物理設備性能進行驗證

被試驗的物理設備的性能是網絡設備試驗驗證的核心。根據各種類型的設備的特性，對網絡設備的試驗和核查需要各種技術和方法。通過對網絡設備試驗的驗證技術和結果的分析，來確定試驗設備的質量，以此選擇滿足網絡屬性的設備。主要程序是記錄設備的各種試驗數據，如：帶寬、吞吐量、丟包率、時延抖動、故障恢復時間[4]等，根據數據來分析，該設備是否具有試驗期望達到的網絡特性，從而判斷是否使用該設備。

2.1.5設備的一致性和互通性試驗驗證

試驗設備主要是檢查設備是否和議定的規格一致，并確保與它網絡設備是否互通，試驗驗證報告應提供全面的詳細記錄包括試驗對象、試驗工具、試驗環境、試驗內容、試驗結果等。并包含各種試驗驗證項目的驗證結果，試驗驗證報告書應以編號、圖表、列表等形式記錄。一份完整、客觀的設備試驗驗證報告對于設備的檢查是十分重要的。

2.2 網絡系統試驗驗證

網絡系統試驗的驗證，首先要對網絡環境、網絡設備、網絡應用、網絡問題等全面了解。通過分析網絡狀況，就能知道網絡試驗驗證的對象、目標、要求等，為試驗驗證過程的設計提供科學有效的依據。

網絡系統試驗驗證是由物理層、數據鏈路層、網絡層和應用層組成的，采用TCP/IP四層協議來進行系統的性能驗證。網絡系統試驗驗證主要是由主動試驗驗證和被動試驗驗證[5]組成的。

主動試驗驗證是指作為最終用戶的試驗人員與軟件進行對話。試驗者假定他或她是網絡的用戶，并提供各種各樣的輸入組合來驗證網絡的特性。

被動試驗驗證僅僅是通過觀察和監控來驗證軟件的行為，與主動試驗不同的是，試驗人員手動與網絡系統進行交互。被動試驗不會中斷被試驗系統的正常運行，被動地觀察被試驗系統的輸入和輸出行為來試驗系統故障的，這是一種具有很好傳導性的網絡試驗和驗證技術。

從網絡系統中采集試驗數據[6]是兩種試驗驗證都需要的，見表1。

表1 主動試驗驗證和被動試驗驗證的特點

2.3 網絡應用試驗驗證

在進行了網絡設備試驗驗證和系統試驗驗證后，多業務應用程序就可以加載到網絡試驗環境中。多業務網絡應用程序的質量和性能[7]與網絡集成模式、環境配置和設備性能直接相關。

分析如下：

（1）網絡試驗驗證中網絡特性的最終驗證是網絡應用試驗驗證。它的目的是驗證網絡在傳輸多服務應用程序時可能遇到的網絡特征，例如通過試驗驗證網絡應用程序的性能和服務質量。

（2）網絡應用程序的類型直接影響網絡應用程序的驗證結果。為了使驗證結果科學、合理，并且對研究有用，需要設計各種網絡集成環境，試驗各種網絡應用的驗證方法。

（3）用戶對通過網絡交付的音頻和視頻質量的滿意度是評估多媒體網絡性能的一個重要指標。為了更科學地描述多媒體應用中的網絡傳輸質量，將MOS值用于評價網絡的質量和性能。

（4）試驗驗證報告書必須包含被試驗的各要素的驗證結果。需要用文本語言、數字表格、科學統計表等進行詳細明確的記錄。結論有必要書面陳述。完整、客觀、科學的試驗驗證報告是對網絡特性的分析，是對網絡過程運行和維護的重要參考。

3 小結

網絡試驗是對網絡特征驗證最直接的方式，合理的網絡試驗是網絡功能驗證的基礎。本文首先詳細介紹了網絡試驗驗證的狀況，驗證的過程及設備，為網絡試驗驗證提供了理論支撐。然后，對網絡試驗驗證的技術進行了全方位的分析，分別從網絡設備試驗驗證，網絡系統試驗驗證和網絡應用試驗驗證進行。通過網絡試驗驗證技術分析，可以更加準確地判斷所用網絡的具體狀況，從而才能夠有針對性的采用具體措施，使得網絡運行更加穩定和安全，以滿足高科技發展需求。

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