网络设备测试系统及网络设备测试方法

技术领域

本发明是有关于网络设备的性能测试，尤指一种不依赖受测网络设备的自身统计结果而额外使用公正第三方设备来进行丢包统计的网络设备测试系统及网络设备测试方法。

背景技术

对于光网络单元(optical network unit,ONU)的测试，一般会使用数据网络分析仪来发送报文(message)，携带报文的封包先经过光网络单元，再经过光纤线路终端(optical line terminal,OLT)，最后回到数据网络分析仪，因此，数据网络分析仪可根据原本发送出去的报文以及最后实际接收到报文来产生测试结果，然而，测试结果会受到光网络单元的转发能力以及光纤线路终端的转发能力的影响，当出现丢包情形时，需要证明丢包位置以确认是光网络单元的转发能力有问题，还是光纤线路终端的转发能力有问题。一般来说，光网络单元会具有自己的报文数目统计机制，以提供统计结果，然而，光网络单元的统计结果是由光网络单元的厂家所提供，并不具备第三方公正力，同样地，光纤线路终端也会具有自己的报文数目统计机制，以提供统计结果，然而，光纤线路终端的统计结果是由光纤线路终端的厂家所提供，同样不具备第三方公正力，当两者的统计结果不一致时，会导致丢包位置出现争议而无法确认是光网络单元的转发能力有问题，还是光纤线路终端的转发能力有问题。

因此，需要一种不依赖受测网络设备(例如光网络单元及光纤线路终端)自身统计结果的网络设备测试系统，通过采用公正第三方设备来确认丢包位置，同时不影响数据网络分析仪的正常性能测试结果。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提出一种不依赖受测网络设备的自身统计结果而额外使用公正第三方设备来进行丢包统计的网络设备测试系统及网络设备测试方法。

在本发明的一个实施例中，揭露一种网络设备测试系统。该网络设备测试系统包含数据网络分析仪、第一网络设备、第二网络设备、第一报文统计分析系统以及第二报文统计分析系统。该数据网络分析仪用以产生多个报文，并藉由多个封包来传送该多个报文。该第一网络设备用以接收该多个封包，并对该多个封包进行转发来输出多个第一封包。该第二网络设备用以接收该多个第一封包，并对该多个第一封包进行转发来输出多个第二封包。该第一报文统计分析系统用以在不影响该多个第一封包的转发之下，对该多个第一封包进行统计分析，来产生一第一测试结果。该第二报文统计分析系统用以在不影响该多个第二封包的转发之下，对该多个第二封包进行统计分析，来产生一第二测试结果。

在本发明的另一个实施例中，揭露一种采用上述网络设备测试系统的网络设备测试方法，包含：使用该数据网络分析仪来得到该多个报文的一报文传送统计结果；使用该数据网络分析仪来分析该多个第二封包以得到一报文接收统计结果；判断该报文接收统计结果与该报文传送统计结果是否一致；以及当该报文接收统计结果不同于该报文传送统计结果时，依据该报文传送统计结果、该第一测试结果及该第二测试结果来确认丢包位置。

本发明网络设备测试系统及网络设备测试方法不依赖受测网络设备(例如光网络单元及光纤线路终端)自身统计结果，而是通过采用第三方设备(例如处理器性能强健且网络卡缓冲存储器充足的硬件，搭配合适的抓包设备/镜像设备)来确认丢包位置，同时不影响数据网络分析仪的正常性能测试结果

附图说明

图1为本发明网络设备测试系统的基本架构的示意图。

图2为依据本发明一实施例的网络设备测试系统的示意图。

图3为依据本发明一实施例的第三方报文统计分析模块的示意图。

图4为依据本发明一实施例的报文统计分析的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100,200 网络设备测试系统

102,202 数据网络分析仪

104,106 网络设备

108,110,208,210 报文统计分析系统

204 光网络单元

206 光纤线路终端

212 光路抓包设备

214,218,300 计算机

216 报文镜像设备

302 网络卡

304 处理器

306 储存介质

402,404,406,408,410,412,414,416,418 步骤

S_TX 报文传送统计结果

S_RX 报文接收统计结果

R1,R2 测试结果

PKT1,PKT2,PKT3 封包

PKT3’ 镜像封包

SW1 抓包软件

SW2 分析软件

D 文件

具体实施方式

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域习知技艺者应可理解，电子设备制造商可以会用不同的名词来称呼同一元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。

图1为本发明网络设备测试系统的基本架构的示意图。网络设备测试系统100包含数据网络分析仪102，多个网络设备(例如网络设备104、106)以及多个报文统计分析系统(例如报文统计分析系统108、110)。数据网络分析仪102用以产生多个报文，并藉由多个封包PKT1来传送该多个报文，举例来说，数据网络分析仪102会根据使用者数据报协议(UserDatagram Protocol,UDP)来产生不同报文长度的UDP报文(或称为UDP数据报)，例如报文长度为88字节(byte)的多个UDP报文、报文长度为512字节的多个UDP报文以及报文长度为1518字节的多个UDP报文，另外，这些UDP报文会再根据因特网协议(Internet Protocol,IP)进行封装而成为多个封包PKT1来进行传送，然而，这仅作为范例说明之用，并非作为本发明的限制条件。

网络设备104耦接至数据网络分析仪102，用以接收多个封包PKT1，并对多个封包PKT1进行转发来输出多个封包PKT2。网络设备106耦接至网络设备104，用以接收多个封包PKT2，并对多个封包PKT2进行转发来输出多个封包PKT3。即便网络设备104与网络设备106本身具备报文数目统计机制，本发明网络设备测试系统100并未依赖网络设备104与网络设备106自身统计结果，而是额外采用公正第三方设备(即，独立于网络设备104的网络设备报文统计分析系统108及独立于网络设备106的报文统计分析系统110)所提供的测试结果来进行丢包位置的确认，如图1所示，报文统计分析系统108用以在不影响多个封包PKT2的转发之下，对多个封包PKT2(每一封包PKT2包含一份UDP报文)进行统计分析，来产生测试结果R1，另外，报文统计分析系统110用以在不影响多个封包PKT3的转发之下，对多个封包PKT3(每一封包PKT3包含一份UDP报文)进行统计分析，来产生测试结果R2。

数据网络分析仪102本身可得到藉由多个封包PKT1所传送的多个报文的报文传送统计结果S_TX，另外，网络设备106会耦接至数据网络分析仪102，用以将多个封包PKT3转发到数据网络分析仪102，因此，数据网络分析仪102可分析多个封包PKT3(每一封包PKT3包含一份UDP报文)以得到报文接收统计结果S_RX。在网络设备测试系统100的架构下，本发明网络设备测试方法会根据数据网络分析仪102所提供的报文接收统计结果S_RX与报文传送统计结果S_TX，来判断报文接收统计结果S_RX与报文传送统计结果S_TX是否一致，若报文接收统计结果S_RX相同于报文传送统计结果S_TX，这表示没有出现丢包情况，可判断网络设备104与网络设备106的转发能力正常，成功转发所有报文，然而，若报文接收统计结果S_RX不同于报文传送统计结果S_TX，这表示出现丢包情况，此时可根据报文传送统计结果S_TX以及测试结果R1、R2来确认丢包位置，例如，根据丢包位置可初步判断网络设备104的转发能力出现问题、网络设备106的转发能力出现问题或者网络设备104、106两者的转发能力皆出现问题。

本发明网络设备测试系统100的架构可适用于各式各样的网络设备104、106，换言之，不管网络设备104、106本身是否具备报文数目统计机制，均可通过公正第三方设备(例如报文统计分析系统108、110)所提供的测试结果来进行丢包位置的确认，为了便于说明本发明网络设备测试系统与网络设备测试方法的技术特征，以下以受测网络设备分别为光网络单元及光纤线路终端来作为范例说明。

图2为依据本发明一实施例的网络设备测试系统的示意图。网络设备测试系统200是根据图1所示的架构来建立，因此，网络设备测试系统200包含数据网络分析仪202，多个网络设备(例如光网络单元204及光纤线路终端206，以及多个报文统计分析系统(例如报文统计分析系统208、210)，其中报文统计分析系统208包含光路抓包设备212及计算机214，以及报文统计分析系统210包含报文镜像设备216及计算机218。本实施例中，数据网络分析仪202是藉由无线方式来跟光网络单元204建立链接，光网络单元204是通过光纤来连接至光路抓包设备212，光路抓包设备212是通过光纤来连接至光纤线路终端206，光路抓包设备212是通过网络线来连接至计算机214，光纤线路终端206是通过网络线来连接至报文镜像设备216，报文镜像设备216是通过网络线来连接至计算机218，以及报文镜像设备216是通过网络线来连接至数据网络分析仪202。

数据网络分析仪202产生多个报文(例如UDP报文)，并藉由多个封包(例如IP封包)PKT1来传送该多个报文，例如该多个报文可包含报文长度为88字节的多个UDP报文、报文长度为512字节的多个UDP报文以及报文长度为1518字节的多个UDP报文。光网络单元204接收多个封包PKT1，并对多个封包PKT1进行转发来输出多个封包PKT2。本实施例中，光网络单元204另会对每个封包PKT1所携带的报文进行报文着色，举例来说，UDP报文的数据字段中，除了有效数据，另会具有填充比特，填充比特是用于传送无效数据，因此光网络单元204可挑选固定位置的多个填充比特(例如4个字节的填充比特)来进行从0开始的报文着色，如此一来，依序传送的多个报文中会分别给予依序递增的编号(例如0->1->2->3…)来作为着色值，当后续出现丢包时，便可以找出不连续的着色值来快速定位出具体哪个报文丢失。

光纤线路终端206接收多个封包PKT2，并对多个封包PKT2进行转发来输出多个封包PKT3至数据网络分析仪202。光网络单元204及光纤线路终端206本身具备报文数目统计机制，不过本发明网络设备测试系统200并未依赖光网络单元204及光纤线路终端206自身统计结果，而是额外采用公正第三方设备(即，独立于光网络单元204的报文统计分析系统208及独立于光纤线路终端206的报文统计分析系统210)所提供的测试结果来进行丢包位置的确认，如图2所示，报文统计分析系统208在不影响多个封包PKT2的转发之下，对多个封包PKT2(每一封包PKT2包含一份UDP报文)进行统计分析，来产生测试结果R1，另外，报文统计分析系统210在不影响多个封包PKT3的转发之下，对多个封包PKT3(例如每一封包PKT3包含一份UDP报文)进行统计分析，来产生测试结果R2。

报文统计分析系统208是通过光路抓包设备212来抓取藉由光纤所传送的多个封包PKT2，例如光路抓包设备212可以是千兆无源光网络(Gigabit Passive OpticalNetwork,GPON)分析仪，接着，光路抓包设备212所抓取的多个封包PKT2会传送至计算机214，而计算机214可作为为第三方报文统计分析模块，用以对光路抓包设备212所抓取的多个封包PKT2进行报文统计分析，并产生测试结果R1。

另外，报文统计分析系统210是通过报文镜像设备216来对多个封包PKT3进行镜像转发来得到相同于多个封包PKT3的多个镜像封包PKT3’(PKT3’＝PKT3)，例如报文镜像设备216可以是交换机(switch)，并开启端口镜像功能，故可正常转发一份报文至数据网络分析仪102，同时镜像一份报文到计算机218。计算机218可作为第三方报文统计分析模块，用以对报文镜像设备216所提供的多个镜像封包PKT3’(PKT3’＝PKT3)进行报文统计分析，并产生测试结果R2。

计算机214、218可用来实现第三方报文统计分析模块，图3为依据本发明一实施例的第三方报文统计分析模块的示意图。计算机214、218分别可由图3所示的计算机300来实现，计算机300包含网络卡302、处理器304以及储存介质306。当光网络单元204及光纤线路终端206应用于千兆(1Gbps)网络环境，则网络卡302可采用万兆(10Gbps)网络卡来实现，并将网络卡的缓冲存储器(buffer)配到最大，另外，处理器304可采用高性能的中央处理器(central processing unit,CPU)。储存介质306中储存抓包软件SW1及分析软件SW2的程序代码，处理器304可自储存介质306载入抓包软件SW1，通过执行抓包软件SW1来捕获封包(例如PKT2或PKT3’)并储存为至少一文件D，例如，抓包软件SW1可以是Wireshark软件，且可以配置为每50000个封包保存为一个文件，然而，本发明并不以此为限。处理器304后续可自储存介质306载入分析软件SW2，通过执行分析软件SW2以对抓包软件SW1所保存的所有文件D进行自动化分析，来产生测试结果(例如R1或R2)，其中测试结果(例如R1或R2)可包含不同报文长度(例如88/512/1518字节)的报文数目统计结果，例如，分析软件SW2可以通过Python脚本(Python script)来实现自动化分析，并确保短时间内(例如3分钟)便可得到不同报文长度(例如88/512/1518字节)的报文数目统计结果。

图4为依据本发明一实施例的报文统计分析的流程图。处理器304所执行的分析软件SW2可遵照图4的步骤来产生测试结果(例如R1或R2)。于步骤402，处理器304开始对抓包软件SW1所产生的所有文件D(例如Wireshark文件)进行解析。处理器304会依序处理文件D中所记录的每一个封包(尤其是每一个封包中所携带的UDP报文)。于步骤404，处理器304判断报文累计总长度L是否小于文件报文总长度L_TH，若报文累计总长度L仍小于文件报文总长度L_TH(亦即L

如上所述，于步骤404，处理器304会判断报文累计总长度L是否小于文件报文总长度L_TH，若判断报文累计总长度L并不小于文件报文总长度L_TH，这表示文件D中已不具有尚未处理的报文，因此流程会进入步骤418。于步骤418，处理器304会提供测试结果(例如R1或R2)，其中测试结果(例如R1或R2)包含不同报文长度的报文数目统计值(例如CNT

数据网络分析仪202本身可得到藉由多个封包PKT1所传送的多个报文的报文传送统计结果S_TX，另外，光纤线路终端206会将多个封包PKT3转发到数据网络分析仪202，因此，数据网络分析仪202可分析多个封包PKT3(例如每一封包PKT3包含一份UDP报文)以得到报文接收统计结果S_RX。本发明网络设备测试方法会根据数据网络分析仪202所提供的报文接收统计结果S_RX与报文传送统计结果S_TX，来判断报文接收统计结果S_RX与报文传送统计结果S_TX是否一致，若报文接收统计结果S_RX相同于报文传送统计结果S_TX，这表示没有出现丢包情况，则可判断光网络单元204与光纤线路终端206的转发能力正常，成功转发所有报文，然而，若报文接收统计结果S_RX不同于报文传送统计结果S_TX，这表示出现丢包情况，此时可进一步根据报文传送统计结果S_TX以及测试结果R1、R2来确认丢包位置，例如，根据丢包位置可初步判断光网络单元204的转发能力出现问题、光纤线路终端206的转发能力出现问题或者光网络单元204与光纤线路终端206的转发能力皆出现问题。

假若报文接收统计结果S_RX、报文传送统计结果S_TX以及测试结果R1、R2具有表1所示的不同报文长度的报文数目统计值。

表1

由于报文接收统计结果S_RX相同于报文传送统计结果S_TX，因此可判断光网络单元204与光纤线路终端206的转发能力正常，两者都成功转发报文长度为88字节的所有报文、报文长度为512字节的所有报文以及报文长度为1518字节的所有报文。

假若报文接收统计结果S_RX、报文传送统计结果S_TX以及测试结果R1、R2具有表2所示额不同报文长度的报文数目统计值。

表2

由于报文接收统计结果S_RX的报文数目统计值CNT

假若报文接收统计结果S_RX、报文传送统计结果S_TX以及测试结果R1、R2具有表3所示的不同报文长度的报文数目统计值。

表3

由于报文接收统计结果S_RX的报文数目统计值CNT

综上所述，本发明网络设备测试系统及网络设备测试方法不依赖受测网络设备(例如光网络单元及光纤线路终端)自身统计结果，而是通过公正第三方设备(例如处理器性能强健且网络卡缓冲存储器充足的硬件，搭配合适的抓包设备/镜像设备)来确认丢包位置，同时不影响数据网络分析仪的正常性能测试结果。此外，本发明网络设备测试系统及网络设备测试方法另可通过报文着色处理来精确定位那个报文丢失。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。