1、引言
　　
　　隨著運營商IP化網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，越來越多的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和測試任務(wù)也在同步進行中。美國IXIA公司近幾年一直主動參與和配合了多個運營商所組織的相關(guān)測試，為測試方案設(shè)計、計劃制訂提供了建議和保障，本文主要根據(jù)近段時間來IXIA參與的一些項目，從實際經(jīng)驗出發(fā)，總結(jié)出一些運營商測試的典型要求。
　　
　　需要說明的是，運營商所關(guān)心的IP相關(guān)測試主要包括設(shè)備測試和網(wǎng)絡(luò)測試兩個方面，設(shè)備測試主要在實驗室里面進行，并且以性能測試、互通測試為重點；網(wǎng)絡(luò)測試主要在運行業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)上進行，評估網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載能力、安全性和可靠性等指標。本文主要介紹運營商運維部門重點關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)測試。
　　
　　2、網(wǎng)絡(luò)端到端性能測試與質(zhì)量評估
　　
　　目前，許多網(wǎng)絡(luò)用戶面臨的一個重要問題是如何評估網(wǎng)絡(luò)的帶寬，網(wǎng)絡(luò)速度慢是他們經(jīng)常向運營商抱怨和投訴的問題。運營商一直為沒有合適的工具而無法向客戶提供有力的數(shù)據(jù)說明。
　　
　　2.1判斷出現(xiàn)問題的途徑
　　
　　當用戶感覺到網(wǎng)絡(luò)訪問速度慢或者運營商接到用戶投訴時，不管是網(wǎng)絡(luò)用戶還是運營商，通常都會使用下面這些途徑來判斷出現(xiàn)的問題：
　　
　　●使用一些常見的網(wǎng)絡(luò)命令，比如Ping或者TraceRoute等。
　　
　　●從某個上下載文件來驗證網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
　　
　　●從網(wǎng)絡(luò)上找一些免費的測試工具。
　　
　　●使用某些提供的速度測試工具。
　　
　　這些方法和途徑對分析網(wǎng)絡(luò)當中存在的問題可以有一個zui基本的判斷和了解，但是并不能提供一個非常準確而詳細的網(wǎng)絡(luò)狀況分析。這是因為：
　　
　　●如果使用Ping或者TraceRoute，只能告訴你A點到B點的二層時延情況。
　　
　　●從某個上下載文件，瓶頸有可能出在服務(wù)器上，并不能評估網(wǎng)絡(luò)的zui大帶寬。
　　
　　●一些免費的測試工具只做簡單的測試，沒有一個詳細的、大家都認可的結(jié)果。
　　
　　●使用某些上提供的速度測試工具，該工具僅僅是做一個簡單的HTTP頁面請求，可以簡單地測試出你訪問某點網(wǎng)頁的速度，根本不能評估網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
　　
　　2.2IxChariot測試軟件介紹
　　
　　從運營商的角度來看，如果經(jīng)常收到用戶的投訴，客戶資源就會慢慢地流失到競爭對手那里。即使不是自己提供的網(wǎng)絡(luò)問題，但常常缺乏有效的工具和有力的數(shù)據(jù)去說服用戶，給運營支撐、客戶服務(wù)帶來極大困難。所以，使用的性能測試工具來量化網(wǎng)絡(luò)的性能指標是解決上述問題、*的辦法。采用美國IXIA公司的測試工具IxChariot配合IXIA性能測試儀可以十分方便地解決上述問題。
　　
　　IxChariot測試軟件是目前惟一成為業(yè)界標準的IP網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用層測試系統(tǒng)。IxChariot用來評估網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能和容量，對網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備進行壓力測試，以得到設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)在不同應(yīng)用時，不同參數(shù)下的吞吐量、時延、丟包、反應(yīng)時間等性能參數(shù)。IxChariot基本測試原理與測試流程參見圖1，具體說明如下：　　（1）IxChariot是控制平臺，可以在網(wǎng)絡(luò)中的任何地方，只要IP可達，與PerformanceEndpoint之間能夠上即可。所要的測試評估就是PerformanceEndpoint1和2之間的端到端的性能。
　　
　　（2）PerformanceEnpoint可以運行在電腦終端上。IXIA公司建議它運行在IXIA的板塊上以提高性能。
　　
　　（3）測試過程中，測試結(jié)果以圖表的形式實時顯示，測試結(jié)束后，測試結(jié)果可以以html，文本，圖表等形式保存起來。
　　
　　2.3運營商和大用戶所能達到的目的
　　
　　（1）對于運營商
　　
　　●可以知道提供給用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬，有效吞吐量等關(guān)鍵指標。
　　
　　●在接到用戶投訴時，可以隨時評估網(wǎng)絡(luò)的狀況，給用戶一個量化的指標。
　　
　　●可以和用戶簽訂SLA協(xié)議，定期評估測試網(wǎng)絡(luò)，給用戶提供可靠的量化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。為決策部門提供參考。
　　
　　（2）對于大用戶
　　
　　●簽訂SLA協(xié)議后，可以知道自己所購買的網(wǎng)絡(luò)帶寬是否能達到提供商所聲稱的指標。
　　
　　●可以知道自己所購買的網(wǎng)絡(luò)實際帶寬，有效吞吐量等指標。
　　
　　●可以為網(wǎng)絡(luò)是否需要升級和擴容提供量化的數(shù)據(jù)。為決策部門提供參考。
　　
　　3、網(wǎng)絡(luò)安全性評估
　　
　　設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的安全性一直是運營商關(guān)注的重點，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備所存在的安全漏洞對整個網(wǎng)絡(luò)存在著嚴重的威脅。目前，主要采用防火墻等設(shè)備進行信息安全的防范，比如防范DDoS攻擊、蠕蟲病毒等。但是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身所運行協(xié)議，比如路由協(xié)議等的漏洞同樣會是網(wǎng)絡(luò)安全的隱患。
　　
　　IxDefend是業(yè)界的協(xié)議健壯性（Robustness）和安全性（Security）測試工具，具有zui為全面的協(xié)議覆蓋面和協(xié)議測試深度，采用智能協(xié)議模糊（FUZZING）測試方法，對協(xié)議的健壯性和安全性進行全面評估。目前支持的協(xié)議分為5大類別，包括網(wǎng)絡(luò)管理、核心IP協(xié)議、路由協(xié)議、VPN相關(guān)的協(xié)議和VoIP協(xié)議等（見表1）。　　IxDefend有兩種版本，一種是純軟件的方式，也就是在客戶端電腦上安裝相應(yīng)的IxDefend軟件就可以方便地執(zhí)行測試。這種方式的特點是使用簡單快捷，成本較低。另外一種方式是采用IXIA業(yè)界的2~7層IP測試平臺，通過高性能測試端口執(zhí)行協(xié)議健壯性測試。這種方式的優(yōu)點是支持多用戶操作，并且可以和IXIA現(xiàn)有的性能測試、一致性測試方案有效結(jié)合。通過現(xiàn)有的硬件平臺實現(xiàn)真正的、目前業(yè)界惟一的“多重威脅”測試（Triple-ThreatTesting），代表了目前zui為的測試方法，是下一代測試技術(shù)的發(fā)展方向。IxDefend的兩種測試實現(xiàn)參見圖2。　　經(jīng)過IXIA公司IxDefend的測試，對于運營商達到如下目的：
　　
　　（1）可以知道網(wǎng)絡(luò)上運行設(shè)備是否存在嚴重安全隱患，對設(shè)備協(xié)議安全漏洞及時修復(fù)。
　　
　　（2）可以使用IxDefend產(chǎn)品進行設(shè)備選型，在IXIA產(chǎn)品所能提供的功能、性能和一致性測試的基礎(chǔ)上，進行協(xié)議健壯性測試，通過各個廠家的產(chǎn)品健壯性測試，以了解其安全漏洞的多少和嚴重程度；考驗廠家在處理漏洞時的響應(yīng)速度等情況，以便綜合判斷設(shè)備的可用性，為產(chǎn)品的技術(shù)選型提供充分的依據(jù)。
　　
　　在大型網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，往往需要多個設(shè)備廠家的產(chǎn)品來配合，部分廠家產(chǎn)品存在的安全隱患可能影響其他廠家方案的整體安全性。因此，有必要對運行在現(xiàn)網(wǎng)的多個廠家產(chǎn)品進行安全性評估。
　　
　　4、IP網(wǎng)絡(luò)2~3層基準性能測試和收斂時間測試
　　
　　測試IP網(wǎng)絡(luò)2~3層端到端性能，主要測試包括網(wǎng)絡(luò)中的交換機與路由器設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)性能和多廠家設(shè)備之間相互配合下的性能表現(xiàn)。考慮到實際測試網(wǎng)絡(luò)分布于距離很遠的不同位置，設(shè)備之間經(jīng)過大量的傳輸設(shè)備，因此應(yīng)該在不同的節(jié)點放置測試儀器來進行端到端的性能測試。網(wǎng)絡(luò)異地測試如圖3所示。　　首先要進行網(wǎng)絡(luò)的基準性能測試。基準性能測試可以根據(jù)RFC2544（標準在2007年6月進行了更新）以及相關(guān)測試標準進行，驗證網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)能力是否能夠達到預(yù)期、網(wǎng)絡(luò)時延、丟包率和抖動等指標。
　　
　　（1）網(wǎng)絡(luò)吞吐量測試：正常情況下，該項測試很少進行，因為IP網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計時，都會留有一定的帶寬盈余，不會讓網(wǎng)絡(luò)帶寬處于*占用狀態(tài)。所以測試網(wǎng)絡(luò)的吞吐量就顯得意義不太大。這是和單機設(shè)備測試的一個非常重要的不同點。
　　
　　（2）轉(zhuǎn)發(fā)時延測試：轉(zhuǎn)發(fā)時延的大小是評定網(wǎng)絡(luò)基本性能的重要指標，在通常的單機設(shè)備測試中，進行轉(zhuǎn)發(fā)時延測試所產(chǎn)生的流量速率是在設(shè)備zui大吞吐量下進行的。但是在網(wǎng)絡(luò)測試中，采用網(wǎng)絡(luò)帶寬40%~70％的流量速率。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬70%都已經(jīng)占用，就要進行網(wǎng)絡(luò)的升級改造。這是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的一個原則，也是網(wǎng)絡(luò)測試和單機測試在流量設(shè)置方面的不同。
　　
　　其次是異地實驗測試。異地時延測試的一個重要問題是如何進行時鐘同步，由時鐘帶來的誤差是異地網(wǎng)絡(luò)測試中單向時延測試結(jié)果不準確的主要來源，參與測量的多個測量點時鐘同步程度的好壞直接影響測試結(jié)果的準確性和正確性。IXIA測試儀支持NTP（NetworkTimeProtocol，網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議）時鐘同步，GPS時鐘同步等方法，可以根據(jù)測試要求和測試條件選擇合適的同步機制。需要說明的是，單向時延對時鐘同步有很高的要求，而雙向時延測試對時鐘同步問題并不敏感。
　　
　　（1）丟包測試：丟包是影響各種業(yè)務(wù)質(zhì)量的殺手，所以網(wǎng)絡(luò)測試要在預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)發(fā)速率下，保證系統(tǒng)不能有丟包。否則需要對整個網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)絡(luò)、路由走向進行檢查，以確保整個網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)性能。網(wǎng)絡(luò)的丟包測試從測試方法上和單機設(shè)備測試是不同的。
　　
　　（2）混合幀長度測試：網(wǎng)絡(luò)中存在多種業(yè)務(wù)，在2層數(shù)據(jù)幀（Frame）的概念上，表現(xiàn)出有各種不同長度數(shù)據(jù)幀同時在進行轉(zhuǎn)發(fā)，所以測試混合幀長度對網(wǎng)絡(luò)基準性能測試顯得尤為重要。
　　
　　（3）轉(zhuǎn)發(fā)抖動測試：在IP的概念中，抖動是理想的數(shù)據(jù)包到達時間與實際到達時間的時間差，度量單位用時間（s）來表示。抖動有多種業(yè)務(wù)，特別是語音和視頻業(yè)務(wù)影響很大，所以網(wǎng)絡(luò)的抖動性能指標是一個非常重要的測試項。
　　
　　（4）長期穩(wěn)定性測試：運營商IP承載網(wǎng)要達到99.999%的可靠性，長期穩(wěn)定性測試是*的測試項目，從測試角度看，測試儀表必須能夠?qū)﹂L期（1天，1周或者一個月）測試運行的結(jié)果進行實時記錄，并且有圖形實時顯示，這樣可以對網(wǎng)絡(luò)長期測試情況一目了然，也便于后期結(jié)果分析。
　　
　　（5）特定時間性能測試：網(wǎng)絡(luò)中的流量在不同時間差別很大，通常早上9~10點，下午2~3點，晚上8~9點流量對網(wǎng)絡(luò)的壓力zui大，可以根據(jù)不同的測試目的和需要選擇忙時或者閑時進行網(wǎng)絡(luò)測試，以取得*手資料。
　　
　　第三是網(wǎng)絡(luò)收斂時間。網(wǎng)絡(luò)收斂時間（ConvergenceTime）是網(wǎng)絡(luò)2~3層性能測試zui為重要的指標之一，因為該指標可以反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障后恢復(fù)的時間。引起網(wǎng)絡(luò)收斂的原因有很多，包括但不限于協(xié)議收斂、硬件故障、主備控制板異常切換、插拔業(yè)務(wù)板卡、光纖等。
　　
　　根據(jù)測試的需要，有時還需要測試儀表產(chǎn)生2~3層數(shù)據(jù)流量的同時，仿真接入端的路由設(shè)備（比如接入路由器AR）與相連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建立鄰居關(guān)系，并將產(chǎn)生的路由發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)控制層面和轉(zhuǎn)發(fā)平面結(jié)合的測試。
　　
　　有些運營商，為了更好地對網(wǎng)絡(luò)性能進行測量，還會支持IEEERFC5357雙向主動測量協(xié)議（TWAMP，Two-WayActiveMeasurementProtocol），該協(xié)議定義了一種測量網(wǎng)絡(luò)中任意兩臺支持這項標準的設(shè)備之間往返IP性能的靈活方法。利用TWAMP可以通過已經(jīng)部署的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的合作，有效地測試傳輸?shù)耐暾鸌P性能。IXIATWAMP協(xié)議仿真如圖4所示。　　TWAMP定義了兩組協(xié)議：一組用于建立性能測試會話，叫做TWAMP控制協(xié)議，用于協(xié)商和啟動性能測量會話；另一組為測試協(xié)議，用于性能測試UDP流量的傳送和接收。
　　
　　TWAMP架構(gòu)由4個邏輯實體組成，包括控制客戶端，服務(wù)器、UDP會話發(fā)起端和會話回應(yīng)端，這些實體負責啟動監(jiān)測會話和交換數(shù)據(jù)包。
　　
　　IXIA工具可以以TWAMP協(xié)議的全面仿真與設(shè)備測試，測試仿真與實際設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系參見圖4。通過TWAMP的使用和部署，運營商可以在避免花巨資部署采用專有協(xié)議性能管理系統(tǒng)的同時，有效地測量網(wǎng)絡(luò)在各個位置上的IP性能。
　　
　　經(jīng)過IXIA公司專業(yè)工具的測試評估了QoS等重要的服務(wù)質(zhì)量等指標，了解網(wǎng)絡(luò)的基準2~3層性能，包括時延、丟包、網(wǎng)絡(luò)收斂時間等指標。
　　
　　5、3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測試
　　
　　目前，各個運營商都在準備推出或者已經(jīng)推出和3G相關(guān)的高速上網(wǎng)、移動視頻等相關(guān)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。以中國電信的EV-DO3G業(yè)務(wù)為例，采用美國IXIA公司IxChariot，可以方便快速地進行EV-DO3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的測試驗證（見圖5）。　　（1）IxChariotConsole是控制平臺，可以在網(wǎng)絡(luò)中的任何地方，只要IP可以達到，并與PerformanceEndpoint之間能夠上即可。所要測試評估的就是PerformanceEndpoint之間端到端的性能。
　　
　　（2）PerformanceEnpoint可以運行在電腦終端上，該電腦終端安裝有EV-DO數(shù)據(jù)卡。PerformanceEndpoint也可以安裝在EV-DO3G手機上。
　　
　　（3）測試可以在EV-DO手機、裝配有EV-DO數(shù)據(jù)卡的電腦或者網(wǎng)絡(luò)中安裝有IxChariotPerformanceEndpoint服務(wù)器任意兩點之間進行性能測試。
　　
　　（4）測試業(yè)務(wù)覆蓋數(shù)據(jù)上網(wǎng)業(yè)務(wù)、語音、視頻、數(shù)據(jù)上傳與下載、網(wǎng)絡(luò)游戲和即時聊天通信等以及這些業(yè)務(wù)類型的并發(fā)混合等。
　　
　　（5）可以測試上述業(yè)務(wù)的多種用戶體驗質(zhì)量（QoE）指標，包括但不限于速率、時延、抖動、語音質(zhì)量（MOS）、視頻質(zhì)量（MDI）等。
　　
　　（6）可以測試移動終端在移動、漫游過程中的網(wǎng)絡(luò)訪問速率以及VoIP語音通話質(zhì)量。
　　
　　（7）測試過程中，測試結(jié)果以圖表的形式實時顯示，測試結(jié)束后，測試結(jié)果可以以html，文本格式，圖表格式等形式保存起來。
　　
　　IXIA公司IxChariot工具已經(jīng)在運營商的多個省級公司進行測試試用，反饋良好。
　　
　　6、結(jié)束語
　　
　　美國IXIA公司2~7層IP測試方案不僅為運營商在實驗室進行設(shè)備測試提供了解決方案，更為運行網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量（QoS）測試和用戶體驗質(zhì)量（QoE）提供了可靠保障。目前，IXIA也已經(jīng)推出了針對運營商關(guān)心的IPTV，語音等業(yè)務(wù)與OSS集成的全網(wǎng)實時主動監(jiān)測和測試方案，該方案與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控方案的zui根本不同點是不需要探針可以有效降低部署硬件或者軟件探針的成本和便利性。