高速网络测试流量生成方法研究与实现

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Cary1986
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网络测试是验证网络设备功能和性能,保证网络正常运行的重要手段。网络测试流量生成是网络测试中的关键技术,直接决定着测试结果的正确性和误差精度。随着网络规模的不断扩大,网络速率的不断提升,现有的网络测试流量生成技术在生成速率,发送精度和流量内容配置方面,己无法满足万兆网络设备测试的需求。因此,针对网络测试需求,研究高速网络测试流量生成方法,具有十分重要的现实意义和应用价值。   网络测试流量生成有两种方案,一种是基于回放的方案,它通过回放之前捕获的网络数据包来还原真实网络流量;另一种是基于模拟的方案,它根据网络流量特征来实时模拟生成网络流量。这两种方案各具特色,都有着自己独特的适用场景。本论文在分析现有这两类流量生成方法缺陷的基础上,基于FP6A实现了两种改进的流量生成方案,已经取得以下一些有意义的研究成果:   1、设计了一种基于软硬件协同的万兆流量回放系统。该系统结合主机大容量存储空间和FPGA高速高精度流量处理的特点,在保持回放流量速率和精度的前提下,使得回放文件大小从64MB提升到GB量级。在实现过程中利用内存映射和无中断轮询同步机制对现有网络底层传输通道进行了优化,并基于PCIE2.0总线设计了一种高速DMA传输引擎,使得主机内存到网卡间的数据传输性能达到16Gbps。同时利用主机大容量存储空间和RAMdisk等技术,实现了三种回放模式:基于静态缓冲区的零拷贝回放模式,基于RAMdisk的GB量级文件高速回放模式和基于硬盘的TB量级文件低速回放模式。并通过优化内存拷贝模式使得拷贝性能提升69%。基于FP6A提出了一种基于令牌的高精度流量发送控制方法,使得流量发送控制相对误差达到10E-5以内。   2、提出了一种基于软硬件协同的网络多数据流模拟生成方案。针对网络流量中流的特点,通过分析软硬件各自功能特长,提出一种由软件生成流特征序列,由FP6A根据流特征序列生成完整的数据包的多数据流模拟生成方案。并设计了一种可扩展的配置接口,利用流静态特征和动态特征来描述流的配置。允许用户自由配置数据包头部最多256字节的协议内容以兼容各种协议格式,同时允许配置12个字节域的变化模式以实现五元组等字段域的变化。最后基于FPGA实现了该多数据流模拟生成方案。测试表明,该方案能够实现万兆线速流量生成,并能正确模拟多条数据流。
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