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摘 要 介紹了OSPF協(xié)議一致性的測試原理和抽象測試方法，重點對OSPF協(xié)議的一致性測試技術進行研究，并對OSPF協(xié)議測試集的設計進行討論。
關鍵詞 OSPF協(xié)議 協(xié)議一致性測試 ATS ETS 橫斷式測試法
一、引言
隨著計算機網(wǎng)絡和通信技術的發(fā)展，特別是開放型異構網(wǎng)絡的互聯(lián)，協(xié)議的設計和實現(xiàn)越來越復雜，協(xié)議測試的理論和技術得到了相應的發(fā)展。協(xié)議測試包括4種測試：一致性測試、互操作性測試、性能測試和堅固性測試。其中協(xié)議一致性測試主要是驗證網(wǎng)絡產(chǎn)品的協(xié)議實現(xiàn)的準確性，判斷網(wǎng)絡產(chǎn)品的協(xié)議實現(xiàn)是否符合協(xié)議的國際標準，以保證協(xié)議的各種實現(xiàn)版本之間能夠互通并進行可靠的通信。因此，一致性測試是協(xié)議測試的最基本內(nèi)容，是其它3種測試的基礎。
如今，基于TCP／IP協(xié)議的Internet網(wǎng)已成為全球信息發(fā)展和交流的基礎，它以路由器作為基本交換節(jié)點，以各種局域／廣域網(wǎng)作為傳媒。其中廣域網(wǎng)的域內(nèi)路由協(xié)議大多數(shù)使用OSPF協(xié)議轉發(fā)路由信息，且OSPF協(xié)議主要位于域內(nèi)的路由器上，它是現(xiàn)有TCP／IP網(wǎng)絡中繼系統(tǒng)的核心協(xié)議。本文介紹協(xié)議一致性測試原理和抽象測試方法，重點研究OSPF協(xié)議的一致性測試技術，并對OSPF協(xié)議測試集的設計進行討論。
二、協(xié)議一致性測試
1.一致性測試原理
ISO／IEC9646提供了協(xié)議一致性的基本方法和框架，為測試集制定了設計步驟及描述方法，并對測試系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了指導。
協(xié)議一致性測試實質上是利用一組測試序列，在一定的網(wǎng)絡環(huán)境下，對被測實現(xiàn)（IUT）進行黑盒測試，通過比較IUT的實際輸出與預期輸出的異同，判定IUT在多大程度上與協(xié)議描述相一致，確立通過一致性測試的IUT在互聯(lián)時成功率的高低。一致性測試的過程和原理參見圖1。圖1中，PICS（Protocol Implementation Conformance Statement）為協(xié)議實現(xiàn)一致性說明，說明實施的要求、能力及選項實現(xiàn)的情況；PIXIT（Protocol Implementation Extra Information for Testing）為協(xié)議實現(xiàn)附加信息，提供測試時必須標明的協(xié)議參數(shù)。其具體步驟如下：
�。�1）IUT的PICS分析，對IUT進行IUT的靜態(tài)一致性要求SCR檢查，分析該PICS與有關標準指定的SCR是否一致。
�。�2）根據(jù)規(guī)范定義測試目的，使用PIXIT提供的信息和一致性測試組合量化測試例，寫出抽象測試集ATS，然后將ATS參數(shù)化生成可執(zhí)行測試集ETS。
�。�3）使用ETS自動對IUT進行一致性測試，形成詳細的測試報告。
�。�4）IUT的最終一致性考查，將已知的PICS和PIXIT分析與測試結果相綜合，獲得IUT關于標準要求的一致性結論，記錄于一致性測試報告中。
2.一致性測試的抽象測試方法
一致性測試模型是一致性測試器利用服務原語ASP和協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU，在控制和觀察點PCO對來自被測實現(xiàn)的輸出和輸入進行控制和觀察。一般來說，被測實現(xiàn)所處的系統(tǒng)分為端系統(tǒng)和中繼系統(tǒng)兩大類，在ISO／IEC9646中對這兩類系統(tǒng)的一致性測試定義了不同的抽象測試方法。
根據(jù)一致性測試器中的上測試器UT和下測試器LT所處的位置與功能，對于端系統(tǒng)的一致性抽象測試方法分為4種類型：本地測試法、分布測試法、協(xié)調(diào)測試法和遠程測試法。本地測試法可以在被測系統(tǒng)中IUT的上下界面直接進行觀察和控制，另外3種屬于外部測試法。其中分布測試法要求有一個上測試器UT提供該界面的ASP。協(xié)調(diào)測試法不需要上層外接口，使用標準的測試管理協(xié)議TMP和下測試器之間進行測試管理和協(xié)調(diào)。遠程測試法中沒有專門的上測試器，部分測試器功能由被測系統(tǒng)實現(xiàn)。而這3種測試方法的下測試器LT都是通過通信鏈路上傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU對IUT進行控制和觀察。
對2個子網(wǎng)間的中繼系統(tǒng)進行一致性測試的抽象測試法有2種：環(huán)回式測試法和橫斷式測試法。環(huán)回式測試法在中繼系統(tǒng)的端口上進行環(huán)接，這種環(huán)接可以在中繼系統(tǒng)內(nèi)完成，也可以在第二個子網(wǎng)內(nèi)完成。而在中繼系統(tǒng)的業(yè)務接入點SAP處的另一個子網(wǎng)上有2個觀察與控制點，所以只需一個測試器。環(huán)回測試法的測試功能過于簡單，因而不夠實用。橫斷測試法在業(yè)務接入的2個子網(wǎng)上各有一個觀察與控制點，需要2個測試器，這樣使得2個測試器的同步成為困難。
三、OSPF協(xié)議
1.OSPF協(xié)議特點
OSPF協(xié)議是一種基于Djkstra算法的鏈路狀態(tài)協(xié)議，用于自治系統(tǒng)內(nèi)的路由選擇。OSPF協(xié)議具有如下特點：
●當網(wǎng)絡拓外改變后迅速收斂，協(xié)議帶來的網(wǎng)絡開銷很�。�
●支持負載均衡，可以保留同一目的地的多個路由；
●不易產(chǎn)生環(huán)路；
●對路由更新信息進行認證以確保其有效性；
●支持區(qū)域的劃分，能夠支持大規(guī)模的網(wǎng)絡，擴展性很強。
OSPF協(xié)議支持3種網(wǎng)絡的連接：
●2個路由器之間的點對點連接；
●具有廣播功能的局域網(wǎng)；
●無廣播功能的廣域網(wǎng)。
2.OSPF協(xié)議原理
OSPF路由協(xié)議的內(nèi)容可分為交換擴散協(xié)議、網(wǎng)絡拓撲結構數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的維護以及路由表的計算3部分。交換協(xié)議使相鄰的路由器建立鄰接關系，然后網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)庫中的每一條內(nèi)容通過擴散協(xié)議與相鄰的節(jié)點達到同步，從而使整個網(wǎng)絡中每個節(jié)點維持的網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)庫同步。每個節(jié)點當?shù)弥W(wǎng)絡拓撲結構圖發(fā)生變化時，重新計算整個或部分路由表以達到路由的迅速更新，使網(wǎng)絡拓撲的變化及時地反映在相應的路由表中。
3.OSPF共有5種報文類型
●Hello報文：用來發(fā)現(xiàn)和維持鄰站的可達性；
●Database Description報文：向鄰站給出自己的鏈路狀態(tài)的摘要信息；
●Link State Request報文：向對方請求發(fā)送某些鏈路狀態(tài)的詳細信息；
●Link State Update報文：用擴散法向全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)；
●Link State Acknowledgment報文：對鏈路更新報文的確認。
四、OSPF協(xié)議一致性測試的方法
OSPF協(xié)議是域內(nèi)使用的路由選擇協(xié)議，所以對于OSPF協(xié)議一致性測試采用中繼測試法使用的橫斷式測試法。在橫斷式測試法中，為了使2個子網(wǎng)的2個PCO容易達到同步，一般將PCO1和PCO2集成在一個測試器中。
編輯器可以采用ISO9646推薦的TTCN編輯器，也可以是其它語言編輯器。首先在編輯器上編制抽象測試集ATS，ATS以固定文法的文本文件MP格式輸出，類似于匯編語言或高級語言源程序。然后，MP文件由編輯器編譯成可執(zhí)行文件ETS。處理器是測試執(zhí)行的關鍵引擎，對經(jīng)過PICS和PIXIT選擇的測試集ETS進行解釋執(zhí)行，并對PCO1或PCO2傳送來的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU進行處理，同時根據(jù)測試集的內(nèi)容控制測試過程。最后生成測試報告所需要的全部信息。在該測試結構中，IUT的2個端口分別對應于PCO，當處理器從PCO1向SUT發(fā)送一個OSPF報文時，經(jīng)過OSPF模塊的路由，OSPF報文就從子網(wǎng)1轉發(fā)到子網(wǎng)2中，處理器就從子網(wǎng)2中的PCO2獲得數(shù)據(jù)報文。由于PCO1和PCO2都被集成在測試器中，便可容易地控制2個LT的協(xié)調(diào)過程。
五、OSPF協(xié)議測試集的設計
測試集是協(xié)議一致性測試的基礎，它是以最基本的測試事件序列的形式，詳細定義了測試系統(tǒng)和協(xié)議實體的行為，從而作出測試“通過”或“失敗”的判決，測試集有如下的層次結構：測試集→測試組→測試例→測試步→測試事件。采用TTCN形式化語言可以描述出測試集。
OSPF協(xié)議與OSI協(xié)議相比較，OSPF協(xié)議行為較簡單，在對等實體之間沒有用于建鏈或流控的數(shù)據(jù)包交換。我們按照ISO／IEC9646的建議，根據(jù)協(xié)議描述分析及條件合成，生成測試目的，設計和產(chǎn)生出OSPF協(xié)議測試集，編寫出OSPF協(xié)議測試規(guī)范。產(chǎn)生的OSPF測試集包括5個測試組，共69個測試例（見表1）。
表1 OSPF測試集
| 測試組 | 測試目的 | 測試例 |
| Ospf-2areas | 域邊界路由器功能 | 3 |
| Ospf-2qars | 交換擴散協(xié)議功能 | 36 |
| Ospf-3qars | 數(shù)據(jù)包的路徑類型，AS外部LSA和AS匯總LSA功能 | 23 |
| Ospf-stress | 強度能力測試 | 6 |
| Ospf-stub | 末稍網(wǎng)絡功能 | 1 |
這些測試組（例）涵蓋了OSPF協(xié)議描述中的主要功能，具有較好的完備性。
六、測試應用
按照本文討論的測試方法和結構，測試工具使用Agilent公司的QA Robot測試儀來進行OSPF協(xié)議一致性測試。也可使用清華大學研制開發(fā)的基于TTCN的PITS測試系統(tǒng)。QARobot測試儀使用QBOL語言生成ETS，通過QBOL編輯器進行編譯，內(nèi)部使用UNIX操作系統(tǒng)，有著可視化的界面操作。
我們參加了國家“863”寬帶信息示范網(wǎng)核心路由器的測試工作。采用QARobot測試儀，分別對中興公司、巨龍公司和大唐公司研制的核心路由器進行了OSPF協(xié)議的一致性測試。各路由器經(jīng)過OSPF協(xié)議一致性測試后，其中的OSPF模塊的功能和性能有了明顯的改善，測試例通過率從50％提高到將近90％。
通過實踐證明，在協(xié)議軟件的設計和開發(fā)過程中，一致性測試是用來檢測定位錯誤，同時又能提供修正建議的好方法。
摘自《電信網(wǎng)技術》
