原创 工业以太网交换机功能测试标准和方法

    一、 数据帧过滤：

    测试被测设备数据帧过滤功能。 

a) 测试步骤：

    1) 按图1搭建测试环境；

    2) 网络测试仪测试口1向测试口2和测试口3线速发送数据帧；

    3) 记录网络测试仪测试口2和测试口3数据接收情况；

    4) 在被测设备上配置端口2的地址过滤，过滤数据流的源MAC地址；

    5) 网络测试仪测试口1向测试口2和测试口3线速发送数据帧；

    6) 记录网络测试仪测试口2和测试口3数据接收情况。

b) 预期结果：

    1) 步骤3）中网络测试仪测试口2和测试口3都接收到数据且不丢失数据帧；

    2) 步骤6）中网络测试仪测试口2无法收到数据，测试口3接收到数据且不丢失数据帧。

图1 数据帧过滤测试图

    二、 环网恢复： 

    环网恢复就是在环形网络中将两点之间存在的多条路径划分为通信路径和备份路径，数据的转发在通信路径上进行，而备份路径只用于链路的侦听，一旦发现通信路径失效，自动将通信切换到备份路径上。

a) 测试步骤：

    1) 按图2搭建测试环境；

    2) 选择网络测试仪的测试帧长度为64字节，测试时间为30s；

    3) 在整个试验过程中，在测试口1、测试口2发送等比例的数据流（数据流1为GOOSE报文，优先级为4；数据流2为普通TCP数据流，优先级为1），在测试口3、测试口4发送1Mbits/s的广播帧，在测试口5、测试口6发送1个GOOSE/ms的数据流。每次试验改变测试口1和测试口2的负荷，分别为10%和95%；

    4) 分别拔插A、B、C三条路径，测试环网恢复时间；

    5) 环网恢复时间计算方法：环网恢复时间（ms）=×测试时间（ms）

b) 预期结果：环网恢复时间通过每个交换机不超过50ms。

 图2 环网恢复时间测试图

三、网络管理协议：

测试被测设备的网络管理协议。

a) 测试步骤：

    1) 按图3搭建测试环境；

    2) 通过网管软件管理被测设备；

    3) 测试是否能够连接被测设备并进行信息管理；

    4) 测试是否能管理信息库。

b) 预期结果：

     1) 步骤3）中网管软件能够连接被测设备并进行信息管理；

     2) 步骤4）中网管软件能够管理信息库。

图3 网络管理协议测试图

    四、 网络拓扑发现：

    测试被测设备的网络拓扑发现功能。

a) 测试步骤：

    1) 按图4搭建测试环境；

    2) 通过网管软件管理多台被测设备；

    3) 测试是否能自动发现网络拓扑。

b) 预期结果：

    1) 步骤3）中能够实现网络拓扑发现功能。

 图4 网络拓扑自动发现功能测试图

    五、 状态监控：

    测试被测设备的状态监控功能。

a) 测试步骤：

      1) 按图4搭建测试环境；

      2) 通过网管软件连接被测设备；

      3) 测试网管软件能否实现设备整体运行状态监视和展示、设备端口状态监视和展示、端口数据流量统计等功能。

b) 预期结果：

      1) 步骤

    3）中能够实现状态监控功能。

     六、配置文件管理功能：

    测试被测设备配置文件导入导出功能。

a)测试步骤：

    1)按图4搭建测试环境；

    2)修改被测设备默认IP地址，配置被测设备端口5、6、7、8属于VLAN2；

    3)导出配置文件；

    4)恢复被测设备出厂设置；

    5)查看此时被测设备IP地址和VLAN信息；

    6)导入步骤2）中的配置文件；

    7)查看此时被测设备IP地址和VLAN信息。

b)预期结果：

    1)步骤4）中查看到被测设备IP地址和VLAN信息为出厂默认信息；

    2)步骤6）中查看到被测设备IP地址与步骤1修改后IP地址一致，VLAN信息中端口5、6、7、8属于VLAN2。

    七、 WEB管理界面：测试被测设备的WEB管理界面功能。

a)测试步骤：

    1)按图4搭建测试环境；

    2)测试WEB界面配置功能参数：登录用户名与密码、装置IP、端口限速（应可设置广播风暴抑制、组播风暴抑制和未知单播风暴抑制）、端口镜像、VLAN、静态组播、QoS、SNMP、GMRP、环网协议、流量控制及配置文件的导入与导出等；

    3) 检查WEB界面参数及状态信息查询与显示：装置基本信息、MAC地址表项查询、日志、告警信息（电源失电、温度超门限等）、电源电压、机箱温度、端口光功率、CPU使用率、内存使用率等。

b)预期结果：

    1)步骤2）中能够实现上述配置功能；

    2)步骤3）中能够实现上述查询功能。

    八、 网络风暴抑制：

    测试被测设备对网络风暴的抑制功能。

a) 测试步骤：

    1) 按图5搭建测试环境；

    2) 网络测试仪测试口1向测试口2、测试口3和测试口4线速发送数据帧，帧长设为随机帧长，测试时间30s；

    3) 记录网络测试仪测试口2、测试口3和测试口4的数据接收情况；

    4) 被测设备端口2开启广播风暴抑制，抑制比为10%；被测设备端口3开启组播过滤，抑制比为20%；被测设备端口4开启未知单播过滤功能，抑制比为30%；

    5) 网络测试仪测试口1构造3条数据流，分别为数据流1（广播帧）、数据流2（组播帧）、数据流3（未知单播帧），且各10%；

    6) 网络测试仪测试口1同时向测试口2、测试口3、测试口4发送上述3条测试流，共9条数据流，测试时间30s；

    7) 记录网络测试仪测试口数据接收情况。

b) 预期结果：

    1) 步骤3）中网络测试仪测试口2、测试口3和测试口4均接收到数据且不丢失数据；

    2) 步骤7）中网络测试仪测试口2丢失10%数据，测试口3丢失10%数据，测试口4丢失10%数据。

抑制比为允许指定数据流的通过流量与端口线速流量的比率。

图5 网络风暴抑制测试图

    九、 虚拟局域网VLAN：

    测试被测设备是否支持IEEE 802.1Q定义的VALN功能。ss

a) 测试步骤：

    1) 按图5搭建测试环境；

    2) 测试帧长度为64字节，测试时间为30s，端口负载设置为100%；

    3) 在网络测试仪测试口4上构造9个数据流，分别为：

    数据流1：无VID标识IPv4报文；

    数据流2：VID为1的IPv4报文；

    数据流3：VID为数值A（A可为2-4095任意值）IPv4报文；

    数据流4：VID为数值B（B可为2-4095任意值）IPv4报文；

    数据流5：无VID标识GOOSE报文；

    数据流6：VID为1的GOOSE报文；

    数据流7：VID为数值A（A可为2-4095任意值）GOOSE报文；

    数据流8：VID为数值B（B可为2-4095任意值）GOOSE报文；

    数据流9：广播报文，无VID标识。

    4) 根据数据流设置被测设备4个端口设置成不同VLAN；

    5) 端口4向其它端口1、端口2、端口3以一定负荷发送数据；

    6) 记录不同数据流的帧丢失率，判断VLAN是否划分成功；

    7) 同上，如图4，将被测设备端口4设置成汇聚链接（Trunk）接口；

    8) 在网络测试仪端口1、端口2、端口3上构造以上9个数据流；

    9) 端口1、端口2、端口3向端口4以一定负荷发送数据；

    10) 记录不同数据流的帧丢失率，判断VLAN Trunk是否成功。

b) 预期结果：

    1) 步骤6）中成功实现VLAN功能；

    2) 步骤10）中VLAN Trunk功能工作正常。

    测试后应仔细察看各VLAN中结果是否与预期结果一致。

    十、 优先级QoS：

    测试被测设备的IEEE802.1P绝对优先级。

a) 测试步骤：

      1) 按图6搭建测试环境；

      2) 测试帧长度为64字节，测试时间为30s；

      3) 设置被测设备优先级模式为绝对优先级，配置交换端口1、2、3、4、5为VLAN200；

      4) 配置网络测试仪测试口1到测试口4均发送1条带VLAN200标记的GOOSE数据流至测试口5，其中测试口1发送数据流的优先级为7，测试口2发送的数据流的优先级为5，测试口3发送数据流的优先级为3，测试口4发送数据流的优先级为1；

     5) 按步骤4）的配置，测试口1到测试口4均按10%负载发送数据至测试口5，记录测试口5接收各数据流的情况；

     6) 按步骤4）的配置，测试口1到测试口4均按30%负载发送数据至测试口5，记录测试口5接收各数据流的情况；

     7) 按步骤4）的配置，测试口1到测试口4均按50%负载发送数据至测试口5，记录测试口5接收各数据流的情况；

     8) 按步骤4）的配置，测试口1到测试口4均按线速发送数据至测试口5，记录测试口5接收各数据流的情况；

     9) 配置网络测试仪测试口1到测试口4均发送1条带VLAN200标记的SV数据流至测试口5，其中测试口1发送数据流的优先级为7，测试口2发送的数据流的优先级为5，测试口3发送数据流的优先级为3，测试口4发送数据流的优先级为1；

    10) 重复步骤4）至步骤8。

b) 预期结果：

    1) 步骤5）中测试口5接收到测试口1到测试口4发来的全部数据帧；

    2) 步骤6）中测试口5接收到测试口1到测试口3发来的全部数据帧，测试口4的数据帧有丢失；

    3) 步骤7）中测试口5接收到测试口1到测试口2发来的全部数据帧，测试口3和测试口4的数据帧有丢失；

    4) 步骤8）中测试口5接收到测试口1发来的全部数据帧，测试口2到测试口4的数据帧有丢失，

    5) 步骤10）中，测试结果与预期结果1）至4）相同。

 图6 优先级测试图

    十一、 镜像：

    测试被测设备端口镜像功能。

a) 测试步骤：

    1) 按图6搭建测试环境；

    2) 被测设备端口4设置成镜像端口，端口1和端口3设置成镜像源端口，镜像方式为输入和输出同时镜像；

    3) 网络测试仪测试口1与测试口2双向发送负载为40%的数据帧，数据帧长度为64字节，测试口3向测试口2双向发送负载为10%的数据帧，数据帧长度为128字节，测试时间30s；

    4) 记录网络测试仪测试口4数据流的收发情况，判断镜像功能是否设置成功。

b) 预期效果：

    步骤4）中测试口4数据流收发情况为测试口1与测试口3收发数据的总和且没有出现丢帧、乱序、复制现象。