标签: 协议测试

引言 在现代通信网络中，精确的时间同步是确保系统高效运行的关键。1588v2协议，也称为精确时间协议（PTP），正是为此而生。本文将深入解析1588v2协议的工作原理，并通过实际测试用例展示其在实际应用中的表现。 1588v2协议概述 1588v2协议是一种用于在网络中实现高精度时间同步的协议。它通过在网络中时间戳信息的精确传递与动态补偿机制，使得各个节点能够调整本地时钟，实现微秒级甚至纳秒级的时间同步。该协议广泛应用于电信、电力、工业自动化等领域。 1588v2是如何进行时钟同步的？ 1588v2协议主要分为两大部分来实现时钟同步功能：1、建立同步体系：协议使用最佳主时钟算法BMCA，通过选取主时钟，建立主从拓扑关系，进而在整个 PTP 网络中建立起同步体系。 2、同步本地时钟：协议使用本地时钟同步算法LCS，通过 PTP 数据报文在网络主从节点之间的交换，计算各从节点本地时钟与主时钟间的时间偏差，调整本地时钟，使之与主时钟同步。1588v2协议定义了E2E和P2P时间同步机制以及one-step和two-step时间同步模式，本文以E2E同步机制以及one-step模式为例向各位解析1588v2协议时间同步过程，具体同步过程如下： ① Master在t1时刻发送Sync报文，并将t1时间戳携带在Sync报文中； ② Slave在t2时刻接收到Sync报文，在本地产生t2时间戳，并从报文中提取t1时间戳； ③ Slave在t3时刻发送Delay_Req报文，并在本地产生t3时间戳； ④ Master在t4时刻接收到Delay_Req报文，并在本地产生t4时间戳，然后将t4时间戳携带在Delay_Resp报文中，回传给Slave； ⑤ Slave接收到Delay_Resp报文，从报文中提取t4时间戳。最后Slave节点得到了一组时间戳（t1，t2，t3，t4）。 假设Master到Slave的发送链路延迟是Tms，Slave到Master的发送链路延迟是Tsm，Slave和Master之间的时间偏差为Offset，则： t2 - t1 = Tms + Offset t4 - t3 = Tsm - Offset 结合上面两组方程，得到： (t2 - t1) - (t4 - t3) = (Tms + Offset) - (Tsm - Offset) 经过移项推导得到： Offset = / 2 如果Master和Slave之间的收发链路延迟对称，那么Tms=Tsm，即Tms-Tsm=0。将Tms-Tsm=0代入上面的公式，得到： Offset = / 2 这样Slave就可以根据t1，t2，t3，t4 四个时间戳计算出自己和Master之间的时间偏差Offset，再对本地时间进行偏差调整，就实现了Slave与Master的时间同步。 测试用例 为了验证1588v2协议在实际应用中的性能，我们设计了一个简单的测试用例。 设备：一台支持1588v2协议的交换机，一台信而泰1588v2测试仪表。 网络拓扑：交换机两个口与信而泰1588v2测试仪相连 测试步骤 1. 交换机配置1588v2协议，配置为E2E机制和one-step模式，然后启动1588协议 2. 仪表根据网络拓扑图预约对应的端口，使端口上线 添加用于运行1588协议的接口，两个物理端口分别对应两个逻辑接口 添加1588协议，并绑定对应的接口。路径延迟测量机制选择“Request Response”，同步模式选择“One Step”，配置与1588交换机对应 启动仪表1588协议，切换到1588协议统计界面，记录从时钟与主时钟的时间偏差。 信而泰IEEE 1588v2解决方案 BigTao-V机箱 BigTao-V（BigTao220/BigTao6200）系列机箱搭配1588/TSN测试板卡，可以满足多种场景测试： 移动IP承载网设备1588时间同步性能测试 PON网设备1588时间同步性能测试 以太网交换机1588时间同步性能测试 智能电网设备1588时间同步性能测试 工业自动化设备1588时间同步性能测试 轨道交通设备1588时间同步性能测试 1588/TSN 千兆测试板卡V2-1G-8M-TSN 支持8个1000M/100M/10M RJ45电接口 支持8个1G SFP光接口 1588/TSN 万兆测试板卡V2-10G-4M-TSN 支持4个10G/5G/2.5G/1G/100M RJ45电接口 支持4个1G/10G SFP+光接口

为什么要仿真特殊流量 在现网中，网络流量时常伴随着突发，突发流量可能会造成网络的拥塞，从而产生丢包、抖动和时延，导致网络服务质量整体下降。面对宏观上的突发，通常采用在网络设备入向限速或者流量整形功能来消除突发流影响。微观上的突发，比如毫秒级甚至纳秒级突发，则需要芯片级别处理。 针对以上痛点，我们需要在网络设备验证中引入宏观特殊流量，例如矩形波流量、三角波流量来验证设备的限速能力或流量整形能力，微突发流量来验证设备芯片转发能力。 Stream Manual Schedule定义特殊流量 Renix软件支持调度表方式构造复杂流量，如下图所示： 图中的参数，关系如下图所示： Entry：条目编号（只读） PortName：端口名称（只读） Name：调试条目名称（默认生成） Enable：使能该调底条目 StreamState：条目状态（只读） Stream Block Reference：关联流块（通过下拉框选择） Return to Entry：指定跳转条目（该条目调底结束后待调度条目），与Loop Count配合使用 Loop Count：指定Return to Entry动作的执行次数 Burst Count：指定关联流块的突发次数 Burst Size：指定每个突发的帧数量 Inter Frame Gap：指定突发内的帧间隔 Inter Burst Gap：指定突发间隔（Burst Count为1时只读） Inter Entry Gap：指定条目之间的调度间隔 Inter Frame Gap Unit/Inter Burst Gap Unit/Inter Entry Gap Unit：根据需要选择单位 在实际生产中，各项指标的构造，可参考以下换算： 突发流量大小：由Burst Size、Inter Frame Gap/Inter Frame Gap Unit和流量字节大小共同决定。 相同流量突发次数和间隔：由Burst Count、Inter Burst Gap/Inter Frame Gap Unit共同决定。 不同流量突发间隔：由Inter Entry Gap/Inter Entry Gap Unit决定。 流量杂复度组合：Return to Entry、Loop Count决定。 测试时可用以下公式换算： 常用值参考以下表格： 注：由于Brust Size只能取整，理论上存在误差。 如何使用仪表构造矩形波流量 信而泰Renix平台提供了Stream Manual Schedule,可灵活定义流量。假设业务如下所示： 采用100G接口 仪表交替产生1Mbps与2Mbps流量，波峰与波谷持续时间10秒 分别绑定2条流量，字节大小为256 创建流量 配置调度表 如下图所示，根据箭头指向逐个配置，根据表取得数据构造Entry，其中要求发流10秒则Brust Size*10。 查看结果 创建图表视图，选择PortStats下的“接收线速(bps)”选项，选择视图，如下图所示： 如何使用仪表构造三角波流量 信而泰Renix平台提供了Stream Manual Schedule,可灵活定义流量。假设业务如下所示： 采用100G接口 仪表产生三角波，波谷为1Mbps,波峰为8Mbps,Step为1秒 分别绑定8条流量，字节大小为256 创建流量 配置调度表 如下图所示，根据箭头指向逐个配置，根据表取得数据构造Entry。 查看结果 创建图表视图，选择PortStats下的“接收线速(bps)”选项，选择视图，如下图所示： 如何使用仪表构造纳秒级突发流量 信而泰Renix平台提供了Stream Manual Schedule,可灵活定义流量。假设业务如下所示： 采用100G接口 仪表产生突发流量，流量突发间隔为纳秒级，且循环发送 分别绑定2条流量，字节大小分别为64、128 创建流量 配置调度表 如下图所示，根据箭头指向逐个配置，纳秒级突发与包长、接口速率有关，如下表所示，包长与帧发送时长正相关。实现纳秒级突发，可根据需求选择包长。 查看结果 创建图表视图，选择PortStats下的“接收线速(bps)”选项，选择视图，如下图所示，图表视图最小采样间隔为1秒，故可通过抓包查看突发流量 DarYu-X系列测试仪 DarYu-X系列高性能网络测试仪是信而泰推出的面向高端路由器等高端数通设备的测试产品，具有高性能、高密度、高速率等特点，配置信而泰基于PCT架构的新一代测试软件RENIX和X2系列测试模块，可提供高精度的发包速率，为高端路由产品的研发保驾护航。

█ 到底 什么是BRAS ？ 宽带接入服务器（ Broadband Remote Access Server,简称BRAS）是面向 宽带网络 应用的新型接入网关，它位于 骨干网 的 边缘层 ，可以完成用户带宽的 IP /ATM网的数据接入。 宽带接入服务器（ BRAS）主要完成两方面功能： Ø 负 责终结用户的拨号连接（常见有 PPPoE、PPPoE双栈(ND)、PPPoE双栈(DHCPv6) 、 IPoE、IPoE 双栈 (ND)、IPoE 双栈 (DHCPv6)、 vll、vpls、 L3VPN、 L2tp、 IGMP+PPPoE、IGMP+IPoE、MLD+PPPoE、MLD+IPoE 等 连接）， 接入 汇聚用户的流量功能； Ø 与 认证系统 、 计费系统 和 客户管理系统 及服务策略控制系统相配合实现用户接入的认证、计费和 管理功能 。 BRAS是宽带接入网和骨干网之间的桥梁，BRAS与用户之间、用户与公网之间均通过传输网连接。 传输网是我们整个通信网络的底座，负责把各地的家庭用户、政企用户和数据中心连接起来。传输网 按功能分，又可以分为 骨干网和城域网 ， 如下图所示： 骨干网，又分为国家骨干网（一干）和省级骨干网（二干）。 城域网 ， 可理解为 单个城市范围内的通信网络（简称MAN，Metropolitan Area Network）。城域网也有进一步细分，分为三层：核心层、汇聚层、接入层 。 接入层，离我们用户端最近的一层 ， 同时也是 “光进铜退”的重点和难点。 接入层 目前最主流的光纤接入技术，就是PON ( Passive Optical Network )，也称无源光网络，主流PON技术架构如下： 传统 BRAS 一般部署在城域网的核心层， 南向面向用户接入，北向衔接骨干网流量， 实现网络的 IP接入一体化。现在比较流行的分层叫法，也会把 BRAS 所在的这层，叫做业务控制层。 BRAS 解决了宽带用户在业务上、流量上和管理上的汇聚，达到了用户终端只通过一条 网络连接 便可以 灵活、自主、方便地选择服务网络的目的 ， 适应了 宽带接入 网络应用 的 发展趋势 ，成为 宽带网络 在 接入层 和骨干 边缘层 之间重要的 网络单元 。 位置如下图所示： █ BRAS的发展演进 BRAS在ADSL时代就已经诞生了。当时宽带用户数量激增，BRAS有效地简化了网络架构，实现了集中化的管理功能，为宽带业务大爆发奠定了基础。 后来，它不仅支持了xDSL，还支持Cable Modem、以太网接入（LAN）、无线宽带数据接入（WLAN）、FTTx（也就是刚才我们说的光纤入楼、入户）等多种方式网络类型，支撑了宽带IP网络和ATM网络的数据接入，成为运营商和政企客户的最爱。 传统BRAS，作为网关，既要负责用户管理，也要负责数据流的转发，负担很重，性能很难提升上来。 于是，BRAS开始解耦，把将多台BRAS设备上的用户管理功能抽取出来并且集中，形成控制面（Control Plane，简称CP）。BRAS设备上，保留路由器的控制面以及BRAS的转发面，形成转发面（User Plane，简称UP）。 和移动核心网一样，除了把控制面集中起来之外，还引入了虚拟化（云化），形成了vBRAS。好处和云核心网是一样的，可以灵活进行弹性扩容、缩容，简化运维，统一标准接口，提升设备性能。 采用vBRAS之外，转发面也变得灵活。 对于大流量业务，可采用高性能硬件，分布式部署，满足转发性能需求。对于大session小流量业务，可采用x86云化设备，集中式部署，节约成本。 vBRAS的出现，体现了城域网云化的趋势。它的底层演进逻辑，和4G/5G移动通信网是一样的。 值得一提的是，除了形态变化之外，BRAS的定位也有些变化。 随着设备性能的提升，前面我们看到的在一起的BRAS和SR（业务路由器），设备功能逐渐融合为MSE（Multi-Service Edge，多业务边缘路由器）或BNG（Broadband Network Gateway，宽带网络网关）。这也是某种形式的合体。 █ 用户宽带接入 那么问题就来了，当 用户想要上网， 是什么样的流程呢？ 首先要确保PON的光通路 正常， 然后光猫（也可以是无线路由器）和BRAS之间，建立一个 PPP会话 。PPP，Point to Point Protocol（点对点协议），是一种数据链路层协议。建立PPP会话后，用户就可以访问互联网（接入骨干网）。PPP会话的建立过程如下图所示 : BRAS通过与认证系统和计费系统的配合，完成认证和计费功能。 值得一提的是，为了完成认证，还有一个重要的网元，那就是RADIUS服务器（Remote Authentication Dial In User Service，远程用户拨号认证系统）。 上述流程图 ，BRAS收到终端侧过来的用户名密码， 通常情况下由BRAS转到 RADIUS认证 授权 。 除了认证、鉴权和计费之外，BRAS还可以用于QoS、安全管理、组播和VPN等。 █ 如何使用仪表模拟用户接入（PPPoE为例） renix配置思路： Port1模拟3个PPPoE Client进行PPPoE拨号上网（可以模拟更多Client）； Port2模拟Internet端口； Port1开启PPPoE Client协议仿真，3个Client都获取到IP地址之后， Port1和Port2相互打流，预期流量可以打通。 测试拓扑如下： 测试步骤： 预约测试机框、占用端口 PPPoE Client配置 使用PPPoE向导配置、选择要配置PPPoE的端口 选择封装、配置接口，“每接口地址数”设置为3，表示3个PPPoE Client 配置PPPoE、PPPoE角色选择Client 认证方式选择 CHAP MD5认证，用户名renix_1，密码XINERTEL_1 向导配置完成后, 还可以修改 修改用户名分别为 renix _1、 renix _2、 renix _3 修改密码分别为XINERTEL_1、 XINERTEL_2 、 XINERTEL_3 订阅 PPPoE Client Session Statistic 统计 启动PPPoE协议 查看PPPoE Client 统计 3个PPPoE Client都已经成功建立连接 3个PPPoE Client获取到的IP地址分别为：102.1.1.2 29 、102.1.1. 118 、 102.1.1. 191 在Port2下添加IPv4接口，并修改对应参数 修改IPv4地址为103.1.1.2（与DUT直连端口在同一网段即可） ， IPv4网关地址为103.1.1.1 选中创建的interface，右键选择“发送ARP/ND”，即可学习到DUT的MAC地址 （ 68:E2:09:34:16:9C ） 添加绑定流 选中“流模板”，右键选择“新建绑定流”会弹出新建绑定流的对话框 选择要建立绑定流的2个端口，点击“下一步” 添加绑定流 常规界面默认即可，点击“下一步” （也可以根据需要修改参数） 添加绑定流 ， 帧界面不用修改，点击“完成 发送流量/查看统计 切换到Stream Block Statistic界面查看发送和接收速率及其它统计项，下图表明发送和接收报文速率相同，可以适当加大带宽继续测试 停止PPPoE协议 ， 查看流量收发情况 结果显示，流量收发正常，且流量无丢包。

前言 在网络部署之后和业务开展之前，运营商迫切希望了解当前网络的性能状态，以便为商业规划和业务推广提供必要的基础数据支持。因此，高可靠性和高精确度的性能测试方法对于运营商评判网络性能的优劣，显得尤为重要，而RFC 2544等传统测试标准已不足于鉴定当今的服务等级协议（SLA）。SLA是服务提供商（如ISP）及其最终用户之间的协议，它规定以太网服务的开通或验证必须进行测量，且必须达到SLA的规范要求。目前，对以太网服务进行测试和故障诊断的最佳选择无疑是ITU-T Y.1564标准。 Y.1564和RFC2544对比 RFC2544 对比Y .1564 不同之处，在于以下几个方面： RFC2544主要是用来测试网络设备（交换机、路由器等）的极限性能。 Y.1564将网络视作一个整体,测量网络端到端的服务质量QoS，同时可以测试网络是否满足服务层级协议SAC 、SLA的要求，测量更有针对性。 Y.1564 主要是用来测试运营商带宽，这里不再是网络设备测试。为接近链路的极限带宽，Y.1564考虑到了多业务数据流带宽分配的因素，在多服务相互干扰下对每个业务数据流独立统计其性能参数矩阵，得到接近真实网络环境下的网络运行状况和服务质量。 RFC544的测试比较耗时间，而Y.1564为一次性测试。测试带宽为递增带宽， 一次性可测量多数据流在网络的配置和性能各方的情况，具有巨大的优势 Y.1564测试方法在实际情况下非常有效，可大幅缩短测试时间，准确地提供所有SLA指标的可视性，从而消除重复工作。 Y .1564 测试解决方案 信而泰 BigTao -V 系列以及DarYu -X 系列支持Y .1564 测试套件，Y .1564 测试分为两个阶段：配置测试和性能测试。 测试原理： 测试仪通过TX端口按照一定的速率发送流量到DUT，然后通过RX端口接收DUT转发的流量。并且最终获取相应的统计值，进行判断是否测试通过。 配置测试： 用于验证每一个Service配置的SLA参数是否能够正确执行，比如用户Service能否在保证SAC的情况下稳定运行在CIR速率上。 SAC主要包括：FLR（丢帧率），FTD（延迟），FDV（抖动）和AVAILABILITY（可获得性） 配置测试项包括：CIR测试，EIR测试，Traffic Policing测试，CBS测试和EBS测试。 CIR测试 C IR 测试指的是运营商和用户签约的承诺速率，该速率发送的流量运营商网络保证可以送达。测试目的就是验证用户发送满足CIR速率的流量，运营商网络以CIR速率转发，并且满足SAC指标。 E IR 测试 EIR指的是运营商和用户签约的超出CIR的速率，该速率发送的流量运营商网络不保证可以送达。当出现网络拥塞时，会丢弃EIR流量。 EIR测试的目的就是验证用户发送满足CIR +EIR 速率的流量，运营商网络以不小于CIR，不大于CIR +EIR 速率转发。 Traffic Policing 测试 Traffic Policing 测试的目的就是验证用户发送满足CIR +125%*EIR 速率的流量，运营商网络以不小于CIR，不大于CIR +EIR 速率转发。超出CIR +EIR 部分统统丢弃。 CBS 测试 用户发送的流量，并不总是保持恒定的速率，绝大多数是以突发形式出现。比如突然发送个图片，一大段话。这类数据的数据量并不大，但是会瞬间超出CIR速率，这样会导致用户数据传递不可靠。因此CBS就是指的是运营商承诺的一块数据大小，当用户突发传送的数据速率超出CIR但是大小小于CBS，可以保证可靠传递。 CBS测试的目的就是验证用户发送小于CBS突发数据时，运营商网络能否保证可靠传递。 EBS 测试 当用户突发流量大于CBS，小于EBS时，运营商网络可以传递，但是不保证可以送达。 EBS测试的目的就是验证用户发送大于CBS小于EBS突发数据时，运营商网络能否传递。 配置测试项结果如图 性能测试 用于验证多个Service并行运行的情况下，系统性能的表现。性能测试项会并行运行当前所有配置的Service，每个Service都在CIR速率运行，然后统计最终的SAC 所有配置的Service按照CIR速率全速发送流量，维持一段相当长的时间（1 5 分钟- 24 小时），然后获取统计值，观察是否满足SAC。 性能测试项结果截图 结语 Y.1564标准相较于传统的RFC 2544等测试方法，更具实用性和准确性，能够更好地评估以太网络的性能，特别是在评估以太网服务的能力、容量和性能方面表现突出。同时，通过Y.1564测试，运营商可以对网络质量进行快速、精确地检测，帮助他们在网络部署之后和业务开展之前及时了解网络性能状态，为商业规划和业务推广提供必要的基础数据支持。