协议一致性测试

IPv6协议一致性测试发布时间：2010年02月05日o分享•推荐•打印•收藏文/黄哲导言IPv6测试首先需要关注在各个协议模块的一致性测试和性能规格测试，其次是各种应用组网和互通测试，尤其是关注过渡技术是否能满足当前IPv6与IPv4网络并存时期的需求。本文将针对IPv6设备的协议一致性测试，介绍其测试特点、测试环境搭建、测试脚本执行，以及测试结果的分析，帮助读者有效的进行相关测试，从而选择符合协议标准的IPv6设备。IPv6一致性测试的特点作为一个新的协议族，IPv6相对IPv4的主要变化首先在于网络层基础协议，包括地址、ND协议等；其次各路由协议也都提供了IPv6的版本；在链路层、应用层也配合地址的变化做了相应的修改；并且新增了隧道、NATPT等过渡技术。相对IPv4而言，IPv6协议一致性测试的特点在于首先要考虑数据平面的模块测试，而其中的报文处理、ICMP和ND模块为重点和难点，且这些模块的RFC都在不断的更新过程中，一些功能有了相应的变化，典型的例子就是0型路由扩展头在最新的RFC5095中被废弃。因此在协议一致性测试中，需要及时的关注协议的更新。测试工具TahiIPv6Ready协议一致性测试套是目前认可度最高、最被广泛使用的IPv6协议一致性测试工具，可以在Tahi组织的网站()上免费下载，运行在安装FreeBSD系统的PC上,截至目前的最新版本是4.0.5。通过该测试的设备，可以获得IPv6论坛(IPv6Forum)的IPv6ReadyPhase2的金牌认证。TahiIPv6Ready测试套是一种基于脚本开发的一致性测试工具，分为3个层次，如图1所示，分别为底层的FreeBSD操作系统、居中的测试平台、以及最上层的测试脚本集。TestToolStructureE<5rU^er^c^indevelopth&lest^.--\r6EVAl.Appljc-aOotiLayrtTrilAConfonnMJMIc-Tt<CDFbrf<wmIqiAppfec^tnjriTestPl^atfofmtorIFLayerTeslE<5rU^er^c^indevelopth&lest^.--\r6EVAl.Appljc-aOotiLayrtTrilAConfonnMJMIc-Tt<CDFbrf<wmIqiAppfec^tnjriTestPl^atfofmtorIFLayerTeslO|>FrniiiigSysreiniFreeBSD6.2-RKLEASEi图1TahiIPv6Ready测试套架构测试内容TahiIPv6Ready测试脚本集包含了网络层和应用层常见的需要一致性测试的模块，包括基础协议、IPsec、MIPv6、DHCPV6、SIP、IKE等，其中IPv6CoreProtocol为核心模块，是IPv6一致性测试最基础的部分，在目前的IPv6Ready一致性测试中，通常只选用此部分进行测试，其他模块由于目前缺少用户需求，因而极少有设备支持，所以在现有情况下很少进行测试。IPv6CoreProtocol测试集可以分为5个模块：SPEC、ADDR、ICMP、ND、PMTU，与RFC的对应关系如表1O模块名称对应RFCSPECRFC2460InternetProtocol,Version6(IPv6)SpecificationRFC2464TransmissionofIPv6PacketsoverEthernetNetworksRFC5095DeprecationofType0RoutingHeadersinIPv6ADDRRFC4862IPv6StatelessAddressAutoconfigurationICMPICMPRFC4443InternetControlMessageProtocolNDRFC4861NeighborDiscoveryforIPversion6PMTURFC1981PathMTUDiscoveryforIPversion6表1模块与RFC对应列表测试环境使用TahiIPv6Ready测试套进行IPv6一致性测试时，测试环境包括三个部分：测试仪器、被测设备、控制台。分别对应下面拓扑图中的FreeBSD系统的PC、H3CMSR50路由器、控制台PC。FreeBSD瀏试仪器）3FFE:5O1:FFFF100::/64—FreeBSD瀏试仪器）3FFE:5O1:FFFF100::/64—MSR50（被测设备）图2测试拓扑如图2所示，运行测试脚本的FreeBSD系统需要提供两块网卡，而被测设备MSR50提供两个以太网接口，两者之间建立两条直连以太链路。在这两条链路上所使用的IPv6地址前缀分别为3FFE:501:FFFF:100::/64和3FFE:501:FFFF:101::/64，并采用EUI64格式生成接口ID。在MSR50和FreeBSD上，应当只运行基础的IPv6协议栈，并尽可能关闭其他一切非必要的模块，例如路由、STP等，避免无关的报文影响测试脚本的判断。测试过程协议一致性测试属于黑盒测试的一种，它只对协议实现的外部可观察行为（即报文的格式、内容、时间等）进行测试，其测试过程原理可以用如图3的测试状态机来描述。图3测试状态机SO：初始状态S1:接收报文后的状态S2：验证报文正确后的状态E1：接收一个报文E2:验证报文正确E3:验证报文错误E4:丢弃该报文以图4中，SPEC模块的测试例#13中对于未知类型扩展头的测试执行为例来介绍。脚本执行是命令行形式的文本界面，脚本构造正确或异常报文与设备进行交互，同时将收发的报文内容以文字描述形式输出在文字界面上。ClearCapturedPackets(LinkO)SendNt：i.yhborhducrtistTwtrtt(Link-LoeftLAddressufthDifferentLink^ldijcrAddirts$)tnLlnkfiSemriEchoRequesttoLinkOUeiitfortrnnsittargetMeighborCacheEntrytniHCDMPLETE/MOMCE£10see.JStepCdpturIngP4jCl(cts(LinkOI->PASS==“=====TESY13==========./]P_NH_Unexpectc<i,seq-pkt./IF..NH^UnExpected.def-log13.himI-ti'TartB&USB；Unexpttte^NextHerderin[PubHertdur"SUrtCapturingPackets(LinkO)SendEcJidRequestuithUnexpectedHextHeaderRccuNeighborSolicitation(LinkuLacaltcLink-LacaDSendNeighborAduertiseiwntELink-LucaltoLink-Lccrtl)ftecuICUPtvrar(ParameterFrobJeWjunrecognUeclIF□&optionOKCleanupRUTCledrCapturedPackets(LinkOVSendHeighliDrAduert(Link-LncalAddres?wftliDifferentLink-L^yerAddress)toLink时SendEchoBequesttoLin阀曲itfartrartsitUruetbti^iborCdchcEhtrytoIhCOfiPLETEyMOUCE(10sec.)^tepCapturingPackets(binkO)->PASSTESTM¥“*====图4测试脚本执行界面在这个测试过程中，脚本向被测设备MSR50发送含有未知类型扩展头的请求报文，MSR50收到请求后，状态由SO变为S1,然后判断报文存在错误，回复差错消息，则此脚本的执行获得预期结果。最后是状态复位动作，设备重新回到状态SO,单个测试例的执行过程结束。在5个模块的一致性测试过程中，均是根据此原理与过程进行。SPEC模块的测试：分为IPv6报文基本头检查、扩展头处理，以及转发和以太层封装几个层次。覆盖了IPv6在传输层以下各个头部的所有细节字段。)S4111231WrsionTr：iffkCLuiSiFlowL；^belPiiylomlLfuatliNex*HtiidtrHopLunitSouirtDestination<i<hl]'essLxtHtrnkr2图5IPv6报文头部测试脚本在报文的IPv6基本头部或扩展头部设置正确或错误的值，检查MSR50路由器在报文转发过程中，是否能检查出错误所在，并做响应处理，例如是正常转发，或是丢弃并触发ICMPv6差错消息等。ADDR模块的测试：检查设备在配置地址后是否正确的进行通过NS/NA检测报文交互，判断地址的可用性；以及对交互报文的合法性检查。MSR50MSR50ICMPtypeICMPtype-135MSSrc="Dst-FFC21FFM1ICMPtype■13B才WAsrc击2000:1M-FF02U1图6DAD过程当MSR50配置新地址时，会发送DADNS报文，测试仪针对收到的DADNS，会做响应的回复,当回复的NA报文合法时，MSR50会报地址冲突；当回复的NA报文存在非法字段时，MSR50新配置的地址能够生效，并正确用于转发。ICMP模块的测试：验证ICMPv6的报文封装格式、设备在处理错误报文时所触发的差错消息、以及信息查询消息。

EchoRequestICMPEiroiM昭MSRWEchoRequestICMPEiroiM昭MSRWEchoRequest图7ICMP差错消息的触发脚本构造EchoRequest给MSR50进行转发，并在报文中设置HopLimit字段为1、未知类型的扩展头等错误场景，MSR50能识别检测到报文错误，并回复ICMP的超时、参数错误等差错消息。ND模块的测试：测试内容包括地址解析、邻居不可达检测、邻居状态机、路由器和前缀发现、重定向功能四个部分，以及交互的NS/NA/RS/RA/Redirect报文的有效性验证。图8邻居状态机脚本主要围绕着邻居状态机制，通过发送NS/NA/RS/RA/Redirect报文，验证MSR50上的邻居状态是否能正确切换。PMTU模块的测试：包括了动态PathMTU表项的生成，并根据PathMTU表项进行本地发包的分片。FreeBSDIUMPTooBisM池EchoRetpestwithflagFreeBSDIUMPTooBisM池EchoRetpestwithflagMSR50图9动态PathMTU与报文分片脚本构造ICMPTooBig消息给MSR50，然后通过检查MSR50发送的分片大小来验证MSR50是否生成正确的动态PathMTU表项。测试结果

测试结果如表2所示，5个模块的319个脚本全部通过，不存在失败或阻塞问题，通过率达到100%。模块测试项总数通过失败阻塞通过率SPEC797900100%ADDR292900100%ICMP464600100%NPMTU151500100%总计31931900100%表2H3CMSR50测试结果由此可以看出，H3CMSR50路由器在IPv6的核心协议栈的实现很完善，完整的支持IPv6CoreProtocol所涉及的RFC1981、2460、2464、4443、4861、4862、5095等标准，并提供了丰富的配置命令，适用于不同的应用场景。结语：IPv6的协议一致性测试，可使用TahiIPv6Ready协议一致性