【技术实现步骤摘要】
本申请涉及计算机网络，特别是涉及一种软件定义网络控制器性能自动化测试系统与方法。
技术介绍
1、软件定义网络(software-defined networking,sdn)作为一种网络架构和技术，通过将控制平面与数据平面分离，实现了网络的可编程性和灵活性。在软件定义网络中，数据平面根据特定的策略实现对数据包的转发功能，控制平面通过使用网络控制器实现对网络的集中式控制和逻辑上的集中管理。网络控制器作为软件定义网络的核心组件，负责管理和控制数据平面的转发行为，其性能直接影响网络的运行效率和稳定性。一旦控制器失效，将可能直接导致网络不能正常工作。由于网络控制器在系统架构、实现技术以及编程语言等方面的差异，因此，其性能也互不相同。特别是随着网络流量的快速增长和网络复杂度的提高，对控制器性能的要求也日益增加。从用户角度，网络控制器的性能是选择评估控制器的重要依据。从开发者角度，网络控制器的性能是研发的重要指标。因此，网络控制器性能测试是一项非常重要的工作。
2、在sdn架构中，网络控制器通过与数据平面设备通信，收集网络的状态信息，包括拓扑结构、设备状态等，根据制定的路由等网络策略，生成相应的包含了数据包的匹配规则和处理动作的流表项，并通过南向协议(如openflow)将流表下发给数据平面的sdn交换机。sdn交换机根据接收到的流表项，对进入网络的数据包进行匹配和处理。如果数据包与流表中的某个流表项匹配成功，则按照该流表项的动作进行处理(如转发、丢弃等)。当交换机收到一个无法匹配流表项的数据包时，或者匹配的流表项中的动作列表指
3、在网络控制器性能指标中，一项重要的核心关键性能指标是在给定负载(例如，每秒10万报文，即100000pps)下packet-out报文或flow-mod报文响应延时特性。其需要重点进行评估测试。
4、当前，网络控制器性能测试主要有三类方法：一是基于物理sdn交换机的测试方法；二是基于事件驱动的模拟测试方法；三是基于仿真工具的过程式测试方法。
5、基于物理sdn交换机的测试方法采用物理sdn交换机构建数据平面网络对网络控制器进行测试。由于触发单个物理sdn交换机产生的packet-in报文速率有限(据我们对某品牌sdn交换机的测试，每秒仅能输出数千个packet-in报文)，往往需要多个sdn交换机才能满足制定的控制器负载要求。该类方法具有真实性等优点，但面临成本代价高、测试过程繁琐等不足。
6、基于事件驱动的模拟测试方法主要通过构造数据平面网络向网络控制器发送的南向协议报文来进行测试，是sdn控制器性能测试的传统方法。这类方法主要是采用cbench或者其演生工具进行测试。cbench在运行后，模拟sdn交换机与sdn控制器建立连接。cbench在收到sdn控制器的请求报文后，固定回复一些预先设置好的回复报文。cbench也可主动构造其它类型的南向协议报文发给sdn控制器。基于事件驱动的模拟测试方法的优点是资源开销少、简单易用。但由于sdn南向协议在不断的发展演变，基于事件驱动的模拟测试方法面临模拟场景真实性、南向协议支持有限性、测试过程灵活性、测试结果准确性、测试工具可扩展性等方面的不足。
7、基于仿真工具的过程式测试方法主要利用广泛使用的开源sdn网络仿真工具(主要是mininet)来进行测试。首先，测试者使用mininet网络仿真工具根据测试者预先配置的拓扑信息和和网络控制器信息，启动相应数量的软件交换机，并在它们之间建立相应的链路，以构建运行数据平面网络。其次，要配置启动捕包工具抓起特定报文。然后，测试者需要使用其他工具生成能够触发软件交换机向sdn控制器发送packet-in消息的报文，然后发送给软件交换机。最后，对抓包结果进行分析，找到软件交换机发送packet-in消息的时间和sdn控制器下发packet-out消息或者flow-mod报文的时间，分析计算得出相应的时延特性。这种方法的优点是真实性好，网络仿真工具使用的软件交换机运行的是实际的软件定义网络协议，南向协议支持好。但存在对测试人员的软件定义网络技术水平要求高、测试过程复杂繁琐耗时等不足之处。
8、现有的这些测试方法存在许多不足之处，对于给定负载条件下的延时特性等性能指标测试困难。总体而言，当前缺少对网络控制器性能进行高效准确、快捷灵活的测试方法和工具。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种软件定义网络控制器性能自动化测试系统与方法。
2、一种软件定义网络控制器性能自动化测试系统，所述系统包括：
3、软交换机流量生成能力自动测量单元、数据平面网络自动构建单元、给定负载流量触发单元以及南向协议报文信息统计分析单元；
4、所述软交换机流量生成能力自动测量单元通过构建包含一个软件交换机和两个以上虚拟主机的仿真网络，与待测网络控制器建立连接后，通过所述虚拟主机上高速发送特定类型的协议报文，监控统计得到所述软件交换机上报报文的发送速率；
5、所述数据平面网络自动构建单元根据指定的待测网络控制器的测试负载、网络控制器的端口和地址，根据所述软件交换机上报报文的速率，计算得到软件交换机数目，根据所述软件交换机数目，基于网络仿真工具构建能够启动所述软件交换机数目的软件交换机和虚拟主机构成的数据平面网络；
6、所述给定负载流量触发单元根据所述测试负载、数据平面网络对应的软件交换机数目，计算得到每一个软件交换机的报文上报速率，从每一个所述软件交换机相连的虚拟主机发送所述报文上报速率的特定类型的协议报文，以触发所述软件交换机根据所述报文上报速率上报对应的南向报文协议；
7、所述南向协议报文信息统计分析单元通过监听所述虚拟主机与所述软件交换机连接的虚拟接口，进行南向协议报文信息统计分析。
8、在其中一个实施例中，所述软交换机流量生成能力自动测量单元利用网络仿真工具构建由一个软件交换机和两个以上虚拟主机相连的仿真网络；
9、等待网络与待测网络控制器连接完成后，开始虚拟主机的流量监控与记录；
10、开始虚拟主机间网络通信，产生能触发南向协议报文的通信报文；
11、在预设运行时间后，关闭虚拟主机的流量监控与记录，从流量记录中选取特定类型的通信报文作为测试报文；
12、开启软件交换机南向协议报文的流量监控与记录，将测试报文以特定速率v1从虚拟主机中发出，持续测试指定时长s；
13、关闭软件交换机南向协议报文的流量监控与记录，统计测试时长s内软件交换机的南向协议报文本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种软件定义网络控制器性能自动化测试系统，其特征在于，所述系统包括：软交换机流量生成能力自动测量单元、数据平面网络自动构建单元、给定负载流量触发单元以及南向协议报文信息统计分析单元；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述软交换机流量生成能力自动测量单元利用网络仿真工具构建由一个软件交换机和两个以上虚拟主机相连的仿真网络；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据平面网络自动构建单元根据指定的待测网络控制器的测试负载、网络控制器的端口和地址，根据所述软件交换机上报报文的速率，计算得到软件交换机数目为：
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述给定负载流量触发单元获取软件交换机南向协议报文的峰值发送速率v2，调用数据平面网络自动构建单元接口，获取当前数据平面网络拓扑信息：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述南向协议报文信息统计分析单元在每一个软件交换机和网络控制器相连的虚拟接口上截取到上报报文时，根据报文字段信息确定是否需要修改报文特定字段，若是，则修改后再发送上报报文，同时分析上报报文的时间戳
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：展示单元；
7.一种软件定义网络控制器性能自动化测试方法，其特征在于，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过构建包含一个软件交换机和两个以上虚拟主机的仿真网络，与待测网络控制器建立连接后，通过所述虚拟主机上高速发送特定类型的协议报文，监控统计得到所述软件交换机上报报文的发送速率，包括：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7和8中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7和8中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种软件定义网络控制器性能自动化测试系统，其特征在于，所述系统包括：软交换机流量生成能力自动测量单元、数据平面网络自动构建单元、给定负载流量触发单元以及南向协议报文信息统计分析单元；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述软交换机流量生成能力自动测量单元利用网络仿真工具构建由一个软件交换机和两个以上虚拟主机相连的仿真网络；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据平面网络自动构建单元根据指定的待测网络控制器的测试负载、网络控制器的端口和地址，根据所述软件交换机上报报文的速率，计算得到软件交换机数目为：
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述给定负载流量触发单元获取软件交换机南向协议报文的峰值发送速率v2，调用数据平面网络自动构建单元接口，获取当前数据平面网络拓扑信息：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述南向协议报文信息统计分析单元在每一个软件交换机和网络控制器相连的虚拟接口上截取到上报报文时，根据报文字段信息确定是...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵锋，赵宝康，原玉磊，彭伟，唐竹，郦苏丹，杨宇，张斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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