高速网络流量生成(硕士)

高速网络流量生成(硕士)(论文31000字)
研究背景和意义
近年来，随着社会经济的不断发展，网络规模日益扩大，网络环境变得更加复杂。 根据中国互联网统计调查表明，国 际出口带宽从 2006 年的 256696Mbps 迅速增长到 2011 年的 1389529Mbps[1]，在短短六 年间增长了 5.4 倍。为了满足网络带宽的不断提升，主干网络带宽从千兆到 10G 甚至 40G 不断的演进，带来了网络设备的不断升级更新；而新兴的网络业务类型也在不断 涌现，使得网络流 量在协议内容，速率分布，传输等各方面都较传统业务更加复杂。
文献[2]指出，可管理性，安全性，实时性，高性能是下一代互联网的重要需求。随着网络带宽的高速增长和流量构成的日益复杂，作为网络运营管理的重要组成，网络测 试系统不仅需要分析链路的吞吐量，时延，丢包率等基本的网络参数，还需要模拟多种 业务流量特性以反映真实网络流量特征，为网络规划管理、故障分析、性能分析、安全 分析、用户业务分析等提供服务，这对于网络测试技术提出了新的挑战。
网络测试是指以科学的方法，通过测试手段或工具，取得网络设备或正在运行网络 的性能参数和服务质量参数（如吞吐量，时延，可用性等）[3]。根据测试对象的不同， 网络测试又可以分为系统测试和设备测试[2]。网络系统测试主要测量网络系统中端到端 网络带宽、时延等参数，用来分析评价网络链路服务质量；而网络设备测试主要是测试 网络设备的性能指标和功能指标，如交换机吞吐量，路由器转发延时，以及流量控制等 行为[4]。本文研究内容主要是针对网络设备测试相关技术。

典型的网络设备测试方式有被动测试和主动测试两种[8]。被动测试方式是将网络设 备放在真实的网络环境中进行测试，但是一方面网络设备生产厂商不具备设备最终运行 的网络环境，另一方面这种测试只能检测正常情况下设备运行状况，不能检测极限情况 下设备工作情况，而且不能获得可量化的测试参数指标，因此这种测试一般在设备经过 比较完备的测试后作为补充测试进行；主动测试方式是通过网络测试仪表来模拟真实网 络环境对待测网络设备进行检测验证。这种方式是当前网络测试普遍采用的方式。
网络设备测试模型主要包括流量生成器，流量采集器和控制分析器三部分[9]，如图 1.2 所示。在此模型中，流量生成器负责生成测试流量来模拟真实网络环境，流量采集 器负责收集经过待测设备后得到的流量，控制分析器通过比较发送和接收的流量以及监 控待测设备行为，从而获得对待测设备的评测指标。

网络设备测试模型 在网络设备测试模型中，流量生成器生成的测试流量用来模拟真实网络环境或者特定的网络场景。测试流量的速率以及内容直接关乎到模拟环境的质量，直接决定着测试 结果的正确性和误差精度。因此，流量生成技术作为整个网络测试系统中的关键部分， 受到了的高度重视。为了统一流量生成标准，从而使得测试结果具有可比较性，
此外，实际网络中的流量都是由多条流混合而成，因此为了 区分描述这些流量，根据数据包的内容将协议格式特征相同的一组数据包划分为一个流 [17]，通过分析这些流的特性，可以对网络业务特性和流量分 布进行深入了解。同时，为了模拟真实网络中这一特性，要求流量生成设备能够支持模 拟生成具有流特性的流量。
针对网络测试对测试流量生成的这些要求，现有的流量生成工具存在着很多不足， 一方面基于通用软件的流量生成工具难以生成高速高精度流量以满足日益提高的测试速 率和速率精度的需求；另一方面，基于专用硬件的流量生成方案不能很好兼容现有众多 协议类型，并对快速涌现的新的协议类型进行扩展支持，而且难以描述真实网络流量中 流的特性。因此，针对网络测试的需求和当前方案的不足，研究高性能网络测试流量生 成技术具有重要的实际意义。

论文的贡献
本论文的研究内容主要研究网络测试流量生成方案与实现，通过研究网络流量生成