基于Linux的千兆以太网测试仪监测平台的研究与开发

摘要

经济在高速发展，信息在迅猛膨胀。多媒体应用的日益增加、IP语音传输需求的激增，对网络的带宽提出了新的挑战，千兆以太网逐渐发展成主流网络技术。如何快速、有效的评估以太网的传输质量和业务承载能力，成为运营商安装布线、设备维护和故障诊断中的突出问题。目前国内以太网测试仪表市场主要被国外的仪表占据，测试功能不够完善，价格昂贵;而国内自主研发的仪表又缺乏稳定性和可靠性。因此千兆以太网性能测试仪具有广阔的研究价值和市场前景。本文以千兆以太网性能测试仪的研发为背景，重点完成了基于Linux嵌入式系统的性能测试软件平台的设计与实现。
　　 本研究主要内容包括：第一，在全面分析千兆以太网及其测试技术理论的基础上，确定且掌握了该仪表系统及以上层面所需的三大关键技术，并加以实现。提出网络性能测试指标的选取基准和方案，并分析了相应的算法和实现流程。第二，研究千兆以太网性能测试指标的选取，并分析了在当前以太网测试中一直困扰测试人员的一些问题和挑战。第三，针对测试仪的需求分析和嵌入式系统的资源，定制并移植了适合千兆以太网性能测试仪硬件环境的操作系统及软件平台总体设计方案，并分析了实现该方案需要用到的重要方法。第四，基于面向对象与模块化的设计理念，对千兆以太网性能测试仪软件平台中各个模块的实现进行了详细设计。重点模块包括数据交互模块、流量发生器功能模块、RFC2544基准测试模块、网络维护功能模块、数据管理模块。第五，提出了性能测试指标参考值，通过现场测试数据的展示和分析，对比实测数据和参考值，对测试仪的质量和被测网络的性能做出综合评定。为将来千兆以太网性能测试报告的研究提供参考。最后，进行展望，指出了下一步研究的难点和方向。经测试表明，本文提出以及实现的千兆以太网性能测试仪软件平台能够在硬件平台上稳定可靠地运行，代码具有较好的健壮性和可扩展性。

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摘要

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第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 千兆以太网概述

1．2．1 发展现状

1．2．2 协议架构

1．2．3 千兆以太网的特点

1．3 关键技术

1．3．1 ARM-LINUX系统平台介绍

1．3．2 Qtcreater软件介绍

1．3．3 RFC 2544网络性能基准

1．4 论文主要工作

1．5 本章小结

第二章 千兆以太网性能测试分析

2．1 性能指标的选取

2．2 以太网测试面临的问题与挑战

2．3 本章小结

第三章 千兆以太网性能测试仪的总体设计

3．1 需求分析

3．2 总体架构

3．3 软件结构设计

3．4 嵌入式Linux系统内核与文件系统的定制

3．4．1 Linux内核修改

3．4．2 Linux文件系统修改

3．5 本章小结

第四章 千兆以太网性能测试软件平台的实现

4．1 界面与应用程序数据交互

4．1．1 XML文件的读写操作

4．1．2 Qt中的消息响应

4．2 软硬件数据交互

4．2．1 软硬件协同设计方案

4．2．2 驱动程序接口的设计与实现

4．2．3 API应用程序接口的设计与实现

4．3 流量发生器模块

4．3．1 测试原理及设计方案

4．3．2 流量发生器模块的实现

4．4 功能测试模块

4．4．1 测试原理及设计方案

4．4．2 功能测试模块的实现

4．4．3 测试结果的分布及呈现方式

4．5 网络维护功能模块

4．5．1 测试原理及设计方案

4．5．2 Ping和Trace Route的实现

4．5．3 网络拓扑发现的实现

4．6 数据管理模块

4．6．1 设计方案

4．6．2 参数配置数据管理

4．6．3 测试结果数据管理

4．7 辅助功能模块

4．7．1 升级功能模块的实现

4．7．2 使用帮助功能模块的实现

4．8 界面相关模块

4．8．1 设计方案

4．8．2 界面模块的实现

4．8．3 绘图模块的实现

4．9 本章小结

第五章 实测案例及数据分析

5．1 现场测试概述

5．2 性能测试及数据分析

5．2．1 性能测试参考值

5．2．2 物理连接与测试配置

5．2．3 网络段测试

5．3 测试总结

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间从事的科研工作