将真实世界带入实验室—使用ALPS进行网络损伤仿真测试

7/31/2024，光纤在线讯，本文主要描述了网络损伤仿真测试解决方案，旨在帮助开发人员和企业优化其网络。

一、不完美的真实世界网络
    不同于稳定、可控的传统网络实验室的网络环境，真实世界的网络环境面临着许多挑战和风险，这些挑战在很大程度上增加了网络的脆弱性和复杂性：

        （1）物理损伤：真实世界的网络基础设施，如光缆、交换机和路由器，可能因为自然灾害（如地震、洪水）或人为因素（如施工误操作）遭到物理损害,这种损伤可能导致大面积的网络中断。

        （2）技术故障：软件错误、硬件故障或配置错误都可能导致网络服务的中断或性能下降。

        （3）网络拥塞：主要由带宽不足、网络结构问题、突发流量、设备故障和恶意攻击等因素引起，导致延迟增加、数据丢包、数据包的重复传输或重新排序、吞吐量下降等问题。

        （4）网络设备性能不足：由老旧的硬件、配置错误、资源分配不当和软件限制等因素引起，这导致网络可靠性下降和吞吐量限制等问题。

    在产品开发时，如果开发者忽视了潜在的这些网络风险就会带来以下问题：一旦这些产品被交付给客户和消费者使用，可能会在未预料到的网络环境中表现异常或发生崩溃，从而影响产品的可靠性和用户体验。

二、将真实世界带入实验室
    网络损伤是指在数据通信过程中由于网络设施、配置或外部攻击等因素的不利影响，造成的数据传输效率下降、延迟增加、连接不稳定和服务可用性降低的现象。通过在实验室网络中仿真网络损伤，帮助开发人员在各种恶劣网络条件下运行他们的网络代码、应用程序和网络产品，评估不同网络应用或协议在面对各种网络异常情况时的表现，为网络系统、网络应用和网络设备的设计和部署提供更科学的依据。

以下是一些常见的网络损伤类型：
    ·   数据包丢失：由于网络拥塞或硬件故障，数据包在传输过程中可能没有到达目的地。
     ·  数据包重复：在某些情况下，数据包可能会被发送多次，导致接收方收到重复的数据。
     ·  数据包乱序：数据包可能不会按照发送的顺序到达，这在某些需要顺序处理的应用中会造成问题。
    ·   数据包分片：发送方会将超过MTU大小的数据包分割成多个较小的数据包，每个小数据包的大小都不超过MTU。每个分片都需要单独处理，增加了处理时间和复杂性。
    ·   数据包延迟：数据包到达目的地的时间比预期的要晚，这可能是由于网络拥塞、路由问题或硬件性能不足造成的。
    ·   数据包损坏：数据在传输过程中可能会因为噪声、信号衰减或硬件故障而损坏，导致数据包内容出错。
    ·   带宽限制：网络的带宽限制可能导致数据传输速率降低，影响用户体验。

三、网络损伤仿真测试解决方案
    既然真实网络环境中的网络损伤是不可避免的，我们能否在测试网络环境中模拟真实的网络环境？通过仿真特定的网络质量模型来评估其对上层应用的影响如何？

    信而泰网络损伤仿真测试解决方案提供了两种选择：一是X-Compass系列网络损伤仿真平台，二是ALPS应用与安全仿真测试软件平台。这两种方案旨在高效而准确地模拟真实的网络损伤场景，提供全面的测试和分析工具，帮助用户实现查找故障、设计网络、测试应用性能和优化性能的目的。

01、X-Compass系列网络损伤仿真平台
    信而泰X-Compass系列网络损伤仪配合信而泰BigTao/DarYu系列网络测试仪串接在测试网络中，针对网络测试仪发生的流量引入带宽限制、延时/抖动、丢包、乱序、重复报文、物理链路损伤等损伤仿真功能，并支持同时设立8类场景，每个损伤应用场景可针对特定的流量进行过滤，并支持独立配置各类损伤及组合，以验证在特定网络损伤模型下（如：特定的丢包率、特定的时延及抖动下）对上层应用业务的影响。

       
X-Compass网络损伤仪应用场景

      
X-Compass网络损伤仪功能-软件配置界面

02、ALPS应用与安全仿真测试软件平台
    信而泰的ALPS应用与安全仿真测试软件平台不仅能够模拟丰富的网络应用流量和场景，还集成了网络损伤仿真功能，可以针对仿真的应用流量进行网络损伤仿真，还原现实世界及网络环境，帮助开发人员评估网络设备在各种异常网络条件下的性能和安全性。

      
ALPS应用和安全仿真测试平台应用场景

    1.损伤模板全局共用，在网络接口下使能配置和使能损伤功能，达到端口级别的网络损伤控制功能：

      
    2.在测试组件中支持设置是否使能网络损伤功能，达到组件级网络损伤控制功能：

      
    3.在应用配置/回放配置中设置应用流/回放流使能网络损伤功能，达到特定流级别网络损伤控制功能：

      
    4.ALPS支持报文丢包、乱序、重复帧、分片等网络损伤类型，不同损伤类型可以叠加使用，其中网络损伤类型实现优先级为：丢包 > 乱序 > 重复帧 > IP报文分片：

    A.丢包损伤：设置丢包比例和每次连续丢包数参数，在所有发送报文中，以指定丢包比例丢弃随机位置的报文，每次连续丢弃指定数量的报文。

       
    B.乱序损伤：设置乱序比例、每次连续乱序包数和每次乱序跳过包数参数，在所有发送报文中，以指定乱序比例对随机位置的报文重新排序，每次将指定数量的乱序报文在跳过指定数量的正常报文之后发送。

      
    C.帧复制损伤：设置复制比例、每次连续复制包数和每个复制包的副本数参数，在所有发送报文中，以指定复制比例对随机位置的报文进行复制，每次复制指定数量的连续报文，每个报文复制指定数量的副本。

      
    D.分片报文损伤：设置分片比例和分片大小参数，在所有发送IP报文中，以指定复制比例对随机位置的报文进行分片(数据大小大于分片大小时)，同时支持逆序发送、仅发送指定数量的分片、发送指定数量的数据偏移量重合分片功能(重合位置、重合大小均随机)。当设置发送的数据偏移量重合分片数时，由于分片偏移量不再固定，报文总分片数将可能发生变化(分片数较正常分片增多)。

      
四、信而泰助力数通产品优化迭代
（1）X-Compass网络损伤仪
    Xcompass系列网络损伤仪是信而泰推出的面向网络链路损伤仿真的产品。该产品采用FPGA架构，能够实现100%的线速性能，。Xcompass-S支持以纳秒级的精度引入时延、抖动、丢包、乱序、重复包和错包，帮助验证网络设备和应用的性能极限，以及为优化性能提供依据。

      
X-Compass-S10

      
X-Compass-S100

（2）DarPeng2000E应用和安全仿真测试仪
    信而泰DarPeng2000E是基于新一代x86架构打造的安全测试仪，具有高性能，高带宽，高集成度，高效能四大特点。配合信而泰基于PCT架构的新一代基于B/S架构的测试软件ALPS，支持真实的应用层流量仿真，其HTTP/TCP的新建连接数可达数百万、并发连接可达亿级别；同时可以仿真真实的攻击流量、恶意流量、病毒流量。在IPsec、SSL等加解密协议中支持国密算法，在应用层协议仿真中支持音视频质量测试。

      
DarPeng 2000E

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