[发明专利]基于虚拟链路交换的网络区域流量压缩分发系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用虚拟链路交换方式实现的分布式网络区域流量的压缩分发系统。

背景技术

航空电子全双工交换式以太网是在工业标准以太网的基础上经过适应性改造而适用于大型飞机航空电子系统互连的网络技术，通过虚拟链路(Virtual Link，VL)对链路带宽资源进行有效分配和隔离，极大地增强了网络的实时性和可靠性。在端系统中，采用基于虚拟链路的流量整形，保证和限制了虚拟链路的带宽需求；在交换机中，采用基于虚拟链路的静态路由和流量控制，实现其确定性的转发和带宽控制。

网络测试是进行网络管理的有效辅助手段，有利于提高网络的运行效率和安全性，对实际工作中的网络构建和实现有重要的指导意义。实现网络测试的关键技术是流量生成，流量生成是网络测试，特别是网络性能测试中的必需与关键部件之一，它可生成具有一定特性的数据流量发给被测设备或被测网络，其中部分流量可作为测试流携带某些测试信息以供测量分析，从而为网络测试提供一个可控可重现的数据流量环境。此外，在目标网络部分设备没有或缺失的条件下，流量生成系统还可以模拟局部网络流量特性，替代缺失设备完成网络部署，保证网络的正常运行。

目前还没有成熟的适用于航空电子全双工交换式以太网的流量生成系统可供使用。一般流量生成系统包含一个控制端、多个发送端和接收端，可以根据需要生成流量的大小灵活地调整发送端的个数，通过控制台界面灵活设置生成报文流的大小、目标地址、端口号和发送频率等参数。虽然可以参考这种方式构建适用于航空电子全双工交换式以太网的分布式流量生成系统，但这种系统需要考虑控制端与各个终端的通信乃至时间同步等问题，协同性不好，且每个终端需要单独配置，不利于测试环境集中管理和测试案例实施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集流量定制和压缩分发功能于一体的基于虚拟链路交换的网络区域流量生成系统。该系统采用基于网络拓扑和虚拟链路的图形化设计方法实现网络流量场景设计，按照一定的流量压缩策略分析流量场景获得区域网络边界流量特性，支持流量交换配置自动化生成，集中管理网络区域流量设计、压缩和产生过程，通过配置交换单元按静态路由寻址和虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)端口划分转发数据帧，完成压缩流量的分发注入和聚合，实现区域网络边界流量模拟功能。本发明采取集中式与分布式相结合的模式实现网络区域流量的设计与生成，克服了传统分布式流量生成系统构成复杂、配置不便的缺点，提高了流量生成的自动化程度。

本发明的一种基于虚拟链路交换的网络区域流量压缩分发系统，该区域流量压缩分发系统由主控单元和交换单元构成，主控单元与交换单元通过两条物理链路连接。区域流量压缩分发系统的目的在于模拟被圈定的区域网络边界上的流量行为，等效替换区域网络提供背景流量或完成网络部署，实现区域网络和目标网络的流量交互，且保证等效前后的边界流量特性一致，这些特性包括边界流量的数目，每条边界流量的源、目的、端口、报文大小和发送频率等。在模拟区域网络边界流量的过程中，区域流量压缩分发系统只需产生流经区域网络和目标网络边界且源端系统位于区域网络的流量，即第一类流量和第二类流量，同时为穿越区域网络的过境流量提供交换转发支持。

本发明基于虚拟链路交换的网络区域流量压缩分发系统的优点与积极效果在于：

①本发明的流量设计和分发策略，既可用于实现网络测试，为目标网络提供一个可控可重现的数据流量环境，又可模拟局部网络流量特性，替代目标网络中部分缺失设备完成网络部署，提高了流量生成系统的适用性。

②本发明的主控单元集中管理网络流量设计、压缩和产生过程，通过图形界面实现网络场景设计和流量参数定制，并自动产生流量交换配置，为实施网络测试或完成网络部署、观察边界流量交换行为提供了方便。

③本发明压缩区域流量并通过交换单元实现流量的分发注入和聚合，易于扩展，简化了流量生成系统，节约了成本，降低了配置复杂度，增强了流量生成的自动化程度。

④本发明在windows平台下，通过NPF协议驱动实现基于普通以太网的航空电子全双工交换式以太网协议数据包的发送和接收，且与真实的航空电子全双工交换式以太网具有互操作性，可以在此基础上通过改造技术模拟航空电子全双工交换式以太网中端系统的通信行为，实现商用平台下航空电子全双工交换式以太网的搭建。

附图说明

图1是航空电子全双工交换式以太网网络连接实例。

图1A是与图1对应的区域压缩后等效交换网络。

图2是四类典型流量交换配置示意图。