运用WANem 测试微机保护的通信协议栈及网络性能测试

文/管金酉1　胡艳茹2

WANem 是分布在一个可启动CD的形式与Linux Knoppix O / S。这WANem CD 是预装的。没有安装步骤。当一个i386 架构基于PC和PC 启动WANem 就可以使用了。运用WANem 搭建的广域网模拟测试平台法是成本较低的测试方法，而且可以满足测试所需要的广域网的环境要求。特别可以用于完善变电所二次设备的TCP 的协议栈功能，包括连接的建立与终止，半连接状态，超时与重传，包次序错误与重叠等处理能力。

摘 要

完成自己的需求。这4 层分别为：应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP 和UDP 协议给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、SerialLine 等）来传送数据。我们重点介绍一下传输层的两个协议：TCP (Transmission Control Protocol) 和UDP(User Datagram Protocol) 协议。其中TCP提供IP 环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP 则不为IP 提供可靠性、流控或差错恢复功能。一般来说，TCP 对应的是可靠性要求高的应用，而UDP 对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。在测试方面，我们就是重点测试TCP 协议栈的性能。下面介绍一下测试的方法和工具。

3 网络性能测试方法

为了保证二次设备能在复杂的广域网中正常的工作，并受限于广域网的搭建条件，现介绍一种较为简单而是用的WAN 模拟测试法。WANem 是分布在一个可启动CD 的形式与Linux Knoppix O / S。这WANem CD 是预装的。没有安装步骤。当一个i386 架构基于PC和PC 启动WANem 就可以使用了。

3.1 测试平台的搭建

首先需要搭建一个测试平台，硬件包括WAN 模拟工控机，一个启动U 盘，一台交换机和一台测试电脑。软件主要是WANem。如图3.1。

模拟同一网段内的网络状况，测试机通过WAN 访问目标机器，开启WAN 模拟工控机，以U 盘启动WANem。启动成功后，把WAN模拟PC 的IP 地址设置为172.20.1.119。设置被测装置和测试PC 的指定路由，路由必须通过WAN 模拟PC 机， 把WAN 模拟PC 的IP地址172.20.1.119 设置成默认网关。这样WAN模拟的平台就搭建好了。

3.2 通过web配置WANem

打开浏览器，输入WANem 的管理地址http://< 该机器的IP 地址>/WANem， 这里是http://172.20.1.119/WANem（注意大小写），即可登录WANem。在WANem 的开始页面中，你会看两种模式：基本模式和高级模式

3.2.1 Basic Mode：基本模式

如果选择的基本模式是只有1 套网络特点可以适用于每一个网络接口。每一个这样的集合称为规则集。在基本模式每个规则集将允许用户指定两个网络特征带宽和时延。

3.2.2 Advanced Mode： 高级模式

如果你想使用高级模式选择正确的网络接口在高级模式, 然后点击“开始”按钮。通常eth0 是默认的以太网网络接口你想使用。你可以确认你的系统/ 网络管理员。填写相关的网络特征。

主要设置有：

Bandwidth 带宽、Delay 延时、Loss 丢包、Duplication 重复发、Packet reordering 数据包再排序 Corruption 损坏率还有Disconnection 链接断开方式设置等。

3.3 运用WANem模拟PC机测试通信管理机的广域网的性能

通信管理机在变电站电站综合自动化系统是连接变电站与调度系统的装置，目前在远动规约用的较多的是IEC60870-5-101 和IEC60870-5-104，现在测试电脑上模拟104 主站，通过WAN 模拟PC 机路由连接到通信管理机上，把WAN 模拟PC 机做如下设置：

WAN 模拟PC 机（172.20.1.119）WAN参数如下：（1）带宽2058Mbps ；（2）延迟100ms±40ms；（3）丢包率 1%；（4）重发率1%；（5）包次序错误率 1% ；（6）错包率1%。同时在交换机上，应用TCP UDP 测试工具对通信管理机进行发包干扰，同时观察管理机的工作情况和104 主站的链接情况通信管理机工作状态：本机状态：工作 本机模式: 运行 复位状态02 异常0 可用内存159KB1 分钟CPU 利用率统计: 最大79 最小47平均56 当前58以太网工作信息：当前使用缓冲区数量30 最大使用缓冲区数量94 溢出缓冲区数量0包次序错数量2790 包重叠数量12 重发数量105 arp 数量7缓冲区使用: 当前 31 接收 6 发送 1 接收待处理 22通过WAN 模拟PC 机的转接会发现：包次序错数量， 包重叠数量， 重发数量，会有不断的增加。一小时后：通信管理机工作状态：本机状态: 工作 本机模式: 运行 复位状态02 异常0 可用内存159KB1 分钟CPU 利用率统计: 最大76 最小48平均56 当前0以太网工作信息当前使用缓冲区数量23 最大使用缓冲区数量94 溢出缓冲区数量0包次序错数量4745 包重叠数量14 重发数量165 arp 数量7缓冲区使用: 当前 24 接收 12 发送 1 接收待处理 8通过WAN模拟PC机的转接我们会发现，通信管理机包次序错数量、 包重叠数量、 重发数量都会有不断的增加，104 主站链接良好，测试证明通信管理机可以正确的处理包次序错误、 包重叠、 包重发的复杂网络情况。

4 小结

WAN 模拟测试法是一个搭建简单，成本较低的测试方法，而且可以满足测试所需要的广域网的环境要求。特别可以用于完善二次设备的TCP 的协议栈功能，包括连接的建立与终止，半连接状态，超时与重传，包次序错误与重叠等处理能力。

参考文献

[1]（美）史蒂文斯（W. Richard Stevens）著；范建华等译TCP/IP 详解，卷1 . 北京:机械工业出版社.

[2] 梁振军, 梁波. 计算机互联网技术与TCP/IP 协议[M]. 北京: 海洋出版社.2006.

[3]