国产化平台测试方法浅析

协议预处理，根据协议包业务类型分类处理 ： 预处理流程正常，根据协议包业务类型分类处理
管理数据、业务数据、非法数据
规则排序，按照规则属性排序
处理正常，按照规则属性排序
规则匹配，按照规则顺序匹配
处理正常，按照规则顺序匹配
规则处理，按照规则匹配处理数据包
处理正常，规则匹配，数据包通 ； 规则不匹配，数据包不通 ；
文章编号:1007-9416(2023)11-0106-03
国产化平台测试方法浅析
中国电子科技集团第三十研究所 张颖 石鑫 张一 肖良木
本文以国产化网络平台为基础，以启动自检、网络 处理典型功能和流程为研究对象，探索和总结国产化平 台的测试方法，作为提升国产化设备平台测试技术的重 要参考。
3）工具方法 ：针对噪声源芯片，采用的是拨动拨码 开关，通过观察串口打印输出和液晶显示确认自检结果。
4）命令方法 ：针对内核、CPLD、System 组件，采 用的是命令行改写存储区，通过观察串口打印输出确认 自检结果 [2]。
（4）结果观察。主要分为以下几种方法 ： 1）物理方法 ：手动拔插存储器件，观察到设备串口 打印缺少组部件，液晶屏有相应提示，设备无法正常启动。 2）脚本方法 ：首先是修改自检脚本，管理板、EMC 模块、安防模块等异常时，设备无法正常启动 ；其次是 修改启动脚本，FPGA 程序不加载，设备启动但无法调 用 FPGA 接口。 3）工具方法 ：拨动拨码开关构造噪声源异常，设备 无法正常启动，报随机源异常。 4）命令方法 ：破坏内核、CPLD、System 组件的存 储区数据，设备检测到异常并触发恢复机制。 2.1.4 测试试验及效果 测试试验的内容及最终验证结果如表 2 所示。 2.2 平台网络处理 2.2.1 原理分析 本专题涉及到平台网络业务数据处理流程，包含平 台协议预处理、规则匹配、网络转发处理等。以设备工 作过程涉及的业务数据流向为例进行简要介绍。 （1）数据内网单元到外网单元方向处理过程 ：内网 单元收到数据→白名单模块处理→协议预处理→规则匹 配、封装处理→路由 / 桥处理、ARP 处理→隔离模块处 理→外网单元分片发出数据。 （2）数据外网单元到内网单元方向处理过程 ：是以 上的逆过程。
2）规则确认 ：通过设备后台命令查看规则表，确认 网口、外网口、网桥上的数据包，确认数据包的通断及
数据包是否符合规则进行匹配处理。
数据流向是否符合设计预期。
3）构造数据 ：使用工具 - 网络测试仪构造网络数据
2.2.4 测试试验及效果
包，覆盖不同数据包大小 ：数据包长从 64 到 1518 逐一
测试试验的内容及最终验证结果如表 4 所示。
第 41 卷 第 11 期 2023 年 11 月
数字技术与应用 Digital Technology &Application
Vol.41 No.11 Nov 2023
中图分类号:TP311
文献标识码:A
DOI:10.19695/12-1369.2023.11.33
设备热启动逻辑合理， 启动正常
3
U异BO常O用内T例启存，动、构异外造常存业（）务CP板U、异存业失常异务败，常板，C时设UP，UB备、OB无OI内O法TS存启启自、动动检外
4
异常用例，构造业务板 UBOOT 启动异常（非
CPU、内存、外存）
业务板 UBOOT 启动 异常，非 CPU、内存、 外存异常时，BIOS 自 检报错，设备正常启动
递增，覆盖边界，超过 MTU 分片 ；覆盖不同报文协议 3 结语
号 ：ALL。
通过全国产化网络机平台启动自检及网络处理专题
（5）测试方法。主要有以下几点 ：
的研究，我们积累了平台设备典型功能和流程的测试方
1）策略配置 ：通过 rulecfg 命令在设备后台配置规 法，作为后续持续优化和开展平台类测试的技术基础和
5
异常用例，构造业务板 设备 panic，无法初始
操作系统初始化异常
化操作系统
6
异常用例，构造业务板应用 设备进入操作系统，无 程序加载异常（etc/rc3.d） 法加载应用程序
7
U异BO常O用内T例启存，动、构异外造常存管（）理CP板U、异存管失常异理败，常板，C时设UP，UB备、OB无OI内O法TS存启启自、动动检外
NVRAM、RTC、CPLD、
启动异
RAND、EMMC
6
常流程 业务板操作系 统初始化异常 不同驱动初始化异常相应处理
7
管理板操作系（内核、Ramdisk、Init 程序加载） 统初始化异常
8
业务板应用 不同程序加载异常相应处理 程序加载异常 （驱动、外网单元 FPGA、算法
9
管理板应用 FPGA、接口 FPGA、平台初始
表 3 专题研究内容
Tab.3 The research contents
序号 预处理
协议包分类 协议包处理
根据协议包业务类型分别处理
(1) 管理包处理 (2) 业务包处理 (3) 非法包处理
3
规则 匹配
规则排序，规则 匹配，规则处理
(1) 按照规则属性排序 (2) 按照规则顺序匹配 (3) 按照规则匹配处理数据包
2.1 平台启动自检
2.1.1 原理分析 平台启动自检流程，是设备上电启动到平台应用正常 工作的全过程，涉及的内容包括 Uboot 自检、操作系统初 始化和应用及驱动程序加载三个环节。首先是 Uboot 自 检环节 ；其次是操作系统初始化 ；最后是平台应用及各 类驱动加载环节。 整个专题主要针对平台启动自检流程的测试方法进 行探索和研究，研究内容包括 ：（1）平台启动方式 ：分 为冷启动和热启动 ；（2）平台启动业务分支 ：合法性验 证，进入不同分支 ；（3）启动异常处理 ：不同启动阶段 异常处理。
本节主要是探究业务数据在设备中的处理过程，通
过工具 - 网络测试仪对其进行测试，以达到测试数据处
107
第 41 卷
数字技术与应用
表 4 试验内容及效果
序号 1 2 3 4
5
6
Tab.4 The test contents and results
用例设计说明
验证结果
备注
4
网络转
内网单元发， 外网单元收
(1) 数据包流向，内网到外网 (2) 规则匹配，数据包通
(3) 规则不匹配，数据包不通
5
发测试
外网单元发， 内网单元收
(1) 数据包流向，外网到内网 (2) 规则匹配，数据包通
(3) 规则不匹配，数据包不通
2.2.2 研究内容
专题研究的具体内容如表 3 所示。
2.2.3 测试方法
数据流向和规则处理正常
问题 ：25% 数据包不通
理过程的正确性。
3）设备后台通过 tcpdump 工具抓包，分别抓取内网
（1）测试目标。通过使用 IXIA 网络测试仪进行数据 口、外网口、网桥上的数据包，确认数据通断及数据流向。
传输测试，用例覆盖等价类和边界值等测试条件。
（6）结果观察。主要有以下几点 ：
程序加载异常
化程序）
2.1.3 测试方法
本节主要对启动自检流程的测试方法进行分析。
（1）前置条件。设备正常开机上电，启动流程所涉
及的软硬件已就绪。
（2）构建思路。通过 Shell 脚本命令执行构造平台热
启动，手动或开关机测试仪构造平台冷启动，在启动过
程的各个环节构造异常，观察设备的正常和异常流程处
理是否符合设计预期。
2023 年第 11 期
不同组部件的异常构造方法各有不同，主要归纳为 以下几类方法 ：
1）物理方法 ：针对内存、外存组件，采用的是手动 拔插存储器件，通过观察串口打印输出和液晶显示确认 自检结果。
2）脚本方法 ：首先是修改自检脚本 ：针对管理板、 EMC 模块、安防模块，采用的是修改 Shell 自检脚本的 标记位，构造上述模块自检失败，通过观察串口打印输 出和液晶显示确认自检结果 ；其次是修改启动脚本 ：针 对 FPGA 程序，采用的是修改启动脚本，构造 FPGA 程 序不加载，通过观察串口打印输出和液晶显示确认自检 结果。
2.1.2 研究内容
专题研究的具体内容如表 1 所示。
表 1 专题研究内容
Tab.1 The research contents
序号 分类 研究项
说明
1 启动 2 方式
冷启动 热启动
设备上电启动 设备命令重启、远程重启
3
启动正 常流程
合法
合法性验证通过，启动业务流程 进入正常处理分支
4
业务板 UBOOT 启动
网络转发测试 ：内网单元发，外网单元收 (1) 数据包流向，内网到外网 (2) 规则匹配，数据包通 (3) 规则不匹配，数据包不通
数据流向和规则处理正常
问题 ：25% 数据包不通
网络转发测试 ：外网单元发，内网单元收 (1) 数据包流向，外网到内网 (2) 规则匹配，数据包通 (3) 规则不匹配，数据包不通
异常
不同组件启动异常相应处理 ： Bios Flash、CPU( 龙芯 2K)、 DDR、CF 卡、扫描 PCIE 设备、 网口、液晶、温度、镜像文件
不同组件启动异常相应处理 ：
管理板 Boot Flash、CPU(M300)、DDR、
5
UBOOT 启动 存储 Flash、接口 FPGA、AVR、
异常
8
异常用例，构造管理板 UBOOT 启动异常（非
CPU、内存、外存）
管理板 UBOOT 启动 异常，非 CPU、内存、 外存异常时，BIOS 自 检报错，设备正常启动
9
异常用例，构造管理板 设备 panic，无法初始
操作系统初始化异常
化操作系统
10
异常用例，构造管理板应 设备进入操作系统，无 用程序加载异常（mbt） 法加载应用程序
则策略，放开规则表策略，使构造的网络数据包能够经 经验参考。
被测设备转发。
引用
2）IXIA 参数设置 ：覆盖不同数据包大小 ：数据包 [1] 张舒白,刘德寅.国产化平台逻辑测试的原理及流程方法研究
密码机
图 1 测试环境拓扑图
3）规则处理 ：按照规则匹配处理数据包，规则匹 配，数据包通 ；规则不匹配，数据包不通。
4）网络转发测试 ：内网单元发外网单元收，即数据 包流向，内网到外网。规则匹配，数据包通 ；规则不匹
Fig.1 Test environment topology diagram
配，数据包不通。
表 2 试验内容及效果
Tab.2 The test contents and results
序号
用例设计说明
验证结果
备注
正常用例，通过手动上下
1
电或开关机测试仪构造平 设备冷启动逻辑合理，
台冷启动，启动逻辑合理，
启动正常
启动正常
2
正常用例，通过 Shell 脚本 构造平台热启动，启动 逻辑合理，启动正常
当前主流产品中，从发货比例及平台设计架构普适 性考虑，优选具有代表性的通用隔离平台，即国产化系 列网络机平台进行研究。本文以国产化网络机平台为基 础，挑选平台的典型流程和功能为例进行研究，作为平 台测试方法的探索和尝试。 1 研究专题介绍
设备平台测试内容，按照先整体后局部可分为整机 和板级。限于篇幅，以下从典型性和通用性角度挑选两 个典型流程和功能进行技术研究介绍 ：（1）平台启动自 检专题 ：启动自检是平台工作的首要环节，验证整机部 件检测程序检错和容错的能力，内容包含平台启动、部 件自检、固件双备份等。（2）平台网络处理专题 ：本专 题是平台为上层应用提供网络处理和协议栈处理功能， 内容包含协议预处理、规则匹配、网络转发功能等 [1]。 2 方法探索与研究
（2）测试组网。测试环境拓扑图如图 1 所示。
1）策略配置 ：通过 rulecfg 命令查看到策略配置生效。
密码设备管理系统
2）测试仪设置 ：配置的数据包覆盖不同的包长和不 同的协议号，流量跑满限速。
内网口2
外网口1 外网口1
IXIA 内网口1 中心网络 1000M 密码机
内网口1 远端网络
1000M
（3）前置条件。设备进入工作状态。
5）网络转发测试 ：外网单元发内网单元收，即数据
（4）构建思路。主要有以下几点 ：
包流向，外网到内网。规则匹配，数据包通 ；规则不匹
1）放开策略 ：放开规则表策略，使构造的网络数据 配，数据包不通。
包能够经被测设备转发。
6）设备后台通过 tcpdump 工具抓包，分别抓取内
（3）测试方法。设备正常启动引导，通过启动程序
执行，修改启动程序脚本，使设备处于各个环节，观察
设备是否按照设计做出相应处理。
收稿日期 ：2023-08-22 作者简介 ：张颖（1982—），男，重庆人，硕士研究生，工程师，研究方向 ：国产化平台测试。
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张颖 石鑫 张一等：国产化平台测试方法浅析