0引言
随着企业信息化建设的深入，信息网络起着越来越重要的作用，企业对信息网络的依赖程度越来越高，与此同时，信息网络需要随着企业规模、应用需求的变化做出适应性调整。在进行信息网络优化设计、系统扩容及设备配置变更时，网络维护人员面临的棘手问题是如何确保网络设计的可行性、设备配置的准确性和正确性及网络的可靠性，以满足信息网络稳定运行要求。在已投入运行的环境中，通常仅仅依靠网络维护人员的能力和经验来保证系统正常运行，而这种维护模式具有一定的风险，同时局部网络调整时也难以发现其对全网运行状态的影响。在进行重要节点的网络优化或调整时，往往需要多部门的配合，这期间仅靠文字报告和PPT往往不能直观反映网络的实际情况，而仅靠网管软件只能查看当前网络状态，却不能进行预测和演练。因此如何通过一种简单易行的方式，对网络优化、调整的运行状态进行验证性测试，对网络维护人员来说非常重要。
1基于模拟软件的网络验证分析
随着计算机软件的丰富，网络模拟软件的出现为信息网络验证测试提供了新的工具。模拟软件需要从可行性和适用性两方面进行分析，找到最优使用方法，才能实现网络验证测试的目标。
1.1可行性分析
模拟软件的可行性包括软件功能和软件模拟网络规模2个方面。1.1.1软件功能模拟软件的功能是决定模拟软件是否具有可用性的关键因素，现有的模拟软件分为两类：一是系统内置网络功能的模拟软件；二是模拟软件作为平台软件，通过运行特定的路由器软件来提供设备功能。第一类模拟软件可模拟的设备数量相对较多，但功能受到软件编写的限制；第二类模拟软件可以模拟出真实的设备功能，但由于路由器系统软件需要一定的计算机硬件资源支持，所以可模拟的设备数量相对较少。在实际应用中采用的GNS3图形化网络模拟软件属于第二类软件，由于采用的是真实的思科路由器系统软件，所以模拟环境中的设备功能与真实环境相当，可满足验证测试需求。1.1.2模拟网络规模随着计算机处理能力和操作系统支持内存数量的不断提高，使模拟软件运行的设备数量不断增加，已具备模拟一定规模网络系统的能力，即使桌面计算机系统也具备了模拟小型网络设备环境的能力。
1.2适用性分析
模拟环境与真实环境毕竟存在一定的差别，模拟环境适用性就是模拟环境能够满足哪些验证测试需求。对模拟环境的适用性分析包括：（1）模拟软件系统一般都支持各种路由协议，具备丰富的路由功能，可针对信息网络中比较复杂的路由协议和路由策略部分进行模拟。（2）针对性能和流量方面测试需求，模拟环境不具备适用性。（3）适于采用模拟环境进行的验证测试的情况包括：针对各种路由状态进行分析和比较；针对各种路由策略的部署进行验证测试；针对各种故障状态下的路由状态变化情况进行验证测试；针对各种新增网络功能部署情况进行验证测试。
1.3软件使用要点
模拟环境与实际环境的差别决定了模拟环境的构建既有别于实际环境，又要能体现实际环境的重要网络状态，以达到验证测试的目标。可将模拟环境的使用要点归纳为如下几个方面：（1）根据实际环境中难于确定的网络状态，找到验证测试的重点。（2）基于验证测试的重点，构建模拟环境网络拓扑。考虑到模拟软件系统对性能和网络规模的限制，模拟环境拓扑结构既是真实环境的简化，同时又需要体现真实环境的运行情况，可以通过典型化和模块化的方法来简化模拟网络拓扑。（3）根据实际环境和模拟环境的差别，对网络设备配置进行修改。
2基于模拟软件的可靠性测试实例
基于模拟软件实现信息网络验证测试包括运行环境分析、模拟环境构建、网络配置提取和修改、验证测试4个步骤，下面以某次采用GNS3图形化网络模拟软件进行网络可靠性验证测试为例进行说明。
2.1运行环境分析
基于模拟软件的验证测试环境是某城域网实际环境，该城域网采用层次化网络结构，网络设置了核心层、汇聚层和接入层，同时还设置了数据中心网络。核心层网由2台Cisco7606构成，汇聚层由3个城区汇聚节点的6台Cisco7604路由器和4个县级汇聚节点的8台Cisco7604路由器组成，接入层由连接汇聚层的近200个节点的交换机组成，数据中心由4台Cisco7609组成，全网路由协议采用eigrp协议。核心汇聚层拓扑结构如图1所示。根据实际业务需求，本次验证测试的目标是完成全网可靠性分析。
2.2模拟环境构建
通过对网络结构分析可以看出，全网由核心网络、数据中心网络、城区网络和广域网络四部分组成。为更好体现模拟拓扑结构简化方法，可将实际网络划分为核心和数据中心网络、城区网络、广域网络3个模块，分别构建基于实际环境和实际配置的模拟测试环境。（1）核心和数据中心网络模拟环境。核心网络和数据中心网络模拟验证环境通过9台路由器构建，其中6台路由器模拟信息网络（R1-R6），2台路由器模拟业务系统（R7，R8），1台路由器模拟城域网网络和接入网络（R9）。具体模拟验证环境如图2所示。（2）城区网络模拟环境。城区网络模拟验证环境通过11台路由器构建，其中8台路由器模拟信息网络（R1-R8），2台路由器模拟数据中心网络（R9，R10），1台路由器模拟城区接入节点（R11）。具体模拟验证环境如图3所示。（3）广域网络模拟环境。广域网络模拟验证环境通过14台路由器构建，其中11台路由器模拟信息网络（R1-R11），2台路由器模拟数据中心网络（R12，R13），1台路由器模拟广域网接入节点（R14）。具体模拟验证环境如图4所示。
2.3设备配置提取和修改
模拟环境的设备配置是基于实际设备配置并需要进行适当修改的，具体操作如下：（1）从现有网络系统中提取每台设备配置。（2）保留全部IP地址、路由协议和路由策略配置。（3）根据模拟网络拓扑结构，修改网络连接端口的类型、端口号以及与端口硬件相关的配置命令。（4）删除snmp，ntp等不需要进行测试的配置命令。
2.4系统验证测试
在模拟测试环境成功加载了测试配置后，可进行预期的网络可靠性验证测试，测试内容包括：（1）核心网络和数据中心网络模拟测试。核心网络和数据中心网络验证测试中深入分析了核心网络和数据中心网络的路由状态及数据转发路径，同时分别模拟了以下7种故障情况下的网络运行状态：核心网络CORE1a和CORE2a间连接故障；核心网络CORE1a设备故障；核心网络CORE2a设备故障；数据中心网络DC1a与DC2a间网络连接故障；数据中心网络DC1a设备故障；数据中心网络DC2a设备故障；数据中心网络DC1a外部连接故障。（2）城区网络模拟测试。城区网络模拟验证测试中深入分析了城区网络路由状态和数据转发路径，并以MAN1节点为例模拟了以下5种故障情况下的网络运行状态：核心网络CORE1a和CORE2a间连接故障；核心网络CORE1a设备故障；核心网络CORE2a设备故障；城区网络MAN1a主用连接故障；城区网络MAN1a设备故障。（3）广域网络模拟测试。广域网络模拟验证测试分析广域网络路由状态和数据转发路径，以WAN2节点为例模拟了6种故障情况下的网络运行状态：核心网络CORE1a和CORE2a间连接故障；核心网络CORE1a设备故障；核心网络CORE2a设备故障；广域网络WAN2a主用连接故障；广域网络WAN2a主用环网故障；广域网络WAN2a设备故障。在上述故障模拟中，测试了故障发生后的网络连通性，并对故障发生后的网络运行状态和数据转发进行了评估。
2.5信息网络可靠性测试实例
利用GNS3图形化网络模拟软件成功完成了对网络主干的可靠性分析，且为确保测试结果的严谨，对包括链路中断、设备故障、防火墙故障在内的各类故障都进行了模拟。（1）设备故障模拟测试。模拟核心网络主用设备CORE1a设备故障时，全网通过动态路由协议全部切换至备用设备CORE2a，见图5。（2）链路中断模拟测试。模拟广域网络与核心网络主用连接故障时，动态路由协议自动计算出与核心网络连接的冗余转发路径，如WAN2a主用连接故障时，经WAN3a，WAN4a，CORE2a和CORE1a实现对数据中心业务的访问，见图6。（3）防火墙故障模拟测试。模拟数据中心DC1a与核心网络连接或防火墙故障时，动态路由协议自动计算出数据中心经DC2a与核心网络连接的冗余转发路径，数据中心出口切换至DC2节点，见图7。
2.6测试结果分析
经测试，GNS3模拟器软件能够胜任复杂网络的环境模拟，非常适合动态的故障模拟和可靠性分析，可以完美地模拟出网络常见的多种故障。这种可靠性分析方法既能满足对实际环境的真实再现，又不会对现实网络造成影响，操作性强，图文界面也非常直观。
3结语
采用GNS3模拟器软件对网络可靠性进行测试分析是一种简单易行的方式，但模拟环境受到运行模拟软件的计算机性能和软件功能的限制，无法模拟全部网络环境，因此在实施模拟测试的过程中，需要对实际网络环境的需求进行分析，找到重点和难点，以便通过模拟环境的验证测试达到最优结果，为信息网络维护提供有益的帮助。这是对现有网管软件等分析方法的有力补充，对于信息网络维护管理工作而言，既提供了新的有力工具，也为今后的网络运维和管理提供了全新的思路和视角。
作者：汪磊 张晓峰 楼新恒 单位：国网浙江省电力公司绍兴供电公司
