Σεμινάριο Δοκιμής Πρωτοκόλλου (L2 & L3)

Πριν μάθουμε για τον Έλεγχο Πρωτοκόλλων, ας κατανοήσουμε τα θεμέλια πάνω στα οποία βασίζεται.

Τι είναι ένα Πρωτόκολλο;

Όταν οι υπολογιστές επικοινωνούν μεταξύ τους, υπάρχει ένα κοινό σύνολο κανόνων και συνθηκών που πρέπει να ακολουθεί κάθε υπολογιστής. Με άλλα λόγια, τα πρωτόκολλα καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο διαχειρίζονται τα δεδομένα. transmitμεταξύ υπολογιστικών συσκευών και μέσω δικτύων. Χωρίς αυτούς τους κοινούς κανόνες, συσκευές από διαφορετικούς προμηθευτές δεν θα μπορούσαν να ανταλλάσσουν αξιόπιστα κίνηση.

Τι είναι η Δοκιμή Πρωτοκόλλου;

Δοκιμή Πρωτοκόλλου είναι μια μέθοδος ελέγχου πρωτοκόλλων επικοινωνίας στους τομείς της μεταγωγής, της ασύρματης δικτύωσης, του VoIP, της δρομολόγησης και παρόμοιων δικτύων. Ο πρωταρχικός στόχος του Protocol Testing είναι να ελέγξει τη δομή των πακέτων που αποστέλλονται μέσω ενός δικτύου χρησιμοποιώντας ειδικά εργαλεία Protocol Testing. Οι δρομολογητές και οι διακόπτες χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια του ελέγχου για να αποτελέσουν μέρη των συσκευών και των προϊόντων που δοκιμάζονται.

Τώρα που έχουμε ορίσει την πρακτική, ας εξετάσουμε γιατί αυτός ο κλάδος έχει σημασία στα δίκτυα παραγωγής.

Γιατί έχει σημασία ο έλεγχος πρωτοκόλλου

Τα σύγχρονα δίκτυα μεταφέρουν φόρτο εργασίας κρίσιμης σημασίας, όπως κλήσεις VoIP, οικονομικές συναλλαγές και streaming βίντεο. Ένα μόνο σφάλμα πρωτοκόλλου μπορεί να διαταράξει τη διαλειτουργικότητα μεταξύ προμηθευτών, να απορρίψει πακέτα ή να αποκαλύψει κενά ασφαλείας. Ο έλεγχος πρωτοκόλλου διασφαλίζει την ποιότητα επικυρώνοντας ότι κάθε υλοποίηση πρωτοκόλλου ταιριάζει με τις προδιαγραφές της, κλιμακώνεται υπό φόρτο εργασίας και συμπεριφέρεται προβλέψιμα κατά τη διάρκεια βλαβών.

Με σαφές το κίνητρο, το επόμενο ερώτημα είναι πώς κατηγοριοποιούνται τα πρωτόκολλα σε πραγματικά δίκτυα.

Πρωτόκολλα δρομολόγησης και δρομολόγησης

Τα πρωτόκολλα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: δρομολογημένα πρωτόκολλα και πρωτόκολλα δρομολόγησης.

• Δρομολογημένα πρωτόκολλα: Τα δρομολογημένα πρωτόκολλα χρησιμοποιούνται για την αποστολή δεδομένων χρήστη από ένα δίκτυο σε ένα άλλο. Μεταφέρουν κίνηση χρηστών, όπως ηλεκτρονικά μηνύματα, κίνηση ιστού και μεταφορές αρχείων. Παραδείγματα δρομολογημένων πρωτοκόλλων είναι τα IP, IPX και AppleTalk.
• Πρωτόκολλα δρομολόγησης: Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης είναι πρωτόκολλα δικτύου που καθορίζουν διαδρομές για δρομολογητές. Χρησιμοποιούνται μόνο μεταξύ δρομολογητών. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα RIP, IGRP και EIGRP.

Με απλά λόγια, Ένας δρομολογητής είναι σαν ένα λεωφορείο που χρησιμοποιείται για μεταφορά, ενώ τα πρωτόκολλα δρομολόγησης είναι σήματα στο δρόμο.

Ανάλογα με τον τύπο επικοινωνίας, χρησιμοποιούνται διαφορετικά πρωτόκολλα. Εταιρείες όπως Cisco, Juniper και Alcatel παράγουν συσκευές δικτύωσης όπως δρομολογητές, μόντεμ και σημεία ασύρματης πρόσβασης που χρησιμοποιούν διαφορετικά πρωτόκολλα επικοινωνίας. Για παράδειγμα, Cisco χρησιμοποιεί EIGRP και OSPF. Η δοκιμή πρωτοκόλλου ουσιαστικά ελέγχει εάν το EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), το OSPF (Open Shortest Path First) ή οποιοδήποτε άλλο πρωτόκολλο λειτουργεί σύμφωνα με το αντίστοιχο πρότυπο.

Τύποι πρωτοκόλλων υπολογιστή

Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει τα πιο συνηθισμένα πρωτόκολλα που θα συναντήσει ένας δοκιμαστής στο σύρμα.

* TCP / IP - Transmission Πρωτόκολλο Ελέγχου/Πρωτόκολλο Διαδικτύου, UDP/ICMP – Πρωτόκολλο Δεδομένων Χρήστη/Πρωτόκολλο μηνυμάτων ελέγχου Διαδικτύου, POP3/SMTP – Πρωτόκολλο Ταχυδρομείου/Απλό Mail Πρωτόκολλο μεταφοράς, HTTP – Πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου, fTP – Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων.

Διαφορετικοί τύποι πρωτοκόλλων δικτύου (L2 και L3)

Το μοντέλο OSI έχει συνολικά επτά επίπεδα επικοινωνίας δικτύου, εκ των οποίων το Επίπεδο 2 (L2) και το Επίπεδο 3 (L3) είναι πολύ κρίσιμα για τον έλεγχο πρωτοκόλλου.

• Επίπεδο 2 (L2): Είναι το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων. Η διεύθυνση MAC, το Ethernet, το Token Ring και το Frame Relay είναι όλα παραδείγματα του επιπέδου σύνδεσης δεδομένων.
• Επίπεδο 3 (L3): Το επίπεδο δικτύου είναι αυτό που καθορίζει την καλύτερη διαθέσιμη διαδρομή στο δίκτυο για επικοινωνία. Μια διεύθυνση IP είναι ένα παράδειγμα L3.

Πώς να κάνετε τη δοκιμή πρωτοκόλλου

• Για τον έλεγχο πρωτοκόλλου, χρειάζεστε ένα αναλυτής πρωτοκόλλου και προσομοιωτής.
• Ο αναλυτής πρωτοκόλλου διασφαλίζει την ορθή αποκωδικοποίηση μαζί με την ανάλυση κλήσεων και συνεδριών. Ο προσομοιωτής προσομοιώνει διάφορες οντότητες του στοιχείου δικτύωσης.
• Συνήθως, η Δοκιμή Πρωτοκόλλου πραγματοποιείται από ένα DUT (Συσκευή Υπό Δοκιμή) που συνδέεται με άλλες συσκευές, όπως διακόπτες και δρομολογητές, με το πρωτόκολλο-στόχο διαμορφωμένο σε αυτό.
• Στη συνέχεια, ο ελεγκτής ελέγχει τη δομή των πακέτων που αποστέλλονται από τις συσκευές.
• Ελέγχει την επεκτασιμότητα, την απόδοση και τη συμπεριφορά του αλγορίθμου πρωτοκόλλου της συσκευής χρησιμοποιώντας εργαλεία όπως το IxNetwork, Scapyκαι Wireshark.

Τύποι δοκιμών για δοκιμές πρωτοκόλλου

Ο Έλεγχος Πρωτοκόλλων περιλαμβάνει έλεγχο λειτουργικότητας, απόδοσης, στοίβας πρωτοκόλλων, διαλειτουργικότητας και άλλων. Κατά τη διάρκεια του Έλεγχου Πρωτοκόλλων, πραγματοποιούνται τρεις βασικοί έλεγχοι.

• Ορθότητα: Λαμβάνουμε το πακέτο Χ όταν το περιμένουμε;
• Αφάνεια: Πόσο χρόνο χρειάζεται ένα πακέτο για να διασχίσει το σύστημα;
• Bandwidth: Πόσα πακέτα μπορούμε να στείλουμε ανά δευτερόλεπτο;

Οι δοκιμές πρωτοκόλλου μπορούν να χωριστούν σε δύο ευρείες κατηγορίες: Δοκιμές αντοχής σε στρες και αξιοπιστία και Λειτουργικές δοκιμές. Οι δοκιμές αντοχής σε στρες και αξιοπιστία καλύπτουν Δοκιμές φορτίου, Έλεγχος πίεσηςκαι Δοκιμές Απόδοσης. Λειτουργική δοκιμή περιλαμβάνει αρνητικές δοκιμές, δοκιμές συμμόρφωσης και δοκιμές διαλειτουργικότητας.

• Δοκιμή συμμόρφωσης: Τα πρωτόκολλα που εφαρμόζονται στα προϊόντα δοκιμάζονται για την τήρηση προτύπων όπως το IEEE και το RFC.
• Δοκιμή διαλειτουργικότητας: Η διαλειτουργικότητα για διαφορετικούς προμηθευτές ελέγχεται. Αυτή η δοκιμή πραγματοποιείται μετά την ολοκλήρωση των δοκιμών συμμόρφωσης στην κατάλληλη πλατφόρμα.
• Δοκιμή χαρακτηριστικών δικτύου: Τα χαρακτηριστικά των προϊόντων δικτύωσης δοκιμάζονται ως προς τη λειτουργικότητά τους με αναφορά στο έγγραφο σχεδιασμού. Για παράδειγμα, τα χαρακτηριστικά αυτά μπορεί να είναι η ασφάλεια θυρών σε έναν διακόπτη ή η ACL σε έναν δρομολογητή.

Δείγματα Δοκιμών για Δοκιμές Πρωτοκόλλου Συσκευών Δικτύου

Ακολουθεί ένα δείγμα σετ δοκιμών για δρομολογητές και διακόπτες.

Εργαλεία για τη δοκιμή πρωτοκόλλου

Ας συζητήσουμε τα πιο σημαντικά εργαλεία δοκιμών που χρησιμοποιούνται για την επαλήθευση πρωτοκόλλων.

1) Scapy για κατασκευή πακέτων

Scapy είναι ένα ισχυρό διαδραστικό πρόγραμμα χειρισμού πακέτων. Σας επιτρέπει να:

• Δημιουργήστε πακέτα
• Αποκωδικοποίηση πακέτων στο δίκτυο
• Καταγράψτε πακέτα και αναλύστε τα
• Εισάγετε πακέτα στο δίκτυο

Λοιπόν, βασικά, Scapy κάνει κυρίως δύο πράγματα: λήψη απαντήσεων και αποστολή πακέτωνΟρίζετε τα πακέτα, αυτό τα στέλνει, λαμβάνει απαντήσεις, αντιστοιχίζει αιτήματα με απαντήσεις και επιστρέφει μια λίστα με ζεύγη πακέτων και μια λίστα με μη ταιριαστά πακέτα.

Μπορεί επίσης να χειριστεί άλλες εργασίες, όπως π. tracηλεκτρονική δρομολόγηση, δοκιμές μονάδων, επιθέσεις, ανακάλυψη δικτύου, ανάπτυξηping νέα πρωτόκολλα και διερευνήσεις.

Scapy σας δίνει τη δυνατότητα να γράψετε ένα Python script που σας επιτρέπει να εκτελείτε εργασίες όπως αποστολή, λήψη ή ανίχνευση πακέτων. Για παράδειγμα, Scapy μπορεί να ανιχνεύσει πακέτα δεδομένων χρησιμοποιώντας ένα σύντομο Python script. Η εντολή για το άνοιγμα του προγράμματος επεξεργασίας εμφανίζεται παρακάτω.

#gedit scapysniff.py
#!/usr/bin/env python
from scapy.all import *

a = sniff(count=10)
a.nsummary()

save, and change the mode of the file into an executable form
#chmod +x scapysniff.py
# ./scapysniff.py

Θα ανιχνεύσει 10 πακέτα και, μόλις τα ανιχνεύσει, θα εκτυπώσει τη σύνοψη. Scapy Έχει επίσης μια σειρά από εντολές για την ταυτόχρονη αποστολή και λήψη πακέτων.

Λήψη Scapy

2) Wireshark για Ανάλυση

Wireshark είναι το κορυφαίο εργαλείο που χρησιμοποιείται για την ανάλυση δοκιμών πρωτοκόλλου. Σας επιτρέπει να καταγράφετε πακέτα σε πραγματικό χρόνο και να τα εμφανίζετε σε μορφή αναγνώσιμη από τον άνθρωπο. Μπορείτε να εμβαθύνετε στην κυκλοφορία δικτύου και να ελέγξετε μεμονωμένα πακέτα χρησιμοποιώντας χρωματική κωδικοποίηση και φίλτρα.

Wireshark Καταγράφει πακέτα που βοηθούν στον προσδιορισμό του πότε δημιουργείται η συνεδρία, πότε ξεκίνησε η ακριβής μεταφορά δεδομένων και πόσα δεδομένα αποστέλλονται κάθε φορά.

Wireshark διαθέτει ένα πλούσιο σύνολο χαρακτηριστικών που περιλαμβάνει:

• Μια ενδελεχής επιθεώρηση εκατοντάδων πρωτοκόλλων, με περισσότερα να προστίθενται συνεχώς
• Ζωντανή λήψη και ανάλυση εκτός σύνδεσης
• Πλούσια ανάλυση VoIP
• Τυπικό πρόγραμμα περιήγησης πακέτων τριών παραθύρων
• Εκτελείται σε πολλαπλές πλατφόρμες όπως Windows, Linux και macOS
• Τα δεδομένα δικτύου που έχουν συλληφθεί μπορούν να περιηγηθούν μέσω GUI
• Υποστήριξη αποκρυπτογράφησης για πολλά πρωτόκολλα όπως IPsec, ISAKMP και SSL/TLS
• Τα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο μπορούν να διαβαστούν από Ethernet, ATM, Bluetooth, USB και Token Ring
• Η έξοδος μπορεί να εξαχθεί σε CSV, XML και απλό κείμενο

Λήψη Wireshark

3) TTCN

Το TTCN είναι μια τυπική γλώσσα δοκιμών για τον ορισμό Σενάρια δοκιμής και την υλοποίησή τους για τον Έλεγχο Πρωτοκόλλων. Μια σουίτα δοκιμών TTCN περιέχει πολλές περιπτώσεις δοκιμών γραμμένες στη γλώσσα προγραμματισμού TTCN και χρησιμοποιείται για δοκιμή αντιδραστικών συστημάτων ή δοκιμές συμπεριφοράς.

Για παράδειγμα, σκεφτείτε ένα μηχάνημα αυτόματης πώλησης καφέ που διανέμει καφέ όταν εισάγεται ένα κέρμα ενός δολαρίου, αλλά δεν ανταποκρίνεται εάν εισάγεται λιγότερο από ένα δολάριο. Για να προγραμματίσετε τέτοιες μηχανές, χρησιμοποιείται το TTCN-3. Για να κάνετε τη μηχανή καφέ να ανταποκρίνεται όταν εισάγεται ένα κέρμα, γράφετε ένα στοιχείο TTCN-3 που συμπεριφέρεται ως μηχανή καφέ. Αυτό σας επιτρέπει να εκτελείτε δοκιμές πριν μια πραγματική μηχανή καφέ είναι διαθέσιμη ως προϊόν. Μόλις γίνει αυτό, μπορείτε να συνδέσετε τη σουίτα δοκιμών TTCN-3 με την εξωτερική συσκευή.

Το σύστημα δοκιμής εκπέμπει ερεθίσματα (ένα δολάριο) και λαμβάνει αποκρίσεις (καφέ). Ο προσαρμογέας ερεθισμάτων λαμβάνει ερεθίσματα από το σύστημα δοκιμής και τα μεταδίδει στο υπό δοκιμή σύστημα. Ο προσαρμογέας απόκρισης περιμένει τις αποκρίσεις του υπό δοκιμή συστήματος και τις μεταδίδει στο σύστημα δοκιμής.

Το TTCN-3 μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορους τομείς όπως:

• Κινητές επικοινωνίες (LTE, WiMAX, 3G)
• Ευρυζωνικές τεχνολογίες (ATM, DSL)
• Πλατφόρμες ενδιάμεσου λογισμικού (υπηρεσίες ιστού, CORBA)
• Πρωτόκολλα Διαδικτύου (SIP, IMS, IPv6)
• Έξυπνες κάρτες
• Αυτοκίνητο (AutoSAR, MOST, CAN)

Στο TTCN μπορείτε να ορίσετε:

• Δοκιμαστικές Σουίτες
• Test Cases
• Βήματα δοκιμής
• Δηλωμένες μεταβλητές
• Δηλωμένοι χρονοδιακόπτες
• PDU και άλλα

Το TTCN μπορεί να ενσωματωθεί με συστήματα γραμμένα σε άλλες γλώσσες όπως η ASN.1, XML, και C/C++Η βασική γλώσσα TTCN-3 υπάρχει σε μορφή κειμένου, παράλληλα με τη μορφή πίνακα, γραφικών και παρουσίασης.

Πώς να εφαρμόσετε τον έλεγχο πρωτοκόλλου στην πράξη

Για να εφαρμόσετε αυτές τις τεχνικές σε ένα πραγματικό έργο, ορίστε το πεδίο εφαρμογής του πρωτοκόλλου (L2, L3 ή νεότερο), ρυθμίστε ένα DUT με συνδεδεμένο προσομοιωτή και αναλυτή, σχεδιάστε περιπτώσεις συμμόρφωσης και αρνητικών δοκιμών που αναφέρονται σε προδιαγραφές RFC ή IEEE και, στη συνέχεια, εκτελέστε ελέγχους στρες, διαλειτουργικότητας και ανωμαλιών με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Καταγράψτε τα αποτελέσματα σε Wireshark και επαναλάβετε μέχρι η συμπεριφορά του πακέτου να ταιριάζει με το πρότυπο.

Συχνές Ερωτήσεις