IPv6协议一致性测试
发布时间：2010年02月05日
o
分享
推荐
打印
收藏
文/黄哲
导言
IPv6测试首先需要关注在各个协议模块的一致性测试和性能规格测试，其次是各种应用组
网和互通测试，尤其是关注过渡技术是否能满足当前IPv6与IPv4网络并存时期的需求。本文将
针对IPv6设备的协议一致性测试，介绍其测试特点、测试环境搭建、测试脚本执行，以及测试
结果的分析，帮助读者有效的进行相关测试，从而选择符合协议标准的IPv6设备。
IPv6一致性测试的特点
作为一个新的协议族，IPv6相对IPv4的主要变化首先在于网络层基础协议，包括地址、ND
协议等；其次各路由协议也都提供了IPv6的版本；在链路层、应用层也配合地址的变化做了相
应的修改；并且新增了隧道、NATPT等过渡技术。
相对IPv4而言，IPv6协议一致性测试的特点在于首先要考虑数据平面的模块测试，而其中
的报文处理、ICMP和ND模块为重点和难点，且这些模块的RFC都在不断的更新过程中，一些功
能有了相应的变化，典型的例子就是0型路由扩展头在最新的RFC5095中被废弃。因此在协议一
致性测试中，需要及时的关注协议的更新。
测试工具
Tahi IPv6 Ready协议一致性测试套是目前认可度最高、最被广泛使用的IPv6协议一致性
测试工具，可以在Tahi组织的网站（http://www.tahi.org）上免费下载，运行在安装FreeBSD
系统的PC上，截至目前的最新版本是4.0.5。通过该测试的设备，可以获得IPv6论坛（IPv6 Forum）
的IPv6 Ready Phase2的金牌认证。
Tahi IPv6 Ready测试套是一种基于脚本开发的一致性测试工具，分为3个层次，如图1
所示，分别为底层的FreeBSD操作系统、居中的测试平台、以及最上层的测试脚本集。
图1 Tahi IPv6 Ready测试套架构
测试内容
Tahi IPv6 Ready测试脚本集包含了网络层和应用层常见的需要一致性测试的模块，包括基
础协议、IPsec、MIPv6、DHCPV6、SIP、IKE等，其中IPv6 Core Protocol为核心模块，是IPv6
一致性测试最基础的部分，在目前的IPv6 Ready一致性测试中，通常只选用此部分进行测试，
其他模块由于目前缺少用户需求，因而极少有设备支持，所以在现有情况下很少进行测试。
IPv6 Core Protocol测试集可以分为5个模块：SPEC、ADDR、ICMP、ND、PMTU，与RFC的
对应关系如表1。
模块名称 对应RFC
SPEC RFC2460 Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification
RFC2464 Transmission of IPv6 Packets over Ethernet Networks
RFC5095 Deprecation of Type 0 Routing Headers in IPv6
ADDR RFC4862 IPv6 Stateless Address Autoconfiguration
ICMP RFC4443 Internet Control Message Protocol
ND RFC4861 Neighbor Discovery for IP version 6
PMTU RFC 1981 Path MTU Discovery for IP version 6
表1 模块与RFC对应列表
测试环境
使用Tahi IPv6 Ready测试套进行IPv6一致性测试时，测试环境包括三个部分：测试仪器、
被测设备、控制台。分别对应下面拓扑图中的FreeBSD系统的PC、H3C MSR50路由器、控制台
PC。
图2 测试拓扑
如图2所示，运行测试脚本的FreeBSD系统需要提供两块网卡，而被测设备MSR50提供两
个以太网接口，两者之间建立两条直连以太链路。在这两条链路上所使用的IPv6地址前缀分别
为3FFE:501:FFFF:100::/64 和 3FFE:501:FFFF:101::/64，并采用EUI64格式生成接口ID。
在MSR50和FreeBSD上，应当只运行基础的IPv6协议栈，并尽可能关闭其他一切非必要的
模块，例如路由、STP等，避免无关的报文影响测试脚本的判断。
测试过程
协议一致性测试属于黑盒测试的一种，它只对协议实现的外部可观察行为（即报文的格式、
内容、时间等）进行测试，其测试过程原理可以用如图3的测试状态机来描述。
图3 测试状态机
S0：初始状态 S1：接收报文后的状态 S2：验证报文正确后的状态
E1：接收一个报文 E2：验证报文正确 E3：验证报文错误 E4：丢弃该报文
以图4中，SPEC模块的测试例#13中对于未知类型扩展头的测试执行为例来介绍。脚本执
行是命令行形式的文本界面，脚本构造正确或异常报文与设备进行交互，同时将收发的报文内容
以文字描述形式输出在文字界面上。
图4 测试脚本执行界面
在这个测试过程中，脚本向被测设备MSR50发送含有未知类型扩展头的请求报文，MSR50
收到请求后，状态由S0变为S1，然后判断报文存在错误，回复差错消息，则此脚本的执行获得
预期结果。最后是状态复位动作，设备重新回到状态S0，单个测试例的执行过程结束。
在5个模块的一致性测试过程中，均是根据此原理与过程进行。
1）SPEC模块的测试：分为IPv6报文基本头检查、扩展头处理，以及转发和以太层封装几
个层次。覆盖了IPv6在传输层以下各个头部的所有细节字段。
图5 IPv6报文头部
测试脚本在报文的IPv6基本头部或扩展头部设置正确或错误的值，检查MSR50路由器在报
文转发过程中，是否能检查出错误所在，并做响应处理，例如是正常转发，或是丢弃并触发ICMPv6
差错消息等。
2）ADDR模块的测试：检查设备在配置地址后是否正确的进行通过NS/NA检测报文交互，
判断地址的可用性；以及对交互报文的合法性检查。
图6 DAD过程
当MSR50配置新地址时，会发送DAD NS报文，测试仪针对收到的DAD NS，会做响应的回复，
当回复的NA报文合法时，MSR50会报地址冲突；当回复的NA报文存在非法字段时，MSR50新配
置的地址能够生效，并正确用于转发。
3）ICMP模块的测试：验证ICMPv6的报文封装格式、设备在处理错误报文时所触发的差错
消息、以及信息查询消息。
图7 ICMP差错消息的触发
脚本构造Echo Request给MSR50进行转发，并在报文中设置HopLimit字段为1、未知类型
的扩展头等错误场景，MSR50能识别检测到报文错误，并回复ICMP的超时、参数错误等差错消
息。
4）ND模块的测试：测试内容包括地址解析、邻居不可达检测、邻居状态机、路由器和前
缀发现、重定向功能四个部分，以及交互的NS/NA/RS/RA/Redirect报文的有效性验证。
图8 邻居状态机
脚本主要围绕着邻居状态机制，通过发送NS/NA/RS/RA/Redirect报文，验证MSR50上的邻
居状态是否能正确切换。
5）PMTU模块的测试：包括了动态PathMTU表项的生成，并根据PathMTU表项进行本地发
包的分片。
图9 动态PathMTU与报文分片
脚本构造ICMP TooBig消息给MSR50，然后通过检查MSR50发送的分片大小来验证MSR50
是否生成正确的动态PathMTU表项。
测试结果
测试结果如表2所示，5个模块的319个脚本全部通过，不存在失败或阻塞问题，通过率达
到100％。
模块 测试项总数
通过 失败 阻塞 通过率
SPEC 79 79 0 0 100％
ADDR 29 29 0 0 100％
ICMP 46 46 0 0 100％
ND 150 150 0 0 100％
PMTU 15 15 0 0 100％
总计 319 319 0 0 100％
表2 H3C MSR50测试结果
由此可以看出， H3C MSR50路由器在IPv6的核心协议栈的实现很完善，完整的支持IPv6
Core Protocol所涉及的RFC1981、2460、2464、4443、4861、4862、5095等标准，并提供了丰
富的配置命令，适用于不同的应用场景。
结语：IPv6的协议一致性测试，可使用Tahi IPv6 Ready协议一致性测试套进行。随着IPv6网
络的普及和相关应用的发展，IPv6系统的协议一致性测试愈加重要。除核心的5个基础协议模
块外，更上层的应用模块今后都将需要进行一致性测试，以保证设备支持IPv6协议的完善性。
思博伦通信的IPv6主要测试项目包括：