摘 要：隨著WLAN(無(wú)線局域網(wǎng))業(yè)務(wù)的日益普及，WLAN測(cè)試顯得尤為重要。而傳統(tǒng)的WLAN測(cè)試方法以人工測(cè)試為主。人工測(cè)試存在效率低、測(cè)試覆蓋率得不到保障等缺點(diǎn)。介紹了一種WLAN自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用Linux作為控制端，遠(yuǎn)程Telnet AP(Access Point)端和STA(station)端，分別通過(guò)腳本配置AP端和STA端，并控制他們之間的交互。 該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、自動(dòng)配置AP和STA、自動(dòng)搜集日志、自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，從而大大節(jié)約了人力成本，提高了工作效率。



關(guān)鍵詞：WLAN； 自動(dòng)化測(cè)試； Telnet； GTK

中圖分類號(hào)：TN915.06-34; TP273.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2012)01-0150-03

Design and implementation of WLAN automated testing platform



LI Xin-wei， WANG Ling-ling

(Beijing CEC Huada Electronic Design Co. Ltd.， Beijing 100102， China)



Abstract：

As WLAN (wireless LAN) service grows popular， WLAN test is becoming more and more important. The traditional method of WLAN test is manual test. As we all know， the disadvantages of manual test are low efficiency and unstable test coverage. The design and implementation of WLAN automated testing platform is introduced. The system used Linux as the control side， and configured remote telnet AP and STA terminal by scripts and controlled the interaction between them. The platform can realize cross-platform， automatically configure AP and STA， automatically collect logs， automatically generate test report， which greatly save labor costs and improve work efficiency.



Keywords： WLAN; automated testing; Telnet; GTK





收稿日期：2011-08-25

0 引 言

隨著越來(lái)越多的企業(yè)和個(gè)人用戶使用無(wú)線局域網(wǎng)，無(wú)線網(wǎng)卡成為筆記本電腦的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置，以及無(wú)處不在的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線上網(wǎng)已成為潮流，無(wú)線上網(wǎng)的人數(shù)迅速上升，人們?cè)絹?lái)越依賴網(wǎng)絡(luò)的習(xí)慣導(dǎo)致對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的迫切需求也隨之加劇。目前WLAN就是這樣一種成熟和商用的無(wú)線上網(wǎng)解決方案。WLAN業(yè)務(wù)在美國(guó)和歐洲已有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。由于中國(guó)商用WLAN發(fā)展的相對(duì)比較慢，對(duì)WLAN測(cè)試的需求沒(méi)有像傳統(tǒng)的GSM/GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)測(cè)試需求那樣旺盛，國(guó)內(nèi)的同類測(cè)試軟件比較少，但是隨著網(wǎng)絡(luò)的日益普及，WLAN的測(cè)試就凸顯重要。

1 WLAN測(cè)試及其自動(dòng)化

1.1 WLAN測(cè)試的內(nèi)容

WLAN測(cè)試的主要內(nèi)容涉及無(wú)線網(wǎng)卡的功能測(cè)試和性能測(cè)試。而無(wú)線網(wǎng)卡的功能測(cè)試包括IEEE 802.11協(xié)議規(guī)定的各種網(wǎng)絡(luò)模式下、各種加密方式下的加網(wǎng)、掃描以及QoS、WMM等測(cè)試;性能測(cè)試是指在各種加密方式下、各個(gè)信道的WLAN的吞吐率測(cè)試。目前WLAN的網(wǎng)絡(luò)模式有a，b，e，g，n等以及他們的混合模式，加密方式可分為wep，wpa-psk(ccmp)，wpa2-psk(ccmp)，wpa-psk(tkip)，wpa2-psk(tkip)，wpa-psk(ccmp/tkip)，wapi-psk等多種加密方式，鑒權(quán)方式也分為open system，shared key，wpa-psk，wpa2-psk，wapi-psk，wapi-certificate等[1]，而密鑰類型和長(zhǎng)度也可以分為很多種，將上述條件組合，測(cè)試用例數(shù)量是非常大的。

而在規(guī)定的測(cè)試周期內(nèi)，要進(jìn)行多輪的回歸測(cè)試，一方面由于測(cè)試內(nèi)容繁多，很難在較短的時(shí)間內(nèi)去考慮更深層次的測(cè)試，另一方面，多輪的回歸測(cè)試導(dǎo)致測(cè)試人員疲勞，很難保證每輪測(cè)試的細(xì)致性。

因此一款能將測(cè)試人員從重復(fù)、繁瑣的測(cè)試中解放出來(lái)的WLAN自動(dòng)化測(cè)試工具就顯得非常重要。

1.2 傳統(tǒng)的WLAN測(cè)試方法

圖1為人工測(cè)試WLAN的示意圖。圖中AP端是指無(wú)線接入點(diǎn)所在的端，通過(guò)手工的Web界面配置來(lái)組建我們所需的網(wǎng)絡(luò)；STA端是指無(wú)線網(wǎng)卡所在的端。從圖中我們可以看出，測(cè)試人員需要分別配置AP端和STA端。而STA端的配置根據(jù)操作系統(tǒng)的不同、網(wǎng)卡的不同而不同。按照這種方法，測(cè)試1.1節(jié)介紹的WLAN測(cè)試的內(nèi)容，需要很高的人力成本。

圖1 人工測(cè)試WLAN示意圖

2 WLAN自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)總體框架及實(shí)現(xiàn)

測(cè)試平臺(tái)的設(shè)備部署情況如圖2所示。整個(gè)測(cè)試平臺(tái)由控制臺(tái)、網(wǎng)卡終端群、AP終端群以及Packets服務(wù)器四部分組成。

2.1 總體框架

控制臺(tái)為測(cè)試平臺(tái)的核心部分，主要負(fù)責(zé)終端設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、測(cè)試任務(wù)的配置以及分發(fā)、測(cè)試結(jié)果的收集與顯示等工作?？刂婆_(tái)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)與AP終端群、網(wǎng)卡終端群進(jìn)行控制流的交互，為了有效隔離無(wú)線通信鏈路與有線鏈路的數(shù)據(jù)流，控制臺(tái)可采用雙網(wǎng)卡模式或者VLAN技術(shù)進(jìn)行子網(wǎng)的劃分，確保網(wǎng)卡終端群與AP終端群的有線鏈路隔離。

圖2 WLAN測(cè)試平臺(tái)部署示意圖

當(dāng)測(cè)試對(duì)象為網(wǎng)卡時(shí)，AP終端群作為測(cè)試支持設(shè)備工作，此時(shí)采用固件升級(jí)為DD-WRT的AP設(shè)備，接收來(lái)自控制臺(tái)的配置命令來(lái)組建不同類型的網(wǎng)絡(luò)，以配合網(wǎng)卡終端群完成如加網(wǎng)、漫游、速率等功能的測(cè)試。

作為待測(cè)試對(duì)象時(shí)，網(wǎng)卡終端群通過(guò)接收來(lái)自控制臺(tái)的命令執(zhí)行相應(yīng)的測(cè)試腳本，完成BSS以及IBSS網(wǎng)絡(luò)功能的檢測(cè)。作為支持設(shè)備時(shí)，網(wǎng)卡終端群則充當(dāng)驗(yàn)證AP設(shè)備功能的角色。

Linux認(rèn)證服務(wù)器采用OpenSSL技術(shù)提供應(yīng)用層的認(rèn)證，為網(wǎng)卡設(shè)備加入11i企業(yè)級(jí)模式提供認(rèn)證服務(wù)。

Packets服務(wù)器主要有兩個(gè)作用：第一，作為基本的抓包工具，對(duì)測(cè)試過(guò)程中空中特定的包進(jìn)行捕獲和解析，用以配合功能測(cè)試中對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析。第二，該服務(wù)器充當(dāng)灰盒級(jí)測(cè)試功能的主體，通過(guò)對(duì)底層驅(qū)動(dòng)的修改以及對(duì)包的捕獲、過(guò)濾、修改、轉(zhuǎn)發(fā)等完成各種極限或特定場(chǎng)景的模擬測(cè)試。

在實(shí)際過(guò)程中，網(wǎng)卡設(shè)備工作的環(huán)境可以各不相同，如部分終端為L(zhǎng)inux環(huán)境，部分終端為Windows環(huán)境，通過(guò)控制臺(tái)進(jìn)行分發(fā)不同的測(cè)試腳本即可屏蔽測(cè)試設(shè)備終端的環(huán)境差異。

2.2 控制流程

根據(jù)測(cè)試平臺(tái)總體框架，可以將軟件框架分為四個(gè)模塊：測(cè)試用例管理模塊、平臺(tái)通信管理模塊、測(cè)試過(guò)程管理模塊、測(cè)試結(jié)果管理模塊，如圖3所示。

圖3 WLAN測(cè)試平臺(tái)控制流程圖

測(cè)試用例管理模塊負(fù)責(zé)測(cè)試用例的抽取、腳本參數(shù)的配置等功能。當(dāng)配置完成后，通過(guò)通信管理模塊將測(cè)試腳本以及參數(shù)分發(fā)給測(cè)試平臺(tái)中的各個(gè)終端設(shè)備，接下來(lái)，由測(cè)試過(guò)程管理模塊負(fù)責(zé)完成整個(gè)測(cè)試執(zhí)行工作，同時(shí)記錄測(cè)試執(zhí)行的結(jié)果以及日志等信息，最后由測(cè)試結(jié)果管理模塊對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行提取與分析，形成最終的測(cè)試報(bào)告。

在各個(gè)功能模塊中，平臺(tái)通信管理模塊是基礎(chǔ)，為其他模塊提供了控制通路。測(cè)試過(guò)程管理模塊對(duì)整個(gè)測(cè)試過(guò)程進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化，保證過(guò)程的順利完成。

3 WLAN自動(dòng)化測(cè)試工具的實(shí)際應(yīng)用

本系統(tǒng)控制端運(yùn)行在Linux操作系統(tǒng)下，采用Glade+Gtk[2]技術(shù)完成主控界面的開(kāi)發(fā)。通過(guò)主控端分別Telnet[3]到AP端和STA端，并采用Expect[4]技術(shù)分別完成與AP端和STA端的交互，主控端作為橋梁，進(jìn)而可以完成AP端與STA端的交互，保證了時(shí)間同步性。測(cè)試執(zhí)行完成后，可以在主控端收集、查看測(cè)試日志，并生成測(cè)試報(bào)告。

3.1 自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)的具體實(shí)現(xiàn)

3.1.1 遠(yuǎn)程控制

(1) AP控制。當(dāng)網(wǎng)卡作為待測(cè)試設(shè)備時(shí)，需要借助于第三方的AP設(shè)備來(lái)完成基本功能的測(cè)試，而目前市面上的AP設(shè)備大都是采用Web界面進(jìn)行配置，即使提供了Telnet等遠(yuǎn)程控制服務(wù)，由于廠家處于商業(yè)層面的考慮，使用者也很難獲取其內(nèi)部的配置接口。

在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，采用開(kāi)源的DD-WRT固件來(lái)升級(jí)測(cè)試平臺(tái)內(nèi)的AP設(shè)備，通過(guò)DD-WRT的公共接口命令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)AP設(shè)備的配置。

(2) 網(wǎng)卡控制。當(dāng)AP作為待測(cè)試設(shè)備時(shí)，需要借助于第三方的網(wǎng)卡設(shè)備來(lái)完成基本的功能測(cè)試。對(duì)于工作在Linux平臺(tái)的網(wǎng)卡，由于源代碼為開(kāi)源，實(shí)現(xiàn)配置與控制比較容易；對(duì)于工作在Windows平臺(tái)的網(wǎng)卡，可以采用Native Wifi API[5]構(gòu)建控制臺(tái)程序，結(jié)合XML形式的無(wú)線配置文件Wireless Profile進(jìn)行綜合的控制。

(3) 認(rèn)證服務(wù)器控制。對(duì)于11i證書(shū)模式的測(cè)試，必須采用認(rèn)證服務(wù)器。認(rèn)證服務(wù)器有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是采用Windows Server系列所提供的服務(wù)構(gòu)建，另一種是采用Linux平臺(tái)配置OpenSSL。前者的操作較為復(fù)雜，不便于遠(yuǎn)程控制，因此本系統(tǒng)擬采用后者的方式構(gòu)建認(rèn)證服務(wù)器。

3.1.2 時(shí)間同步

測(cè)試過(guò)程中，需要對(duì)平臺(tái)內(nèi)的不同終端進(jìn)行配置，如執(zhí)行聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試時(shí)，首先要配置AP組建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，確保成功后再配置網(wǎng)卡進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)操作。因此在測(cè)試過(guò)程中，如何界定事件結(jié)束的時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，需要一種交互式的控制方式以反饋執(zhí)行的狀態(tài)或結(jié)果。

Shell命令可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制流功能，但無(wú)法完成需要交互的場(chǎng)合，而Expect可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與交互式任務(wù)進(jìn)行通信，而無(wú)需人為干預(yù)，因此在實(shí)現(xiàn)時(shí)將采用兩者相結(jié)合的方式來(lái)完成不同終端以及同一終端不同測(cè)試項(xiàng)之間的同步控制[6]。

3.1.3 平臺(tái)無(wú)關(guān)性

測(cè)試平臺(tái)要同時(shí)考慮待測(cè)設(shè)備工作在Windows以及Linux兩種平臺(tái)環(huán)境下的測(cè)試，由于兩種平臺(tái)環(huán)境本身存在差異，而且即使相同平臺(tái)環(huán)境下也存在不同版本，使得兼容以上所有平臺(tái)環(huán)境存在一定的難度。

現(xiàn)在將AP端和STA端的測(cè)試腳本及控制操作都放在控制端，做到與待測(cè)設(shè)備隔離，使控制臺(tái)完成所有與測(cè)試相關(guān)的控制、配置任務(wù)，而待測(cè)終端只進(jìn)行控制命令的接收和執(zhí)行，這樣就保證了測(cè)試平臺(tái)不依賴于具體的待測(cè)設(shè)備終端系統(tǒng)。

3.1.4 用例腳本化

一方面，平臺(tái)無(wú)關(guān)性要求將與平臺(tái)系統(tǒng)環(huán)境相關(guān)的測(cè)試命令進(jìn)行相應(yīng)的歸類和抽取，另一方面，測(cè)試過(guò)程中測(cè)試終端之間的控制同步對(duì)命令的批量處理也有一定的要求。此外，為了提高用例的復(fù)用度，將測(cè)試用例腳本化是一個(gè)必然的要求。

3.1.5 包分發(fā)與捕獲

一方面，對(duì)于測(cè)試過(guò)程中特定用例的幀交互過(guò)程進(jìn)行檢查，需要對(duì)空中包進(jìn)行捕獲與過(guò)濾；另一方面，對(duì)于灰盒級(jí)的測(cè)試，需要模擬各種場(chǎng)景，勢(shì)必要借助于空中包分發(fā)裝置來(lái)完成。

3.2 主控端具體實(shí)現(xiàn)

采用Gtk+Glade完成控制端的主控界面。圖4~圖6分別為基本配置界面、功能測(cè)試控制界面和測(cè)試報(bào)告的顯示界面。從圖4可以看出，主控界面主要由基本配置、功能測(cè)試、性能測(cè)試、穩(wěn)定性測(cè)試、測(cè)試結(jié)果等幾個(gè)子項(xiàng)組成。在功能測(cè)試控制界面，可以選擇單個(gè)測(cè)試用例的執(zhí)行，也可以選擇部分或者所有測(cè)試用例的執(zhí)行。每完成一個(gè)測(cè)試用例，在主控界面上會(huì)顯示測(cè)試結(jié)果是成功還是失敗。選擇好需執(zhí)行的用例，然后點(diǎn)擊圖5中的“run test”按鈕即可。

圖6 自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)主控界面——測(cè)試報(bào)告查詢

從圖6可以看出，通過(guò)在主控端查閱測(cè)試報(bào)告，可以查閱測(cè)試用例執(zhí)行的詳細(xì)過(guò)程。以加網(wǎng)為例，不僅可以查閱所加網(wǎng)絡(luò)的具體信息，還可以查閱具體執(zhí)行到了哪一步，這樣可以幫助解決定位問(wèn)題。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文介紹的WLAN自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)，采用Linux作為控制端，遠(yuǎn)程Telnet AP端和STA端，分別通過(guò)腳本配置AP端和STA端，并控制他們之間的交互。 該

平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配置AP、自動(dòng)化配置STA、自動(dòng)執(zhí)行測(cè)試用例、自動(dòng)搜集測(cè)試日志、自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，從而大大節(jié)約了人力成本，提高了工作效率。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］金純，陳林星，楊吉云.IEEE 802.11無(wú)線局域網(wǎng)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.



［2］KRAUSE Andrew. Foundations of GTK+ development [M]. [S.l.]: Apress， 2007.



［3］閔紅星.TELNET協(xié)議及其應(yīng)用［J］.交通與計(jì)算機(jī)，1999，17(4):29-32.



［4］LIBES D. \"Expect\"， Tcl/Tk Extensions [M]. [S.l.]: O′Reilly Associates Inc.， 1997.



［5］LIBES D. automation and testing of interactive character graphic programs [J]. Software-practice and Experience， 1997， 27(2): 123-137.



［6］FAUGHT D. Testing interactive programs [J]. Software QA Magazine， 1996， 3(1).