在当今数字化时代，Web应用防火墙（WAF）对于保护Web应用程序免受各种网络攻击起着至关重要的作用。而并发数是衡量WAF性能的一个关键指标，它反映了WAF在同一时间内能够处理的请求数量。为了确保WAF能够在高并发场景下稳定运行，对其进行并发数测试是必不可少的。本文将详细介绍基于性能指标的Web应用防火墙并发数测试方案。
一、测试目标和范围
测试目标明确是整个测试工作的基础。本次并发数测试的主要目标是评估Web应用防火墙在不同并发请求数量下的性能表现，确定其最大并发处理能力，以及在达到并发极限时的性能变化情况。同时，通过测试找出WAF可能存在的性能瓶颈和潜在问题，为后续的优化和调整提供依据。
测试范围涵盖了WAF所保护的主要Web应用程序，包括不同类型的页面、接口和服务。需要考虑各种常见的请求类型，如GET、POST请求，以及不同的数据格式和负载大小。
二、测试环境搭建
1. 硬件环境：选择合适的服务器来部署WAF和被测试的Web应用程序。服务器的配置应根据实际生产环境进行模拟，包括CPU、内存、磁盘I/O等方面。同时，要确保网络带宽足够支持高并发测试的需求。
2. 软件环境：安装最新版本的WAF软件，并进行必要的配置，使其与被测试的Web应用程序正常通信。同时，安装测试工具，如Apache JMeter、LoadRunner等，用于生成并发请求。
3. 网络环境：搭建一个独立的测试网络环境，避免外部网络干扰。可以使用虚拟网络或专用的测试网络设备，确保网络的稳定性和可靠性。
三、测试指标确定
1. 并发连接数：指在同一时间内，WAF能够处理的最大连接数量。这是衡量WAF并发处理能力的核心指标。
2. 吞吐量：即单位时间内WAF能够处理的请求数量，通常以每秒请求数（RPS）来表示。吞吐量反映了WAF的处理效率。
3. 响应时间：指从客户端发送请求到接收到WAF响应的时间。响应时间越短，说明WAF的处理速度越快。
4. 错误率：指在测试过程中出现错误的请求占总请求数的比例。错误率过高可能意味着WAF存在性能问题或配置错误。
四、测试用例设计
1. 不同并发级别测试：设计一系列不同并发连接数的测试用例，如100、500、1000、5000等。从较低的并发数开始，逐步增加并发数，观察WAF的性能变化。
2. 不同请求类型测试：包括GET、POST、PUT、DELETE等常见的HTTP请求方法。不同的请求类型可能对WAF的处理能力产生不同的影响。
3. 不同数据负载测试：设置不同大小的数据负载，如小负载（几十字节）、中等负载（几百字节）和大负载（几KB甚至更大）。测试WAF在不同数据负载下的性能表现。
4. 长时间持续测试：进行长时间的高并发测试，如持续1小时、2小时等，以评估WAF在长时间高负荷运行下的稳定性。
五、测试工具选择和使用
1. Apache JMeter：是一款开源的性能测试工具，具有丰富的功能和插件。可以方便地创建并发测试场景，模拟大量用户请求。以下是一个简单的JMeter脚本示例：
xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<jmeterTestPlan version="1.2" properties="5.0" jmeter="5.4.1">
<hashTree>
<TestPlan guiclass="TestPlanGui" testclass="TestPlan" testname="WAF并发测试" enabled="true">
<stringProp name="TestPlan.comments"></stringProp>
<boolProp name="TestPlan.functional_mode">false</boolProp>
<boolProp name="TestPlan.serialize_threadgroups">false</boolProp>
<elementProp name="TestPlan.user_defined_variables" elementType="Arguments" guiclass="ArgumentsPanel" testclass="Arguments" testname="用户定义的变量" enabled="true">
<collectionProp name="Arguments.arguments"/>
</elementProp>
<stringProp name="TestPlan.user_define_classpath"></stringProp>
</TestPlan>
<hashTree>
<ThreadGroup guiclass="ThreadGroupGui" testclass="ThreadGroup" testname="线程组" enabled="true">
<stringProp name="ThreadGroup.on_sample_error">continue</stringProp>
<elementProp name="ThreadGroup.main_controller" elementType="LoopController" guiclass="LoopControlPanel" testclass="LoopController" testname="循环控制器" enabled="true">
<boolProp name="LoopController.continue_forever">false</boolProp>
<stringProp name="LoopController.loops">1</stringProp>
</elementProp>
<stringProp name="ThreadGroup.num_threads">100</stringProp>
<stringProp name="ThreadGroup.ramp_time">1</stringProp>
<longProp name="ThreadGroup.start_time">1632739200000</longProp>
<longProp name="ThreadGroup.end_time">1632739260000</longProp>
<boolProp name="ThreadGroup.scheduler">false</boolProp>
<stringProp name="ThreadGroup.duration"></stringProp>
<stringProp name="ThreadGroup.delay"></stringProp>
</ThreadGroup>
<hashTree>
<HTTPSamplerProxy guiclass="HttpTestSampleGui" testclass="HTTPSamplerProxy" testname="HTTP请求" enabled="true">
<elementProp name="HTTPsampler.Arguments" elementType="Arguments" guiclass="HTTPArgumentsPanel" testclass="Arguments" testname="用户定义的变量" enabled="true">
<collectionProp name="Arguments.arguments"/>
</elementProp>
<stringProp name="HTTPSampler.domain">example.com</stringProp>
<stringProp name="HTTPSampler.port">80</stringProp>
<stringProp name="HTTPSampler.protocol">http</stringProp>
<stringProp name="HTTPSampler.contentEncoding"></stringProp>
<stringProp name="HTTPSampler.path">/</stringProp>
<stringProp name="HTTPSampler.method">GET</stringProp>
<boolProp name="HTTPSampler.follow_redirects">true</boolProp>
<boolProp name="HTTPSampler.auto_redirects">false</boolProp>
<boolProp name="HTTPSampler.use_keepalive">true</boolProp>
<boolProp name="HTTPSampler.DO_MULTIPART_POST">false</boolProp>
<stringProp name="HTTPSampler.embedded_url_re"></stringProp>
<stringProp name="HTTPSampler.connect_timeout"></stringProp>
<stringProp name="HTTPSampler.response_timeout"></stringProp>
</HTTPSamplerProxy>
<hashTree>
<ResultCollector guiclass="ViewResultsFullVisualizer" testclass="ResultCollector" testname="查看结果树" enabled="true">
<boolProp name="ResultCollector.error_logging">false</boolProp>
<objProp>
<name>saveConfig</name>
<value class="SampleSaveConfiguration">
<time>true</time>
<latency>true</latency>
<timestamp>true</timestamp>
<success>true</success>
<label>true</label> true
<message>true</message>
<threadName>true</threadName>
<dataType>true</dataType>
<encoding>false</encoding>
<assertions>true</assertions>
<subresults>true</subresults>
<responseData>false</responseData>
<samplerData>false</samplerData>
<xml>false</xml>
<fieldNames>false</fieldNames>
<responseHeaders>false</responseHeaders>
<requestHeaders>false</requestHeaders>
<responseDataOnError>false</responseDataOnError>
<saveAssertionResultsFailureMessage>true</saveAssertionResultsFailureMessage>
<assertionsResultsToSave>0</assertionsResultsToSave>
<bytes>true</bytes>
<sentBytes>true</sentBytes>
<url>true</url>
<threadCounts>true</threadCounts>
<idleTime>true</idleTime>
<connectTime>true</connectTime>
</value>
</objProp>
<stringProp name="filename"></stringProp>
</ResultCollector>
</hashTree>
</hashTree>
</hashTree>
</hashTree>
</jmeterTestPlan>2. LoadRunner：是一款专业的性能测试工具，具有强大的负载生成和分析功能。可以模拟复杂的业务场景，对WAF进行全面的性能测试。
六、测试执行和监控
在测试执行过程中，按照设计好的测试用例逐步进行测试。同时，使用监控工具对WAF和服务器的性能指标进行实时监控。常见的监控指标包括CPU使用率、内存使用率、网络带宽使用情况等。
在测试过程中，要注意观察WAF的日志文件，及时发现和记录异常情况。如果出现性能问题或错误，要及时停止测试，进行排查和分析。
七、测试结果分析和报告
测试结束后，对收集到的测试数据进行分析。绘制并发连接数、吞吐量、响应时间等指标的变化曲线，直观地展示WAF的性能表现。分析不同测试用例下的性能差异，找出性能瓶颈和潜在问题。
根据分析结果，撰写详细的测试报告。报告内容应包括测试目标、测试环境、测试用例、测试结果、问题分析和建议等。测试报告要清晰、准确地反映WAF的性能状况，为后续的优化和决策提供有力的支持。
八、总结
通过基于性能指标的Web应用防火墙并发数测试，可以全面评估WAF在高并发场景下的性能表现，发现潜在的问题和瓶颈。根据测试结果进行针对性的优化和调整，可以提高WAF的并发处理能力和稳定性，为Web应用程序提供更可靠的安全防护。同时，持续的性能测试和监控也是确保WAF始终处于良好运行状态的重要手段。
