网络性能能分析幻灯片.ppt

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1、网网络性能能分析性能能分析第1页，共94页，编辑于2022年，星期二2 2二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档在上述RFC文件中，RFC 1242和2544均具有一般性指导意义，包含OSI模型全部7层的测试。但这两个文件针对性不强，对具体问题的指导意义不大。第2页，共94页，编辑于2022年，星期二3 3二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档RFC 2285及2889它们均是针对LAN交换设备提出的。它们为以太网的交换设备进行测试提供了基本的术语（benchmark）和方法学(methodology)。第3页，共94页，编辑于2022年，星期二4 4二

2、层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档RFC 2285文件RFC 2285为LAN交换设备的基础测试定义了基本的术语和概念。它把RFC 1241/1944中所定义的网络互联交换设备的定义和概念扩展到局域网中。其中的主要术语如下：第4页，共94页，编辑于2022年，星期二5 5二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档1.DUT和SUTDUT指被测试设备（Device under test）；SUT指被测试系统（System under test）。DUT通常表示一台被加了负载并进行测试的网络设备。区别：二者的区别在于，DUT表示作为一个整体的网络设备被视为一个

3、实体来进行测试，从而观察其响应情况；SUT则可以由不同网络设备组成，不能视为一个实体来进行测试。在第二层测试中，DUT通常指交换机或网桥。第5页，共94页，编辑于2022年，星期二6 6二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档2.单向流量和双向流量这两个术语定义了测试过程中所涉及的流量方向。单向流量（Unidirectional traffic）是指测试流在被测设备中以单向方式传输。当测试者为DUT加载单向流量时，是由DUT上的不同端口处理帧的接收与发送，输入端口与输出端口的角色是不重叠的。显然，单向流量无法对全双工设备进行测量，故需要引进双向流量。第6页，共94页，编辑于2

4、022年，星期二7 7二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档双向流量（Bidirectional traffic）是指每个端口在进行接收流量的同时也在进行发送流量。当测试者为DUT加载双向流量时，所有从测试仪表接收测试流量的端口同时 也在向测试仪表回送测试流量，每个端口同时承担输入端口与输出端口的角色。第7页，共94页，编辑于2022年，星期二8 8二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档3.非网状流量、部分网状流量和全网状流量这三个术语是关于设备测试时，流量的拓扑分布的。非网状流量(Non-meshed traffic)，也称端口对（Port Pair）

5、第8页，共94页，编辑于2022年，星期二9 9二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档在这种拓扑结构中，DUT上的接口被设为“输入”和“输出”两类。这些接口被一一对应的绑定在一起形成“发送-接收对（Pair）”，用来进行数据帧的传输测试。当形成发送-接收对后，流量在对之间进行传递，不同对之间是互斥的。第9页，共94页，编辑于2022年，星期二1010二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档部分网状流量(Partially meshed traffic)，也称也被称作骨干（Back Bone）方式。多用于非对称交换机（不同端口的速率不同）之上行/下行端口的转

6、发性能测试。第10页，共94页，编辑于2022年，星期二1111二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档在这种模式下，接口同样被设为输入和输出的属性，并且输入/输出接口仍然结合在一起进行数据传输。不同之处在于，此时接口的结合不再是一一对应，而存在多对一和一对多流量数据可以从一个接口发送至多个输出接口；也可以从多个输入接口加载后发送至一个输出接口。第11页，共94页，编辑于2022年，星期二1212二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档在此模式下，DUT的每个被测试接口均可以向其他所有接口发送数据流量；同时也可以接收其他所有接口发送过来的数据流量。这是一种完

7、全的多对多的拓扑关系。对于一个含有n个被测试端口的交换机，在单向流量时，存在n(n-1)/2个端口对；在双向流量时，存在n(n-1)个端口对。第12页，共94页，编辑于2022年，星期二1313二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档完全网状流量(Fully meshed traffic)多用于对交换机进行整机性能测试。第13页，共94页，编辑于2022年，星期二1414二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档我们之所以给出不同拓扑结构的流量模式是针对不同类型的测试目的来进行的。比如：我们有一个具有24个快速以太网（FE）接口和2个千兆以太网（GE）端口的非

8、对称交换机。如果我们要进行对其FE接口间转发数据的测试，就需要采用非网状模式形成“发送-接收对”；而如果要对2个GE端口作为上行（连接上游设备）/下行（连接下游设备）链路进行测试，则需要采用部分网状结构；如果要对整体设备进行测试，就需要采用网状结构了这种结构最接近真实情况下的数据转发情况。第14页，共94页，编辑于2022年，星期二1515二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档4.负载相关的术语在RFC2285中，定义了几个关于以太网的重要负载概念。期望负载(Intended load，简称Iload）指外部信息源企图传输给DUT/SUT让其转发到指定输出端口的每秒数据帧数

9、。第15页，共94页，编辑于2022年，星期二1616二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档提交负载（Offered load，简称Oload）指外部信息源能够被观察或测量到的传输给DUT/SUT 让其转发到指定输出端口的每秒帧数。需要明确的是在实际测量中，提交负载往往小于期望负载。这是由于不论设备是全双工还是半双工的，其中的流量控制机制均有可能延缓外部信息源向DUT发送数据的速率。第16页，共94页，编辑于2022年，星期二1717二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档例如：在一个100Mbps的快速以太网中，假设所要传输的数据帧长度为128B，那么外

10、部信息源的期望负载为：100M/8（128+12+8）其中，12表示12个字节的最小帧间隔；8表示数据帧的7个前导字节和1个同步字节。在实际测试中，提交负载往往小于期望负载。第17页，共94页，编辑于2022年，星期二1818二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档最大提交负载（Maximum offered load，MOL）指外部信息源每秒能够传送给DUT/SUT并让其向指定输出端口转发的最大帧数。从理论上讲，MOL可以达到线速发送下的负载。线速介质所允许的最大传输速率所发送的数据流量。第18页，共94页，编辑于2022年，星期二1919二层以太网测试相关的二层以太网测试

11、相关的 RFC 文档文档过载(Overloading)超过媒介允许的最大传输速率向DUT/SUT施加负载。过载会导致网络拥堵并从而引发数据帧丢失。第19页，共94页，编辑于2022年，星期二2020二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档5.RFC 2285同时也给出一系列和转发速率相关的标准。转发速率(Forwarding rate，简称FR)指定提交负载下，一台设备能够被观测到的每秒钟内成功向正确目的端口传送的帧数。第20页，共94页，编辑于2022年，星期二2121二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档最大提交负载下的转发速率(Forwarding

12、rate at maximum offered load，简称FRMOL)一台设备在最大提交负载的情况下能够被观测到的每秒钟内成功向正确目的端口转发的帧数。第21页，共94页，编辑于2022年，星期二2222二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档最大转发速率(Maximum forwarding rate，简称MFR)一系列经过重复或迭代测试所获得的转发速率测量值中的最大值。注意，该值往往发生在最大提交负载之前。在标定MFR值的时候，必须说明对应的负载值。第22页，共94页，编辑于2022年，星期二2323二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档RFC 2

13、889为LAN交换设备的基准测试提供方法学，把RFC 2544中定义的有关网络互联设备的方法学扩展到交换设备中。该文件的结构备忘录、介绍、要求以及安全机制、参考文献等辅助性说明外，核心内容分为测试设置、帧格式与长度和基准测试三大部分。第23页，共94页，编辑于2022年，星期二2424二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档测试对象：交换机转发性能（Forwarding performance）、拥塞控制（Congestion control）、延迟（Latency）、地址处理（Address handling）和错误过滤（Error filtering）。第24页，共94页

14、，编辑于2022年，星期二2525二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档基准测试：涉及测试目标、参数设置、测试过程、测量方法和测试报告格式等方面，描述了下列10项基准测试：1.全网状互联条件下的吞吐量、丢帧率和转发速率（Fully meshed throughput,frame loss and forwarding rates）第25页，共94页，编辑于2022年，星期二2626二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档2.部分网状互连条件下的一对多/多对一（Partially meshed one-to-many/many-to-one）3.部分互连的多

15、个设备（Partially meshed multiple devices）4.部分网状互连条件下的单向通信流量（Partially meshed unidirectional traffic）第26页，共94页，编辑于2022年，星期二2727二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档5.拥塞控制（Congestion Control）6.转发压力和最大转发速率（Forward Pressure and Maximum Forwarding Rate）7.地址缓冲容量（Address Caching Capacity）第27页，共94页，编辑于2022年，星期二2828二层以

16、太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档8.地址学习速率（Address Learning Rate）9.错误帧过滤（Erred frames filtering）10.广播帧转发和延迟（Broadcast frame Forwarding and Latency）第28页，共94页，编辑于2022年，星期二2929二层以太网测试的基本方法二层以太网测试的基本方法测试方法是指针对一项具体的测试目标，围绕如何实施测试所提出的方法与方案。主要内容包括：1.测试目标；2.测试环境(包括测试拓扑、测试流、测试参数与变量)；3.测试相关的算法设计；4.测试结果的统计与报告；5.测试前的准备工

17、作。第29页，共94页，编辑于2022年，星期二3030二层以太网测试的基本方法二层以太网测试的基本方法1.测试设置中的二层地址（MAC地址）学习在测试之前，必须让被测试交换机学习测试中将要用到的MAC地址当某个数据帧中的地址未被交换机学习时，此帧会被DUT视为洪泛帧（Flooded Frames）。结果是测试过程中正确传输的帧的数目会减少。第30页，共94页，编辑于2022年，星期二3131二层以太网测试的基本方法二层以太网测试的基本方法测试目的：在测试开始之前让被测试交换机学习测试中将要用到的MAC地址。测试要求：先学习再验证后测试；注意1：发送地址学习帧的速率不可太大(建议：=50帧每秒

18、)，以免因DUT地址学习速率上的限制而导致地址学习失败。注意2：调整被测试交换机的地址老化时间，使得其足够长(建议：大于测试学习时间、测试持续时间、配置测试设备时间的和)，确保在测试结束前所学到的地址都不被老化。第31页，共94页，编辑于2022年，星期二3232二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档以一对一非网状结构来检测DUT（网桥）地址学习过程。测试过程：在两个设备（交换机）的Card#1和Card#2间建立连接。它们之间构成一对一非网状结构。第32页，共94页，编辑于2022年，星期二3333二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档为使DUT（网桥

19、）在收到Card#1发来的数据帧后，能够正确发送给Card#2，而不是泛发。需要让DUT知道Card#2的MAC地址（发送给DUT地址学习帧）。第33页，共94页，编辑于2022年，星期二3434二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档收到Card#2的地址学习帧后，DUT把它写入自己的地址列表，在MAC地址和Card#2间建立联系。第34页，共94页，编辑于2022年，星期二3535二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档在完成上述地址学习过程后，Card#1才向Card#2发送数据帧，从而开始具体测试步骤。第35页，共94页，编辑于2022年，星期二36

20、36二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档测试帧的长度与格式以太网的合法帧长度为641518字节。理论上，选择任何一种长度在64字节到1518字节之间的测试帧都是被允许的。但实际上，不同长度的帧对转发性能会产生不同的影响：帧长越小，单位时间内、相同传输介质下，传输的数据帧数目越大；帧长越大，单位时间内、相同传输介质下，传输的数据帧数目越小。第36页，共94页，编辑于2022年，星期二3737二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档在单位时间内处理帧的数目的多少直接影响交换机的转发率、丢帧率和吞吐量等性能指标。为了全面地反映被测试设备的性能，有必要在不同的帧

21、长度下运行有关的以太网测试。第37页，共94页，编辑于2022年，星期二3838二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档通常情况下，有以下三种测试方案可供选择：完备性的测试方案：对所有长度的帧，进行测试；快速的测试方案：选择某些有代表性的帧长进行测试；基于统计的测试方案：以对设备所在网络环境的帧长监测与帧长分布统计信息为基础，确定相应的测试帧长。第38页，共94页，编辑于2022年，星期二3939二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档测试帧的格式我们把由测试设备发出的数据帧称为测试帧。在实际测试过程中，我们需要把测试帧和普通帧进行区别：在基本格式上，测试帧

22、与普通以太网帧相同，但需要加入一个独特的签名字段(signature field)。第39页，共94页，编辑于2022年，星期二4040二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档关于负载、吞吐量、丢帧率和转发率的深入理解转发率、丢帧率和吞吐量是衡量交换机转发性能的重要技术指标（RFC2889中，半数的基准测试直接针对上述指标）。针对这些参数的测试结果，可以较好的用来评测一个交换机的性能。第40页，共94页，编辑于2022年，星期二4141二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档负载、吞吐量、丢帧率和转发速率的关系可以FR-Load曲线描述。在图中，x轴表示期望

23、负载；y轴表示转发率（FR）。理想情况下（没有丢帧），FR随负载增加而增加，并且是线性关系对应的。二者应相等。第41页，共94页，编辑于2022年，星期二4242二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档第42页，共94页，编辑于2022年，星期二4343二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档在实际情况中，随着负载增大，系统的处理能力会达到极限（CUP，设备结构等限制），这时会发生丢帧的情况。故FR和负载直接并非一直是线性关系。第43页，共94页，编辑于2022年，星期二4444二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档我们可以把上图分为三个

24、区间：I.(0，load_T此时负载相对较小，FR随负载增加而线性递增。直到达到load_T这个阈值。在阈值load_T处，对应FR是系统没有丢帧的最大转发率也就是通常所说的吞吐量；第44页，共94页，编辑于2022年，星期二4545二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档II.(load_T，load_MaxF进入此区间后，开始出现丢帧的现象。并且随负载增大，丢帧率也提高。我们用（x-y）/x来衡量丢帧率的大小。此时，虽然存在丢帧的现象，但FR仍随负载增加而增加，直到达到第二个阈值所对应的最大转发速率（Maximum Forwarding Rate,MFR）。注意MFR与吞

25、吐量的区别前者不关心是否存在丢帧，只是关注FR的最大值；而后者必须在没有丢帧的情况下关注FR。第45页，共94页，编辑于2022年，星期二4646二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档III.(load_MaxF，load_MOL进入该区间后，丢帧率迅速上升，导致帧转发率随之下降，负载达到最大提交负载load_MOL时所对应的FR被称为最大提交负载下的转发率（Forwarding Rate at Maximum Offerred Load,FRMOL）。当外部设备在超过最大提交负载的情况下，继续施加负载时，我们称此时的的设备处于过载（Overloading）状态是需要极力避

26、免的。第46页，共94页，编辑于2022年，星期二4747二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档吞吐量测量的查找算法实际测量中，我们需要提供检测吞吐量的算法。我们要找到零丢帧率前提下的最大转发率。通常有两种算法：I.步进查找法；II.二分迭代法；第47页，共94页，编辑于2022年，星期二4848二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档吞吐量测量的混合查找法步进算法具有较二分迭代更快的查找速率，而二分迭代法具有较步进算法更准确的查找结果。混合算法的思想兼顾查找速率与查找准确度。第48页，共94页，编辑于2022年，星期二4949二层以太网测试相关的二层以太

27、网测试相关的 RFC 文档文档流程：首先，采用步进查找算法来快速找到或逼近DUT的吞吐量所对应的负载大概范围或区间；然后，在上述区间内进行二分迭代查找。第49页，共94页，编辑于2022年，星期二5050二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档举例：初始负载Load0 时，未有丢帧现象。在每n次步进时首次观测到丢帧，那么就中止后续的步进过程，转而在区间Load0+(n-1)Load，Load0+nLoad内进行二分迭代查找。若事先对DUT吞吐量所对应的区间有所了解，可直接在该区间内运行二分迭代查找算法，以加快整个测试进程。第50页，共94页，编辑于2022年，星期二5151二

28、层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档吞吐量、丢帧率和转发速率的测试方法1.全网状结构下吞吐量、丢帧率和转发速率的测试方法全网状吞吐量、丢帧率和转发率测试是为了确定DUT在全网状流量下的吞吐量、丢帧率和转发率，可反映出交换机的整机交换转发性能。第51页，共94页，编辑于2022年，星期二5252二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档结构图第52页，共94页，编辑于2022年，星期二5353二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档测试参数设置测试帧长设定为64,128,256,512,1024,1280和1518字节，至少要选择其中的五个不

29、同帧长实施测试；突发帧（burst）中的帧间隙（IFG）被指定成96比特长度的最小合法帧间隔，以能够反映极限IFG下的交换机性能。突发帧的长度被设定成在1到930帧之间变化，以更接近实际网络环境中的突发帧分布状况；在端口工作模式上，可选择半双工或者全双工。第53页，共94页，编辑于2022年，星期二5454二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档为了反映DUT在执行不同数量地址查找时的交换能力，需要让测试仪表所生成的测试流中包含若干不同的帧目的地址：按照2n的方式来进行，即按照1，2，4，8，16，32，64，128，256，这样的数量去改变设置，参考值为1。对于在每端口采用

30、多个地址的测试来讲，测试帧中的源地址和目标地址对还应是随机分布的，以真实反映DUT的地址查找性能。第54页，共94页，编辑于2022年，星期二5555二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档对于全网状结构，每个端口必须以循环轮转的方式向其他所有端口发送测试帧。以6个端口的DUT为例，按照RFC 2889的要求，必须按照下表所示的传输矩阵来进行测试帧的发送。第55页，共94页，编辑于2022年，星期二5656二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档只有按照循环轮转的方式进行测试帧的发送，才能保证不同的目的端口上测试帧的数目有均匀的分布，从而保证每一个目的端口不

31、会超负载。并且每个目的端口可以平等的工作，以保证测试的平衡。第56页，共94页，编辑于2022年，星期二5757二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档此外还需考虑测试时长的大小。RFC2889建议在1至300秒之间调整，推荐的测试时间为30秒。对测试结果进行统计时，测试仪表的接收端口必须只将那些源自测试仪表的测试帧统计为接收帧(Received Frames)，而忽略任何源于DUT 的非测试帧。测试结果的报告上，对于负载，规定以媒质的最大理论负载的百分比表示；转发率应当报告为每秒内设备能够被观察到的成功转发到正确目的接口的测试帧的数量，同时作为对一个特定提交负载的响应，要指

32、出所对应的提交负载值。第57页，共94页，编辑于2022年，星期二5858二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档2.部分网状下一对多/多对一吞吐量、丢帧率和转发速率测试部分网状下一对多/多对一吞吐量、丢帧率和转发速率测试的目的是为了确定当从DUT的一个端口传输到多个端口或从多个端口传输到一个端口时的吞吐量。常被用来确定DUT利用一个以太网端口转发来自多个以太网端口的交换流量的能力，如用于确定一款非对称交换机上行端口为所有其他非上行端口进行数据帧转发的能力。第58页，共94页，编辑于2022年，星期二5959二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档结构图第5

33、9页，共94页，编辑于2022年，星期二6060二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档主要的测试参数设置、测试过程、测试结果的统计以及测试结果的报告方式均可参照全网状吞吐量测试。与全网状吞吐量测试的主要区别在于流量方式：当测试为多对一时，来自多个端口的测试帧必须发往一个端口；当测试为一对多时，来自一个端口的测试帧必须以循环轮转方式发往多个端口。循环轮转的具体方法和全网状结构相同。第60页，共94页，编辑于2022年，星期二6161二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档前压和最大转发速率的测试前压测试的目的是为了度量DUT在输入过载的情况下，输出端口对过载

34、的反应。实际操作中，当交换机的前端设备以超线速或小于最小帧间隔发送数据帧时，在输入端口就会发生过载。我们将测试帧间隔设为88bit（小于规定的最小间隔96b）。第61页，共94页，编辑于2022年，星期二6262二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档用于前压测试的拓扑结构如下图所示第62页，共94页，编辑于2022年，星期二6363二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档我们使用DUT上的一对端口，并采用单向流量模式。测试仪表生成的测试帧作为负载传输到DUT的第一个端口(port 1)，观测与度量在DUT的第二个端口(port 2)进行。第63页，共94页

35、，编辑于2022年，星期二6464二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档最大转发速率测试的目的是为了度量DUT设备在负载发生变化时的转发率峰值。如前图所示，最大转发速率出现在Load_T和Load_MOL之间。所以在测试时，我们要把期望负载设定在Load_T和Load_MOL之间。第64页，共94页，编辑于2022年，星期二6565二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档为了能够在负载Load_T 和Load_MAX之间找到最大转发速率，须引入步进查找算法。设置一个合适的步进长度(Step，简称步长)，对负载进行步进，从一组重复的DUT转发率测试结果中找到

36、其中的峰值作为最大转发率(MFR)最终报告值。步长值越小，测量结果越精确，但测试所需要的次数就越多。第65页，共94页，编辑于2022年，星期二6666二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档相关算法如下：第66页，共94页，编辑于2022年，星期二6767二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档拥塞控制功能的测试拥塞控制测试的目的是为了确定一个DUT是否执行了拥塞控制功能，是否使用了背压机制以及DUT上是否存在队头阻塞现象。在具体测试操作之前，我们需要学习设计思想。对于交换机而言，拥塞控制属于传输控制层面的功能。第67页，共94页，编辑于2022年，星期二

37、6868二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档传输控制层面（传输层）功能或性能测试的设计思路思路一：直接给出一些传输控制层面的功能或性能指标，然后对这些指标进行直接的测试；思路二：控制层面的功能实现与否及其效果最终必然会反映到数据转发层面上来。提出一些测试数据转发层面的性能指标，通过对些指标的测试来间接反映传输控制层面的功能与性能。第68页，共94页，编辑于2022年，星期二6969二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档比较两种思路：思路二采用数据转发层面的指标来测试控制层面功能，更具有说服力。故对于拥塞控制功能的测试，我们采用测试思路二。第69页，共9

38、4页，编辑于2022年，星期二7070二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档设计步骤一设计相应的拓扑结构第70页，共94页，编辑于2022年，星期二7171二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档我们使用DUT的4个端口来组成一个测试块，并且这4个端口要求具有相同的MOL。其中两个作为源发送端口，两个作为目标接收端口。使用两个源发送端口的原因在于：由于各端口具有相同的MOL，仅用一个发送端口无法造成另一个端口的拥塞；使用两个目标接收端口的原因在于：要把两个目标接收端口分别配置成拥塞(congested)端口和非拥塞(uncongested)端口。这样就可以

39、比较二者的不同。第71页，共94页，编辑于2022年，星期二7272二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档步骤二下面开始人为制造端口的拥塞。首先发送端口1均匀的向两个接收端口发送数据帧接收端口1和2分别获取50%的MOL流量；然后发送端口2完全向接收端口2发送数据帧接收端口2再次获取100%的MOL流量。第72页，共94页，编辑于2022年，星期二7373二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档这样，接收端口1将获取50%的MOL流量，而接收端口2将获取150%的MOL流量。我们称前者为非拥塞端口，后者为拥塞端口。第73页，共94页，编辑于2022年，星期

40、二7474二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档步骤三我们要设置测试参数。测试帧帧长、帧间隔、双工模式、每端口地址数和测试时长等，可参照前面吞吐量、丢帧率和转发率测试中的做法。第74页，共94页，编辑于2022年，星期二7575二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档步骤四统计结果。该步骤下，应正确区分DUT不同端口之间发送帧的类型，只有测试帧才可以被列入统计范围。并且要对拥塞端口和非拥塞端口进行区别统计。统计时，要说明不同转发速率对应的提交负载。第75页，共94页，编辑于2022年，星期二7676二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档

41、步骤五1.判断DUT是否执行了拥塞控制功能。若DUT没有执行拥塞控制，那么对拥塞端口而言，在150%的超载下，测试帧的丢失比例将要达到33%。若拥塞端口的丢帧率为零，即没有检测到帧丢失，则表明在DUT内有背压机制（向发送端发送信号帧以减缓发送速率）存在。对于非拥塞端口，若丢帧率报告为0，但是检测到的最大转发率又低于50%的MOL，则表明在DUT内有背压机制存在。第76页，共94页，编辑于2022年，星期二7777二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档通过比较结果，我们可以得出：采用拥塞控制机制的DUT可以有效避免在拥塞端口产生的拥塞现象；但同时也由于减缓了外部数据源发送数据

42、的速率而造成非拥塞端口的吞吐量的下降。第77页，共94页，编辑于2022年，星期二7878二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档2.判断DUT中是否存在线端阻塞若非拥塞端口检测到有帧丢失，即非拥塞端口的丢帧率不等于零时，则表明DUT中出现了队头阻塞现象。这是因为：当DUT中的拥塞机制发挥作用时，会使发送端口的发送速率减缓，从而造成发往接收端非拥塞端口的帧也产生延迟，从而导致帧的丢失。第78页，共94页，编辑于2022年，星期二7979二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档地址处理功能的测试1.地址容量测试使用DUT上的至少三个端口。分别作为学习端口(Le

43、arning Port)、测试端口(Test Port)和监测监听端口(Monitor Port)。第79页，共94页，编辑于2022年，星期二8080二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档拓扑结构第80页，共94页，编辑于2022年，星期二8181二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档我们通过学习端口发送测试帧到DUT，这些测试帧具有不同的源地址和相同的目标地址，此目标地址和测试设备的MAC地址相同。通过在测试端接收不同源地址的测试帧，DUT可以学习这些新的地址。第81页，共94页，编辑于2022年，星期二8282二层以太网测试相关的二层以太网测试相关

44、的 RFC 文档文档为了达到通过数据层面的测试来度量DUT地址表容量的目的，采用了将测试端口(Tport)所接收的测试帧回传到学习端口，并由DUT 上的监听端口担当检查端口，以监听是否有洪泛帧或错误转发的帧：若监听测端口所统计到的洪泛帧计数不等于零，即它收到了洪泛帧，说明在此前的地址学习过程中，地址表已经发生溢出；若监听测端口的洪泛帧计数为零，即它没有收到洪泛帧，说明在此前的地址习中，DUT还拥有足够的地址缓存空间，来确保所有的源地址被DUT所学习并写入地址表。第82页，共94页，编辑于2022年，星期二8383二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档2.地址学习速率测试和检

45、测地址学习容量的方法相似，我们采用不同的发送速率向DUT发送测试帧，同时测试端口接收到测试帧后向学习端口回发该测试帧。我们在学习端口进行监听，若没有洪泛帧，则加快发送速率；若发现洪泛帧，说明速率超出极限速率。第83页，共94页，编辑于2022年，星期二8484二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档第84页，共94页，编辑于2022年，星期二8585二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档横轴的数字表示不同的交换机，左纵轴表示地址表容量，右纵轴表示地址学习速率。图给出了六款不同的交换机的地址学习速率与地址容量。第85页，共94页，编辑于2022年，星期二86

46、86二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档错误帧过滤功能的测试目的在于为了确定交换机在错误或反常帧情况下的行为。第86页，共94页，编辑于2022年，星期二8787二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档采用一组共8个端口，其中4个作为测试帧的源端口，另4个作为目的端口/监测端口。由测试仪表所生成的错误帧经过DUT的4个源端口后向4个目的/监测端口发送。在目的/监测端口，通过观测是否有错误帧的流量泄漏，来判断DUT 是否提供了错误帧过滤功能以及所能过滤的错误帧类型。若某种类型的错误帧能够被观测到，则标记为“失效（fail）”若某种类型的错误帧未被观测到，则

47、标记为“通过（pass）”第87页，共94页，编辑于2022年，星期二8888二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档根据对各种类型错误帧观测结果的统计与分析：若对所有指定类型的错误帧，标记状态为“通过”。DUT启用了错误帧过滤功能，且能过滤所有给定类型的错误帧；若对某些指定类型的错误帧标记状为“通过”，而另一些类型错误帧的标记状态为“失效”，DUT提供了错误帧过滤功能，但只能过滤某些特定类型的错误帧；若所有指定类型的错误帧，标记状态为“失效”，DUT未提供错误帧过滤功能，或错误帧过滤功能失效。第88页，共94页，编辑于2022年，星期二8989二层以太网测试相关的二层以太网

48、测试相关的 RFC 文档文档广播帧转发性能的测试两种情况可视为广播帧：目的地址为：FFFFFFFFFFFFF的帧；无法在DUT地址列表中找到对应目的地址的帧；第89页，共94页，编辑于2022年，星期二9090二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档目的在于确定交换机对于广播帧的处理能力，包括：广播转发率(Broadcast forwarding rate)：一台交换设备在单位时间内向所在广播域的所有端口发送的广播帧数量；广播时延(Broadcast latency)：交换机将广播帧转发到位于同一广播域中的所有端口所需的时间。分别对应于RFC2889所提供的广播帧转发和延迟基

49、准测试。第90页，共94页，编辑于2022年，星期二9191二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档上述测试模块由1个广播发送端口和若干个广播接收端口组成。确保测试块中的源端口与接收端口位于同一广播域中：若DUT上进行了VLAN（虚拟局域网）划分，那么要确保测试块中的源端口与接收端口位于同一个VLAN中。第91页，共94页，编辑于2022年，星期二9292二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档测试仪表所生成的目的地址为“FFFFFFFFFFFF”的广播测试流量通过DUT上的唯一源端口发送到各个广播接收端口。在接收端口，测试仪表只选择对广播测试流量进行转发率

50、和帧丢失率的度量。通过测试不同负载下的广播帧转发率和帧丢失率，找到在零丢帧率下的最大广播帧转发率，即广播吞吐量。第92页，共94页，编辑于2022年，星期二9393二层以太网测试相关的二层以太网测试相关的 RFC 文档文档广播延迟测试测试仪表在每次测试时仅发送一个测试帧，测试帧中包含了一个时戳(Time Stamp)。在接收端口，通过该时戳来计算帧的广播转发延迟。对于给定的DUT，同一广播域中涉及的“UP端口”或接收端口越多，需要复制并转发的广播帧数就越多，因此可能带来转发延时的增大。同一广播域中的不同“UP”或接收端口，可能会存在延迟值的漂移，因此若有多个“UP”端口在接收广播流量，则需要对