網(wǎng)絡(luò)測(cè)試以太網(wǎng)測(cè)試

以太網(wǎng)測(cè)試1.第二層測(cè)試的必要性2.以太網(wǎng)技術(shù)概述3.決定交換以太網(wǎng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)4.以太網(wǎng)測(cè)試相關(guān)RFC文檔5.以太網(wǎng)測(cè)試基本方法內(nèi)容提要為什么要進(jìn)行二層網(wǎng)絡(luò)測(cè)試？二層測(cè)試的必要性O(shè)SI二層功能概述物理層涉及原始比特流的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層為相鄰節(jié)點(diǎn)間提供可靠的幀傳輸服務(wù)。

應(yīng)用層

表示層

會(huì)話層

傳輸層

網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層

物理層

APDU

PPDU

SPDU

分段

分組

幀比特流主機(jī)X主機(jī)Y應(yīng)用層協(xié)議

表示層協(xié)議

會(huì)話層協(xié)議

傳輸層協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

物理媒介

應(yīng)用層接口

表示層接口

會(huì)話層接口

傳輸層接口

網(wǎng)絡(luò)層

接口

數(shù)據(jù)鏈路層

接口

物理層TCP/IP模型中的網(wǎng)絡(luò)訪問層該層包括了所有的局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)，構(gòu)成了互連網(wǎng)通信的基礎(chǔ)平臺(tái)。HTTPSMTPFTPTFTPDNS

IPInternet

ICMPYour

LANTELNETUDPTCPARP

Many

LANs

and

WANs應(yīng)用層傳輸層

網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)訪問層RARP

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分層模型，上層的功能實(shí)現(xiàn)是以下層所提供的服務(wù)為基礎(chǔ)的；

不同的技術(shù)選擇、不同的設(shè)備選型、不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠紩?huì)直接影響第二層服務(wù)質(zhì)量(如服務(wù)類型、數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量等)

，最終影響網(wǎng)絡(luò)高層的功能與性能。二層測(cè)試的必要性

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)過程

階段測(cè)試為產(chǎn)品研發(fā)過程提供有效的反饋信息；

交換機(jī)產(chǎn)品研發(fā)完成時(shí)的合格測(cè)試；

為在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中使用的高端交換機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行的入網(wǎng)認(rèn)

證測(cè)試。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)過程

設(shè)備選型，特別是對(duì)指標(biāo)有特殊要求，對(duì)功能與性

能有嚴(yán)格規(guī)定，或?qū)S商承諾的指標(biāo)有懷疑時(shí)。

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程

故障診斷

性能評(píng)價(jià)與分析

網(wǎng)絡(luò)升級(jí)或優(yōu)化二層測(cè)試的運(yùn)用1.第二層測(cè)試的必要性2.以太網(wǎng)技術(shù)概述3.決定交換以太網(wǎng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)4.以太網(wǎng)測(cè)試相關(guān)RFC文檔5.以太網(wǎng)測(cè)試基本方法內(nèi)容提要2.1以太網(wǎng)技術(shù)2.2以太網(wǎng)地址2.3共享以太網(wǎng)和交換以太網(wǎng)2.4以太網(wǎng)幀2.5以太網(wǎng)交換機(jī)的工作原理2.6以太網(wǎng)交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)2.7以太網(wǎng)交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)方式2.8VLAN內(nèi)容提要2.1以太網(wǎng)技術(shù)家族

名稱標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)帶寬10M100M

1G

拓?fù)淇偩€/星型

星型

星型

組網(wǎng)方式共享/交換共享/交換

交換

標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.3IEEE802.3

uIEEE802.3z/IEEE802.3a

b適用范圍

局域網(wǎng)

局域網(wǎng)

局域網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)10G星型/點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交換IEEE802.3

ae局域網(wǎng)/城域網(wǎng)以太網(wǎng)組成共享媒體和電纜：雙絞線，同軸細(xì)纜，同軸粗纜，光纖；轉(zhuǎn)發(fā)器或集線器；網(wǎng)橋；交換機(jī)。2.2以太網(wǎng)地址為了標(biāo)識(shí)以太網(wǎng)上的每臺(tái)主機(jī)，需要給每臺(tái)主機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)適配器分配一個(gè)唯一的通信地址，即Ethernet地址或稱為網(wǎng)卡的物理地址、MAC地址。IEEE負(fù)責(zé)為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造廠商分配一個(gè)唯一的廠商代碼，各廠商為自己生產(chǎn)的每塊網(wǎng)絡(luò)適配器分配一個(gè)唯一的Ethernet地址。每塊網(wǎng)卡的Ethernet地址就是這兩者的結(jié)合，所以每塊網(wǎng)卡擁有自己唯一的地址。2.2以太網(wǎng)地址00-D0-F8-00-11-22廠商代碼適配器編號(hào)Ethernet地址長度為48比特，共6個(gè)字節(jié)，其中，前3字節(jié)為IEEE分配給廠商的廠商代碼，后3字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)適配器編號(hào)。2.2以太網(wǎng)地址2.3共享以太網(wǎng)與交換以太網(wǎng)共享以太網(wǎng)早期的以太網(wǎng)采用基于總線結(jié)構(gòu)的共享廣播式網(wǎng)絡(luò)，以及基于HUB的星型拓?fù)洹Ｔ谝蕴W(wǎng)中，數(shù)據(jù)都是以“幀”的形式傳輸?shù)摹９蚕硎揭蕴W(wǎng)是基于廣播的方式來發(fā)送數(shù)據(jù)的，因?yàn)榧€器不能識(shí)別幀，所以它就不知道一個(gè)端口收到的幀應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口，它只好把幀發(fā)送到除源端口以外的所有端口。

2.3共享以太網(wǎng)與交換以太網(wǎng)共享以太網(wǎng)在這種工作方式下，所有設(shè)備與節(jié)點(diǎn)位于同一個(gè)沖突域，同一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀的通訊，對(duì)共享介質(zhì)的爭用造成節(jié)點(diǎn)間的碰撞或沖突，如果發(fā)生碰撞還得重試，影響了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能。2.3共享以太網(wǎng)與交換以太網(wǎng)2.3共享以太網(wǎng)與交換以太網(wǎng)2.3共享以太網(wǎng)與交換以太網(wǎng)交換的提出：通常，解決共享以太網(wǎng)存在的問題就是利用“分段”的方法。即將一個(gè)大型的以太網(wǎng)分割成兩個(gè)或多個(gè)小型的以太網(wǎng)，使各網(wǎng)段成為隔離開的沖突域。2.3共享以太網(wǎng)與交換以太網(wǎng)

交換以太網(wǎng)是指以數(shù)據(jù)鏈路層的幀為數(shù)據(jù)交換單位，以以太網(wǎng)交換機(jī)為基礎(chǔ)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，交換機(jī)為星狀拓?fù)浠驍U(kuò)展星狀拓?fù)涞闹行墓?jié)點(diǎn)。交換機(jī)的沖突域僅局限于交換機(jī)的一個(gè)端口上。交換以太網(wǎng)允許多對(duì)節(jié)點(diǎn)同時(shí)通信，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)占傳輸通道和帶寬。2.3共享以太網(wǎng)與交換以太網(wǎng)時(shí)鐘同步幀開始標(biāo)志目標(biāo)主機(jī)源主機(jī)高層數(shù)據(jù)

C

R

C校驗(yàn)高層協(xié)議類數(shù)據(jù)字段長度2.4以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)IEEE802.3幀判斷幀的長度是否符合最短幀長度的要求以確定是否為有效幀；判斷目標(biāo)地址是否與本節(jié)點(diǎn)的MAC地址匹配以決定是否接收該幀；

1）與本節(jié)點(diǎn)的單播

地址匹配

2）與本節(jié)點(diǎn)所在的組播

組相同的組播地址

3）廣播地址。判斷幀的正確性以決定是否丟棄該幀。以太網(wǎng)幀的接收過程2.5以太網(wǎng)交換機(jī)的工作原理交換機(jī)是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備。交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部緩存的地址表中，該表給出關(guān)于交換機(jī)不同接口所連主機(jī)的MAC地址信息。交換機(jī)收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，能夠識(shí)別出這個(gè)幀的結(jié)構(gòu)，根據(jù)幀的目的地址，將這個(gè)幀轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的某個(gè)端口上去，而不是廣播到其它所有的端口。交換機(jī)具有基于MAC地址進(jìn)行幀過濾和轉(zhuǎn)發(fā)的能力。端口MAC地址100-1d-09-35-68-2a300-1d-09-35-67-2a600-1d-09-35-66-2a900-1d-09-35-65-2a根據(jù)幀中的目的地址，通過查找地址表決定轉(zhuǎn)發(fā)行為：若地址表顯示目的節(jié)點(diǎn)與源節(jié)點(diǎn)位于交換機(jī)的同一端口

，忽略幀；若地址表顯示目的節(jié)點(diǎn)在交換機(jī)所連的某一端口，且與源節(jié)點(diǎn)不在同一端口

，轉(zhuǎn)發(fā)到目的端口；若目的MAC地址為廣播地址，向除源端口外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)幀；若地址表中找不到目的地址，向除源端口外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)幀。

主機(jī)A00-1d-09-35-68-2a交換表

主機(jī)B00-1d-09-35-67-2a

主機(jī)C00-1d-09-35-66-2a

主機(jī)D00-1d-09-35-65-2a2.5以太網(wǎng)交換機(jī)的工作原理背板是交換機(jī)的中央交換部件，用于交換機(jī)的各個(gè)端口之間傳送數(shù)據(jù)。背板的結(jié)構(gòu)和容量決定了一個(gè)交換機(jī)的性能。交換機(jī)背板主要有三種結(jié)構(gòu)：共享總線（Shared-bus）共享存儲(chǔ)（Shared-memory）交叉矩陣（Cross-bar）2.6以太網(wǎng)交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)交換端口通過ASIC芯片同高速總線相連，數(shù)據(jù)由端口傳輸至ASIC芯片，ASIC芯片根據(jù)目的地址通過高速總線將數(shù)據(jù)傳至目的端口。為了解決多個(gè)端口并發(fā)訪問共享數(shù)據(jù)總線所產(chǎn)生的競爭或沖突，還引入了仲裁機(jī)制。交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)--共享總線型兩種數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)方式集中式交換方式分布式交換方式交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)--共享總線型兩種數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)方式集中式交換方式中，由交換機(jī)中心處理器保存端口與目的MAC地址的映射表。

一旦某端口接收到分組，該端口將該分組中的目的MAC地址通過高速總線送至交換機(jī)仲裁處理器，仲裁處理器通過訪問中央數(shù)據(jù)庫，確定MAC地址所對(duì)應(yīng)的目的交換端口，然后仲裁處理器對(duì)共享總線進(jìn)行控制，使得來自源端口的數(shù)據(jù)幀經(jīng)由共享總線傳至目的端口。交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)--共享總線型兩種數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)方式分布式交換方式中，每個(gè)端口在本地維持一個(gè)端口與目的MAC地址的映射表。

當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入交換機(jī)端口時(shí)，由該端口的ASIC芯片截獲分組的目的MAC地址，ASIC芯片將該地址在本地?cái)?shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，尋找對(duì)應(yīng)的目的端口，如果發(fā)現(xiàn)目的端口，就將分組通過共享總線發(fā)送至目的端口；如果沒有發(fā)現(xiàn)目的端口，該端口將目的MAC地址發(fā)送至所有的交換端口，由知道該目的MAC地址的交換端口通知源端口，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)--共享總線型使用一個(gè)全局共享存儲(chǔ)池進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換。進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)首先存儲(chǔ)在共享RAM中，共享RAM一般由專用集成電路（ASIC）芯片管理。ASIC芯片通過查找地址表，找到與目的地址對(duì)應(yīng)的目的端口，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送至所對(duì)應(yīng)的目的端口。共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡單，但受內(nèi)存容量與速度限制，無法支持大容量交換(一般限制在20G-80G)，且交換延時(shí)比較大。交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)--共享存儲(chǔ)器交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)--縱橫式矩陣當(dāng)端口數(shù)據(jù)量大，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重的情況下會(huì)因交叉點(diǎn)的瓶頸而造成阻塞。早期的交叉結(jié)構(gòu)中，所有的端口連接匯聚到一個(gè)交叉點(diǎn)，交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)傳輸通過交叉點(diǎn)進(jìn)行當(dāng)交叉點(diǎn)正在進(jìn)行端口交換時(shí)，端口輸入的數(shù)據(jù)必須暫時(shí)存儲(chǔ)在輸入端口的本地緩存中，等待別的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，再傳輸至目的端口。交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)--縱橫式矩陣交叉開關(guān)矩陣或縱橫式交換矩陣(Crossbar)是大容量高端交換機(jī)中普通采用的結(jié)構(gòu)。內(nèi)部的交換機(jī)矩陣和仲裁矩陣實(shí)現(xiàn)了無阻塞交換。交換機(jī)擁有一條很高帶寬的高性能背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上?？刂齐娐肥盏綌?shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的MAC地址對(duì)照表以確定目的MAC的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個(gè)端口上，通過內(nèi)部交換矩陣直接將數(shù)據(jù)包迅速傳送到目的節(jié)點(diǎn)，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口。這種方式我們可以明顯地看出一方面效率高，不會(huì)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，只是對(duì)目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)，一般來說不易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)堵塞；另一個(gè)方面數(shù)據(jù)傳輸安全，因?yàn)樗皇菍?duì)所有節(jié)點(diǎn)都同時(shí)發(fā)送，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)其它節(jié)點(diǎn)很難偵聽到所發(fā)送的信息。但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)--縱橫式矩陣類型：直接交換（cut-through）和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（store-and-forward）直接交換模式又分成快速轉(zhuǎn)發(fā)（fast-forward）與無碎片（Fragment-free）交換。2.7交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)方式

交換機(jī)將數(shù)據(jù)從一個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)至到另一個(gè)端口的處理方式稱為交換模式。

字節(jié)716先導(dǎo)字段幀開始標(biāo)識(shí)

目的地址長度源地址數(shù)據(jù)246~150046校驗(yàn)和快速轉(zhuǎn)發(fā)具有最小的延時(shí)不提供幀的錯(cuò)誤檢測(cè)快速轉(zhuǎn)發(fā)交換方式在快速轉(zhuǎn)發(fā)交換方式下，交換機(jī)只讀出數(shù)據(jù)幀的前6個(gè)字節(jié)(即交換機(jī)確定目的MAC地址)，就會(huì)查找轉(zhuǎn)發(fā)表，將數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)较鄳?yīng)的輸出端口，將幀發(fā)出去。優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)發(fā)速率快、減少延時(shí)和提高整體吞吐率缺點(diǎn)：在整個(gè)幀還未全部接收到之前就開始轉(zhuǎn)發(fā)幀，因此錯(cuò)誤

幀也會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)出去，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。適用環(huán)境：網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量較好、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包較少的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境?？焖俎D(zhuǎn)發(fā)交換方式

字節(jié)716先導(dǎo)字段幀開始標(biāo)識(shí)

目的地址長度源地址數(shù)據(jù)246~150046校驗(yàn)和快速轉(zhuǎn)發(fā)具有最小的延時(shí)不提供幀的錯(cuò)誤檢測(cè)快速轉(zhuǎn)發(fā)有兩個(gè)問題：（1）它會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)小于64字節(jié)的破碎幀和錯(cuò)誤幀；（2）該方法要求交換機(jī)的所有端口要以同樣的速率工作。也就是說，如果交換機(jī)的大部分端口是10Mbps的，那么這臺(tái)交換機(jī)上就不能有快速以太網(wǎng)的端口。

原因在于快速轉(zhuǎn)發(fā)法在轉(zhuǎn)發(fā)幀的過程中不能有任何間隙，而任何時(shí)候從低速率轉(zhuǎn)換到高速率時(shí)都會(huì)有一個(gè)間隙，除非使用某種類型的緩沖?？焖俎D(zhuǎn)發(fā)交換方式在無碎片交換方式下，交換機(jī)通過對(duì)無效碎片幀的過濾來降低直接交換錯(cuò)誤幀的概率。它檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64個(gè)字節(jié)，如果小于64字節(jié)，說明是碎片幀，則丟棄該幀；如果大于等于64字節(jié)，則發(fā)送該幀。無碎片交換方式

字節(jié)716先導(dǎo)字段幀開始標(biāo)識(shí)

目的地址長度源地址數(shù)據(jù)246~150046校驗(yàn)和無碎片交換低延時(shí)，可過濾碎片幀優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理速度比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式快缺點(diǎn)：比快速轉(zhuǎn)發(fā)交換方式慢適用環(huán)境：一般的通訊鏈路

字節(jié)716先導(dǎo)字段幀開始標(biāo)識(shí)

目的地址長度源地址數(shù)據(jù)246~150046校驗(yàn)和無碎片交換低延時(shí)，可過濾碎片幀無碎片交換方式在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，交換機(jī)將幀向目的端口轉(zhuǎn)發(fā)之前要先接收完整的幀，將數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)到緩沖器中，進(jìn)行CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)，如果這個(gè)數(shù)據(jù)包有CRC錯(cuò)誤，則該包將被丟棄；如果數(shù)據(jù)包完整，交換機(jī)查詢地址映射表將其轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的端口。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式716先導(dǎo)字段幀開始標(biāo)識(shí)

目的地址長度源地址數(shù)據(jù)246~150046校驗(yàn)和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)高延時(shí)可過濾所有錯(cuò)誤幀優(yōu)點(diǎn)：沒有殘缺數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，減少不必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)發(fā)速率比直接轉(zhuǎn)發(fā)方式慢。適用環(huán)境：適用于普通鏈路質(zhì)量或較為惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式716先導(dǎo)字段幀開始標(biāo)識(shí)

目的地址長度源地址數(shù)據(jù)246~150046校驗(yàn)和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)高延時(shí)可過濾所有錯(cuò)誤幀2.7交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)方式（續(xù)）實(shí)際交換機(jī)產(chǎn)品中，通常引入智能控制方式來進(jìn)行選擇。設(shè)置幀錯(cuò)誤率的閾值，先采用直接交換，一旦幀錯(cuò)誤率超過閾值，改用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。2.8VLANVLAN（虛擬局域網(wǎng)）是指網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)不拘泥于所處的物理位置，根據(jù)需要靈活地加入不同的邏輯子網(wǎng)中的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

基于交換式以太網(wǎng)的VLAN在交換式以太網(wǎng)中，利用VLAN技術(shù)，可以將由交換機(jī)連接成的物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)邏輯子網(wǎng)。位于不同樓層的用戶或者不同部門的用戶可以根據(jù)需要加入不同的虛擬局域網(wǎng)。2.8VLAN2.8VLAN一個(gè)虛擬局域網(wǎng)中的站點(diǎn)所發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)包將僅轉(zhuǎn)發(fā)至屬于同一VLAN的站點(diǎn)。

在交換式以太網(wǎng)中，各站點(diǎn)可以分別屬于不同的虛擬局域網(wǎng)。構(gòu)成虛擬局域網(wǎng)的站點(diǎn)不拘泥于所處的物理位置，它們既可以掛接在同一個(gè)交換機(jī)中，可以掛接在不同交換機(jī)中。VLAN幀格式（IEEE802.1Q）類型標(biāo)識(shí)符（TyPeID，TPID）：2B，用于標(biāo)識(shí)幀的類型，其值為0x8100時(shí)表示802.1Q/802.1P的幀，當(dāng)設(shè)備檢測(cè)源地址后的兩個(gè)字節(jié)值是0x8100時(shí)，就知道現(xiàn)在插入了4B的VLAN標(biāo)記。用戶優(yōu)先級(jí)：占3bit，表示幀的優(yōu)先級(jí)，取值范圍0~7，值越大優(yōu)先級(jí)越高。VID：占12bit，它是VLAN的標(biāo)識(shí)符，唯一的標(biāo)志了這個(gè)以太網(wǎng)幀是屬于哪一個(gè)VLAN，范圍是1~4094，支持VLAN數(shù)255個(gè)。2.8VLAN虛擬局域網(wǎng)是一種軟技術(shù)，如何分類，將決定此技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中能否發(fā)揮到預(yù)期作用。常見的虛擬局域網(wǎng)分類有5種：

基于端口劃分VLAN

基于MAC地址劃分VLAN

基于網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN

基于IP組播劃分VLAN

基于策略劃分VLAN

2.8VLAN虛擬局域網(wǎng)的劃分方式1.基于端口劃分VLAN許多VLAN廠商都利用交換機(jī)的端口來劃分VLAN成員，被設(shè)定的端口都在同一個(gè)廣播域中。

例如，一個(gè)交換機(jī)的1~4端口為VLAN10，5~17端口為VLAN20，18~24端口為VLAN30。當(dāng)然，這些屬于同一VLAN的端口可以不連續(xù)，如何配置由管理員決定。

優(yōu)點(diǎn)：定義VLAN成員時(shí)非常簡單，配置過程簡單，只要將所有端口都定義就可以了。

缺點(diǎn)：如果VLAN的用戶離開原來的端口，就必須重新定義。

2.8VLAN虛擬局域網(wǎng)的劃分方式基于端口劃分VLAN2.8VLAN端口12345678VIDxxyxyyyy2.8VLAN2.基于MAC地址劃分VLAN這種方法是根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來劃分，即對(duì)每個(gè)MAC地址的主機(jī)都配置它屬于哪個(gè)組。優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)用戶物理位置移動(dòng)時(shí)，即從一個(gè)交換機(jī)換到其他的交換機(jī)時(shí)，VLAN不用重新配置，所以，可以認(rèn)為這種根據(jù)MAC地址的劃分方法是基于用戶的VLAN。缺點(diǎn)：（1）所有的用戶都必須進(jìn)行配置，如果有幾百個(gè)甚至上千個(gè)用戶的話，配置是非常累的。（2）這種劃分的方法也導(dǎo)致了交換機(jī)執(zhí)行效率的降低，因?yàn)樵诿恳粋€(gè)交換機(jī)的端口都可能存在很多個(gè)VLAN組的成員，這樣就無法限制廣播包了。（3）對(duì)于使用筆記本電腦的用戶來說，他們的網(wǎng)卡可能經(jīng)常更換，這樣，VLAN就必須不停地配置。2.8VLAN虛擬局域網(wǎng)的劃分方式MAC地址ABCDEFGHVIDxxxyxyyy2.8VLAN3.基于網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN這種方法是根據(jù)每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址或協(xié)議類型（如果支持多協(xié)議）劃分的，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網(wǎng)絡(luò)。

優(yōu)點(diǎn)：（1）用戶的物理位置改變了，不需要重新配置所屬的VLAN。（2）這種按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來組成的VLAN，可使廣播域跨越多個(gè)

VLAN交換機(jī)，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理員來說是非常具有吸引力的。（3）這種方法不需要附加的幀標(biāo)簽來識(shí)別VLAN，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量

缺點(diǎn)：效率低，因?yàn)闄z查每一個(gè)數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址是需要消耗處理時(shí)間的(相對(duì)于前面兩種方法)，一般的交換機(jī)芯片都可以自動(dòng)檢查網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)包的以太網(wǎng)幀頭，但要讓芯片能檢查IP幀頭，需要更高的技術(shù)，同時(shí)也更費(fèi)時(shí)。2.8VLAN虛擬局域網(wǎng)的劃分方式IP地址VIDxxxxyyyy2.8VLAN4.基于IP組播劃分VLANIP組播實(shí)際上也是一種VLAN的定義，即認(rèn)為一個(gè)組播組就是一個(gè)VLAN，這種劃分的方法將VLAN擴(kuò)大到了廣域網(wǎng)，因此這種方法具有更大的靈活性，而且也很容易通過路由器進(jìn)行擴(kuò)展，當(dāng)然這種方法不適合局域網(wǎng)，主要是效率不高。2.8VLAN虛擬局域網(wǎng)的劃分方式5.基于策略劃分VLAN這是最靈活的VLAN劃分方法，具有自動(dòng)配置的能力，能夠把相關(guān)的用戶連成一體，在邏輯劃分上稱為“關(guān)系網(wǎng)絡(luò)”。網(wǎng)絡(luò)管理員只需在網(wǎng)管軟件中確定劃分VLAN的規(guī)則（或?qū)傩裕?，那么?dāng)一個(gè)站點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，將會(huì)被“感知”，并被自動(dòng)地包含進(jìn)正確的VLAN中。同時(shí)，對(duì)站點(diǎn)的移動(dòng)和改變也可自動(dòng)識(shí)別和跟蹤。

2.8VLAN虛擬局域網(wǎng)的劃分方式VLANMAC學(xué)習(xí)機(jī)制如下：SVL（共享VLAN學(xué)習(xí)）

交換機(jī)將所有在VLAN端口學(xué)習(xí)到的MAC地址表項(xiàng)全部記錄到一張共享的MAC地址表內(nèi)，從任意VLAN內(nèi)的任意端口接收的報(bào)文都參照此表中的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)維護(hù)一張映射表，維護(hù)3個(gè)元素端口、VLANID和MAC。IVL（獨(dú)立VLAN學(xué)習(xí)）

交換機(jī)為每個(gè)VLAN維護(hù)獨(dú)立的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表。由某個(gè)VLAN內(nèi)的端口接收的報(bào)文，其源MAC地址只被記錄到該VLAN的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)表中，且報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)只以該表中的信息作為依據(jù)。2.8VLAN使用VLAN的交換機(jī)的MAC學(xué)習(xí)方法交換機(jī)上的端口分為兩種：Access：只屬于一個(gè)VLAN，且僅向該VLAN轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的端口。大多數(shù)情況下，所連的是PC機(jī)或路由器的端口，并且是通過手動(dòng)設(shè)置指定VLAN的。Trunk：一個(gè)trunk端口在默認(rèn)情況下允許多個(gè)VLAN通過，能夠轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)不同VLAN的的數(shù)據(jù)幀，是一種交換機(jī)和交換機(jī)之間的端口，用于需要設(shè)置跨越多臺(tái)交換機(jī)的VLAN時(shí)。

2.8VLANVLAN中數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)交換機(jī)端口是Access時(shí)：只允許缺省VLAN通過，一個(gè)access端口只能屬于一個(gè)VLAN，它的缺省VLAN就是它所在的VLAN，僅接收和發(fā)送一個(gè)VLAN的數(shù)據(jù)幀。收到數(shù)據(jù)幀后，如果這個(gè)數(shù)據(jù)幀沒有標(biāo)記，交換機(jī)給這個(gè)數(shù)據(jù)幀加上PVID（PortVLANID），即端口VID，然后交換機(jī)開始轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)幀。端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，如果端口是Access，它將剝離PVID發(fā)送出去，以保證傳送給終端設(shè)備的幀沒有被變動(dòng)過。2.8VLANVLAN中數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)交換機(jī)端口是Access時(shí)：當(dāng)PCB要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀給PCA時(shí)，數(shù)據(jù)幀通過PCB發(fā)送到SWA的ACCESS端口時(shí)，SWA給該數(shù)據(jù)幀打上VLAN10的標(biāo)簽，然后將該數(shù)據(jù)幀傳送到連接PCA端口的ACCESS端口上。

該端口接受到數(shù)據(jù)幀后，剝離標(biāo)簽后，發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)幀是發(fā)送給PCA的，然后直接發(fā)送給PCA。

2.8VLANVLAN中數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)交換機(jī)端口是Trunk時(shí)：人們想辦法讓交換機(jī)間互聯(lián)的網(wǎng)線集中到一根上，這時(shí)使用的就是匯聚鏈接（TrunkLink）。匯聚鏈接指的是能夠轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)不同VLAN的通信的端口。2.8VLANVLAN中數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)交換機(jī)端口是Trunk時(shí)：當(dāng)PCB要發(fā)送數(shù)據(jù)幀給PCD，PCB將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給SWA的E1/0/2端口，PCA通過該端口接受到數(shù)據(jù)幀后，給該數(shù)據(jù)幀打上VLAN20的標(biāo)簽，發(fā)送到該交換機(jī)的E1/0/24端口，由于該端口是TRUNK口，并且默認(rèn)VLAN是VLAN20，所以該端口在接受到該數(shù)據(jù)幀后，剝離標(biāo)簽后轉(zhuǎn)發(fā)到SWB的E1/0/24端口上。2.8VLANVLAN中數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)由于該數(shù)據(jù)幀沒有帶有任何標(biāo)簽，所以SWB在接收到該數(shù)據(jù)幀后，給該數(shù)據(jù)幀打上默認(rèn)VLAN標(biāo)簽VLAN20，然后發(fā)送到該交換機(jī)的E1/0/2端口上，該端口接受到數(shù)據(jù)幀后，剝離標(biāo)簽，發(fā)現(xiàn)是發(fā)送給PCD的，于是通過該端口發(fā)送給PCD。1.第二層測(cè)試的必要性2.以太網(wǎng)技術(shù)概述3.決定交換以太網(wǎng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)4.以太網(wǎng)測(cè)試相關(guān)RFC文檔5.以太網(wǎng)測(cè)試基本方法內(nèi)容提要

二層功能包括：

幀的封裝與拆封

基于MAC地址的幀接收與轉(zhuǎn)發(fā)

流量控制

簡單的差錯(cuò)控制

將這些功能可以分別歸類兩個(gè)不同層面上：

數(shù)據(jù)傳輸層面

傳輸控制層面決定交換以太網(wǎng)性能的主要指標(biāo)背板帶寬負(fù)載交換機(jī)時(shí)延轉(zhuǎn)發(fā)速率丟幀率吞吐量突發(fā)3.1數(shù)據(jù)傳輸層面相關(guān)的指標(biāo)背板帶寬

背板帶寬：是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機(jī)的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺(tái)交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)越高。背板帶寬資源的利用率與交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。當(dāng)交換機(jī)所有端口容量乘以端口數(shù)量之和的2倍小于背板帶寬時(shí)，能實(shí)現(xiàn)全雙工無阻塞交換，證明交換機(jī)具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。

信道或設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)所承受的通信流量被稱為負(fù)載。在網(wǎng)絡(luò)第二層，通常以單位時(shí)間內(nèi)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)所承載的幀數(shù)來衡量。

負(fù)載過量會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞或設(shè)備工作狀態(tài)不正常。負(fù)載交換機(jī)時(shí)延

交換機(jī)時(shí)延（Latency）：是指從交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包到開始向目的端口復(fù)制數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間間隔。有許多因素會(huì)影響延時(shí)大小，比如轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)等等。采用直接轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的交換機(jī)有固定的延時(shí)。因?yàn)橹苯邮浇粨Q機(jī)不管數(shù)據(jù)包的整體大小，而只根據(jù)目的地址來決定轉(zhuǎn)發(fā)方向。所以它的延時(shí)取決于交換機(jī)解讀數(shù)據(jù)包前6個(gè)字節(jié)中目的地址的解讀速率。采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的交換機(jī)由于必須要接收完整的數(shù)據(jù)包才開始轉(zhuǎn)發(fā)，所以它的延時(shí)與數(shù)據(jù)包大小有關(guān)。數(shù)據(jù)包大，則延時(shí)大；數(shù)據(jù)包小，則延時(shí)小。

轉(zhuǎn)發(fā)速率用以描述交換設(shè)備幀轉(zhuǎn)發(fā)能力的指標(biāo)。被定義成在某個(gè)特定負(fù)載下，交換機(jī)設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)向目標(biāo)端口成功轉(zhuǎn)發(fā)的幀數(shù)。

不同設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)速率與交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、端口帶寬、轉(zhuǎn)發(fā)模式、設(shè)備的負(fù)載狀況等因素有關(guān)。

對(duì)于給定的設(shè)備，在沒有丟幀的理想狀態(tài)下，轉(zhuǎn)發(fā)率應(yīng)該隨著負(fù)載的增加而增加。但當(dāng)負(fù)載增加并接近線路傳輸容量時(shí)，會(huì)因丟幀而導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)速率下降。轉(zhuǎn)發(fā)速率(forwardingrate)

丟失的數(shù)據(jù)幀占應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)幀的比例。應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)幀指那些應(yīng)該被轉(zhuǎn)發(fā)的合法幀，不包括那些過長、過短和錯(cuò)誤的無效幀。

丟幀主要出現(xiàn)在負(fù)載過大時(shí)，因交換機(jī)存儲(chǔ)容量、地址表查找、端口擁塞等方面的瓶頸而產(chǎn)生。丟幀率(framelossratio)

這是另一個(gè)描述交換設(shè)備數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力的指標(biāo)，用以衡量交換機(jī)在不丟幀條件下每秒轉(zhuǎn)發(fā)幀的極限能力。

定義成：在沒有出現(xiàn)丟幀的條件下，能夠傳輸給交換機(jī)讓其轉(zhuǎn)發(fā)到指定輸出端口的每秒最大幀數(shù)。吞吐量(Throughput)

在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，一組以合法最小幀間隔傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)幀被稱為突發(fā)。

一次突發(fā)傳輸中所包含的幀數(shù)被稱為突發(fā)量(Burstsize)。突發(fā)量為1時(shí)，相當(dāng)于無突發(fā)傳輸?shù)暮愣ㄘ?fù)載。

兩次突發(fā)之間的時(shí)間間隔被稱為突發(fā)間隔

(Inter-burst

gap，簡稱IBG)。

交換機(jī)所能承載的突發(fā)量越大，可以處理的突發(fā)間隔越小，突發(fā)量分布的離散性越大，說明交換機(jī)處理突發(fā)數(shù)據(jù)流量的性能越好

。突發(fā)(burst)對(duì)于負(fù)載、轉(zhuǎn)發(fā)速率和吞吐量等指標(biāo)，是從單位時(shí)間內(nèi)能處理的幀數(shù)（fps）來描述的。在衡量網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸質(zhì)量時(shí)，采用數(shù)據(jù)傳輸速率和誤碼率來描述。數(shù)據(jù)傳輸速率：單位時(shí)間內(nèi)所傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。誤碼率：錯(cuò)誤傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)占全部傳輸比特?cái)?shù)的比例。

在物理層，是從“比特”的角度來描述網(wǎng)絡(luò)性能的。

原因：當(dāng)性能關(guān)注點(diǎn)或測(cè)試問題與對(duì)象所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)分層不同時(shí)，需要采用不同的描述粒度。3.1數(shù)據(jù)傳輸層面相關(guān)的指標(biāo)

傳輸控制功能是為了正確實(shí)現(xiàn)基于二層地址的幀轉(zhuǎn)發(fā)，避免或減少因擁塞而產(chǎn)生的丟幀，而提供的控制功能，如：

地址處理

擁塞控制(流量控制)錯(cuò)誤幀過濾

廣播處理

流量隔離

控制功能實(shí)現(xiàn)或正確與否，直接影響數(shù)據(jù)層面上的轉(zhuǎn)發(fā)性能。3.2傳輸控制層面相關(guān)的指標(biāo)

擁塞控制

擁塞控制也稱流量控制，是指控制源端發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量及速度使其不超過接收端所能承受的能力，以避免產(chǎn)生幀的丟失。

當(dāng)交換機(jī)發(fā)生擁塞時(shí)，產(chǎn)生的直接后果就是幀的丟失，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的下降。即使在高層使用了TCP的可靠傳輸協(xié)議，仍然會(huì)因?yàn)門CP的重傳機(jī)制所產(chǎn)生的延遲而引起數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛唷?/p>

擁塞控制

下圖給出了在不同TCP重傳定時(shí)器的設(shè)置下，以太網(wǎng)丟幀率對(duì)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)性能的影響。

可以看出，即使有TCP重傳機(jī)制，在丟幀率達(dá)到一定水平后，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)性能仍然會(huì)出現(xiàn)急劇的下降。

例如，對(duì)于5s的TCP重傳確認(rèn)定時(shí)器，1%的丟幀率就將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)性能降低98%。（1）過載(overload)（2）線端阻塞(Headoflineblocking)因某個(gè)外出端口上的擁塞而阻礙了其他通往非擁塞端口流量的現(xiàn)象。對(duì)于在輸入隊(duì)列中采用共享存儲(chǔ)的交換機(jī)，當(dāng)隊(duì)列頭有轉(zhuǎn)發(fā)到阻塞端口的幀時(shí)，造成后繼轉(zhuǎn)發(fā)到非阻塞端口幀也必須等待。產(chǎn)生擁塞的主要原因背壓(Backpressure)

當(dāng)外出或輸出端口出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象時(shí)，被交換機(jī)用來通知發(fā)送端降低幀發(fā)送速度，以阻止外部數(shù)據(jù)源繼續(xù)向擁塞端口傳輸幀的那些方法。常用方法（1）在半雙工方式下，通過向發(fā)送源發(fā)送擁塞（jamming）信號(hào)使得信息源降低發(fā)送速度。（2）在全雙工方式下，一般遵循IEEE802.3x標(biāo)準(zhǔn)，由交換機(jī)向信息源發(fā)送“pause”幀令其暫停發(fā)送。背壓機(jī)制使發(fā)送到擁塞端口的流量得到減緩，可能會(huì)導(dǎo)致到非擁塞輸出端口的發(fā)送流量也被減緩。

擁塞控制機(jī)制-背壓 前壓(Forwardpressure)

當(dāng)上游設(shè)備以小于最小幀間隙的間隔或以超過線速的速率向下游交換機(jī)發(fā)送流量時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致下游交換機(jī)出現(xiàn)接收緩沖(buffer)溢出甚至阻塞。

某些交換機(jī)可通過減緩輸出隊(duì)列的飽和程度、禁止上游設(shè)備發(fā)送幀等強(qiáng)制性機(jī)制來消除或減少上述丟幀現(xiàn)象。

具有上述功能的交換機(jī)被認(rèn)為具有前壓機(jī)制。擁塞控制機(jī)制-前壓 前壓(Forwardpressure)

正常情況下，在處理交換機(jī)內(nèi)部共享資源爭用時(shí)，會(huì)使用類似CSMA/CD協(xié)議（載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)）中的后退算法，但在具備前壓機(jī)制的交換機(jī)中，當(dāng)對(duì)資源的爭用加劇時(shí)，會(huì)通過禁用或放棄后退算法來獲得對(duì)共享介質(zhì)如緩存的強(qiáng)行訪問，來加快幀的轉(zhuǎn)發(fā)，并借此減輕輸出隊(duì)伍的擁塞或飽和程度。

不是以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議所推薦的，因而不是所有的交換機(jī)都提供前壓。擁塞控制機(jī)制-前壓線速什么是線速（Wirespeed）？線速是指以介質(zhì)允許的最大傳輸速率向設(shè)備發(fā)送流量的狀態(tài)。線速即無阻塞轉(zhuǎn)發(fā)。那么線速究竟是多快呢？以10Mbps的Ethernet來說，最小的數(shù)據(jù)幀長度為64bytes即512bit，幀間隙最小96bits，幀的前同步位8bytes，因此10MbpsEthernets所能達(dá)到的幀的最快轉(zhuǎn)發(fā)速度為：10Mbps/(512+96+64)=14,880.95pps。（pps：Packet/Second）。

與交換機(jī)在二層地址學(xué)習(xí)與處理能力相關(guān)的指標(biāo)，包括：地址緩存容量(AddressCachingCapacity)：指交換機(jī)的MAC地址表中可以最多存儲(chǔ)的MAC地址數(shù)量，存儲(chǔ)的MAC地址數(shù)量越多，那么數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速度和效率也就越高。地址學(xué)習(xí)速率(AddressLearningRate)：指交換機(jī)在不用丟棄數(shù)據(jù)幀的情況下，可以學(xué)習(xí)新的MAC地址的速度，該指標(biāo)用于網(wǎng)絡(luò)重啟后地址表的建立速度。地址處理(addresshandling)

錯(cuò)誤幀(error

frame)是指所有過長、過短、錯(cuò)位或含有錯(cuò)誤校驗(yàn)序列的幀。IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以太網(wǎng)幀的合法長度為64~1518B，長度小于64B的幀稱為過短幀，長度大于1518B的幀稱為過長幀。

錯(cuò)位幀由物理傳輸過程中的位錯(cuò)引起。

含有錯(cuò)誤校驗(yàn)序列的幀是指那些因幀中含有錯(cuò)誤的CRC碼而不能通過的校驗(yàn)的幀。

錯(cuò)誤幀過濾可減少或避免因傳輸錯(cuò)誤幀而產(chǎn)生的帶寬浪費(fèi)，以及后續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備因處理這些錯(cuò)誤幀而付出不必要的資源消耗。錯(cuò)誤幀過濾（Erroredframefiltering）當(dāng)交換機(jī)的輸入端口收到一個(gè)幀，并且在地址表中找不到與幀的目的MAC地址所對(duì)應(yīng)的目的端口時(shí)，就會(huì)采用向所有端口洪泛廣播的方法來轉(zhuǎn)發(fā)該幀。用兩個(gè)指標(biāo)來衡量交換機(jī)的廣播性能：廣播轉(zhuǎn)發(fā)速率(Broadcastforwardingrate)

一臺(tái)交換設(shè)備在某個(gè)指定的廣播負(fù)載下，一秒內(nèi)向它所在廣播域的所有端口發(fā)送的廣播幀的數(shù)量。廣播時(shí)延(Broadcastlatency)

交換機(jī)將廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)到位于同一個(gè)廣播域中的每個(gè)端口所需的時(shí)間。 廣播(broadcast)

流量隔離是用于衡量交換機(jī)對(duì)于VLAN流量隔離的功能的指標(biāo)。VLAN的最大特點(diǎn)就是就是它實(shí)現(xiàn)了不同VLAN間的流量隔離。每個(gè)VLAN都是一個(gè)獨(dú)立的廣播域，當(dāng)交換機(jī)收到廣播數(shù)據(jù)時(shí)，將在本VLAN中廣播，不會(huì)廣播到其它VLAN；不同VLAN中的節(jié)點(diǎn)，相互之間不能直接進(jìn)行流量的轉(zhuǎn)發(fā)；即使是位于同一交換機(jī)上的兩個(gè)端口，只要不在同一VLAN中，相互之間也不能滲透流量。 流量隔離（trafficfiltering）1.第二層測(cè)試的必要性2.以太網(wǎng)技術(shù)概述3.決定交換以太網(wǎng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)4.以太網(wǎng)測(cè)試相關(guān)RFC文檔5.以太網(wǎng)測(cè)試基本方法內(nèi)容提要相關(guān)的RFC文檔包括RFC1242、RFC2544、RFC2285和RFC2889。RFC1242和RFC2544具有一般性的指導(dǎo)意義，涵蓋了OSI全部七層的測(cè)試。RFC2285為以太網(wǎng)交換設(shè)備基準(zhǔn)測(cè)試提供了基本術(shù)語。RFC2889為以太網(wǎng)交換設(shè)備基準(zhǔn)測(cè)試提供基本方法學(xué)。二層測(cè)試相關(guān)的RFC文檔

DUT和SUT

DUT指被測(cè)試設(shè)備（Device

under

test）

SUT指被測(cè)試系統(tǒng)（System

under

test）RFC2285中的基本術(shù)語單向流量和雙向流量

單向流量（Unidirectional

traffic）是指測(cè)試流在被測(cè)設(shè)備中以單向方式傳輸。

即由測(cè)試儀發(fā)送的測(cè)試幀從DUT的輸入端口進(jìn)入DUT，由DUT上的輸出端口發(fā)送回測(cè)試儀，DUT上的輸出端口本身不從測(cè)試儀接收任何流量。當(dāng)測(cè)試者為DUT加載單向流量時(shí)，是由DUT上的不同端口處理幀的接收與發(fā)送，輸入端口與輸出端口的角色是不重疊的。RFC2285中的基本術(shù)語單向流量和雙向流量

雙向流量（Bidirectional

traffic）是指每個(gè)端口在進(jìn)行接收流量的同時(shí)也在進(jìn)行發(fā)送流量。

當(dāng)測(cè)試者為DUT加載雙向流量時(shí)，所有從測(cè)試儀表接收測(cè)試流量的端口同時(shí)也在向測(cè)試儀表回送測(cè)試流量，每個(gè)端口同時(shí)承擔(dān)輸入端口與輸出端口的角色。RFC2285中的基本術(shù)語

非網(wǎng)狀流量、部分網(wǎng)狀流量和全網(wǎng)狀流量

非網(wǎng)狀流量(Non-meshed

traffic)，也稱端口對(duì)（Port

Pair）方式。 DUT上的接口被設(shè)置為輸入和輸出兩類。每一個(gè)輸入接口和一個(gè)輸出接口對(duì)應(yīng)，流量從一個(gè)輸入端口加載后發(fā)送到另一個(gè)輸出端口，形成一對(duì)一關(guān)系。

不同的對(duì)（組）之間是互斥的，流量不會(huì)相互泄漏。RFC2285中的基本術(shù)語

非網(wǎng)狀流量、部分網(wǎng)狀流量和全網(wǎng)狀流量

部分網(wǎng)狀流量(Partially

meshed

traffic)，也被稱作骨干（Back

Bone）方式。 DUT/SUT的每個(gè)接口也被設(shè)置為輸入和輸出兩類。輸入和輸出端口仍被捆綁成組來發(fā)送和接收幀，組與組之間互斥。但在組內(nèi)，輸入和輸出接口的模式變成了一對(duì)多、多對(duì)一或多對(duì)多模式。RFC2285中的基本術(shù)語

非網(wǎng)狀流量、部分網(wǎng)狀流量和全網(wǎng)狀流量

全網(wǎng)狀流量(Fullymeshedtraffic)模式下，DUT上的每個(gè)被測(cè)試接口既可以向所有其他的測(cè)試端口發(fā)送流量，也可以接收來自所有其他被測(cè)端口的流量，是一種完全多對(duì)多的關(guān)系。

對(duì)于一個(gè)有n個(gè)被測(cè)端口的交換機(jī)而言，在單向流量時(shí)，將會(huì)形成n(n-1)/2的端口對(duì)，在雙向流量時(shí)，相當(dāng)于有n(n-1)的端口對(duì)。RFC2285中的基本術(shù)語

非網(wǎng)狀流量、部分網(wǎng)狀流量和全網(wǎng)狀流量

定義3種不同流量模式是為了適應(yīng)不同目的的測(cè)試。

以一款具有24個(gè)快速以太網(wǎng)接口（FE）和2個(gè)千兆以太網(wǎng)端口（GE）的非對(duì)稱交換機(jī)為例。若要對(duì)交換機(jī)的FE端口轉(zhuǎn)發(fā)性能進(jìn)行測(cè)試，宜采用非網(wǎng)狀流量模式，即將交換機(jī)上的FE端口組成端口對(duì)來運(yùn)行相應(yīng)的測(cè)試。若要對(duì)2個(gè)GE接口作為上行/下行鏈路的轉(zhuǎn)發(fā)性能進(jìn)行測(cè)試，就需要采用部分網(wǎng)狀流量模式，即將每個(gè)GE端口與其他24個(gè)FE端口組成一個(gè)一對(duì)多的模式進(jìn)行測(cè)試。若對(duì)交換機(jī)進(jìn)行整機(jī)性能測(cè)試，將會(huì)采用全網(wǎng)狀流量模式進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)檫@種流量分布最能模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下交換機(jī)所承載的大量并發(fā)數(shù)據(jù)流量。RFC2285中的基本術(shù)語期望負(fù)載、提交負(fù)載、最大提交負(fù)載、過載

期望負(fù)載(Intended

load，簡稱Iload）指外部信息源企圖傳輸給DUT/SUT讓其轉(zhuǎn)發(fā)到指定輸出端口的每秒幀數(shù)。RFC2285中的基本術(shù)語計(jì)劃負(fù)載期望負(fù)載、提交負(fù)載、最大提交負(fù)載、過載

提交負(fù)載（Offered

load，簡稱Oload）指外部信息源能夠被觀察或測(cè)量到的傳輸給DUT/SUT讓其轉(zhuǎn)發(fā)到指定輸出端口的每秒幀數(shù)。

實(shí)際中，由于網(wǎng)絡(luò)沖突的存在，提交負(fù)載將小于期望負(fù)載。RFC2285中的基本術(shù)語實(shí)際負(fù)載期望負(fù)載、提交負(fù)載、最大提交負(fù)載、過載

最大提交負(fù)載（Maximum

offered

load，MOL）指外部信息源每秒能夠傳送給DUT/SUT并讓其向指定輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)的最大幀數(shù)。

理想狀態(tài)下，最大提交負(fù)載可以達(dá)到線速發(fā)送下的負(fù)載。但實(shí)際上，最大提交負(fù)載不一定等于介質(zhì)所允許的最大負(fù)載。例如，當(dāng)外部信息源未能按最小的合法幀間隔來發(fā)送幀時(shí)，介質(zhì)所能提供的信道帶寬就不能得到最大限度的利用，最大提交負(fù)載就會(huì)小于介質(zhì)所允許的最大負(fù)載。RFC2285中的基本術(shù)語最大實(shí)際負(fù)載期望負(fù)載、提交負(fù)載、最大提交負(fù)載、過載

過載（Overloading）：指以超過介質(zhì)允許的最大傳輸速率向DUT／SUT施加負(fù)載。過載會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞并可能因此引發(fā)幀的丟失，但如果交換機(jī)啟用了有效的擁塞控制機(jī)制，則擁塞不一定會(huì)引起幀的丟失。RFC2285中的基本術(shù)語轉(zhuǎn)發(fā)速率相關(guān)的術(shù)語轉(zhuǎn)發(fā)速率(Forwardingrate，簡稱FR)

指定提交負(fù)載下，一臺(tái)設(shè)備能夠被觀測(cè)到的每秒鐘內(nèi)成功向正確目的端口傳送的幀數(shù)。最大提交負(fù)載下的轉(zhuǎn)發(fā)速率(Forwardingrateatmaximumofferedload，簡稱FRMOL)

一臺(tái)設(shè)備在最大提交負(fù)載的情況下能夠被觀測(cè)到的每秒鐘內(nèi)成功向正確目的端口轉(zhuǎn)發(fā)的幀數(shù)。最大轉(zhuǎn)發(fā)速率(Maximumforwardingrate，簡稱MFR)

一系列經(jīng)過重復(fù)或迭代測(cè)試所獲得的轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)量值中的最大值。RFC2285中的基本術(shù)語

為LAN交換設(shè)備的基準(zhǔn)測(cè)試提供方法學(xué)，由RFC

2544的方法學(xué)擴(kuò)展而來測(cè)試對(duì)象：

交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)性能（Forwarding

performance）、擁塞控制（Congestion

control）、延遲（Latency）、地址處理（Address

handling）和錯(cuò)誤過濾（Error

filtering）文檔結(jié)構(gòu)：

備忘錄、介紹、要求以及安全機(jī)制、參考文獻(xiàn)等輔助性說明外，核心內(nèi)容分為測(cè)試設(shè)置、幀格式與長度和基準(zhǔn)測(cè)試三大部分?；鶞?zhǔn)測(cè)試：

涉及測(cè)試目標(biāo)、參數(shù)設(shè)置、測(cè)試過程、測(cè)量方法和測(cè)試報(bào)告格式等方面。RFC2889簡介全網(wǎng)狀互聯(lián)條件下的吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率（Fullymeshed

throughput,

frame

loss

andforwarding

rates）部分網(wǎng)狀互連條件下的一對(duì)多/多對(duì)一（Partiallymeshed

one-to-many/many-to-one）部分互連的多個(gè)設(shè)備（Partially

meshed

multipledevices）部分網(wǎng)狀互連條件下的單向通信流量（Partiallymeshed

unidirectional

traffic）擁塞控制（Congestion

Control）轉(zhuǎn)發(fā)壓力和最大轉(zhuǎn)發(fā)速率（ForwardPressureandMaximumForwardingRate）地址緩沖容量（AddressCachingCapacity）地址學(xué)習(xí)速率（AddressLearningRate）錯(cuò)誤幀過濾（Erredframesfiltering）廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)和延遲（BroadcastframeForwardingandLatency）RFC2889所提供的基準(zhǔn)測(cè)試1.第二層測(cè)試的必要性2.以太網(wǎng)技術(shù)概述3.決定交換以太網(wǎng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)4.以太網(wǎng)測(cè)試相關(guān)RFC文檔5.以太網(wǎng)測(cè)試基本方法內(nèi)容提要

測(cè)試方法是指針對(duì)一項(xiàng)具體的測(cè)試目標(biāo)，圍繞如

何實(shí)施測(cè)試所提出的方法與方案。

主要內(nèi)容包括：

測(cè)試目標(biāo)

測(cè)試環(huán)境

(包括測(cè)試拓?fù)?、測(cè)試流、測(cè)試參數(shù)與

變量)

測(cè)試相關(guān)的算法設(shè)計(jì)

測(cè)試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)與報(bào)告

測(cè)試前的準(zhǔn)備工作測(cè)試方法及基本內(nèi)容目的：

在測(cè)試開始之前，讓被測(cè)試交換機(jī)學(xué)習(xí)測(cè)試中將要用

到的MAC地址。

因?yàn)槿魏蔚刂肺幢粚W(xué)習(xí)的幀都會(huì)被DUT作為洪泛幀（FloodedFrames）轉(zhuǎn)發(fā)，從而減少了測(cè)試過程中被正確轉(zhuǎn)發(fā)幀的數(shù)量。要求：

先學(xué)習(xí)（MAC地址）

再驗(yàn)證（地址學(xué)習(xí)結(jié)果）

后測(cè)試5.1測(cè)試設(shè)置中的二層地址學(xué)習(xí)注意1：

測(cè)試儀表向DUT發(fā)送地址學(xué)習(xí)幀的速率不可太大，以免因DUT地址學(xué)習(xí)速率上的限制而導(dǎo)致地址學(xué)習(xí)失敗。

建議：地址學(xué)習(xí)速率<=50幀每秒5.1測(cè)試設(shè)置中的二層地址學(xué)習(xí)注意2：

交換機(jī)地址表的地址老化（AgeOut）是指對(duì)于一個(gè)當(dāng)前地址表中的地址項(xiàng)，若在地址老化時(shí)間（AgingTime）內(nèi)未被調(diào)用，則該地址將會(huì)從地址表緩存中被自動(dòng)刪除。調(diào)整被測(cè)試交換機(jī)的地址老化時(shí)間，使其足夠長，確保在測(cè)試結(jié)束前所學(xué)到的地址都不被老化。建議：大于測(cè)試學(xué)習(xí)時(shí)間、測(cè)試持續(xù)時(shí)間、配置測(cè)試設(shè)備時(shí)間之和。5.1測(cè)試設(shè)置中的二層地址學(xué)習(xí)

測(cè)試拓?fù)洌簻y(cè)試儀表上的Card#1作為發(fā)送方要向作為接收方Card#2發(fā)送數(shù)據(jù)流，兩者構(gòu)成了一對(duì)一的非網(wǎng)狀流。Card#2向二層DUT設(shè)備發(fā)送地址學(xué)習(xí)幀DUT設(shè)備完成Card#2的MAC地址的學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)完成之后，Card#1才向Card#2開始發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)流，執(zhí)行相關(guān)的測(cè)試二層地址學(xué)習(xí)舉例理論上，選擇任何一種長度在64字節(jié)到1518字節(jié)之間的測(cè)試幀都是被允許的。

幀長選擇影響交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)性能。

幀長越大，交換機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所要處理的幀數(shù)就越少；幀長越小，交換機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所要處理的幀數(shù)就越多，交換機(jī)在幀接收、地址處理、幀轉(zhuǎn)發(fā)以及擁塞控制上的壓力就越大，并最終影響交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)速率、丟幀率和吞吐量等性能指標(biāo)。5.2測(cè)試幀的長度選擇與格式為了全面地反映被測(cè)試設(shè)備的性能，有必要在不同的幀長度下運(yùn)行有關(guān)的以太網(wǎng)測(cè)試。三種常見的測(cè)試幀長方案完備性的測(cè)試方案：對(duì)所有長度的幀，進(jìn)行測(cè)試?？焖俚臏y(cè)試方案：選擇某些有代表性的幀長進(jìn)行測(cè)試。

例如，RFC1242文檔建議，以太網(wǎng)快速測(cè)試可以采用64、128、512、1024、1280、1518字節(jié)等不同長度的幀。基于統(tǒng)計(jì)的測(cè)試方案：以對(duì)設(shè)備所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的幀長監(jiān)測(cè)與幀長分布統(tǒng)計(jì)信息為基礎(chǔ)，確定相應(yīng)的測(cè)試幀長。5.2測(cè)試幀的長度選擇與格式

測(cè)試儀表僅對(duì)測(cè)試幀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為此需要對(duì)普通幀與測(cè)試幀加以必要的區(qū)分。方法：在基本格式上，測(cè)試幀與普通以太網(wǎng)幀相同，但需要加入一個(gè)獨(dú)特的簽名字段(signature

field)。該字段出現(xiàn)在以太網(wǎng)幀的第56字節(jié)之后或位于整個(gè)幀的結(jié)尾處。要求：簽名字段(signature

field)要有足夠的可區(qū)分性，以幫助測(cè)試儀表從所接收的流量中提取出測(cè)試幀流量，并過濾掉那些不屬于提交負(fù)載的普通幀流量。5.2測(cè)試幀的長度選擇與格式

下圖給出了一個(gè)來自思博倫通信公司的簽名字段的實(shí)例，該字段共20B。流標(biāo)識(shí)（StreamID）：長度為4B，用于區(qū)分不同的測(cè)試流，具有相同流標(biāo)識(shí)的幀屬于同一測(cè)試流。序列號(hào)（Sequence）：長度為6B，用來指出幀在所在測(cè)試流中的順序。時(shí)間戳（Timestamp）：長度為4B，用來計(jì)算幀的傳輸時(shí)延。5.2測(cè)試幀的長度選擇與格式

轉(zhuǎn)發(fā)率、丟幀率和吞吐量是描述交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)性能的主要技術(shù)指標(biāo)。RFC2889中，半數(shù)的基準(zhǔn)測(cè)試直接針對(duì)上述指標(biāo)。

首先對(duì)負(fù)載、轉(zhuǎn)發(fā)率、丟幀率和吞吐量等概念做進(jìn)一步的說明。5.3關(guān)于負(fù)載、吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率的深入理解負(fù)載、吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率的關(guān)系可以用FR-Load曲線描述。

5.3關(guān)于負(fù)載、吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率的深入理解轉(zhuǎn)發(fā)速率(FR)負(fù)載(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%MFR吞吐量FRMOLX軸：負(fù)載（Load）Y軸：轉(zhuǎn)發(fā)速率在沒有丟幀的狀態(tài)下：隨著負(fù)載從零開始逐漸增大到線速，轉(zhuǎn)發(fā)速率應(yīng)該隨著負(fù)載的增加而線性增加，而且兩者應(yīng)該相等。在實(shí)際設(shè)備中：當(dāng)負(fù)載超過某個(gè)臨界值之后，因擁塞而導(dǎo)致幀丟失。5.3關(guān)于負(fù)載、吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率的深入理解轉(zhuǎn)發(fā)速率(FR)負(fù)載(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%MFR吞吐量FRMOLLoad_T：在沒有丟幀時(shí)的最大轉(zhuǎn)發(fā)速率，即吞吐量。Load_MaxF：在有幀丟失時(shí)，最大轉(zhuǎn)發(fā)速率（MFR）。

最大轉(zhuǎn)發(fā)速率與吞吐量的區(qū)別：最大轉(zhuǎn)發(fā)速率不關(guān)心DUT是否丟幀，而吞吐量以零丟幀為前提。Load_MOL：丟幀率增加，達(dá)到最大提交負(fù)載下的轉(zhuǎn)發(fā)速率（FRMOL）。5.3關(guān)于負(fù)載、吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率的深入理解轉(zhuǎn)發(fā)速率(FR)負(fù)載(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%MFR吞吐量FRMOL過載

在測(cè)量吞吐量時(shí)，需要提供相應(yīng)的查找算法。目標(biāo)：該算法必須能夠通過調(diào)整加載在DUT上的負(fù)載來逼近或找到在零丟幀率下的最大轉(zhuǎn)發(fā)速率。常用查找方法：步進(jìn)查找法二分迭代法混合算法5.3關(guān)于負(fù)載、吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率的深入理解吞吐量測(cè)量的步進(jìn)查找法

定義變量當(dāng)前負(fù)載Load與丟幀率，定義初始負(fù)載Load0，

步進(jìn)長度△Load

將初始負(fù)載Load0賦值給當(dāng)前負(fù)載，并判斷當(dāng)前負(fù)載下的

丟幀率是否為零If

為零，

Load=Load+

△Load，再度觀測(cè)丟幀率

若丟幀率不為零，停止對(duì)Load的步進(jìn)，并將該負(fù)載下的轉(zhuǎn)發(fā)率作為所要查找的吞吐量；否則，繼續(xù)步進(jìn)。If

不為零，

Load=Load-

△Load

，再度觀測(cè)丟幀率

若丟幀率為零，停止對(duì)Load的繼續(xù)步進(jìn)，并將該負(fù)載下的轉(zhuǎn)發(fā)率作為所要查找的吞吐量；否則，繼續(xù)步進(jìn)。測(cè)試準(zhǔn)確度取決于步長的大小，步長越小，所報(bào)告的吞吐量越接近實(shí)際結(jié)果，但步進(jìn)次數(shù)越多，查找速率越慢。吞吐量測(cè)量的二分迭代查找法

定義最小負(fù)載Load_Min、最大負(fù)載Load_Max、初始負(fù)載Load0和迭代分辨率(Resolution)。

將初始負(fù)載Load0賦值給當(dāng)前負(fù)載，并判斷當(dāng)前負(fù)載下的丟

幀率是否為零If

為零，

Load=Load

+(Load_Max-Load)/2

，再度觀測(cè)丟幀率，反復(fù)迭代，一旦丟幀率不為零或間隔小于迭代分辨率時(shí)停止迭代，并將當(dāng)前負(fù)載下的轉(zhuǎn)發(fā)率作為所要查找的吞吐量；If

不為零，

Load=Load

-

(Load

-Load_Min)/2

，再度觀測(cè)丟幀率，反復(fù)迭代，一旦丟幀率為零或間隔小于迭代分辨率時(shí)停止迭代，并將當(dāng)前負(fù)載下的轉(zhuǎn)發(fā)率作為所要查找的吞吐量。測(cè)試準(zhǔn)確度由迭代分辨率決定，迭代分辨率越小，吞吐量越接近實(shí)際結(jié)果，迭代次數(shù)越多。吞吐量測(cè)量的混合查找法

步進(jìn)算法具有較二分迭代更快的查找速率，而二分迭代法

具有較步進(jìn)算法更準(zhǔn)確的查找結(jié)果。

混合算法的思想

兼顧查找速率與查找準(zhǔn)確度。

首先，采用步進(jìn)查找算法來快速找到或逼近DUT的吞吐量所對(duì)應(yīng)的負(fù)載大概范圍或區(qū)間；

然后，在上述區(qū)間內(nèi)進(jìn)行二分迭代查找。

舉例：

初始負(fù)載Load0

時(shí)，未有丟幀現(xiàn)象。在第n次步進(jìn)時(shí)

首次觀測(cè)到丟幀，那么就中止后續(xù)的步進(jìn)過程，轉(zhuǎn)而在區(qū)

間[Load0+(n-1)△Load，Load0+n△Load]內(nèi)進(jìn)行二分迭代查找。

若事先對(duì)DUT吞吐量所對(duì)應(yīng)的區(qū)間有所了解，可直接在該

區(qū)間內(nèi)運(yùn)行二分迭代查找算法，以加快整個(gè)測(cè)試進(jìn)程。目的：全網(wǎng)狀吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率測(cè)試是為了確定DUT在全網(wǎng)狀流量下的吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率，可反映出交換機(jī)的整機(jī)交換轉(zhuǎn)發(fā)性能。5.4.1全網(wǎng)狀吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試測(cè)試拓?fù)洌涸谌W(wǎng)狀雙向流量模式下，測(cè)試儀表生成相應(yīng)的測(cè)試流被發(fā)往被測(cè)交換機(jī)（DUT）的各個(gè)端口，測(cè)試儀表觀測(cè)在DUT各個(gè)目標(biāo)端口所能成功收到的幀數(shù)，通過對(duì)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)速率和丟幀率。

通過調(diào)整負(fù)載的大小，可以測(cè)試DUT在不同負(fù)載下的轉(zhuǎn)發(fā)速率和丟幀率，并從中找到零丟幀率下的吞吐量。5.4.1全網(wǎng)狀吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試測(cè)試參數(shù)設(shè)置測(cè)試幀長設(shè)定為64,128,256,512,1024,1280和1518字節(jié)，至少要選擇其中的五個(gè)不同幀長實(shí)施測(cè)試；突發(fā)幀（burst）中的幀間隙（IFG）被指定成96比特長度的最小合法幀間隔，以能夠反映極限IFG下的交換機(jī)性能。這個(gè)間隔在10Mbps以太網(wǎng)中相當(dāng)于9.6μs，在100Mbps以太網(wǎng)中相當(dāng)于960ns，

1Gbps以太網(wǎng)中相當(dāng)于96ns。突發(fā)幀的長度被設(shè)定成在1到930幀之間變化，以更接近實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的突發(fā)幀分布狀況；在端口工作模式上，可選擇半雙工或者全雙工。

5.4.1全網(wǎng)狀吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試為了反映DUT在執(zhí)行不同數(shù)量地址查找時(shí)的交換能力，需要讓測(cè)試儀表所生成的測(cè)試流中包含若干不同的幀目的地址：按照2n的方式來進(jìn)行，即按照1，2，4，8，16，32，64，128，256，……這樣的數(shù)量去改變?cè)O(shè)置，參考值為1。對(duì)于在每端口采用多個(gè)地址的測(cè)試來講，測(cè)試幀中的源地址和目標(biāo)地址對(duì)還應(yīng)是隨機(jī)分布的，以真實(shí)反映DUT的地址查找性能。5.4.1全網(wǎng)狀吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試整個(gè)測(cè)試期間所有的端口平等而且滿負(fù)載工作，以確保整個(gè)測(cè)試的平衡：在不同的目的端口上，發(fā)往每個(gè)端口的目的地址在數(shù)量上有相等的分布，每一個(gè)目的端口都不會(huì)超負(fù)荷。每個(gè)端口以循環(huán)輪轉(zhuǎn)的方式發(fā)送測(cè)試幀給其它端口。測(cè)試時(shí)長，RFC2889建議在1至300秒之間調(diào)整，推薦的測(cè)試時(shí)間為30秒。5.4.1全網(wǎng)狀吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，測(cè)試儀表的接收端口必須只將那些源自測(cè)試儀表的測(cè)試幀才能被統(tǒng)計(jì)成接收幀(Received

Frames)，而忽略任何源于DUT

的非測(cè)試幀。測(cè)試結(jié)果的報(bào)告對(duì)于負(fù)載，規(guī)定以媒質(zhì)的最大理論負(fù)載的百分比表示；對(duì)于丟幀率，應(yīng)當(dāng)在測(cè)試結(jié)束時(shí)度量，而不應(yīng)該以傳輸過程中的每秒為單位進(jìn)行度量。對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)率，應(yīng)當(dāng)報(bào)告為每秒內(nèi)設(shè)備能夠被觀察到的成功轉(zhuǎn)發(fā)到正確目的接口的測(cè)試幀的數(shù)量，同時(shí)作為對(duì)一個(gè)特定提交負(fù)載的響應(yīng)，要指出所對(duì)應(yīng)的提交負(fù)載值

。5.4.1全網(wǎng)狀吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試目的：為了確定當(dāng)從DUT的一個(gè)端口傳輸?shù)蕉鄠€(gè)端口或從多個(gè)端口傳輸?shù)揭粋€(gè)端口時(shí)的吞吐量。被用來確定DUT利用一個(gè)以太網(wǎng)端口轉(zhuǎn)發(fā)來自多個(gè)以太網(wǎng)端口的交換流量的能力，如用于確定一款非對(duì)稱交換機(jī)上行端口為所有其他非上行端口進(jìn)行數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)的能力。5.4.2部分網(wǎng)狀一對(duì)多/多對(duì)一吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試主要的測(cè)試參數(shù)設(shè)置、測(cè)試過程、測(cè)試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)以及測(cè)試結(jié)果的報(bào)告方式均可參照全網(wǎng)狀吞吐量測(cè)試。與全網(wǎng)狀吞吐量測(cè)試的主要區(qū)別在于流量方式：當(dāng)測(cè)試為多對(duì)一時(shí)，來自多個(gè)端口的測(cè)試幀必須發(fā)往一個(gè)端口；當(dāng)測(cè)試為一對(duì)多時(shí)，來自一個(gè)端口的測(cè)試幀必須以循環(huán)輪轉(zhuǎn)方式發(fā)往多個(gè)端口。（思考？）5.4.2部分網(wǎng)狀一對(duì)多/多對(duì)一吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試5.5前壓和最大轉(zhuǎn)發(fā)速率的測(cè)試-前壓測(cè)試前壓測(cè)試目的：當(dāng)前端設(shè)備以超線速發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，就會(huì)引起輸入端口的過載，前壓測(cè)試為了度量DUT在輸入過載的情況下，輸出端口對(duì)過載的反應(yīng)。在進(jìn)行前壓測(cè)試時(shí)，為了人為造成輸入端口的過載，需要將測(cè)試幀的幀間隙設(shè)置成小于96位，通常將測(cè)試幀間隔設(shè)置成88位比特長度。5.5前壓和最大轉(zhuǎn)發(fā)速率的測(cè)試-前壓測(cè)試前壓測(cè)試的拓?fù)洌菏褂昧薉UT上的一對(duì)端口，并采用了單向流量模式。測(cè)試儀表生成的測(cè)試幀作為負(fù)載傳輸?shù)紻UT的第一個(gè)端口（端口1），接收與觀測(cè)在DUT的第二個(gè)端口（端口2）進(jìn)行。

5.5前壓和最大轉(zhuǎn)發(fā)速率的測(cè)試-前壓測(cè)試前壓測(cè)試的結(jié)果：當(dāng)幀間隔為88位比特長度的測(cè)試幀加載到DUT后，若在觀測(cè)用的端口2上，發(fā)現(xiàn)幀轉(zhuǎn)發(fā)速率大于最大提交負(fù)載或介質(zhì)的最大理論利用率，則表明DUT啟用前壓機(jī)制；若在觀測(cè)用的端口2上，發(fā)現(xiàn)幀轉(zhuǎn)發(fā)速率小于最大提交負(fù)載或介質(zhì)的最大理論利用率，則表明DUT不具備前壓機(jī)制。最大轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試的目的：為了度量DUT設(shè)備在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)的轉(zhuǎn)發(fā)率峰值。最大轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試的拓?fù)洌簻y(cè)試儀表生成的測(cè)試幀作為負(fù)載傳輸?shù)紻UT的第一個(gè)端口(port1)，觀測(cè)與度量在DUT的第二個(gè)端口(port2)進(jìn)行。5.5前壓和最大轉(zhuǎn)發(fā)速率的測(cè)試-最大轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試轉(zhuǎn)發(fā)速率(FR)為

了

能

夠

在

負(fù)

載

Load_T

和Load_MOL之間找到最大轉(zhuǎn)發(fā)速率，須引入步進(jìn)查找算法設(shè)置一個(gè)合適的步進(jìn)長度(Step，簡稱步長)，對(duì)負(fù)載進(jìn)行步進(jìn)，從一組重復(fù)的DUT轉(zhuǎn)發(fā)率測(cè)試結(jié)果中找到其中的峰值作為最大轉(zhuǎn)發(fā)率(MFR)最終報(bào)告值。步長值越小，測(cè)量結(jié)果越精確，但測(cè)試所需要的次數(shù)就越多。負(fù)載(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%5.5前壓和最大轉(zhuǎn)發(fā)速率的測(cè)試-最大轉(zhuǎn)發(fā)速率測(cè)試擁塞控制測(cè)試的目的：確定一個(gè)DUT是否執(zhí)行了擁塞控制功能、是否使用了背壓機(jī)制以及DUT上是否存在列頭阻塞現(xiàn)象。5.6擁塞控制功能的測(cè)試傳輸控制層面功能或性能測(cè)試的設(shè)計(jì)思路思路一：直接給出一些傳輸控制層面的功能或性能指標(biāo)，然后對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行直接的測(cè)試；思路二：控制層面的功能實(shí)現(xiàn)與否及其效果最終必然會(huì)反映到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面上來，提出一些測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面的性能指標(biāo)，通過對(duì)些指標(biāo)的測(cè)試來間接反映傳輸控制層面的功能與性能。比較兩種思路：

思路二采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面的指標(biāo)來測(cè)試控制層面

功能，更具有說服力。5.6擁塞控制功能的測(cè)試（1）設(shè)計(jì)測(cè)試拓?fù)溆蒁UT上的4個(gè)具有相同MOL的端口組成一個(gè)測(cè)試塊。兩個(gè)端口作為源發(fā)送端口，另兩個(gè)為目標(biāo)接收端口且分別被配置成擁塞(congested)端口和非擁塞(uncongested)端口。5.6擁塞控制功能的測(cè)試（2）為DUT造成擁塞發(fā)送端口1以MOL的速率發(fā)送測(cè)試幀，且測(cè)試幀交互地分別以兩個(gè)接收端口為幀的目的地址。同時(shí)，發(fā)送端口2以MOL的速率將全部測(cè)試幀發(fā)送到接收端口2。

接收端口1：承受了50%的負(fù)載，為非擁塞端口。

接收端口2：承受了150%的負(fù)載，為擁塞端口。5.6擁塞控制功能的測(cè)試（3）測(cè)試參數(shù)的設(shè)置

測(cè)試幀幀長、幀間隔、雙工模式、每端口地址數(shù)和測(cè)試時(shí)長等，可參照前面吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率測(cè)試中的做法。5.6擁塞控制功能的測(cè)試（4）測(cè)試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)主要通過測(cè)試擁塞端口和非擁塞端口的的幀丟失率，以及非擁塞端口的轉(zhuǎn)發(fā)速率來反映DUT的擁塞控制功能。

5.6擁塞控制功能的測(cè)試（6）判斷DUT中是否存在線端阻塞

若非擁塞端口檢測(cè)到有幀丟失，即非擁塞端口的丟幀率不等于零時(shí)，則表明DUT中出現(xiàn)了列頭阻塞現(xiàn)象。

線端阻塞通常發(fā)生在采用了輸入隊(duì)列的DUT上。

由于輸入隊(duì)列頭有轉(zhuǎn)發(fā)到擁塞端口的幀，而DUT不能將這些幀及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)到擁塞端口，結(jié)果造成隊(duì)列中后繼轉(zhuǎn)發(fā)到非擁塞端口的幀也必須等待，而導(dǎo)致非擁塞端口的幀丟失。5.6擁塞控制功能的測(cè)試

目的：地址緩沖容量的測(cè)試是為了確定在RFC2285中定義的LAN交換設(shè)備地址緩沖的能力。

設(shè)計(jì)思想：地址處理屬于傳輸控制層面的功能

，利用數(shù)

據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面指標(biāo)測(cè)試來驗(yàn)證傳輸控制層面功能。5.7.1地址處理功能的測(cè)試-地址容量測(cè)試方法：使用DUT上的至少三個(gè)端口，分別作為學(xué)習(xí)端口(LearningPort)、測(cè)試端口(TestPort)和監(jiān)聽端口(MonitorPort)。5.7.1地址處理功能的測(cè)試-地址容量測(cè)試1.測(cè)試儀表通過學(xué)習(xí)端口將所生成的多個(gè)帶有不同源地址和同一個(gè)確定目的地址的學(xué)習(xí)幀傳送到DUT，該確定的目的地址和連接到DUT測(cè)試端口上的測(cè)試設(shè)備的MAC地址相同。2.通過讓測(cè)試端口接收這些具有不同源地址的幀，DUT就可以學(xué)到這些新地址，并將所學(xué)到的地址寫入地址表。5.7.1地址處理功能的測(cè)試-地址容量測(cè)試3.將測(cè)試端口所接收的測(cè)試幀回傳到學(xué)習(xí)端口，并由DUT上的監(jiān)聽端口擔(dān)當(dāng)檢查端口，以監(jiān)聽是否有洪泛幀或錯(cuò)誤轉(zhuǎn)發(fā)的幀：（1）若監(jiān)聽端口所統(tǒng)計(jì)到的洪泛幀計(jì)數(shù)不等于零，即它收到了洪泛幀，說明在此前的地址學(xué)習(xí)過程中，地址表已經(jīng)發(fā)生溢出，導(dǎo)致部分源地址沒有被DUT學(xué)習(xí)并寫入地址表。5.7.1地址處理功能的測(cè)試-地址容量測(cè)試3.將測(cè)試端口所接收的測(cè)試幀回傳到學(xué)習(xí)端口，并由DUT上的監(jiān)聽端口擔(dān)當(dāng)檢查端口，以監(jiān)聽是否有洪泛幀或錯(cuò)誤轉(zhuǎn)發(fā)的幀：（2）若監(jiān)聽端口的洪泛幀計(jì)數(shù)為零，即它沒有收到洪泛幀，說明在此前的地址習(xí)中，DUT還擁有足夠的地址緩存空間，來確保所有的源地址被DUT所學(xué)習(xí)并寫入地址表。采用二分迭代算法時(shí)，需要設(shè)定的測(cè)試參數(shù)包括最小地址數(shù)Low、最大地址數(shù)High和初始地址數(shù)N。

測(cè)試端口以初始地址數(shù)發(fā)送測(cè)試幀，并判斷監(jiān)聽端口的洪泛幀計(jì)數(shù)是否為零If

為零，

NN

+(High-N)/2

，再度觀測(cè)監(jiān)聽端口的洪泛幀計(jì)數(shù)，反復(fù)迭代，一旦監(jiān)聽端口的洪泛幀計(jì)數(shù)不為零時(shí)停止迭代，且將當(dāng)前地址學(xué)習(xí)數(shù)作為地址表容量；If

不為零，

N

N

-(N-Low)/2

，

再度觀測(cè)監(jiān)聽端口的洪泛幀計(jì)數(shù)，反復(fù)迭代，一旦監(jiān)聽端口的洪泛幀計(jì)數(shù)為零時(shí)停止迭代，且將當(dāng)前地址學(xué)習(xí)數(shù)作為地址表容量。為了確定地址表容量，也需要采用某種查找算法來進(jìn)行反復(fù)的測(cè)試，以找到DUT所能支持的最大地址數(shù)目。二分迭代是目前普遍采用的算法。地址容量測(cè)試中的查找算法地址容量二分迭代查找算法偽代碼示例

AddressLearning(LPort);

{N

frameswith

varying

source

addresses

to

Test

Port}#學(xué)習(xí)端口TPort發(fā)送具有不同源地址的學(xué)習(xí)幀

Transmit(TPort);

{N

frames

with

varyingdestination

addressescorresponding

to

Learning

Port}#

TPort向LPort回送幀

IF

(MPort

receive

frame

!=

0)

OR

(LPort

receive

frames

<

TPorttransmit)

THEN

BE