網(wǎng)絡(luò)性能能分析

網(wǎng)絡(luò)性能能分析第1頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔在上述RFC文件中，RFC1242和2544均具有一般性指導(dǎo)意義，包含OSI模型全部7層的測試。但這兩個文件針對性不強，對具體問題的指導(dǎo)意義不大。第2頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔RFC2285及2889

它們均是針對LAN交換設(shè)備提出的。它們?yōu)橐蕴W(wǎng)的交換設(shè)備進行測試提供了基本的術(shù)語（benchmark）和方法學(xué)(methodology)。第3頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔RFC2285文件

RFC2285為LAN交換設(shè)備的基礎(chǔ)測試定義了基本的術(shù)語和概念。它把RFC1241/1944中所定義的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)交換設(shè)備的定義和概念擴展到局域網(wǎng)中。其中的主要術(shù)語如下：第4頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月5二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔DUT和SUT

DUT指被測試設(shè)備（Deviceundertest）；SUT指被測試系統(tǒng)（Systemundertest）。

DUT通常表示一臺被加了負載并進行測試的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。區(qū)別：

二者的區(qū)別在于，DUT表示作為一個整體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被視為一個實體來進行測試，從而觀察其響應(yīng)情況；SUT則可以由不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，不能視為一個實體來進行測試。在第二層測試中，DUT通常指交換機或網(wǎng)橋。第5頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月6二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔單向流量和雙向流量

這兩個術(shù)語定義了測試過程中所涉及的流量方向。單向流量（Unidirectionaltraffic）是指測試流在被測設(shè)備中以單向方式傳輸。當測試者為DUT加載單向流量時，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。顯然，單向流量無法對全雙工設(shè)備進行測量，故需要引進雙向流量。第6頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月7二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔雙向流量（Bidirectionaltraffic）是指每個端口在進行接收流量的同時也在進行發(fā)送流量。當測試者為DUT加載雙向流量時，所有從測試儀表接收測試流量的端口同時也在向測試儀表回送測試流量，每個端口同時承擔(dān)輸入端口與輸出端口的角色。第7頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月8二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔非網(wǎng)狀流量、部分網(wǎng)狀流量和全網(wǎng)狀流量

這三個術(shù)語是關(guān)于設(shè)備測試時，流量的拓撲分布的。非網(wǎng)狀流量(Non-meshedtraffic)，也稱端口對（PortPair）

第8頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月9二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔在這種拓撲結(jié)構(gòu)中，DUT上的接口被設(shè)為“輸入”和“輸出”兩類。這些接口被一一對應(yīng)的綁定在一起形成“發(fā)送-接收對（Pair）”，用來進行數(shù)據(jù)幀的傳輸測試。當形成發(fā)送-接收對后，流量在對之間進行傳遞，不同對之間是互斥的。第9頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月10二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔部分網(wǎng)狀流量(Partiallymeshedtraffic)，也稱也被稱作骨干（BackBone）方式。多用于非對稱交換機（不同端口的速率不同）之上行/下行端口的轉(zhuǎn)發(fā)性能測試。第10頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月11二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔在這種模式下，接口同樣被設(shè)為輸入和輸出的屬性，并且輸入/輸出接口仍然結(jié)合在一起進行數(shù)據(jù)傳輸。不同之處在于，此時接口的結(jié)合不再是一一對應(yīng)，而存在多對一和一對多——流量數(shù)據(jù)可以從一個接口發(fā)送至多個輸出接口；也可以從多個輸入接口加載后發(fā)送至一個輸出接口。第11頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月12二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔在此模式下，DUT的每個被測試接口均可以向其他所有接口發(fā)送數(shù)據(jù)流量；同時也可以接收其他所有接口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)流量。這是一種完全的多對多的拓撲關(guān)系。對于一個含有n個被測試端口的交換機，在單向流量時，存在n(n-1)/2個端口對；在雙向流量時，存在n(n-1)個端口對。第12頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月13二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔完全網(wǎng)狀流量(Fullymeshedtraffic)

多用于對交換機進行整機性能測試。第13頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月14二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔我們之所以給出不同拓撲結(jié)構(gòu)的流量模式是針對不同類型的測試目的來進行的。比如：我們有一個具有24個快速以太網(wǎng)（FE）接口和2個千兆以太網(wǎng)（GE）端口的非對稱交換機。

如果我們要進行對其FE接口間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的測試，就需要采用非網(wǎng)狀模式——形成“發(fā)送-接收對”；而如果要對2個GE端口作為上行（連接上游設(shè)備）/下行（連接下游設(shè)備）鏈路進行測試，則需要采用部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；如果要對整體設(shè)備進行測試，就需要采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)了——這種結(jié)構(gòu)最接近真實情況下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)情況。第14頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月15二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔負載相關(guān)的術(shù)語

在 RFC2285中，定義了幾個關(guān)于以太網(wǎng)的重要負載概念。期望負載(Intendedload，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數(shù)據(jù)幀數(shù)。第15頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月16二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔提交負載（Offeredload，簡稱Oload）指外部信息源能夠被觀察或測量到的傳輸給DUT/SUT讓其轉(zhuǎn)發(fā)到指定輸出端口的每秒幀數(shù)。需要明確的是在實際測量中，提交負載往往小于期望負載。這是由于不論設(shè)備是全雙工還是半雙工的，其中的流量控制機制均有可能延緩?fù)獠啃畔⒃聪駾UT發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。第16頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月17二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔例如：在一個100Mbps的快速以太網(wǎng)中，假設(shè)所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀長度為128B，那么外部信息源的期望負載為：100M/[8×（128+12+8）]

其中，12表示12個字節(jié)的最小幀間隔；8表示數(shù)據(jù)幀的7個前導(dǎo)字節(jié)和1個同步字節(jié)。在實際測試中，提交負載往往小于期望負載。第17頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月18二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔最大提交負載（Maximumofferedload，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)。

從理論上講，MOL可以達到線速發(fā)送下的負載。線速——介質(zhì)所允許的最大傳輸速率所發(fā)送的數(shù)據(jù)流量。第18頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月19二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔過載(Overloading)超過媒介允許的最大傳輸速率向DUT/SUT施加負載。過載會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁堵并從而引發(fā)數(shù)據(jù)幀丟失。第19頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月20二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔RFC2285同時也給出一系列和轉(zhuǎn)發(fā)速率相關(guān)的標準。轉(zhuǎn)發(fā)速率(Forwardingrate，簡稱FR)指定提交負載下，一臺設(shè)備能夠被觀測到的每秒鐘內(nèi)成功向正確目的端口傳送的幀數(shù)。第20頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月21二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔最大提交負載下的轉(zhuǎn)發(fā)速率(Forwardingrateatmaximumofferedload，簡稱FRMOL)一臺設(shè)備在最大提交負載的情況下能夠被觀測到的每秒鐘內(nèi)成功向正確目的端口轉(zhuǎn)發(fā)的幀數(shù)。第21頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月22二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔最大轉(zhuǎn)發(fā)速率(Maximumforwardingrate，簡稱MFR)一系列經(jīng)過重復(fù)或迭代測試所獲得的轉(zhuǎn)發(fā)速率測量值中的最大值。注意，該值往往發(fā)生在最大提交負載之前。在標定MFR值的時候，必須說明對應(yīng)的負載值。第22頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月23二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔RFC2889

為LAN交換設(shè)備的基準測試提供方法學(xué)，把RFC2544中定義的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的方法學(xué)擴展到交換設(shè)備中。該文件的結(jié)構(gòu)

備忘錄、介紹、要求以及安全機制、參考文獻等輔助性說明外，核心內(nèi)容分為測試設(shè)置、幀格式與長度和基準測試三大部分。第23頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月24二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔測試對象：

交換機轉(zhuǎn)發(fā)性能（Forwardingperformance）、擁塞控制（Congestioncontrol）、延遲（Latency）、地址處理（Addresshandling）和錯誤過濾（Errorfiltering）。第24頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月25二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔基準測試：

涉及測試目標、參數(shù)設(shè)置、測試過程、測量方法和測試報告格式等方面，描述了下列10項基準測試：全網(wǎng)狀互聯(lián)條件下的吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率（Fullymeshedthroughput,framelossandforwardingrates）第25頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月26二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔部分網(wǎng)狀互連條件下的一對多/多對一（Partiallymeshedone-to-many/many-to-one）部分互連的多個設(shè)備（Partiallymeshedmultipledevices）部分網(wǎng)狀互連條件下的單向通信流量（Partiallymeshedunidirectionaltraffic）第26頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月27二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔擁塞控制（CongestionControl）轉(zhuǎn)發(fā)壓力和最大轉(zhuǎn)發(fā)速率（ForwardPressureandMaximumForwardingRate）地址緩沖容量（AddressCachingCapacity）第27頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月28二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔地址學(xué)習(xí)速率（AddressLearningRate）錯誤幀過濾（Erredframesfiltering）廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)和延遲（BroadcastframeForwardingandLatency）第28頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月29二層以太網(wǎng)測試的基本方法測試方法是指針對一項具體的測試目標，圍繞如何實施測試所提出的方法與方案。主要內(nèi)容包括：1.測試目標；2.測試環(huán)境(包括測試拓撲、測試流、測試參數(shù)與變量)；3.測試相關(guān)的算法設(shè)計；4.測試結(jié)果的統(tǒng)計與報告；5.測試前的準備工作。第29頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月30二層以太網(wǎng)測試的基本方法1.測試設(shè)置中的二層地址（MAC地址）學(xué)習(xí)

在測試之前，必須讓被測試交換機學(xué)習(xí)測試中將要用到的MAC地址——當某個數(shù)據(jù)幀中的地址未被交換機學(xué)習(xí)時，此幀會被DUT視為洪泛幀（FloodedFrames）。結(jié)果是測試過程中正確傳輸?shù)膸臄?shù)目會減少。第30頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月31二層以太網(wǎng)測試的基本方法測試目的：

在測試開始之前讓被測試交換機學(xué)習(xí)測試中將要用到的MAC地址。測試要求：

先學(xué)習(xí)→再驗證→后測試；注意1：

發(fā)送地址學(xué)習(xí)幀的速率不可太大(建議：<=50幀每秒)，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。注意2：

調(diào)整被測試交換機的地址老化時間，使得其足夠長(建議：大于測試學(xué)習(xí)時間、測試持續(xù)時間、配置測試設(shè)備時間的和)，確保在測試結(jié)束前所學(xué)到的地址都不被老化。第31頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月32二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔以一對一非網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來檢測DUT（網(wǎng)橋）地址學(xué)習(xí)過程。測試過程：在兩個設(shè)備（交換機）的Card#1和Card#2間建立連接。它們之間構(gòu)成一對一非網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第32頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月33二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔為使DUT（網(wǎng)橋）在收到Card#1發(fā)來的數(shù)據(jù)幀后，能夠正確發(fā)送給Card#2，而不是泛發(fā)。需要讓DUT知道Card#2的MAC地址（發(fā)送給DUT地址學(xué)習(xí)幀）。第33頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月34二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔收到Card#2的地址學(xué)習(xí)幀后，DUT把它寫入自己的地址列表，在MAC地址和Card#2間建立聯(lián)系。第34頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月35二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔在完成上述地址學(xué)習(xí)過程后，Card#1才向Card#2發(fā)送數(shù)據(jù)幀，從而開始具體測試步驟。

第35頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月36二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔測試幀的長度與格式

以太網(wǎng)的合法幀長度為64～1518字節(jié)。理論上，選擇任何一種長度在64字節(jié)到1518字節(jié)之間的測試幀都是被允許的。

但實際上，不同長度的幀對轉(zhuǎn)發(fā)性能會產(chǎn)生不同的影響：

幀長越小，單位時間內(nèi)、相同傳輸介質(zhì)下，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀數(shù)目越大；

幀長越大，單位時間內(nèi)、相同傳輸介質(zhì)下，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀數(shù)目越小。第36頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月37二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔在單位時間內(nèi)處理幀的數(shù)目的多少直接影響交換機的轉(zhuǎn)發(fā)率、丟幀率和吞吐量等性能指標。為了全面地反映被測試設(shè)備的性能，有必要在不同的幀長度下運行有關(guān)的以太網(wǎng)測試。第37頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月38二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔通常情況下，有以下三種測試方案可供選擇：完備性的測試方案：對所有長度的幀，進行測試；快速的測試方案：選擇某些有代表性的幀長進行測試；基于統(tǒng)計的測試方案：以對設(shè)備所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的幀長監(jiān)測與幀長分布統(tǒng)計信息為基礎(chǔ)，確定相應(yīng)的測試幀長。第38頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月39二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔測試幀的格式

我們把由測試設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)幀稱為測試幀。在實際測試過程中，我們需要把測試幀和普通幀進行區(qū)別：

在基本格式上，測試幀與普通以太網(wǎng)幀相同，但需要加入一個獨特的簽名字段(signaturefield)。第39頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月40二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔關(guān)于負載、吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率的深入理解

轉(zhuǎn)發(fā)率、丟幀率和吞吐量是衡量交換機轉(zhuǎn)發(fā)性能的重要技術(shù)指標（RFC2889中，半數(shù)的基準測試直接針對上述指標）。針對這些參數(shù)的測試結(jié)果，可以較好的用來評測一個交換機的性能。第40頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月41二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔負載、吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率的關(guān)系可以FR-Load曲線描述。

在圖中，x軸表示期望負載；y軸表示轉(zhuǎn)發(fā)率（FR）。理想情況下（沒有丟幀），F(xiàn)R隨負載增加而增加，并且是線性關(guān)系對應(yīng)的。二者應(yīng)相等。第41頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月42二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔第42頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月43二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔在實際情況中，隨著負載增大，系統(tǒng)的處理能力會達到極限（CUP，設(shè)備結(jié)構(gòu)等限制），這時會發(fā)生丟幀的情況。故FR和負載直接并非一直是線性關(guān)系。第43頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月44二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔我們可以把上圖分為三個區(qū)間：(0，load_T]

此時負載相對較小，F(xiàn)R隨負載增加而線性遞增。直到達到load_T這個閾值。在閾值load_T處，對應(yīng)FR是系統(tǒng)沒有丟幀的最大轉(zhuǎn)發(fā)率——也就是通常所說的吞吐量；第44頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月45二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔(load_T，load_MaxF]

進入此區(qū)間后，開始出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象。并且隨負載增大，丟幀率也提高。我們用（x-y）/x來衡量丟幀率的大小。

此時，雖然存在丟幀的現(xiàn)象，但FR仍隨負載增加而增加，直到達到第二個閾值所對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)發(fā)速率（MaximumForwardingRate,MFR）。注意MFR與吞吐量的區(qū)別

前者不關(guān)心是否存在丟幀，只是關(guān)注FR的最大值；而后者必須在沒有丟幀的情況下關(guān)注FR。第45頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月46二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔(load_MaxF，load_MOL]

進入該區(qū)間后，丟幀率迅速上升，導(dǎo)致幀轉(zhuǎn)發(fā)率隨之下降，負載達到最大提交負載load_MOL時所對應(yīng)的FR被稱為最大提交負載下的轉(zhuǎn)發(fā)率（ForwardingRateatMaximumOfferredLoad,FRMOL）。當外部設(shè)備在超過最大提交負載的情況下，繼續(xù)施加負載時，我們稱此時的的設(shè)備處于過載（Overloading）狀態(tài)——是需要極力避免的。第46頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月47二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔吞吐量測量的查找算法

實際測量中，我們需要提供檢測吞吐量的算法。我們要找到零丟幀率前提下的最大轉(zhuǎn)發(fā)率。通常有兩種算法：步進查找法；二分迭代法；第47頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月48二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔吞吐量測量的混合查找法

步進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算法更準確的查找結(jié)果?；旌纤惴ǖ乃枷搿骖櫜檎宜俾逝c查找準確度。第48頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月49二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔流程：

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

然后，在上述區(qū)間內(nèi)進行二分迭代查找。第49頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月50二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔舉例：初始負載Load0

時，未有丟幀現(xiàn)象。在每n次步進時首次觀測到丟幀，那么就中止后續(xù)的步進過程，轉(zhuǎn)而在區(qū)間[Load0+(n-1)△Load，Load0+n△Load]內(nèi)進行二分迭代查找。若事先對DUT吞吐量所對應(yīng)的區(qū)間有所了解，可直接在該區(qū)間內(nèi)運行二分迭代查找算法，以加快整個測試進程。第50頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月51二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率的測試方法全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)下吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率的測試方法

全網(wǎng)狀吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率測試是為了確定DUT在全網(wǎng)狀流量下的吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率，可反映出交換機的整機交換轉(zhuǎn)發(fā)性能。第51頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月52二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔結(jié)構(gòu)圖

第52頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月53二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔測試參數(shù)設(shè)置測試幀長設(shè)定為64,128,256,512,1024,1280和1518字節(jié)，至少要選擇其中的五個不同幀長實施測試；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下的交換機性能。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。第53頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月54二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔為了反映DUT在執(zhí)行不同數(shù)量地址查找時的交換能力，需要讓測試儀表所生成的測試流中包含若干不同的幀目的地址：

按照2n的方式來進行，即按照1，2，4，8，16，32，64，128，256，……這樣的數(shù)量去改變設(shè)置，參考值為1。對于在每端口采用多個地址的測試來講，測試幀中的源地址和目標地址對還應(yīng)是隨機分布的，以真實反映DUT的地址查找性能。第54頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月55二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔對于全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個端口必須以循環(huán)輪轉(zhuǎn)的方式向其他所有端口發(fā)送測試幀。以6個端口的DUT為例，按照RFC2889的要求，必須按照下表所示的傳輸矩陣來進行測試幀的發(fā)送。第55頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月56二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔只有按照循環(huán)輪轉(zhuǎn)的方式進行測試幀的發(fā)送，才能保證不同的目的端口上測試幀的數(shù)目有均勻的分布，從而保證每一個目的端口不會超負載。并且每個目的端口可以平等的工作，以保證測試的平衡。第56頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月57二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔此外還需考慮測試時長的大小。RFC2889建議在1至300秒之間調(diào)整，推薦的測試時間為30秒。對測試結(jié)果進行統(tǒng)計時，測試儀表的接收端口必須只將那些源自測試儀表的測試幀統(tǒng)計為接收幀(ReceivedFrames)，而忽略任何源于DUT的非測試幀。測試結(jié)果的報告上，對于負載，規(guī)定以媒質(zhì)的最大理論負載的百分比表示；轉(zhuǎn)發(fā)率應(yīng)當報告為每秒內(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試幀的數(shù)量，同時作為對一個特定提交負載的響應(yīng)，要指出所對應(yīng)的提交負載值。第57頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月58二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔部分網(wǎng)狀下一對多/多對一吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測試

部分網(wǎng)狀下一對多/多對一吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)速率測試的目的是為了確定當從DUT的一個端口傳輸?shù)蕉鄠€端口或從多個端口傳輸?shù)揭粋€端口時的吞吐量。

常被用來確定DUT利用一個以太網(wǎng)端口轉(zhuǎn)發(fā)來自多個以太網(wǎng)端口的交換流量的能力，如用于確定一款非對稱交換機上行端口為所有其他非上行端口進行數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)的能力。第58頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月59二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔結(jié)構(gòu)圖

第59頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月60二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔主要的測試參數(shù)設(shè)置、測試過程、測試結(jié)果的統(tǒng)計以及測試結(jié)果的報告方式均可參照全網(wǎng)狀吞吐量測試。與全網(wǎng)狀吞吐量測試的主要區(qū)別在于流量方式：當測試為多對一時，來自多個端口的測試幀必須發(fā)往一個端口；

當測試為一對多時，來自一個端口的測試幀必須以循環(huán)輪轉(zhuǎn)方式發(fā)往多個端口。循環(huán)輪轉(zhuǎn)的具體方法和全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相同。第60頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月61二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔前壓和最大轉(zhuǎn)發(fā)速率的測試

前壓測試的目的是為了度量DUT在輸入過載的情況下，輸出端口對過載的反應(yīng)。

實際操作中，當交換機的前端設(shè)備以超線速或小于最小幀間隔發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，在輸入端口就會發(fā)生過載。我們將測試幀間隔設(shè)為88bit（小于規(guī)定的最小間隔96b）。第61頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月62二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔用于前壓測試的拓撲結(jié)構(gòu)如下圖所示

第62頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月63二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔我們使用DUT上的一對端口，并采用單向流量模式。測試儀表生成的測試幀作為負載傳輸?shù)紻UT的第一個端口(port1)，觀測與度量在DUT的第二個端口(port2)進行。第63頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月64二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔最大轉(zhuǎn)發(fā)速率測試的目的是為了度量DUT設(shè)備在負載發(fā)生變化時的轉(zhuǎn)發(fā)率峰值。如前圖所示，最大轉(zhuǎn)發(fā)速率出現(xiàn)在Load_T和Load_MOL之間。所以在測試時，我們要把期望負載設(shè)定在Load_T和Load_MOL之間。第64頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月65二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔為了能夠在負載Load_T和Load_MAX之間找到最大轉(zhuǎn)發(fā)速率，須引入步進查找算法。設(shè)置一個合適的步進長度(Step，簡稱步長)，對負載進行步進，從一組重復(fù)的DUT轉(zhuǎn)發(fā)率測試結(jié)果中找到其中的峰值作為最大轉(zhuǎn)發(fā)率(MFR)最終報告值。步長值越小，測量結(jié)果越精確，但測試所需要的次數(shù)就越多。第65頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月66二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔相關(guān)算法如下：

第66頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月67二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔擁塞控制功能的測試

擁塞控制測試的目的是為了確定一個DUT是否執(zhí)行了擁塞控制功能，是否使用了背壓機制以及DUT上是否存在隊頭阻塞現(xiàn)象。在具體測試操作之前，我們需要學(xué)習(xí)設(shè)計思想。對于交換機而言，擁塞控制屬于傳輸控制層面的功能。第67頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月68二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔傳輸控制層面（傳輸層）功能或性能測試的設(shè)計思路

思路一：

直接給出一些傳輸控制層面的功能或性能指標，然后對這些指標進行直接的測試；

思路二：

控制層面的功能實現(xiàn)與否及其效果最終必然會反映到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面上來。提出一些測試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面的性能指標，通過對些指標的測試來間接反映傳輸控制層面的功能與性能。第68頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月69二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔比較兩種思路：

思路二采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層面的指標來測試控制層面功能，更具有說服力。故對于擁塞控制功能的測試，我們采用測試思路二。第69頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月70二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔設(shè)計步驟一

設(shè)計相應(yīng)的拓撲結(jié)構(gòu)

第70頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月71二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔我們使用DUT的4個端口來組成一個測試塊，并且這4個端口要求具有相同的MOL。其中兩個作為源發(fā)送端口，兩個作為目標接收端口。使用兩個源發(fā)送端口的原因在于：由于各端口具有相同的MOL，僅用一個發(fā)送端口無法造成另一個端口的擁塞；使用兩個目標接收端口的原因在于：要把兩個目標接收端口分別配置成擁塞(congested)端口和非擁塞(uncongested)端口。這樣就可以比較二者的不同。第71頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月72二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔步驟二

下面開始人為制造端口的擁塞。首先發(fā)送端口1均勻的向兩個接收端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀——接收端口1和2分別獲取50%的MOL流量；然后發(fā)送端口2完全向接收端口2發(fā)送數(shù)據(jù)幀——接收端口2再次獲取100%的MOL流量。第72頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月73二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔這樣，接收端口1將獲取50%的MOL流量，而接收端口2將獲取150%的MOL流量。我們稱前者為非擁塞端口，后者為擁塞端口。第73頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月74二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔步驟三

我們要設(shè)置測試參數(shù)。

測試幀幀長、幀間隔、雙工模式、每端口地址數(shù)和測試時長等，可參照前面吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率測試中的做法。第74頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月75二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔步驟四

統(tǒng)計結(jié)果。

該步驟下，應(yīng)正確區(qū)分DUT不同端口之間發(fā)送幀的類型，只有測試幀才可以被列入統(tǒng)計范圍。并且要對擁塞端口和非擁塞端口進行區(qū)別統(tǒng)計。統(tǒng)計時，要說明不同轉(zhuǎn)發(fā)速率對應(yīng)的提交負載。第75頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月76二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔步驟五

1.判斷DUT是否執(zhí)行了擁塞控制功能。

若DUT沒有執(zhí)行擁塞控制，那么對擁塞端口而言，在150%的超載下，測試幀的丟失比例將要達到33%。

若擁塞端口的丟幀率為零，即沒有檢測到幀丟失，則表明在DUT內(nèi)有背壓機制（向發(fā)送端發(fā)送信號幀以減緩發(fā)送速率）存在。對于非擁塞端口，若丟幀率報告為0，但是檢測到的最大轉(zhuǎn)發(fā)率又低于50%的MOL，則表明在DUT內(nèi)有背壓機制存在。第76頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月77二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔通過比較結(jié)果，我們可以得出：

采用擁塞控制機制的DUT可以有效避免在擁塞端口產(chǎn)生的擁塞現(xiàn)象；但同時也由于減緩了外部數(shù)據(jù)源發(fā)送數(shù)據(jù)的速率而造成非擁塞端口的吞吐量的下降。第77頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月78二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔2.判斷DUT中是否存在線端阻塞若非擁塞端口檢測到有幀丟失，即非擁塞端口的丟幀率不等于零時，則表明DUT中出現(xiàn)了隊頭阻塞現(xiàn)象。這是因為：當DUT中的擁塞機制發(fā)揮作用時，會使發(fā)送端口的發(fā)送速率減緩，從而造成發(fā)往接收端非擁塞端口的幀也產(chǎn)生延遲，從而導(dǎo)致幀的丟失。第78頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月79二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔地址處理功能的測試1.地址容量測試

使用DUT上的至少三個端口。分別作為學(xué)習(xí)端口(LearningPort)、測試端口(TestPort)和監(jiān)測監(jiān)聽端口(MonitorPort)。第79頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月80二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔拓撲結(jié)構(gòu)

第80頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月81二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔我們通過學(xué)習(xí)端口發(fā)送測試幀到DUT，這些測試幀具有不同的源地址和相同的目標地址，此目標地址和測試設(shè)備的MAC地址相同。通過在測試端接收不同源地址的測試幀，DUT可以學(xué)習(xí)這些新的地址。第81頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月82二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔為了達到通過數(shù)據(jù)層面的測試來度量DUT地址表容量的目的，采用了將測試端口(Tport)所接收的測試幀回傳到學(xué)習(xí)端口，并由DUT上的監(jiān)聽端口擔(dān)當檢查端口，以監(jiān)聽是否有洪泛幀或錯誤轉(zhuǎn)發(fā)的幀：

若監(jiān)聽測端口所統(tǒng)計到的洪泛幀計數(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；

若監(jiān)聽測端口的洪泛幀計數(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。第82頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月83二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔2.地址學(xué)習(xí)速率測試

和檢測地址學(xué)習(xí)容量的方法相似，我們采用不同的發(fā)送速率向DUT發(fā)送測試幀，同時測試端口接收到測試幀后向?qū)W習(xí)端口回發(fā)該測試幀。我們在學(xué)習(xí)端口進行監(jiān)聽，若沒有洪泛幀，則加快發(fā)送速率；若發(fā)現(xiàn)洪泛幀，說明速率超出極限速率。第83頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月84二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔第84頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月85二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔橫軸的數(shù)字表示不同的交換機，左縱軸表示地址表容量，右縱軸表示地址學(xué)習(xí)速率。圖給出了六款不同的交換機的地址學(xué)習(xí)速率與地址容量。第85頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月86二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔錯誤幀過濾功能的測試

目的在于為了確定交換機在錯誤或反常幀情況下的行為。第86頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月87二層以太網(wǎng)測試相關(guān)的RFC文檔采用一組共8個端口，其中4個作為測試幀的源端口，另4個作為目的端口/監(jiān)測端口。由測試儀表所生成的錯誤幀經(jīng)過DUT的4個源端