測試運(yùn)營商以太網(wǎng)TCP性能的重要性

1、測試運(yùn)營商以太網(wǎng)TCP 性能的重要性1、引言一直以來，網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的 SLA （ Service Level Agreement ，服務(wù)水平協(xié)議）都是通過下面的這些參數(shù)界定的：（ 1）可用性。包括正常運(yùn)行時間 /停機(jī)時間、平均修復(fù)時間、保護(hù)倒換。（ 2）性能。 包括可用性 （吞吐量）、鏈路突發(fā)性、服務(wù)完整性 （丟幀率）、傳輸延遲 （時延）、幀延遲變化（數(shù)據(jù)包抖動） 。盡管這些參數(shù)對于表征和界定 SLA 非常有用， 但是它們只涵蓋了最多到網(wǎng)絡(luò) IP 層的網(wǎng)絡(luò)性能。借助這些參數(shù)， 服務(wù)提供商和最終用戶可知曉網(wǎng)絡(luò)有傳輸幀的能力， 但是不知道能讓它們的關(guān)鍵應(yīng)用達(dá)到什么級別的性能。2、通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為了成功

2、交換信息，兩臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要一系列協(xié)議，以允許應(yīng)用進(jìn)行通信。這一協(xié)議組就是TCP/IP ，它由 7 層組成， 每一層都有特定的功能并向更高的層提供服務(wù)。 頂層即應(yīng)用層利用它下面的層來與另一臺終端設(shè)備通信， 在這個過程中最重要的層就是傳輸層， 因?yàn)樗_保數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)綉?yīng)用層。用戶終端通常采用UDP （用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）和TCP（傳輸控制協(xié)議）進(jìn)行通信，這些協(xié)議也是 TCP/IP 協(xié)議棧的組成部分。根據(jù)運(yùn)行的應(yīng)用不同，采用的傳輸協(xié)議可能不同。如果應(yīng)用是實(shí)時性的并且允許丟失少量的信息，將采用UDP ，因?yàn)樗唵巍⒂行Р⑶冶萒CP 速度快。對于IPTV 、 VoIP 或在線游戲等應(yīng)用，它是非常合適的協(xié)

3、議。但是，這種協(xié)議不具備TCP 提供的可靠性和順序保證，信息可能雜亂無章地到達(dá)或在沒有通知的情況下丟失。如果應(yīng)用需要在兩臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間可靠和有效的傳輸，例如電子郵件、 客戶關(guān)系管理、 企業(yè)資源規(guī)劃和文件傳輸?shù)葢?yīng)用，應(yīng)采用TCP。TCP 比 UDP 更復(fù)雜，它有多個參數(shù)可進(jìn)行配置以優(yōu)化其利用率。可是，在不同的應(yīng)用中使用的默認(rèn)值會降低網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅?，使服?wù)提供商和最終用戶在網(wǎng)絡(luò)傳輸能力上出現(xiàn)爭議。3、網(wǎng)絡(luò)的TCP吞吐量在 TCP 中一些特定參數(shù)將影響設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上有效傳輸信息的能力，如傳輸窗口的大小、傳輸段的大小以及重傳超時。TCP 外部參數(shù)也將影響其性能，其中環(huán)回延遲和丟幀率在TCP鏈路的運(yùn)行中扮

4、演最重要的角色。此外，如所使用的應(yīng)用、TCP/IP 棧的類型以及運(yùn)行這些應(yīng)用的計(jì)算機(jī) / 服務(wù)器的性能等因素也會影響其傳輸性能。從純理論的角度看，遲乘積）定義。表TCP 最大的吞吐量可通過公式（容量 =帶寬×環(huán)回時間，也稱作帶寬延 1 列出了基于 40 ms 環(huán)回時間的不同線路容量。表 1 中“容量（字節(jié)） ”這一列的理論值指示在任何給定的時間系統(tǒng)中的最大字節(jié)數(shù)，在此數(shù)值下能夠最大化占滿線路以及TCP 可重新發(fā)送任何丟棄或錯誤的數(shù)據(jù)段。在標(biāo)準(zhǔn)的TCP應(yīng)用中，傳輸窗口允許的最大容量是65535 字節(jié)。也就是說在45 Mbit/s 和更高的速率、環(huán)回時間為 40 ms 的情況下，運(yùn)行普通

5、 TCP 的服務(wù)器不能 l00% 占滿線路。因此，除非將傳輸窗口擴(kuò)展到超過 65535 字節(jié)，否則最終用戶在 40 ms 環(huán)回時間下將無法以超過 13.1 Mbit/s 的速率傳輸數(shù)據(jù)。以上都是理論值，在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中達(dá)不到這樣的吞吐量。表 1基于 40 ms 環(huán)回時間的不同線路容量4、測試 TCP 性能的好處如上所述， 網(wǎng)絡(luò)上的 TCP 性能取決于多個參數(shù)，那么服務(wù)提供商應(yīng)該如何選擇?服務(wù)提供商曾采用 RFC 2544（網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的基準(zhǔn)測試技術(shù)）中的方法進(jìn)行測試。如果在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的應(yīng)用基于 UDP ，此方法是評估網(wǎng)絡(luò)性能的有效方式。吞吐量、丟幀、突發(fā)性和延遲測試是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的全面快照，并以所有當(dāng)

6、前SLA 為基礎(chǔ)。但是，如果在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的應(yīng)用基于TCP，此方法只能一般性地描述網(wǎng)絡(luò)的好壞，無法評估最終用戶將體驗(yàn)到的服務(wù)質(zhì)量。最終用戶總是根據(jù)端對端模式測試TCP 性能。他們的測試要么以運(yùn)行他們應(yīng)用的計(jì)算機(jī)/服務(wù)器提供的帶寬統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，要么使用軟件仿真TCP 通信。這樣做會讓他們得出服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)有故障的結(jié)論， 因?yàn)樗麄兊臏y試結(jié)果顯示他們獲得的最大吞吐量與預(yù)期應(yīng)該得到的帶寬相差甚遠(yuǎn)。 用來測試的軟件工具運(yùn)行在計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上，可是每個操作系統(tǒng)的設(shè)置并不一樣，有些鎖定了它們的TCP/IP 堆棧并使用為 TCP 定義的基本分窗口方案，即65535 字節(jié)；同時，這些軟件工具受限于運(yùn)行它們的

7、計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)性能不佳導(dǎo)致測量結(jié)果也不理想。因此，這種測量并不能反映真正的網(wǎng)絡(luò)性能。一些測試方法考慮到傳輸窗口的限制而使用多個TCP 會話填充帶寬。盡管此方法表明可用TCP 會話占滿服務(wù)提供商的接入線路，但它不能證明單個應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。多個TCP 會話同時運(yùn)行也存在問題，它們每一個都嘗試向測試線路發(fā)送最大通信量。因?yàn)樗鼈児蚕硗粠?，有時會以允許的最大速率發(fā)送數(shù)據(jù)，但有時會處于擁塞模式而將帶寬留給另一個會話。通過此方法獲得的測試結(jié)果是多次測試的平均值，測量結(jié)果可能無法重現(xiàn)。正因?yàn)樽罱K用戶會使用多種工具測試它們的網(wǎng)絡(luò)，所以服務(wù)提供商需要一種方法證明它們的網(wǎng)絡(luò)按照設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。如果服務(wù)提供商擁有

8、從網(wǎng)絡(luò)中的每個分界點(diǎn)發(fā)送TCP 數(shù)據(jù)這樣一種測試工具， 就可用來證明它們的網(wǎng)絡(luò)沒有故障， 之后可以向最終用戶提供測試參數(shù)， 以便用戶嘗試通過自己的測試方法重現(xiàn)測試結(jié)果。5、 EXFO 公司 TCP 測試方法的特點(diǎn)Packet Blazer FTB-8510 以太網(wǎng)模塊的“TCP 吞吐量功能”將幫助服務(wù)提供商實(shí)現(xiàn)從最終用戶 TCP 應(yīng)用角度所期望的服務(wù)質(zhì)量的以太網(wǎng)服務(wù)，結(jié)合 FTB-200或FTB-400平臺友好的圖形界面，技術(shù)人員和網(wǎng)絡(luò)專家可隨時測試網(wǎng)絡(luò)的TCP 性能。FTB-8510 的 TCP 吞吐量測試功能基于RFC 1323 中描述的傳輸窗口標(biāo)度選項(xiàng)，即單個數(shù)據(jù)流可用來提供 TCP 吞吐量測量。在環(huán)回時間或傳輸帶寬對于標(biāo)準(zhǔn)TCP 應(yīng)用過大時，它用 TCP應(yīng)用填充線路的全部帶寬。 而且吞吐量功能由硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)，可以始終提供精確的測量，因?yàn)樗灰蕾?PC 操作系統(tǒng)或服務(wù)器中的任何通信堆棧的執(zhí)行。這樣格外便于使用，因?yàn)閷?/p>