相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及路由器測試

第八章網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測試

測試標(biāo)準(zhǔn)及路由器測試目標(biāo)：了解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)路由器的常用指標(biāo)及測試方法主要內(nèi)容1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)2測量方法概述3路由器的性能指標(biāo)4路由器性能測試5測試實例2/4/20231西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)RFC2544(BenchmarkingMethodologyforNetworkInterconnectDevices)RFC2889（BenchmarkingMethodologyforLANSwitchingDevices）YD/T1156-2001《路由器測試規(guī)范－高端路由器》YD/T1098-2001《路由器測試規(guī)范－低端路由器》YD/T1141-2001千兆比以太網(wǎng)交換機測試方法YD/T1142-2001IP電話網(wǎng)守設(shè)備技術(shù)要求及測試方法YD/T1072-2000IP電話網(wǎng)關(guān)設(shè)備測試方法YD/T1075-2000網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器（NAS）測試方法YD/T1171-2001IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求—網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)與指標(biāo)2/4/20232西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)-續(xù)YD/T1251.1-2003路由協(xié)議一致性測試方法——中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)路由交換協(xié)議（IS-IS)YD/T1251.2-2003路由協(xié)議一致性測試方法——開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）YD/T1251.3-2003路由協(xié)議一致性測試方法——邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP4）YD/T1260-2003基于端口的虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)要求和測試方法YD/T1033-2000傳輸性能的指標(biāo)系列YD/T1091—200056kbit/s調(diào)制解調(diào)器接口及傳輸性能技術(shù)要求和測試方法2/4/20233西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@RequestforComments:2544NetworkWorkingGroup，BenchmarkingMethodologyforNetworkInterconnectDevices，S.Bradner，HarvardUniversity，J.McQuaid，NetScoutSystems，March1999Thisdocumentdiscussesanddefinesanumberofteststhatmaybeusedtodescribetheperfo-rmancecharacteristicsofanetworkintercon-nectingdevice.Inadditiontodefiningtheteststhisdocumentalsodescribesspecificformatsforreportingtheresultsofthetests.2/4/20234西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@RFC2544Benchmarkingtests1：ThroughputDefinition:

Themaximumrateatwhichnoneoftheofferedframesaredroppedbythedevice.詳見：RFC1242吞吐量測試可以確定被測試設(shè)備(DUT)或被測試系統(tǒng)(SUT)在不丟棄包的情況下所能支持的吞吐速率。二分法2/4/20235西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@Throughputtest---ProcedureSendaspecificnumberofframesataspecificratethroughtheDUTandthencounttheframesthataretransmittedbytheDUT.Ifthecountofofferedframesisequaltothecountofreceivedframes,thefewerframesarereceivedthanweretransmitted,therateoftheofferedstreamisreducedandthetestisrerun.ThethroughputisthefastestrateatwhichthecountoftestframestransmittedbytheDUTisequaltothenumberoftestframessenttoitbythetestequipment.2/4/20236西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@RFC2544Benchmarkingtests2：LatencyDefinition:Forstoreandforwarddevices:Thetimeintervalstartingwhenthelastbitoftheinputframereachestheinputportandendingwhenthefirstbitoftheoutputframeisseenontheoutputport.Forbitforwardingdevices:Thetimeintervalstartingwhentheendofthefirstbitoftheinputframereachestheinputportandendingwhenthestartofthefirstbitoftheoutputframeisseenontheoutputport.

由此定義看：僅包括排隊和處理時延，不包括傳輸時延？2/4/20237西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@延時測試延時測試測量一臺DUT在有負(fù)載條件下轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包所需的時間。SmartApplications在規(guī)定時間內(nèi)生成100%的負(fù)載(或者按測試設(shè)置中規(guī)定的比例)。在測試過程中，SmartApplications測量每對端口上的每一個包的延時。對于存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Store-and-forward）設(shè)備來說，測量的延時是指從輸入幀的最后一個比特達(dá)到輸入端口的時刻到輸出幀的第一個比特出現(xiàn)在輸出端口上的時刻的時間間隔。對于cut-throughout設(shè)備來說，延時是指從輸入幀的第一比特達(dá)到輸入端口的時刻到輸出幀的第一比特出現(xiàn)在輸出端口的時刻的間隔。測試設(shè)置中規(guī)定的每一種包長度都要進行延時測試。2/4/20238西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@Latencytest----Procedure:SendastreamofframesataparticularframesizethroughtheDUTatthedeterminedthroughputratetoaspecificdestination.ThestreamSHOULDbeatleast120secondsinduration.AnidentifyingtagSHOULDbeincludedinoneframeafter60secondswiththetypeoftagbeingimplementationdependent.Thetimeatwhichthisframeisfullytransmittedisrecorded(timestampA).ThereceiverlogicinthetestequipmentMUSTrecognizethetaginformationintheframestreamandrecordthetimeatwhichthetaggedframewasreceived(timestampB).ThelatencyistimestampBminustimestampA。RFC1242ThetestMUSTberepeatedatleast20timeswiththereportedvaluebeingtheaverageoftherecordedvalues.2/4/20239西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@RFC2544Benchmarkingtests3：FramelossrateDefinition:Percentageofframesthatshouldhavebeenforwardedbyanetworkdeviceundersteadystate(constant)load

thatwerenotforwardedduetolackofresources. （如何理解兩個that?并列修飾。）RFC1242包丟失測試通過測量由于缺少資源而未轉(zhuǎn)發(fā)的包的比例來顯示高負(fù)載狀態(tài)下DUT的性能。2/4/202310西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@FrameLossrate---testProcedureSendaspecificnumberofframesataspecificratethroughtheDUTtobetestedandcounttheframesthataretransmittedbytheDUT.Theframelossrateateachpointiscalculatedusingthefollowingequation:((input_count-output_count)*100)/input_countThefirsttrialSHOULDberunfortheframeratethatcorrespondsto100%ofthemaximumratefortheframesizeontheinputmedia.Repeattheprocedurefortheratethatcorrespondsto90%ofthemaximumrateusedandthenfor80%ofthisrate.ThissequenceSHOULDbecontinued(atreducing10%intervals)untiltherearetwosuccessivetrialsinwhichnoframesarelost.

2/4/202311西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@RFC2544Benchmarkingtests4：Back-to-backDefinition:Fixedlengthframespresentedataratesuchthatthereistheminimumlegalseparationforagivenmediumbetweenframesoverashorttomediumperiodoftime,startingfromanidlestate.Measurementunits:NumberofN-octetframesinburstRFC12422/4/202312西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@背靠背性能測試背靠背性能測試通過以最大幀速率發(fā)送突發(fā)傳輸流并測量無包丟失時的最大突發(fā)（Burst）長度(總包數(shù)量)來測試DUT的緩沖區(qū)容量。SmartApplications在全負(fù)載條件下生成突發(fā)傳輸流，如果所有的包都得到轉(zhuǎn)發(fā)，就增加突發(fā)長度，并重新進行測試。但是，如果某一對端口上出現(xiàn)包丟失，SmartApplications將突發(fā)長度減少一半并再次進行測試。然后，SmartApplications利用二分搜索查找無包丟失時的最大突發(fā)長度。測試設(shè)置中規(guī)定的每一種包長度都要進行背到背性能測試。2/4/202313西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@Back-to-back—testprocedureSendaburstofframeswithminimuminter-framegapstotheDUTandcountthenumberofframesforwardedbytheDUT.Ifthecountoftransmittedframesisequaltothenumberofframesforwardedthelengthoftheburstisincreasedandthetestisrerun.Ifthenumberofforwardedframesislessthanthenumbertransmitted,thelengthoftheburstisreducedandthetestisrerun.Theback-to-backvalueisthenumberofframesinthelongestburstthattheDUTwillhandlewithoutthelossofanyframes.ThetriallengthMUSTbeatleast2secondsandSHOULDberepeatedatleast50timeswiththeaverageoftherecordedvaluesbeingreported.2/4/202314西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@RFC2544Benchmarkingtests5：SystemrecoveryObjective:TocharacterizethespeedatwhichaDUTrecoversfromanoverloadcondition.Procedure:FirstdeterminethethroughputforaDUTateachofthelistedframesizes.Sendastreamofframesatarate110%oftherecordedthroughputrateorthemaximumrateforthemedia（線速）,whicheverislower,foratleast60seconds.AtTimestampAreducetheframerateto50%oftheaboverateandrecordthetimeofthelastframelost(TimestampB).ThesystemrecoverytimeisdeterminedbysubtractingTimestampBfromTimestampA.2/4/202315西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@RFC2544Benchmarkingtests6：ResetObjective:TocharacterizethespeedatwhichaDUTrecoversfromadeviceorsoftwarereset.Procedure:FirstdeterminethethroughputfortheDUTfortheminimumframesizeonthemediausedinthetesting.Sendacontinuousstreamofframesatthedeterminedthroughputratefortheminimumsizedframes.CausearesetintheDUT.Monitortheoutputuntilframesbegintobeforwardedandrecordthetimethatthelastframe(TimestampA)oftheinitialstreamandthefirstframeofthenewstream(TimestampB)arereceived.TheresetvalueisobtainedbysubtractingTimestampAfromTimestampB.Hardwareandsoftwareresets,aswellasapowerinterruptionSHOULDbetested.2/4/202316西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@轉(zhuǎn)發(fā)能力測試實例思博倫（Spirent）通信的SmartBits6000B依據(jù)RFC2544完成吞吐率延遲幀丟失率BacktoBack測試2/4/202317西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@3路由器的測試指標(biāo)1、吞吐量：吞吐量是指路由器的包轉(zhuǎn)發(fā)能力。吞吐量與路由器的端口數(shù)量、端口速率、數(shù)據(jù)包長度、數(shù)據(jù)包類型、路由計算模式（分布或集中）以及測試方法有關(guān)，一般泛指處理器處理數(shù)據(jù)包的能力。高速路由器的包轉(zhuǎn)發(fā)能力至少應(yīng)在20包/秒以上。端口吞吐量：

端口吞吐量是路由器在某端口上的包轉(zhuǎn)發(fā)能力。通常采用兩個相同速率測試接口。一般測試接口可能與接口位置及關(guān)系相關(guān)，例如同一插卡上端口間測試的吞吐量可能與不同插卡上端口間吞吐量值不同。

整機吞吐量：

整機吞吐量是指設(shè)備整機的包轉(zhuǎn)發(fā)能力，是設(shè)備性能的重要指標(biāo)。路由器的工作在于根據(jù)IP包頭或者MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）標(biāo)記選路，因此性能指標(biāo)是指每秒轉(zhuǎn)發(fā)包的數(shù)量。整機吞吐量通常小于路由器所有端口吞吐量之和。2/4/202318西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)2、背板能力：背板指輸入與輸出端口間的物理通路。背板能力是路由器的內(nèi)部實現(xiàn)，傳統(tǒng)路由器采用共享背板，但是應(yīng)用于高性能路由器時不可避免的會遇到擁塞問題，其次也很難設(shè)計出高速的共享總線，所以現(xiàn)有的高速路由器一般采用可交換式背板的設(shè)計。背板能力通常大于依據(jù)吞吐量和測試包長所計算的值。但是背板能力只能在設(shè)計中體現(xiàn)，一般無法測試。（電磁兼容性設(shè)計）2/4/202319西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)3、丟包率：丟包率是指路由器在穩(wěn)定的持續(xù)負(fù)荷下，由于資源缺少而不能轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包在應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包中所占的比例。丟包率通常用作衡量路由器在超負(fù)荷工作時路由器的性能。丟包率與數(shù)據(jù)包長度以及包發(fā)送頻率相關(guān)，在一些環(huán)境下，可以加上路由抖動或大量路由后進行測試模擬。2/4/202320西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)4、時延以及時延抖動：時延是指數(shù)據(jù)包第一個比特進入路由器到最后一個比特從路由器輸出的時間間隔。該時間間隔是存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式工作的路由器的處理時間。時延與數(shù)據(jù)包的長度和鏈路速率都有關(guān)，通常在路由器端口吞吐量范圍內(nèi)進行測試。時延對網(wǎng)絡(luò)性能影響較大,對高速路由器，在最差情況下,要求對1518字節(jié)及以下的IP包時延均都小于1ms。時延抖動是指時延的變化。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對時延抖動不敏感，所以該指標(biāo)通常不作為衡量高速路由器的重要指標(biāo)。對IP上除數(shù)據(jù)外的其它業(yè)務(wù)，如語音、視頻業(yè)務(wù)，該指標(biāo)才有測試的必要性（VoIP）。2/4/202321西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)5、路由表容量：路由器通常依靠所建立及維護的路由表來決定包的轉(zhuǎn)發(fā)。路由表能力是指路由表內(nèi)所容納路由表項數(shù)量的極限。由于在Internet上執(zhí)行BGP（邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議）的路由器通常擁有數(shù)十萬條路由表項，所以該項目也是路由器能力的重要體現(xiàn)。一般而言，高速路由器應(yīng)該能夠支持至少25萬條路由，平均每個目的地址至少提供2條路徑，系統(tǒng)必須支持至少25個BGP對等以及至少50個IGP鄰居。2/4/202322西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)6、QoS（服務(wù)質(zhì)量）能力：主要用于度量與某種業(yè)務(wù)相關(guān)的一整套性能。隊列管理機制：隊列管理控制機制通常指路由器擁塞管理機制及其隊列調(diào)度算法。常見的方法有RED（隨機早期預(yù)測）、WRED（加權(quán)隨機預(yù)測）、WRR（加權(quán)輪詢）、WFQ（加權(quán)平均隊列）、以及改進后的加權(quán)公平流排隊算法WF2Q等。排隊策略：支持公平排隊算法，支持加權(quán)公平排隊算法。該算法給每個隊列一個權(quán)（weight），由它決定該隊列可享用的鏈路帶寬。這樣，實時業(yè)務(wù)可以確實得到所要求的性能，非彈性業(yè)務(wù)流可以與普通（Best-effort）業(yè)務(wù)流相互隔離。2/4/202323西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)6、QoS（服務(wù)質(zhì)量）能力（續(xù)）擁塞控制:必須支持WFQ、RED等擁塞控制機制。由該機制可以為不符合其業(yè)務(wù)級別CIR/Burst合同的流量標(biāo)記一個較高的丟棄優(yōu)先級，該優(yōu)先級應(yīng)比滿足合同的流量和盡力而為的流量的丟棄優(yōu)先級高。在有可能存在輸出隊列爭搶的交換環(huán)境中，必須提供有效的方法消除頭部擁塞。端口硬件隊列數(shù)：通常路由器所支持的優(yōu)先級由端口硬件隊列來保證。每個隊列中的優(yōu)先級由隊列調(diào)度算法控制。2/4/202324西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)7、網(wǎng)管能力：網(wǎng)管是指網(wǎng)絡(luò)管理員通過網(wǎng)絡(luò)管理程序?qū)W(wǎng)絡(luò)上資源進行集中化管理的操作，包括配置管理、計賬管理、性能管理、差錯管理和安全管理。設(shè)備所支持的網(wǎng)管程度體現(xiàn)設(shè)備的可管理性與可維護性，通常使用SNMPv2協(xié)議進行管理。網(wǎng)管粒度指示路由器管理的精細(xì)程度，如管理到端口、到網(wǎng)段、到IP地址、到MAC地址等粒度。管理粒度可能會影響路由器轉(zhuǎn)發(fā)能力。2/4/202325西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)8、突發(fā)量能力：突發(fā)量是指以最小幀間隔發(fā)送最多數(shù)據(jù)包而不引起丟包時的數(shù)據(jù)包數(shù)量，該指標(biāo)用于測試路由器的緩存能力。具有線速雙工轉(zhuǎn)發(fā)能力的路由器，此指標(biāo)值無限大。網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的流量并不是一成不變的，有時整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)會在一段時間內(nèi)急驟增加，甚至達(dá)到物理介質(zhì)的理論速度，因此使用突發(fā)量能力來描述這種環(huán)境下路由器的表現(xiàn)。2/4/202326西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@插頁—線速？線速（WireSpeed）：線速是指理論上線纜通過最大幀數(shù)時的狀態(tài)。在LAN交換機之類的產(chǎn)品目錄中所說的“支持線速”，表示的是：線纜中流過的幀數(shù)理論上支持最大幀數(shù)。如果是以太網(wǎng)，MAC幀最小為64B，這種64B的幀最大限量通過線纜的狀態(tài)就是“線速”。10M以太網(wǎng)1秒為1萬4881個，100M以太網(wǎng)為10M的10倍--14萬8810個。2/4/202327西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)9、可靠性與可用性：設(shè)備的冗余：冗余可以包括接口冗余、插卡冗余、電源冗余、系統(tǒng)板冗余、時鐘板冗余、設(shè)備冗余等。冗余用于保證設(shè)備的可靠性與可用性，冗余量的設(shè)計應(yīng)當(dāng)在設(shè)備可靠性要求與投資間折衷。路由器可以通過VRRP等協(xié)議來保證路由器的冗余。熱插拔組件：由于路由器通常要求24小時工作，所以更換部件不應(yīng)影響路由器工作。部件熱插拔是路由器24小時工作的保障。無故障工作時間：該指標(biāo)按照統(tǒng)計方式指出設(shè)備無故障工作的時間。一般無法測試，可以通過主要器件的無故障工作時間計算或大量相同設(shè)備的工作情況計算2/4/202328西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@路由器的測試指標(biāo)內(nèi)部時鐘精度：擁有ATM端口做電路仿真或者POS口的路由器互連通常需要同步。在使用內(nèi)部時鐘時，其精度會影響誤碼率。高速路由器的可靠性與可靠性規(guī)定應(yīng)達(dá)到以下要求：①系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到或超過99.999%的可用性。②無故障連續(xù)工作時間：MTBF>10萬小時。③故障恢復(fù)時間：系統(tǒng)故障恢復(fù)時間<30mins。④系統(tǒng)應(yīng)具有自動保護切換功能。主備用切換時間應(yīng)小于50ms。⑤SDH和ATM接口應(yīng)具有自動保護切換功能，切換時間應(yīng)小于50ms。⑥要求設(shè)備具有高可靠性和高穩(wěn)定性。主處理器、主存儲器、交換矩陣、電源、總線仲裁器和管理接口等系統(tǒng)主要部件應(yīng)具有熱備份冗余。⑦系統(tǒng)必須不存在單故障點。2/4/202329西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@4路由器測試一般可以分成以下幾類：功能測試性能測試穩(wěn)定性可靠性測試一致性測試互操作性測試網(wǎng)管測試路由器測試方法通常分為本地測試法、分布測試法、遠(yuǎn)端測試法和協(xié)同測試法。2/4/202330西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（一）功能測試（1）接口功能：該功能用作將路由器連接到網(wǎng)絡(luò)。可以分為局域網(wǎng)接口及廣域網(wǎng)接口兩種。局域網(wǎng)接口主要包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)、令牌總線、FDDI等網(wǎng)絡(luò)接口。廣域網(wǎng)接口主要包括E1/T1、E3/T3、DS3、通用串行口（可轉(zhuǎn)換成X.21DTE/DCE、V.35DTE/DCE、RS232DTE/DCE、RS449DTE/DCE、EIA530DTE）等網(wǎng)絡(luò)接口。（2）通信協(xié)議功能：該功能負(fù)責(zé)處理通信協(xié)議，可以包括TCP/IP、PPP、X.25、幀中繼等協(xié)議。（3）數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能：該功能主要負(fù)責(zé)按照路由表內(nèi)容在各端口（包括邏輯端口）間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包并且改寫鏈路層數(shù)據(jù)包頭信息。2/4/202331西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（一）功能測試（4）路由信息維護功能：該功能負(fù)責(zé)運行路由協(xié)議，維護路由表。路由協(xié)議可包括RIP、OSPF、BGP等協(xié)議。（5）管理控制功能：路由器管理控制功能包括五個功能，SNMP代理功能，Telnet服務(wù)器功能，本地管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控和RMON功能。通過多種不同的途徑對路由器進行控制管理，并且允許紀(jì)錄日志。（6）安全功能：用于完成數(shù)據(jù)包過濾，地址轉(zhuǎn)換，訪問控制，數(shù)據(jù)加密，防火墻，地址分配等功能。2/4/202332西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（二）性能測試1、吞吐量的測試：對路由器吞吐量測試本質(zhì)上就是找到路由器不丟失報文情況最高速度點，它包含了兩層含義，首先要保證待轉(zhuǎn)發(fā)的任何一幀都能夠正確地轉(zhuǎn)發(fā)到適當(dāng)?shù)牡刂?，其次要充分發(fā)揮設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)能力。假設(shè)測試粒度為dv，如果在某個速率v下DUT能夠正確轉(zhuǎn)發(fā)，但在v+dv速率下開始有出錯的情況，則v即為吞吐量。由于幀的錯誤轉(zhuǎn)發(fā)是一個隨機過程，某一次測量過程中可以正確轉(zhuǎn)發(fā)按特定速率發(fā)送的N個幀，但在重復(fù)的測試中就可能出現(xiàn)丟失的現(xiàn)象，因此幀突發(fā)量的測試盡量選取較小的變化粒度，并要持續(xù)較長時間，重復(fù)測量多次求平均值。即使對于同一臺DUT，吞吐量也隨幀大小的不同而改變，在測試過程中，要考慮各種幀尺寸下的情況，如果接收幀有校驗和，接收時還必須執(zhí)行完整的校驗過程。2/4/202333西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（二）性能測試吞吐量的測試主要關(guān)心兩個方面的性能，一是待測設(shè)備的整體轉(zhuǎn)發(fā)能力一個就是它對某種單一應(yīng)用的支持程度。因此在測試中，應(yīng)包括一對端口的發(fā)送接收和全部端口同時發(fā)送接受兩種極端情況下的吞吐量測試。全部端口參與轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，主要是測試整機的吞吐量，可以選取多個端口，更重要的是選取性能高的端口，這樣可以使整個路由器達(dá)到較大的負(fù)載。2/4/202334西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@實測結(jié)果與理論吞吐率的對比吞吐量(pps)幀尺寸(字節(jié))理論吞吐量某種幀格式下的實測吞吐量2/4/202335西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（二）性能測試-延時2、延遲測試：互連設(shè)備的接受端在收到一個待轉(zhuǎn)發(fā)的幀后，在轉(zhuǎn)發(fā)之前需要完成一系列的操作，如計算路由，檢查權(quán)限等。從某一端口輸入或轉(zhuǎn)發(fā)到另一端口的幀，可能因為來不及轉(zhuǎn)發(fā)而需要在待測設(shè)備的緩沖隊列中等候處理，這些都需要耗費一定的時間，導(dǎo)致幀轉(zhuǎn)發(fā)延遲，對延遲測試的目的就是要反映DUT執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作的速度以及轉(zhuǎn)發(fā)隊列的處理情況。2/4/202336西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@性能測試-延時存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和位轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備中延遲的定義不同。局域網(wǎng)交換機多采用位轉(zhuǎn)發(fā)方式，而大多數(shù)路由器一般采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。對于采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式的設(shè)備，延遲的計算方法為：延遲=輸出幀的第一位出現(xiàn)在輸出端口的時刻–輸入幀的最后一位到達(dá)輸入端口的時刻對于位轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備：延遲=輸出幀的第一位出現(xiàn)在輸出端口的時刻–輸入幀的第一位到達(dá)輸入端口的時刻。2/4/202337西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@性能測試-延時根據(jù)延遲的定義，延遲是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對一個報文的延遲，延遲的測試是以報文為單位進行測試的，理論上延遲測試要求測得兩個參數(shù)（輸入幀的第一位到達(dá)輸入端口的時刻，輸出幀的第一位出現(xiàn)在輸出端口的時刻）。但在工程中得到這兩個參數(shù)是非常困難的，因為，幀格式規(guī)定幀的頭幾位為報文頭，是報文的控制信息，欲測出常規(guī)報文的延遲，報文頭是不能改變的，在一個流中，報文的報文頭都是相同的，通過記錄幀的第一位到達(dá)輸入端口的時刻和第一位出現(xiàn)在輸出端口的時刻來計算延遲是不可能的，但是由于整個報文的延遲與報文中任意位的延遲相等，我們可以通過在報文的特殊位置加入特殊標(biāo)志位進行測試。2/4/202338西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@性能測試-延時在測試時，測試要持續(xù)足夠長的時間，以已確定的吞吐率通過DUT連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀到指定目的地的過程在120秒以上；測試必須進行多次（50次以上），取其平均值，反映DUT的統(tǒng)計性能，并且應(yīng)在不改變設(shè)備配置情況下，覆蓋不同的幀尺寸；測試的發(fā)送方與接受方必須有精確的時間同步；在測試時還要區(qū)分需要計算路由與不需要計算路由兩種情況，例如對于同屬于一個數(shù)據(jù)包的連續(xù)若干幀具有相同的轉(zhuǎn)發(fā)地址，除了第一幀外，后續(xù)各幀不需要再做路由計算。2/4/202339西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@性能測試-延時由于延遲測試要涉及時鐘分辨率和同步精度等問題因此必須進行誤差分析誤差分為兩類第一類是時鐘引起的誤差第二類是在線時間和代理計時的不同引起的的誤差。因此在計算延遲時必須考慮時鐘分辨率，時鐘漂移，實際發(fā)送報文的時間與定時器記錄時間差額等不確定因素的影響，并根據(jù)其值求出校正誤差，算出真正的延遲結(jié)果2/4/202340西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（二）性能測試-丟棄率3、丟失率：丟失率指在穩(wěn)定負(fù)載下應(yīng)被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備正確轉(zhuǎn)發(fā)，但由于資源缺乏沒有被轉(zhuǎn)發(fā)的幀的百分比。實際的測試方法可以是以一定速率向DUT發(fā)送一定數(shù)目的幀，并對DUT發(fā)送的幀進行計數(shù)。在某一點的幀丟失率=（（發(fā)送幀–接收幀）╳100）/發(fā)送幀。該參數(shù)可以反映過載情況下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能，并且有助于表明一個設(shè)備在面對廣播風(fēng)暴等網(wǎng)絡(luò)異常情況下的行為。2/4/202341西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@性能測試-丟棄率根據(jù)作用的不同，幀可以劃分為多種類型，如數(shù)據(jù)幀、學(xué)習(xí)幀、路由更新幀等，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)當(dāng)采取合適的丟棄策略，盡量保證關(guān)鍵幀和重要幀的順利傳輸。例如若丟失了某個關(guān)鍵的路由信息幀，就有可能導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)不能交換，從而引起更大的丟失率。即使都是用戶數(shù)據(jù)幀，那些具有QoS保證的應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)及時轉(zhuǎn)發(fā)。由于丟失率測試主要考慮待測設(shè)備在超負(fù)荷運轉(zhuǎn)情況下的異常行為，包括幀的丟失、重發(fā)、亂序和錯發(fā)等。在接收時不能簡單統(tǒng)計收到幀的個數(shù)，必須加以識別。這需要發(fā)送代理對幀進行編號，接收代理可以通過對幀編號的查對來判斷各種不同的異常情況。重發(fā)和亂序不算作丟失，但在接收幀總數(shù)里不能重復(fù)統(tǒng)計收到的重復(fù)幀。2/4/202342西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@性能測試-丟棄率因為幀丟失是一個隨機行為，需要進行多次測試（50次）給出平均值。針對不同的幀格式要分別測量其丟失率，最好能夠測量混合格式幀下對不同類型幀的丟失率。測試丟失率以前首先要獲取特定幀格式、尺寸和在介質(zhì)下的理論速率，然后估計該設(shè)備或端口的吞吐率，如果已經(jīng)測試得出吞吐率，測試丟失率將按照吞吐率為最低負(fù)載，然后逐漸增加負(fù)載，觀察報文丟失情況。2/4/202343西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@性能測試-丟棄率在測試丟失率時，為了達(dá)到反映測試設(shè)備在超負(fù)荷情況下的實際運行情況，同時真實反映設(shè)備丟失率的情況，可采用三種方式一對一端口發(fā)送和接收：反映單端口的丟失情況，兩端口可以隨機選取，重復(fù)測量10次計算平均值即可多對一半網(wǎng)格扇入測試：通過發(fā)送代理（例如用3個）以一定速率向待測設(shè)備的每個接收端口發(fā)送數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)幀均隨機發(fā)向某一個發(fā)送端口。這種情況下，需要測量更多次數(shù)來反映平均性能多對多全網(wǎng)格浸沒測試：多個結(jié)點（例如4個）形成一個連通圖，即任意端口要發(fā)送報文到其余各端口，任意端口要收到其余各端口發(fā)向自身的報文。2/4/202344西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（二）性能測試-突發(fā)量測試4、突發(fā)量測試：突發(fā)量的測試是使用標(biāo)準(zhǔn)定義在物理介質(zhì)的極限速率發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，用來查看路由器忍耐力和對突發(fā)量的響應(yīng)策略。該參數(shù)描述了路由器在最高負(fù)荷下的功能特性。幀突發(fā)量是對DUT的一個輸入端口而言的，即在時間T內(nèi)向DUT的端口I輸入y個幀間隙為t的連續(xù)幀，如果前x個幀被成功轉(zhuǎn)發(fā)，那么幀突發(fā)量為x。幀突發(fā)量反映DUT的緩沖能力，緩沖區(qū)及分配策略，同時在一定程度上反映DUT的交換結(jié)構(gòu)及調(diào)度算法。例如，共享緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)，輸入緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)，輸出緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)以及其它緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)的交換機必然有不同的幀突發(fā)量。2/4/202345西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@性能測試-突發(fā)量測試對突發(fā)量進行測試時，時間T必須足夠大，RFC中規(guī)定測試時間至少為2秒。如果T時間內(nèi)DUT能成功地轉(zhuǎn)發(fā)所有幀，就應(yīng)增加T值重新測量。測試重復(fù)至少50次，然后求出幀突發(fā)量的平均值和偏差。在測試中，幀間隙時間t應(yīng)該為最小值，為此，在幀突發(fā)量測試之前必須首先測量并確定最小幀間隙時間。幀間隙時間反映了DUT的接收速度。在通常情況下，10M以太網(wǎng)的幀間隙取9.6(μs)，100M以太網(wǎng)的幀間隙為0.96(μs)。對于一個有多種介質(zhì)（如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和ATM），每一種介質(zhì)有多個端口（總端口數(shù)為n）的DUT，測試時也應(yīng)考慮多介質(zhì)混合、多端口輸入、多端口輸出等多種情況，測試幀長度也要覆蓋各種情況。2/4/202346西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（二）性能測試-系統(tǒng)恢復(fù)能力測試5、系統(tǒng)恢復(fù)能力測試：網(wǎng)絡(luò)是一個非常復(fù)雜的環(huán)境，路由器有可能因為某種原因而出現(xiàn)軟件的暫時故障，因此在出現(xiàn)軟件崩潰或協(xié)議混亂的情況下，系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動實現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)，為保證網(wǎng)絡(luò)暢通，系統(tǒng)恢復(fù)的時間應(yīng)該盡量小，同時在系統(tǒng)恢復(fù)時，對外部的所有響應(yīng)一般也不能全部終止。在測試時應(yīng)根據(jù)路由器吞吐量測試結(jié)果或根據(jù)介質(zhì)允許的理論速率來確定采用的幀發(fā)送速率，確保設(shè)備迅速過載，發(fā)送時間持續(xù)至少60秒，隨后將發(fā)送速率降低50%，并記錄當(dāng)前發(fā)送的時間T1，同樣持續(xù)60秒，然后在接收端比較發(fā)送幀序號與接收幀序號，找到丟失的最后一幀，記它的發(fā)送時間為T2，求出系統(tǒng)恢復(fù)時間T=T1-T2，測試多次后，求出其平均值。2/4/202347西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（二）性能測試-系統(tǒng)重啟能力測試6、系統(tǒng)重啟能力測試：路由器在剛加電或重啟動后的一段時間內(nèi)，不能接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這一無效時間段對評價路由器的性能也比較有用，如果重啟的時間過長，會直接影響到設(shè)備的應(yīng)用前景。重啟測試包括使用DUT設(shè)備軟件的reset方式進行軟件系統(tǒng)重啟測試；使用DUT設(shè)備硬件的reset按鈕進行重啟測試；斷電重啟測試等三種方式。其中斷電重啟測試應(yīng)在電源關(guān)掉10秒后進行。測試時以某尺寸和某速率發(fā)送一串連續(xù)的幀，當(dāng)觸發(fā)一個重啟時，記下原始數(shù)據(jù)流中收到的最后一幀出現(xiàn)的時間T1，同時記錄重啟后收到新的數(shù)據(jù)流的第一幀時間T2，得到重啟時間T=T1-T2。2/4/202348西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（三）穩(wěn)定性和可靠性測試大多數(shù)路由器需要每天24小時，每周7天連續(xù)工作，作為Internet核心設(shè)備的骨干路由器的穩(wěn)定性和可靠性尤其重要。尤其要了解產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力；按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力；以及在任一隨機時刻需要和開始執(zhí)行任務(wù)時處于可工作狀態(tài)的程度。路由器的穩(wěn)定性和可靠性很難測試。一般可以通過兩種途徑的得到：（1）廠家通過關(guān)鍵部件的可靠性以及備份程度計算出的系統(tǒng)可靠性；（2）用戶或廠家通過大量相同產(chǎn)品使用中的故障率統(tǒng)計產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性。當(dāng)然，也可以通過在一定時間內(nèi)對試運行結(jié)果的要求來在一定程度上保證路由器的可靠性與穩(wěn)定性。2/4/202349西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（四）協(xié)議一致性測試：協(xié)議一致性測試旨在建議路由器所實現(xiàn)的協(xié)議是否完全和協(xié)議規(guī)范所描述內(nèi)容的一致，路由器一致性測試通常采用“黑箱”方法，IUT（被測試設(shè)備）叫做“黑箱”，通過比較IUT的實際輸出與預(yù)期輸出的異同，判定IUT在多大程度上與協(xié)議描述相一致，確立通過一致性測試的IUT在互聯(lián)時成功率的高低。測試系統(tǒng)通過控制觀察點PCO與被測試設(shè)備接口，按照其應(yīng)答是否遵守規(guī)范，即定時關(guān)系和數(shù)據(jù)匹配限制，測試的結(jié)果可分為通過、失敗、無結(jié)果3種，不同的測試事件是通過不同的PCO來控制和觀察的。2/4/202350西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@協(xié)議一致性測試路由器是一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，需要在各個通信層上實現(xiàn)多種協(xié)議。如相應(yīng)的接口的物理層和鏈路層協(xié)議、IP/ICMP等互聯(lián)網(wǎng)層協(xié)議、TCP/UDP等傳輸層協(xié)議、Telnet/SNMP等應(yīng)用層協(xié)議以及RIP/OSPF/BGP等路由協(xié)議。協(xié)議一致性測試?yán)碚撋弦鬁y試路由器所實現(xiàn)的所有協(xié)議。由于該測試內(nèi)容繁多測試復(fù)雜，在測試中可以根據(jù)需要選擇重要的協(xié)議以及所關(guān)心的內(nèi)容測試。由于骨干網(wǎng)上路由器可能影響全球路由，所以在路由器測試中應(yīng)特別重視路由協(xié)議一致性測試?yán)鏞SPF協(xié)議和BGP協(xié)議,路由器一致性測試一般采用分布式測試法或遠(yuǎn)程測試法。2/4/202351西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@協(xié)議一致性測試工作流程協(xié)議規(guī)范服務(wù)規(guī)范測試目的測試套PICS/PIXIT測試記錄測試評估測試報告2/4/202352西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@協(xié)議一致性測試者所進行的工作分以下幾步進行：1根據(jù)協(xié)議規(guī)范，服務(wù)規(guī)范確定測試目的；2生成并描述測試套；3按測試套對IUT（被測試的協(xié)議實現(xiàn)實體或系統(tǒng)）進行測試；4根據(jù)測試記錄參照PICS（協(xié)議實現(xiàn)的一致性聲明）和PIXIT(協(xié)議實現(xiàn)的補充測試數(shù)據(jù))進行評估，并給出測試報告。2/4/202353西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@IUT的一致性測試分為4級：基本互聯(lián)測試，旨在檢查IUT是否具備進一步測試的條件，是否有最小的聯(lián)接能力，能否接受和發(fā)送數(shù)據(jù)能力測試，檢測IUT是否符合靜態(tài)一致性要求行為測試，目的是測試IUT是否符合動態(tài)一致性要求一致性分解測試，要求測試執(zhí)行系統(tǒng)對一致性要求逐項地給出yes/no的確定回答。測試總是由低級向高級逐級進行的。2/4/202354西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@IUT的一致性測試具體測試案例BGP-4一致性測試包含了檢測BGP-4設(shè)備是否正確運行所必需的多個測試項，每個測試項校驗了BGP-4運行的一方面，綜合起來校驗了待測設(shè)備BGP-4協(xié)議實現(xiàn)的情況。BGP-4是外部距離矢量路由協(xié)議，通過比較不同的自治域路徑，選擇到達(dá)特定目標(biāo)地址的最佳路徑。BGP-4可用于自治域（AS）內(nèi)，稱為iBGP;也可用于自治域（AS）之間，稱為eBGP。為進行一致性測試，需要三個測試端口和待測設(shè)備建立對等關(guān)系，一個端口使用iBGP協(xié)議，代表和待測設(shè)備在同一自治域的一個路由對等體（地位對等的BGP-4路由設(shè)備），另兩個測試端口使用eBGP協(xié)議，代表在不同區(qū)域的路由對等體。在不同測試項中，測試端口有時向待測設(shè)備發(fā)送BGP-4報文，有時接受報文驗證待測設(shè)備的行為。2/4/202355西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（五）互操作性測試：由于通信協(xié)議、路由協(xié)議非常復(fù)雜且擁有眾多選項，實現(xiàn)同一協(xié)議的路由器并不能保證互通互操作。并且因為一致性測試能力有限，即使通過協(xié)議一致性測試也未必能保證完全實現(xiàn)協(xié)議。所以有必要對設(shè)備進行互操作測試。互操作測試實際上是將一致性測試中所用的儀表替換成需要與之互通互操作的設(shè)備，選擇一些重要且典型的互連方式配置，觀察兩設(shè)備是否能按照預(yù)期正常工作。2/4/202356西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（六）路由器網(wǎng)絡(luò)管理測試網(wǎng)管測試一般測試網(wǎng)管軟件對網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理能力。路由器是IP網(wǎng)的核心設(shè)備，路由器的網(wǎng)絡(luò)管理是用戶使用路由器的接口。如果路由器附帶網(wǎng)管軟件，可以通過使用所附帶的網(wǎng)管軟件來檢查網(wǎng)管軟件所實現(xiàn)的配置管理、安全管理、性能管理、計帳管理、故障管理、拓?fù)涔芾砗鸵晥D管理等功能。如果路由器不附帶網(wǎng)管軟件，則應(yīng)當(dāng)測試路由器對SNMP協(xié)議實現(xiàn)的一致性以及對MIB（管理系統(tǒng)庫）實現(xiàn)的程度。由于路由器需要實現(xiàn)的MIB非常多，每個MIB都包含大量內(nèi)容，很難對MIB實現(xiàn)完全測試。一般通過抽測重要MIB項來檢查路由器對MIB的實現(xiàn)情況。整個網(wǎng)絡(luò)管理測試可以包括兩個方面：對于SNMP協(xié)議的測試；為用戶提供的可用的網(wǎng)絡(luò)管理功能進行網(wǎng)絡(luò)管理功能的覆蓋性測試。2/4/202357西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@（七）魯棒性測試魯棒性是指設(shè)備在惡劣條件下正常工作的能力，包括自適應(yīng)不同質(zhì)量等級的通信鏈路的能力，抗人為錯誤操作或攻擊的能力，處理網(wǎng)絡(luò)異常條件（如錯誤報文，網(wǎng)絡(luò)擁塞）的能力，抗惡劣工作環(huán)境（如高溫、低溫）的能力等。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的魯棒性有多個層次，可以分為組件級，板級，子系統(tǒng)級，系統(tǒng)級。對它的評測級別可分為四級：A，B，C，D。A為最高級別。路由器魯棒性測試采用向路由器發(fā)送各種錯誤信息，根據(jù)路由器向測試儀返回的錯誤信息，判定該路由器的魯棒性。在保證正確運行的情況下，干擾用戶程度與報錯率越低，錯誤處理能力與消錯率越高的設(shè)備魯棒性越好。最簡單的魯棒性測試是對運行環(huán)境測試，如產(chǎn)品正常工作的工作溫度、環(huán)境相對濕度、潔凈度等等。2/4/202358西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@5路由性能測試實例1Spirent的AX/4000寬帶網(wǎng)絡(luò)測試平臺RIPv2OSPF路由性能測試路由表深度路由收斂測試2/4/202359西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室朱暢華chhzhu@AX/4000AX/4000能夠進行多種路由協(xié)議的仿真、路由協(xié)議的一致性測試以及路由的性能測試。它可以通過向被測設(shè)備灌入路