以太網測試1.第二層測試的必要性2.以太網技術概述3.決定交換以太網性能的主要技術指標4.以太網測試相關RFC文檔5.以太網測試基本方法內容提要為什么要進行二層網絡測試？二層測試的必要性OSI二層功能概述物理層涉及原始比特流的傳輸。數據鏈路層為相鄰節點間提供可靠的幀傳輸服務。

應用層

表示層

會話層

傳輸層

網絡層數據鏈路層

物理層

APDU

PPDU

SPDU

分段

分組

幀比特流主機X主機Y應用層協議

表示層協議

會話層協議

傳輸層協議

網絡層協議數據鏈路層協議

物理媒介

應用層接口

表示層接口

會話層接口

傳輸層接口

網絡層

接口

數據鏈路層

接口

物理層TCP/IP模型中的網絡訪問層該層包括了所有的局域網、城域網和廣域網技術；計算機網絡數據傳輸的基礎，構成了互連網通信的基礎平臺。HTTPSMTPFTPTFTPDNS

IPInternet

ICMPYour

LANTELNETUDPTCPARP

Many

LANs

and

WANs應用層傳輸層

網際層網絡訪問層RARP

根據網絡分層模型，上層的功能實現是以下層所提供的服務為基礎的；

不同的技術選擇、不同的設備選型、不同的網絡拓撲都會直接影響第二層服務質量(如服務類型、數據傳輸質量等)

，最終影響網絡高層的功能與性能。二層測試的必要性

網絡設備的研發與生產過程

階段測試為產品研發過程提供有效的反饋信息；

交換機產品研發完成時的合格測試；

為在運營商網絡中使用的高端交換機產品進行的入網認

證測試。

網絡規劃與設計過程

設備選型，特別是對指標有特殊要求，對功能與性

能有嚴格規定，或對廠商承諾的指標有懷疑時。

網絡運行過程

故障診斷

性能評價與分析

網絡升級或優化二層測試的運用1.第二層測試的必要性2.以太網技術概述3.決定交換以太網性能的主要技術指標4.以太網測試相關RFC文檔5.以太網測試基本方法內容提要2.1以太網技術2.2以太網地址2.3共享以太網和交換以太網2.4以太網幀2.5以太網交換機的工作原理2.6以太網交換機的體系結構2.7以太網交換機的轉發方式2.8VLAN內容提要2.1以太網技術家族

名稱標準以太網快速以太網千兆以太網帶寬10M100M

1G

拓撲總線/星型

星型

星型

組網方式共享/交換共享/交換

交換

標準

IEEE802.3IEEE802.3

uIEEE802.3z/IEEE802.3a

b適用范圍

局域網

局域網

局域網萬兆以太網10G星型/點對點交換IEEE802.3

ae局域網/城域網以太網組成共享媒體和電纜：雙絞線，同軸細纜，同軸粗纜，光纖；轉發器或集線器；網橋；交換機。2.2以太網地址為了標識以太網上的每臺主機，需要給每臺主機上的網絡適配器分配一個唯一的通信地址，即Ethernet地址或稱為網卡的物理地址、MAC地址。IEEE負責為每個網絡適配器或者網絡設備制造廠商分配一個唯一的廠商代碼，各廠商為自己生產的每塊網絡適配器分配一個唯一的Ethernet地址。每塊網卡的Ethernet地址就是這兩者的結合，所以每塊網卡擁有自己唯一的地址。2.2以太網地址00-D0-F8-00-11-22廠商代碼適配器編號Ethernet地址長度為48比特，共6個字節，其中，前3字節為IEEE分配給廠商的廠商代碼，后3字節為網絡適配器編號。2.2以太網地址2.3共享以太網與交換以太網共享以太網早期的以太網采用基于總線結構的共享廣播式網絡，以及基于HUB的星型拓撲。在以太網中，數據都是以“幀”的形式傳輸的。共享式以太網是基于廣播的方式來發送數據的，因為集線器不能識別幀，所以它就不知道一個端口收到的幀應該轉發到哪個端口，它只好把幀發送到除源端口以外的所有端口。

2.3共享以太網與交換以太網共享以太網在這種工作方式下，所有設備與節點位于同一個沖突域，同一時刻網絡上只能傳輸一組數據幀的通訊，對共享介質的爭用造成節點間的碰撞或沖突，如果發生碰撞還得重試，影響了網絡的運行性能。2.3共享以太網與交換以太網2.3共享以太網與交換以太網2.3共享以太網與交換以太網交換的提出：通常，解決共享以太網存在的問題就是利用“分段”的方法。即將一個大型的以太網分割成兩個或多個小型的以太網，使各網段成為隔離開的沖突域。2.3共享以太網與交換以太網

交換以太網是指以數據鏈路層的幀為數據交換單位，以以太網交換機為基礎構成的網絡，交換機為星狀拓撲或擴展星狀拓撲的中心節點。交換機的沖突域僅局限于交換機的一個端口上。交換以太網允許多對節點同時通信，每個節點可以獨占傳輸通道和帶寬。2.3共享以太網與交換以太網時鐘同步幀開始標志目標主機源主機高層數據

C

R

C校驗高層協議類數據字段長度2.4以太網幀結構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；判斷目標地址是否與本節點的MAC地址匹配以決定是否接收該幀；

1）與本節點的單播

地址匹配

2）與本節點所在的組播

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。以太網幀的接收過程2.5以太網交換機的工作原理交換機是工作在數據鏈路層的設備。交換機可以“學習”MAC地址，并把其存放在內部緩存的地址表中，該表給出關于交換機不同接口所連主機的MAC地址信息。交換機收到一個數據幀后，能夠識別出這個幀的結構，根據幀的目的地址，將這個幀轉發到對應的某個端口上去，而不是廣播到其它所有的端口。交換機具有基于MAC地址進行幀過濾和轉發的能力。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根據幀中的目的地址，通過查找地址表決定轉發行為：若地址表顯示目的節點與源節點位于交換機的同一端口

，忽略幀；若地址表顯示目的節點在交換機所連的某一端口，且與源節點不在同一端口

，轉發到目的端口；若目的MAC地址為廣播地址，向除源端口外的所有端口轉發幀；若地址表中找不到目的地址，向除源端口外的所有端口轉發幀。

主機A00-1d-09-35-68-2a交換表

主機B00-1d-09-35-67-2a

主機C00-1d-09-35-66-2a

主機D00-1d-09-35-65-2a2.5以太網交換機的工作原理背板是交換機的中央交換部件，用于交換機的各個端口之間傳送數據。背板的結構和容量決定了一個交換機的性能。交換機背板主要有三種結構：共享總線（Shared-bus）共享存儲（Shared-memory）交叉矩陣（Cross-bar）2.6以太網交換機的體系結構交換端口通過ASIC芯片同高速總線相連，數據由端口傳輸至ASIC芯片，ASIC芯片根據目的地址通過高速總線將數據傳至目的端口。為了解決多個端口并發訪問共享數據總線所產生的競爭或沖突，還引入了仲裁機制。交換機的體系結構--共享總線型兩種數據交換實現方式集中式交換方式分布式交換方式交換機的體系結構--共享總線型兩種數據交換實現方式集中式交換方式中，由交換機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仲裁處理器，仲裁處理器通過訪問中央數據庫，確定MAC地址所對應的目的交換端口，然后仲裁處理器對共享總線進行控制，使得來自源端口的數據幀經由共享總線傳至目的端口。交換機的體系結構--共享總線型兩種數據交換實現方式分布式交換方式中，每個端口在本地維持一個端口與目的MAC地址的映射表。

當數據進入交換機端口時，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數據庫進行檢索，尋找對應的目的端口，如果發現目的端口，就將分組通過共享總線發送至目的端口；如果沒有發現目的端口，該端口將目的MAC地址發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，然后再進行數據交換。交換機的體系結構--共享總線型使用一個全局共享存儲池進行數據傳輸交換。進入交換機的數據首先存儲在共享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，找到與目的地址對應的目的端口，然后將數據發送至所對應的目的端口。共享內存結構實現簡單，但受內存容量與速度限制，無法支持大容量交換(一般限制在20G-80G)，且交換延時比較大。交換機的體系結構--共享存儲器交換機的體系結構--縱橫式矩陣當端口數據量大，網絡負載重的情況下會因交叉點的瓶頸而造成阻塞。早期的交叉結構中，所有的端口連接匯聚到一個交叉點，交叉點結構中，數據傳輸通過交叉點進行當交叉點正在進行端口交換時，端口輸入的數據必須暫時存儲在輸入端口的本地緩存中，等待別的數據傳輸結束后，再傳輸至目的端口。交換機的體系結構--縱橫式矩陣交叉開關矩陣或縱橫式交換矩陣(Crossbar)是大容量高端交換機中普通采用的結構。內部的交換機矩陣和仲裁矩陣實現了無阻塞交換。交換機擁有一條很高帶寬的高性能背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上。控制電路收到數據包以后，處理端口會查找內存中的MAC地址對照表以確定目的MAC的NIC（網卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣直接將數據包迅速傳送到目的節點，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，不會浪費網絡資源，只是對目的地址發送數據，一般來說不易產生網絡堵塞；另一個方面數據傳輸安全，因為它不是對所有節點都同時發送，發送數據時其它節點很難偵聽到所發送的信息。但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。交換機的體系結構--縱橫式矩陣類型：直接交換（cut-through）和存儲轉發（store-and-forward）直接交換模式又分成快速轉發（fast-forward）與無碎片（Fragment-free）交換。2.7交換機的轉發方式

交換機將數據從一個端口轉發至到另一個端口的處理方式稱為交換模式。

字節716先導字段幀開始標識

目的地址長度源地址數據246~150046校驗和快速轉發具有最小的延時不提供幀的錯誤檢測快速轉發交換方式在快速轉發交換方式下，交換機只讀出數據幀的前6個字節(即交換機確定目的MAC地址)，就會查找轉發表，將數據幀傳輸到相應的輸出端口，將幀發出去。優點：轉發速率快、減少延時和提高整體吞吐率缺點：在整個幀還未全部接收到之前就開始轉發幀，因此錯誤

幀也會被轉發出去，導致網絡資源的浪費。適用環境：網絡鏈路質量較好、錯誤數據包較少的網絡環境。快速轉發交換方式

字節716先導字段幀開始標識

目的地址長度源地址數據246~150046校驗和快速轉發具有最小的延時不提供幀的錯誤檢測快速轉發有兩個問題：（1）它會轉發小于64字節的破碎幀和錯誤幀；（2）該方法要求交換機的所有端口要以同樣的速率工作。也就是說，如果交換機的大部分端口是10Mbps的，那么這臺交換機上就不能有快速以太網的端口。

原因在于快速轉發法在轉發幀的過程中不能有任何間隙，而任何時候從低速率轉換到高速率時都會有一個間隙，除非使用某種類型的緩沖。快速轉發交換方式在無碎片交換方式下，交換機通過對無效碎片幀的過濾來降低直接交換錯誤幀的概率。它檢查數據包的長度是否夠64個字節，如果小于64字節，說明是碎片幀，則丟棄該幀；如果大于等于64字節，則發送該幀。無碎片交換方式

字節716先導字段幀開始標識

目的地址長度源地址數據246~150046校驗和無碎片交換低延時，可過濾碎片幀優點：數據處理速度比存儲轉發方式快缺點：比快速轉發交換方式慢適用環境：一般的通訊鏈路

字節716先導字段幀開始標識

目的地址長度源地址數據246~150046校驗和無碎片交換低延時，可過濾碎片幀無碎片交換方式在存儲轉發時，交換機將幀向目的端口轉發之前要先接收完整的幀，將數據幀存儲到緩沖器中，進行CRC循環冗余校驗，如果這個數據包有CRC錯誤，則該包將被丟棄；如果數據包完整，交換機查詢地址映射表將其轉發至相應的端口。存儲轉發交換方式716先導字段幀開始標識

目的地址長度源地址數據246~150046校驗和存儲轉發高延時可過濾所有錯誤幀優點：沒有殘缺數據包轉發，減少不必要的數據轉發缺點：轉發速率比直接轉發方式慢。適用環境：適用于普通鏈路質量或較為惡劣的網絡環境存儲轉發交換方式716先導字段幀開始標識

目的地址長度源地址數據246~150046校驗和存儲轉發高延時可過濾所有錯誤幀2.7交換機的轉發方式（續）實際交換機產品中，通常引入智能控制方式來進行選擇。設置幀錯誤率的閾值，先采用直接交換，一旦幀錯誤率超過閾值，改用存儲轉發。2.8VLANVLAN（虛擬局域網）是指網絡中的站點不拘泥于所處的物理位置，根據需要靈活地加入不同的邏輯子網中的一種網絡技術。

基于交換式以太網的VLAN在交換式以太網中，利用VLAN技術，可以將由交換機連接成的物理網絡劃分成多個邏輯子網。位于不同樓層的用戶或者不同部門的用戶可以根據需要加入不同的虛擬局域網。2.8VLAN2.8VLAN一個虛擬局域網中的站點所發送的廣播數據包將僅轉發至屬于同一VLAN的站點。

在交換式以太網中，各站點可以分別屬于不同的虛擬局域網。構成虛擬局域網的站點不拘泥于所處的物理位置，它們既可以掛接在同一個交換機中，可以掛接在不同交換機中。VLAN幀格式（IEEE802.1Q）類型標識符（TyPeID，TPID）：2B，用于標識幀的類型，其值為0x8100時表示802.1Q/802.1P的幀，當設備檢測源地址后的兩個字節值是0x8100時，就知道現在插入了4B的VLAN標記。用戶優先級：占3bit，表示幀的優先級，取值范圍0~7，值越大優先級越高。VID：占12bit，它是VLAN的標識符，唯一的標志了這個以太網幀是屬于哪一個VLAN，范圍是1~4094，支持VLAN數255個。2.8VLAN虛擬局域網是一種軟技術，如何分類，將決定此技術在網絡中能否發揮到預期作用。常見的虛擬局域網分類有5種：

基于端口劃分VLAN

基于MAC地址劃分VLAN

基于網絡層劃分VLAN

基于IP組播劃分VLAN

基于策略劃分VLAN

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

例如，一個交換機的1~4端口為VLAN10，5~17端口為VLAN20，18~24端口為VLAN30。當然，這些屬于同一VLAN的端口可以不連續，如何配置由管理員決定。

優點：定義VLAN成員時非常簡單，配置過程簡單，只要將所有端口都定義就可以了。

缺點：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這種方法是根據每個主機的MAC地址來劃分，即對每個MAC地址的主機都配置它屬于哪個組。優點：當用戶物理位置移動時，即從一個交換機換到其他的交換機時，VLAN不用重新配置，所以，可以認為這種根據MAC地址的劃分方法是基于用戶的VLAN。缺點：（1）所有的用戶都必須進行配置，如果有幾百個甚至上千個用戶的話，配置是非常累的。（2）這種劃分的方法也導致了交換機執行效率的降低，因為在每一個交換機的端口都可能存在很多個VLAN組的成員，這樣就無法限制廣播包了。（3）對于使用筆記本電腦的用戶來說，他們的網卡可能經常更換，這樣，VLAN就必須不停地配置。2.8VLAN虛擬局域網的劃分方式MAC地址ABCDEFGHVIDxxxyxyyy2.8VLAN3.基于網絡層劃分VLAN這種方法是根據每個主機的網絡層地址或協議類型（如果支持多協議）劃分的，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網絡。

優點：（1）用戶的物理位置改變了，不需要重新配置所屬的VLAN。（2）這種按網絡層協議來組成的VLAN，可使廣播域跨越多個

VLAN交換機，這對于網絡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簽來識別VLAN，這樣可以減少網絡的通信量

缺點：效率低，因為檢查每一個數據包的網絡層地址是需要消耗處理時間的(相對于前面兩種方法)，一般的交換機芯片都可以自動檢查網絡上數據包的以太網幀頭，但要讓芯片能檢查IP幀頭，需要更高的技術，同時也更費時。2.8VLAN虛擬局域網的劃分方式IP地址VIDxxxxyyyy2.8VLAN4.基于IP組播劃分VLANIP組播實際上也是一種VLAN的定義，即認為一個組播組就是一個VLAN，這種劃分的方法將VLAN擴大到了廣域網，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行擴展，當然這種方法不適合局域網，主要是效率不高。2.8VLAN虛擬局域網的劃分方式5.基于策略劃分VLAN這是最靈活的VLAN劃分方法，具有自動配置的能力，能夠把相關的用戶連成一體，在邏輯劃分上稱為“關系網絡”。網絡管理員只需在網管軟件中確定劃分VLAN的規則（或屬性），那么當一個站點加入網絡中時，將會被“感知”，并被自動地包含進正確的VLAN中。同時，對站點的移動和改變也可自動識別和跟蹤。

2.8VLAN虛擬局域網的劃分方式VLANMAC學習機制如下：SVL（共享VLAN學習）

交換機將所有在VLAN端口學習到的MAC地址表項全部記錄到一張共享的MAC地址表內，從任意VLAN內的任意端口接收的報文都參照此表中的信息進行轉發。交換機維護一張映射表，維護3個元素端口、VLANID和MAC。IVL（獨立VLAN學習）

交換機為每個VLAN維護獨立的MAC地址轉發表。由某個VLAN內的端口接收的報文，其源MAC地址只被記錄到該VLAN的MAC地址轉發表中，且報文的轉發只以該表中的信息作為依據。2.8VLAN使用VLAN的交換機的MAC學習方法交換機上的端口分為兩種：Access：只屬于一個VLAN，且僅向該VLAN轉發數據幀的端口。大多數情況下，所連的是PC機或路由器的端口，并且是通過手動設置指定VLAN的。Trunk：一個trunk端口在默認情況下允許多個VLAN通過，能夠轉發多個不同VLAN的的數據幀，是一種交換機和交換機之間的端口，用于需要設置跨越多臺交換機的VLAN時。

2.8VLANVLAN中數據幀的轉發當交換機端口是Access時：只允許缺省VLAN通過，一個access端口只能屬于一個VLAN，它的缺省VLAN就是它所在的VLAN，僅接收和發送一個VLAN的數據幀。收到數據幀后，如果這個數據幀沒有標記，交換機給這個數據幀加上PVID（PortVLANID），即端口VID，然后交換機開始轉發這個數據幀。端口發送數據幀時，如果端口是Access，它將剝離PVID發送出去，以保證傳送給終端設備的幀沒有被變動過。2.8VLANVLAN中數據幀的轉發當交換機端口是Access時：當PCB要發送一個數據幀給PCA時，數據幀通過PCB發送到SWA的ACCESS端口時，SWA給該數據幀打上VLAN10的標簽，然后將該數據幀傳送到連接PCA端口的ACCESS端口上。

該端口接受到數據幀后，剝離標簽后，發現該數據幀是發送給PCA的，然后直接發送給PCA。

2.8VLANVLAN中數據幀的轉發當交換機端口是Trunk時：人們想辦法讓交換機間互聯的網線集中到一根上，這時使用的就是匯聚鏈接（TrunkLink）。匯聚鏈接指的是能夠轉發多個不同VLAN的通信的端口。2.8VLANVLAN中數據幀的轉發當交換機端口是Trunk時：當PCB要發送數據幀給PCD，PCB將數據幀發送給SWA的E1/0/2端口，PCA通過該端口接受到數據幀后，給該數據幀打上VLAN20的標簽，發送到該交換機的E1/0/24端口，由于該端口是TRUNK口，并且默認VLAN是VLAN20，所以該端口在接受到該數據幀后，剝離標簽后轉發到SWB的E1/0/24端口上。2.8VLANVLAN中數據幀的轉發由于該數據幀沒有帶有任何標簽，所以SWB在接收到該數據幀后，給該數據幀打上默認VLAN標簽VLAN20，然后發送到該交換機的E1/0/2端口上，該端口接受到數據幀后，剝離標簽，發現是發送給PCD的，于是通過該端口發送給PCD。1.第二層測試的必要性2.以太網技術概述3.決定交換以太網性能的主要技術指標4.以太網測試相關RFC文檔5.以太網測試基本方法內容提要

二層功能包括：

幀的封裝與拆封

基于MAC地址的幀接收與轉發

流量控制

簡單的差錯控制

將這些功能可以分別歸類兩個不同層面上：

數據傳輸層面

傳輸控制層面決定交換以太網性能的主要指標背板帶寬負載交換機時延轉發速率丟幀率吞吐量突發3.1數據傳輸層面相關的指標背板帶寬

背板帶寬：是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。背板帶寬標志了交換機總的數據交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數據的能力就越強，但同時設計成本也會越高。背板帶寬資源的利用率與交換機的內部結構息息相關。當交換機所有端口容量乘以端口數量之和的2倍小于背板帶寬時，能實現全雙工無阻塞交換，證明交換機具有發揮最大數據交換性能的條件。

信道或設備在單位時間內所承受的通信流量被稱為負載。在網絡第二層，通常以單位時間內設備或網絡所承載的幀數來衡量。

負載過量會導致網絡擁塞或設備工作狀態不正常。負載交換機時延

交換機時延（Latency）：是指從交換機接收到數據包到開始向目的端口復制數據包之間的時間間隔。有許多因素會影響延時大小，比如轉發技術等等。采用直接轉發技術的交換機有固定的延時。因為直接式交換機不管數據包的整體大小，而只根據目的地址來決定轉發方向。所以它的延時取決于交換機解讀數據包前6個字節中目的地址的解讀速率。采用存儲轉發技術的交換機由于必須要接收完整的數據包才開始轉發，所以它的延時與數據包大小有關。數據包大，則延時大；數據包小，則延時小。

轉發速率用以描述交換設備幀轉發能力的指標。被定義成在某個特定負載下，交換機設備在單位時間內向目標端口成功轉發的幀數。

不同設備的轉發速率與交換機的體系結構、端口帶寬、轉發模式、設備的負載狀況等因素有關。

對于給定的設備，在沒有丟幀的理想狀態下，轉發率應該隨著負載的增加而增加。但當負載增加并接近線路傳輸容量時，會因丟幀而導致轉發速率下降。轉發速率(forwardingrate)

丟失的數據幀占應轉發幀的比例。應轉發幀指那些應該被轉發的合法幀，不包括那些過長、過短和錯誤的無效幀。

丟幀主要出現在負載過大時，因交換機存儲容量、地址表查找、端口擁塞等方面的瓶頸而產生。丟幀率(framelossratio)

這是另一個描述交換設備數據包轉發能力的指標，用以衡量交換機在不丟幀條件下每秒轉發幀的極限能力。

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

在某個時間段內，一組以合法最小幀間隔傳輸的以太網幀被稱為突發。

一次突發傳輸中所包含的幀數被稱為突發量(Burstsize)。突發量為1時，相當于無突發傳輸的恒定負載。

兩次突發之間的時間間隔被稱為突發間隔

(Inter-burst

gap，簡稱IBG)。

交換機所能承載的突發量越大，可以處理的突發間隔越小，突發量分布的離散性越大，說明交換機處理突發數據流量的性能越好

。突發(burst)對于負載、轉發速率和吞吐量等指標，是從單位時間內能處理的幀數（fps）來描述的。在衡量網絡的物理傳輸質量時，采用數據傳輸速率和誤碼率來描述。數據傳輸速率：單位時間內所傳輸的比特數。誤碼率：錯誤傳輸的比特數占全部傳輸比特數的比例。

在物理層，是從“比特”的角度來描述網絡性能的。

原因：當性能關注點或測試問題與對象所對應的網絡分層不同時，需要采用不同的描述粒度。3.1數據傳輸層面相關的指標

傳輸控制功能是為了正確實現基于二層地址的幀轉發，避免或減少因擁塞而產生的丟幀，而提供的控制功能，如：

地址處理

擁塞控制(流量控制)錯誤幀過濾

廣播處理

流量隔離

控制功能實現或正確與否，直接影響數據層面上的轉發性能。3.2傳輸控制層面相關的指標

擁塞控制

擁塞控制也稱流量控制，是指控制源端發送數據的數量及速度使其不超過接收端所能承受的能力，以避免產生幀的丟失。

當交換機發生擁塞時，產生的直接后果就是幀的丟失，從而導致網絡性能的下降。即使在高層使用了TCP的可靠傳輸協議，仍然會因為TCP的重傳機制所產生的延遲而引起數據傳輸的中斷。

擁塞控制

下圖給出了在不同TCP重傳定時器的設置下，以太網丟幀率對網絡響應性能的影響。

可以看出，即使有TCP重傳機制，在丟幀率達到一定水平后，網絡響應性能仍然會出現急劇的下降。

例如，對于5s的TCP重傳確認定時器，1%的丟幀率就將導致網絡響應性能降低98%。（1）過載(overload)（2）線端阻塞(Headoflineblocking)因某個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象。對于在輸入隊列中采用共享存儲的交換機，當隊列頭有轉發到阻塞端口的幀時，造成后繼轉發到非阻塞端口幀也必須等待。產生擁塞的主要原因背壓(Backpressure)

當外出或輸出端口出現擁塞現象時，被交換機用來通知發送端降低幀發送速度，以阻止外部數據源繼續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，通過向發送源發送擁塞（jamming）信號使得信息源降低發送速度。（2）在全雙工方式下，一般遵循IEEE802.3x標準，由交換機向信息源發送“pause”幀令其暫停發送。背壓機制使發送到擁塞端口的流量得到減緩，可能會導致到非擁塞輸出端口的發送流量也被減緩。

擁塞控制機制-背壓 前壓(Forwardpressure)

當上游設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發送流量時，往往會導致下游交換機出現接收緩沖(buffer)溢出甚至阻塞。

某些交換機可通過減緩輸出隊列的飽和程度、禁止上游設備發送幀等強制性機制來消除或減少上述丟幀現象。

具有上述功能的交換機被認為具有前壓機制。擁塞控制機制-前壓 前壓(Forwardpressure)

正常情況下，在處理交換機內部共享資源爭用時，會使用類似CSMA/CD協議（載波監聽多點接入/碰撞檢測）中的后退算法，但在具備前壓機制的交換機中，當對資源的爭用加劇時，會通過禁用或放棄后退算法來獲得對共享介質如緩存的強行訪問，來加快幀的轉發，并借此減輕輸出隊伍的擁塞或飽和程度。

不是以太網標準或協議所推薦的，因而不是所有的交換機都提供前壓。擁塞控制機制-前壓線速什么是線速（Wirespeed）？線速是指以介質允許的最大傳輸速率向設備發送流量的狀態。線速即無阻塞轉發。那么線速究竟是多快呢？以10Mbps的Ethernet來說，最小的數據幀長度為64bytes即512bit，幀間隙最小96bits，幀的前同步位8bytes，因此10MbpsEthernets所能達到的幀的最快轉發速度為：10Mbps/(512+96+64)=14,880.95pps。（pps：Packet/Second）。

與交換機在二層地址學習與處理能力相關的指標，包括：地址緩存容量(AddressCachingCapacity)：指交換機的MAC地址表中可以最多存儲的MAC地址數量，存儲的MAC地址數量越多，那么數據轉發的速度和效率也就越高。地址學習速率(AddressLearningRate)：指交換機在不用丟棄數據幀的情況下，可以學習新的MAC地址的速度，該指標用于網絡重啟后地址表的建立速度。地址處理(addresshandling)

錯誤幀(error

frame)是指所有過長、過短、錯位或含有錯誤校驗序列的幀。IEEE802.3標準規定以太網幀的合法長度為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。

錯位幀由物理傳輸過程中的位錯引起。

含有錯誤校驗序列的幀是指那些因幀中含有錯誤的CRC碼而不能通過的校驗的幀。

錯誤幀過濾可減少或避免因傳輸錯誤幀而產生的帶寬浪費，以及后續轉發設備因處理這些錯誤幀而付出不必要的資源消耗。錯誤幀過濾（Erroredframefiltering）當交換機的輸入端口收到一個幀，并且在地址表中找不到與幀的目的MAC地址所對應的目的端口時，就會采用向所有端口洪泛廣播的方法來轉發該幀。用兩個指標來衡量交換機的廣播性能：廣播轉發速率(Broadcastforwardingrate)

一臺交換設備在某個指定的廣播負載下，一秒內向它所在廣播域的所有端口發送的廣播幀的數量。廣播時延(Broadcastlatency)

交換機將廣播幀轉發到位于同一個廣播域中的每個端口所需的時間。 廣播(broadcast)

流量隔離是用于衡量交換機對于VLAN流量隔離的功能的指標。VLAN的最大特點就是就是它實現了不同VLAN間的流量隔離。每個VLAN都是一個獨立的廣播域，當交換機收到廣播數據時，將在本VLAN中廣播，不會廣播到其它VLAN；不同VLAN中的節點，相互之間不能直接進行流量的轉發；即使是位于同一交換機上的兩個端口，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.第二層測試的必要性2.以太網技術概述3.決定交換以太網性能的主要技術指標4.以太網測試相關RFC文檔5.以太網測試基本方法內容提要相關的RFC文檔包括RFC1242、RFC2544、RFC2285和RFC2889。RFC1242和RFC2544具有一般性的指導意義，涵蓋了OSI全部七層的測試。RFC2285為以太網交換設備基準測試提供了基本術語。RFC2889為以太網交換設備基準測試提供基本方法學。二層測試相關的RFC文檔

DUT和SUT

DUT指被測試設備（Device

under

test）

SUT指被測試系統（System

under

test）RFC2285中的基本術語單向流量和雙向流量

單向流量（Unidirectional

traffic）是指測試流在被測設備中以單向方式傳輸。

即由測試儀發送的測試幀從DUT的輸入端口進入DUT，由DUT上的輸出端口發送回測試儀，DUT上的輸出端口本身不從測試儀接收任何流量。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送，輸入端口與輸出端口的角色是不重疊的。RFC2285中的基本術語單向流量和雙向流量

雙向流量（Bidirectional

traffic）是指每個端口在進行接收流量的同時也在進行發送流量。

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，每個端口同時承擔輸入端口與輸出端口的角色。RFC2285中的基本術語

非網狀流量、部分網狀流量和全網狀流量

非網狀流量(Non-meshed

traffic)，也稱端口對（Port

Pair）方式。 DUT上的接口被設置為輸入和輸出兩類。每一個輸入接口和一個輸出接口對應，流量從一個輸入端口加載后發送到另一個輸出端口，形成一對一關系。

不同的對（組）之間是互斥的，流量不會相互泄漏。RFC2285中的基本術語

非網狀流量、部分網狀流量和全網狀流量

部分網狀流量(Partially

meshed

traffic)，也被稱作骨干（Back

Bone）方式。 DUT/SUT的每個接口也被設置為輸入和輸出兩類。輸入和輸出端口仍被捆綁成組來發送和接收幀，組與組之間互斥。但在組內，輸入和輸出接口的模式變成了一對多、多對一或多對多模式。RFC2285中的基本術語

非網狀流量、部分網狀流量和全網狀流量

全網狀流量(Fullymeshedtraffic)模式下，DUT上的每個被測試接口既可以向所有其他的測試端口發送流量，也可以接收來自所有其他被測端口的流量，是一種完全多對多的關系。

對于一個有n個被測端口的交換機而言，在單向流量時，將會形成n(n-1)/2的端口對，在雙向流量時，相當于有n(n-1)的端口對。RFC2285中的基本術語

非網狀流量、部分網狀流量和全網狀流量

定義3種不同流量模式是為了適應不同目的的測試。

以一款具有24個快速以太網接口（FE）和2個千兆以太網端口（GE）的非對稱交換機為例。若要對交換機的FE端口轉發性能進行測試，宜采用非網狀流量模式，即將交換機上的FE端口組成端口對來運行相應的測試。若要對2個GE接口作為上行/下行鏈路的轉發性能進行測試，就需要采用部分網狀流量模式，即將每個GE端口與其他24個FE端口組成一個一對多的模式進行測試。若對交換機進行整機性能測試，將會采用全網狀流量模式進行測試，因為這種流量分布最能模擬真實網絡環境下交換機所承載的大量并發數據流量。RFC2285中的基本術語期望負載、提交負載、最大提交負載、過載

期望負載(Intended

load，簡稱Iload）指外部信息源企圖傳輸給DUT/SUT讓其轉發到指定輸出端口的每秒幀數。RFC2285中的基本術語計劃負載期望負載、提交負載、最大提交負載、過載

提交負載（Offered

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

實際中，由于網絡沖突的存在，提交負載將小于期望負載。RFC2285中的基本術語實際負載期望負載、提交負載、最大提交負載、過載

最大提交負載（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發的最大幀數。

理想狀態下，最大提交負載可以達到線速發送下的負載。但實際上，最大提交負載不一定等于介質所允許的最大負載。例如，當外部信息源未能按最小的合法幀間隔來發送幀時，介質所能提供的信道帶寬就不能得到最大限度的利用，最大提交負載就會小于介質所允許的最大負載。RFC2285中的基本術語最大實際負載期望負載、提交負載、最大提交負載、過載

過載（Overloading）：指以超過介質允許的最大傳輸速率向DUT／SUT施加負載。過載會導致網絡擁塞并可能因此引發幀的丟失，但如果交換機啟用了有效的擁塞控制機制，則擁塞不一定會引起幀的丟失。RFC2285中的基本術語轉發速率相關的術語轉發速率(Forwardingrate，簡稱FR)

指定提交負載下，一臺設備能夠被觀測到的每秒鐘內成功向正確目的端口傳送的幀數。最大提交負載下的轉發速率(Forwardingrateatmaximumofferedload，簡稱FRMOL)

一臺設備在最大提交負載的情況下能夠被觀測到的每秒鐘內成功向正確目的端口轉發的幀數。最大轉發速率(Maximumforwardingrate，簡稱MFR)

一系列經過重復或迭代測試所獲得的轉發速率測量值中的最大值。RFC2285中的基本術語

為LAN交換設備的基準測試提供方法學，由RFC

2544的方法學擴展而來測試對象：

交換機轉發性能（Forwarding

performance）、擁塞控制（Congestion

control）、延遲（Latency）、地址處理（Address

handling）和錯誤過濾（Error

filtering）文檔結構：

備忘錄、介紹、要求以及安全機制、參考文獻等輔助性說明外，核心內容分為測試設置、幀格式與長度和基準測試三大部分。基準測試：

涉及測試目標、參數設置、測試過程、測量方法和測試報告格式等方面。RFC2889簡介全網狀互聯條件下的吞吐量、丟幀率和轉發速率（Fullymeshed

throughput,

frame

loss

andforwarding

rates）部分網狀互連條件下的一對多/多對一（Partiallymeshed

one-to-many/many-to-one）部分互連的多個設備（Partially

meshed

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

unidirectional

traffic）擁塞控制（Congestion

Control）轉發壓力和最大轉發速率（ForwardPressureandMaximumForwardingRate）地址緩沖容量（AddressCachingCapacity）地址學習速率（AddressLearningRate）錯誤幀過濾（Erredframesfiltering）廣播幀轉發和延遲（BroadcastframeForwardingandLatency）RFC2889所提供的基準測試1.第二層測試的必要性2.以太網技術概述3.決定交換以太網性能的主要技術指標4.以太網測試相關RFC文檔5.以太網測試基本方法內容提要

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。

主要內容包括：

測試目標

測試環境

(包括測試拓撲、測試流、測試參數與

變量)

測試相關的算法設計

測試結果的統計與報告

測試前的準備工作測試方法及基本內容目的：

在測試開始之前，讓被測試交換機學習測試中將要用

到的MAC地址。

因為任何地址未被學習的幀都會被DUT作為洪泛幀（FloodedFrames）轉發，從而減少了測試過程中被正確轉發幀的數量。要求：

先學習（MAC地址）

再驗證（地址學習結果）

后測試5.1測試設置中的二層地址學習注意1：

測試儀表向DUT發送地址學習幀的速率不可太大，以免因DUT地址學習速率上的限制而導致地址學習失敗。

建議：地址學習速率<=50幀每秒5.1測試設置中的二層地址學習注意2：

交換機地址表的地址老化（AgeOut）是指對于一個當前地址表中的地址項，若在地址老化時間（AgingTime）內未被調用，則該地址將會從地址表緩存中被自動刪除。調整被測試交換機的地址老化時間，使其足夠長，確保在測試結束前所學到的地址都不被老化。建議：大于測試學習時間、測試持續時間、配置測試設備時間之和。5.1測試設置中的二層地址學習

測試拓撲：測試儀表上的Card#1作為發送方要向作為接收方Card#2發送數據流，兩者構成了一對一的非網狀流。Card#2向二層DUT設備發送地址學習幀DUT設備完成Card#2的MAC地址的學習學習完成之后，Card#1才向Card#2開始發送測試數據流，執行相關的測試二層地址學習舉例理論上，選擇任何一種長度在64字節到1518字節之間的測試幀都是被允許的。

幀長選擇影響交換機的轉發性能。

幀長越大，交換機在單位時間內所要處理的幀數就越少；幀長越小，交換機在單位時間內所要處理的幀數就越多，交換機在幀接收、地址處理、幀轉發以及擁塞控制上的壓力就越大，并最終影響交換機的轉發速率、丟幀率和吞吐量等性能指標。5.2測試幀的長度選擇與格式為了全面地反映被測試設備的性能，有必要在不同的幀長度下運行有關的以太網測試。三種常見的測試幀長方案完備性的測試方案：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。

例如，RFC1242文檔建議，以太網快速測試可以采用64、128、512、1024、1280、1518字節等不同長度的幀。基于統計的測試方案：以對設備所在網絡環境的幀長監測與幀長分布統計信息為基礎，確定相應的測試幀長。5.2測試幀的長度選擇與格式

測試儀表僅對測試幀進行統計，為此需要對普通幀與測試幀加以必要的區分。方法：在基本格式上，測試幀與普通以太網幀相同，但需要加入一個獨特的簽名字段(signature

field)。該字段出現在以太網幀的第56字節之后或位于整個幀的結尾處。要求：簽名字段(signature

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

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

轉發率、丟幀率和吞吐量是描述交換機轉發性能的主要技術指標。RFC2889中，半數的基準測試直接針對上述指標。

首先對負載、轉發率、丟幀率和吞吐量等概念做進一步的說明。5.3關于負載、吞吐量、丟幀率和轉發率的深入理解負載、吞吐量、丟幀率和轉發速率的關系可以用FR-Load曲線描述。

5.3關于負載、吞吐量、丟幀率和轉發率的深入理解轉發速率(FR)負載(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%MFR吞吐量FRMOLX軸：負載（Load）Y軸：轉發速率在沒有丟幀的狀態下：隨著負載從零開始逐漸增大到線速，轉發速率應該隨著負載的增加而線性增加，而且兩者應該相等。在實際設備中：當負載超過某個臨界值之后，因擁塞而導致幀丟失。5.3關于負載、吞吐量、丟幀率和轉發率的深入理解轉發速率(FR)負載(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%MFR吞吐量FRMOLLoad_T：在沒有丟幀時的最大轉發速率，即吞吐量。Load_MaxF：在有幀丟失時，最大轉發速率（MFR）。

最大轉發速率與吞吐量的區別：最大轉發速率不關心DUT是否丟幀，而吞吐量以零丟幀為前提。Load_MOL：丟幀率增加，達到最大提交負載下的轉發速率（FRMOL）。5.3關于負載、吞吐量、丟幀率和轉發率的深入理解轉發速率(FR)負載(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%MFR吞吐量FRMOL過載

在測量吞吐量時，需要提供相應的查找算法。目標：該算法必須能夠通過調整加載在DUT上的負載來逼近或找到在零丟幀率下的最大轉發速率。常用查找方法：步進查找法二分迭代法混合算法5.3關于負載、吞吐量、丟幀率和轉發率的深入理解吞吐量測量的步進查找法

定義變量當前負載Load與丟幀率，定義初始負載Load0，

步進長度△Load

將初始負載Load0賦值給當前負載，并判斷當前負載下的

丟幀率是否為零If

為零，

Load=Load+

△Load，再度觀測丟幀率

若丟幀率不為零，停止對Load的步進，并將該負載下的轉發率作為所要查找的吞吐量；否則，繼續步進。If

不為零，

Load=Load-

△Load

，再度觀測丟幀率

若丟幀率為零，停止對Load的繼續步進，并將該負載下的轉發率作為所要查找的吞吐量；否則，繼續步進。測試準確度取決于步長的大小，步長越小，所報告的吞吐量越接近實際結果，但步進次數越多，查找速率越慢。吞吐量測量的二分迭代查找法

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

將初始負載Load0賦值給當前負載，并判斷當前負載下的丟

幀率是否為零If

為零，

Load=Load

+(Load_Max-Load)/2

，再度觀測丟幀率，反復迭代，一旦丟幀率不為零或間隔小于迭代分辨率時停止迭代，并將當前負載下的轉發率作為所要查找的吞吐量；If

不為零，

Load=Load

-

(Load

-Load_Min)/2

，再度觀測丟幀率，反復迭代，一旦丟幀率為零或間隔小于迭代分辨率時停止迭代，并將當前負載下的轉發率作為所要查找的吞吐量。測試準確度由迭代分辨率決定，迭代分辨率越小，吞吐量越接近實際結果，迭代次數越多。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果。

混合算法的思想

兼顧查找速率與查找準確度。

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

然后，在上述區間內進行二分迭代查找。

舉例：

初始負載Load0

時，未有丟幀現象。在第n次步進時

首次觀測到丟幀，那么就中止后續的步進過程，轉而在區

間[Load0+(n-1)△Load，Load0+n△Load]內進行二分迭代查找。

若事先對DUT吞吐量所對應的區間有所了解，可直接在該

區間內運行二分迭代查找算法，以加快整個測試進程。目的：全網狀吞吐量、丟幀率和轉發率測試是為了確定DUT在全網狀流量下的吞吐量、丟幀率和轉發率，可反映出交換機的整機交換轉發性能。5.4.1全網狀吞吐量、丟幀率和轉發速率測試測試拓撲：在全網狀雙向流量模式下，測試儀表生成相應的測試流被發往被測交換機（DUT）的各個端口，測試儀表觀測在DUT各個目標端口所能成功收到的幀數，通過對結果的統計計算轉發速率和丟幀率。

通過調整負載的大小，可以測試DUT在不同負載下的轉發速率和丟幀率，并從中找到零丟幀率下的吞吐量。5.4.1全網狀吞吐量、丟幀率和轉發速率測試測試參數設置測試幀長設定為64,128,256,512,1024,1280和1518字節，至少要選擇其中的五個不同幀長實施測試；突發幀（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。這個間隔在10Mbps以太網中相當于9.6μs，在100Mbps以太網中相當于960ns，

1Gbps以太網中相當于96ns。突發幀的長度被設定成在1到930幀之間變化，以更接近實際網絡環境中的突發幀分布狀況；在端口工作模式上，可選擇半雙工或者全雙工。

5.4.1全網狀吞吐量、丟幀率和轉發速率測試為了反映DUT在執行不同數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，……這樣的數量去改變設置，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是隨機分布的，以真實反映DUT的地址查找性能。5.4.1全網狀吞吐量、丟幀率和轉發速率測試整個測試期間所有的端口平等而且滿負載工作，以確保整個測試的平衡：在不同的目的端口上，發往每個端口的目的地址在數量上有相等的分布，每一個目的端口都不會超負荷。每個端口以循環輪轉的方式發送測試幀給其它端口。測試時長，RFC2889建議在1至300秒之間調整，推薦的測試時間為30秒。5.4.1全網狀吞吐量、丟幀率和轉發速率測試對測試結果進行統計時，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才能被統計成接收幀(Received

Frames)，而忽略任何源于DUT

的非測試幀。測試結果的報告對于負載，規定以媒質的最大理論負載的百分比表示；對于丟幀率，應當在測試結束時度量，而不應該以傳輸過程中的每秒為單位進行度量。對于轉發率，應當報告為每秒內設備能夠被觀察到的成功轉發到正確目的接口的測試幀的數量，同時作為對一個特定提交負載的響應，要指出所對應的提交負載值

。5.4.1全網狀吞吐量、丟幀率和轉發速率測試目的：為了確定當從DUT的一個端口傳輸到多個端口或從多個端口傳輸到一個端口時的吞吐量。被用來確定DUT利用一個以太網端口轉發來自多個以太網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據幀轉發的能力。5.4.2部分網狀一對多/多對一吞吐量、丟幀率和轉發速率測試主要的測試參數設置、測試過程、測試結果的統計以及測試結果的報告方式均可參照全網狀吞吐量測試。與全網狀吞吐量測試的主要區別在于流量方式：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輪轉方式發往多個端口。（思考？）5.4.2部分網狀一對多/多對一吞吐量、丟幀率和轉發速率測試5.5前壓和最大轉發速率的測試-前壓測試前壓測試目的：當前端設備以超線速發送數據幀時，就會引起輸入端口的過載，前壓測試為了度量DUT在輸入過載的情況下，輸出端口對過載的反應。在進行前壓測試時，為了人為造成輸入端口的過載，需要將測試幀的幀間隙設置成小于96位，通常將測試幀間隔設置成88位比特長度。5.5前壓和最大轉發速率的測試-前壓測試前壓測試的拓撲：使用了DUT上的一對端口，并采用了單向流量模式。測試儀表生成的測試幀作為負載傳輸到DUT的第一個端口（端口1），接收與觀測在DUT的第二個端口（端口2）進行。

5.5前壓和最大轉發速率的測試-前壓測試前壓測試的結果：當幀間隔為88位比特長度的測試幀加載到DUT后，若在觀測用的端口2上，發現幀轉發速率大于最大提交負載或介質的最大理論利用率，則表明DUT啟用前壓機制；若在觀測用的端口2上，發現幀轉發速率小于最大提交負載或介質的最大理論利用率，則表明DUT不具備前壓機制。最大轉發速率測試的目的：為了度量DUT設備在負載發生變化時的轉發率峰值。最大轉發速率測試的拓撲：測試儀表生成的測試幀作為負載傳輸到DUT的第一個端口(port1)，觀測與度量在DUT的第二個端口(port2)進行。5.5前壓和最大轉發速率的測試-最大轉發速率測試轉發速率(FR)為

了

能

夠

在

負

載

Load_T

和Load_MOL之間找到最大轉發速率，須引入步進查找算法設置一個合適的步進長度(Step，簡稱步長)，對負載進行步進，從一組重復的DUT轉發率測試結果中找到其中的峰值作為最大轉發率(MFR)最終報告值。步長值越小，測量結果越精確，但測試所需要的次數就越多。負載(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%5.5前壓和最大轉發速率的測試-最大轉發速率測試擁塞控制測試的目的：確定一個DUT是否執行了擁塞控制功能、是否使用了背壓機制以及DUT上是否存在列頭阻塞現象。5.6擁塞控制功能的測試傳輸控制層面功能或性能測試的設計思路思路一：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與否及其效果最終必然會反映到數據轉發層面上來，提出一些測試數據轉發層面的性能指標，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。比較兩種思路：

思路二采用數據轉發層面的指標來測試控制層面

功能，更具有說服力。5.6擁塞控制功能的測試（1）設計測試拓撲由DUT上的4個具有相同MOL的端口組成一個測試塊。兩個端口作為源發送端口，另兩個為目標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擁塞控制功能的測試（2）為DUT造成擁塞發送端口1以MOL的速率發送測試幀，且測試幀交互地分別以兩個接收端口為幀的目的地址。同時，發送端口2以MOL的速率將全部測試幀發送到接收端口2。

接收端口1：承受了50%的負載，為非擁塞端口。

接收端口2：承受了150%的負載，為擁塞端口。5.6擁塞控制功能的測試（3）測試參數的設置

測試幀幀長、幀間隔、雙工模式、每端口地址數和測試時長等，可參照前面吞吐量、丟幀率和轉發率測試中的做法。5.6擁塞控制功能的測試（4）測試結果的統計主要通過測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發速率來反映DUT的擁塞控制功能。

5.6擁塞控制功能的測試（6）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中出現了列頭阻塞現象。

線端阻塞通常發生在采用了輸入隊列的DUT上。

由于輸入隊列頭有轉發到擁塞端口的幀，而DUT不能將這些幀及時轉發到擁塞端口，結果造成隊列中后繼轉發到非擁塞端口的幀也必須等待，而導致非擁塞端口的幀丟失。5.6擁塞控制功能的測試

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

設計思想：地址處理屬于傳輸控制層面的功能

，利用數

據轉發層面指標測試來驗證傳輸控制層面功能。5.7.1地址處理功能的測試-地址容量測試方法：使用DUT上的至少三個端口，分別作為學習端口(LearningPort)、測試端口(TestPort)和監聽端口(MonitorPort)。5.7.1地址處理功能的測試-地址容量測試1.測試儀表通過學習端口將所生成的多個帶有不同源地址和同一個確定目的地址的學習幀傳送到DUT，該確定的目的地址和連接到DUT測試端口上的測試設備的MAC地址相同。2.通過讓測試端口接收這些具有不同源地址的幀，DUT就可以學到這些新地址，并將所學到的地址寫入地址表。5.7.1地址處理功能的測試-地址容量測試3.將測試端口所接收的測試幀回傳到學習端口，并由DUT上的監聽端口擔當檢查端口，以監聽是否有洪泛幀或錯誤轉發的幀：（1）若監聽端口所統計到的洪泛幀計數不等于零，即它收到了洪泛幀，說明在此前的地址學習過程中，地址表已經發生溢出，導致部分源地址沒有被DUT學習并寫入地址表。5.7.1地址處理功能的測試-地址容量測試3.將測試端口所接收的測試幀回傳到學習端口，并由DUT上的監聽端口擔當檢查端口，以監聽是否有洪泛幀或錯誤轉發的幀：（2）若監聽端口的洪泛幀計數為零，即它沒有收到洪泛幀，說明在此前的地址習中，DUT還擁有足夠的地址緩存空間，來確保所有的源地址被DUT所學習并寫入地址表。采用二分迭代算法時，需要設定的測試參數包括最小地址數Low、最大地址數High和初始地址數N。

測試端口以初始地址數發送測試幀，并判斷監聽端口的洪泛幀計數是否為零If

為零，

NN

+(High-N)/2

，再度觀測監聽端口的洪泛幀計數，反復迭代，一旦監聽端口的洪泛幀計數不為零時停止迭代，且將當前地址學習數作為地址表容量；If

不為零，

N

N

-(N-Low)/2

，

再度觀測監聽端口的洪泛幀計數，反復迭代，一旦監聽端口的洪泛幀計數為零時停止迭代，且將當前地址學習數作為地址表容量。為了確定地址表容量，也需要采用某種查找算法來進行反復的測試，以找到DUT所能支持的最大地址數目。二分迭代是目前普遍采用的算法。地址容量測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}#學習端口TPort發送具有不同源地址的學習幀

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