1、第9章 网络测试与性能评价第第9章章 网络测试与性能评价网络测试与性能评价9.1 网络测试概述网络测试概述9.2 网络测试标准网络测试标准9.3 网络测试工具网络测试工具9.4 网络测试方法网络测试方法9.5 网络性能评价网络性能评价第9章 网络测试与性能评价9.1.1 网络测试的基本概念网络测试的基本概念 网络测试是利用测试工具检验网络设备或网络系统运行状态、获取性能参数的过程。被测试的对象可以分为网络设备和网络系统两大类。网络设备测试是对联网设备(例如路由器、交换机、防火墙等)的功能和技术指标进行测试，在网络产品研制、质量检验和安装调试阶段需要进行这种测试。网络设备测试基本上是按照网络设备
2、实现的协议进行的，即根据协议规范对设备施加激励，观察被测设备的外部行为。测试主要分为以下五种：9.1 网络测试概述网络测试概述第9章 网络测试与性能评价(1)功能测试(Functional Testing)：检验网络设备是否能实现协议规范的各种功能。这种测试可分为积极测试和消极测试两种，积极测试就是积极发现网络设备的问题，从而为改进这些问题提供依据。消极测试是指利用技术手段给稳定运行的设备造成某种损伤，用以检测设备的抗损毁能力。(2)一致性测试(Conformance Testing)：测试协议实现与协议规范之间匹配的程度，也就是企图发现设备执行协议功能时可能出现的差错。第9章 网络测试与性能
3、评价(3)性能测试(Performance Testing)：测试网络设备在各种不同负载情况下表现的性能，主要有吞吐率(Throughput)、传输时延(Transit Delay)、抖动(Jitter)、数据丢失率(Data Loss Rate)等。性能测试通常被认为是一种“压力测试”，其目的是观察设备在不同负载压力下的性能表现，包括空载、正常负载和过压负载下的表现。(4)互操作测试(Interoperability Testing)：将设备放置在实际的网络运行环境中以测试设备与其他(不同厂家的)同类设备是否可以互联互通、互相操作。(5)健壮性测试(Robustness Testing)：检
4、测网络设备在各种恶劣环境下(例如信道被切断、技术掉电、注入干扰等)运行的能力。第9章 网络测试与性能评价网络系统测试是对网络系统总体性能的测试，在网络系统验收和网络系统维护阶段需要进行这种测试。这种测试并不注重对单个网络设备的功能进行验证，而主要是对跨网络的端到端节点间的性能指标进行测试，例如测试两个远端节点间的带宽、吞吐率、单/双向延迟、延迟抖动、误码率、丢包率等。根据测试实施的过程可以将其分为手工测试和自动化测试。手工测试就是由网管员一个一个地执行测试用例，然后观察和分析测试结果。这种测试方式效率不高。第9章 网络测试与性能评价自动化测试通过运行脚本(script)来控制测试仪表和测试设备
5、自动执行测试用例完成测试过程。与人工通过图形界面控制测试仪表的方式不同，运行脚本测试程序的测试过程更加精准高效，测试工作更易于管理，也排除了人为因素造成测试结果的差异。当测试是一种大量重复测试或者大流量长时间测试的时候，可以考虑采用自动测试方式。这时测试人员不需要过多参与中间过程，从配置、运行到最后结果分析的全过程可以快速完成，节约大量的人工和测试时间。第9章 网络测试与性能评价9.1.2 网络测试技术的发展网络测试技术的发展1从三层测试向应用测试过渡从三层测试向应用测试过渡早期的网络测试侧重于单一的性能指标，而且主要集中在三层测试，例如丢包率是多少，传输延迟有多大等。可是这些测试结果与网络应
6、用的关系有多大，对网络用户的体验有什么影响，则很难建立相应的数量关系。通常是根据简单的测试结果加上网管员的经验来判断网络中的问题，再作出试探性的管理决策的。最近十多年来，一些主要的测试设备制造商纷纷开发出新技术，推出了新产品，出现了专门从事网络测试的实验室和评估机构。随着测试手段的日趋丰富，全方位的网络性能监测系统和网络测试基础设施已经建立起来，针对网络应用(例如话音业务、Web业务)的测试成为研究的热点。第9章 网络测试与性能评价2从性能指标测试向用户体验测试过渡从性能指标测试向用户体验测试过渡网络服务的对象是用户，但是传统的网络性能指标却是针对网络服务供应商的。所谓带宽、误码率、资源利用率
7、等成为运营商忽悠用户的一堆数字。由于网络应用的普及，迫使网络服务提供者展开了针对用户体验的网络测试研究工作。所谓体验质量(Quality of Experience，QoE)是指用户对设备、网络和系统、应用或业务的质量和性能的主观感受。通过QoE评分，运营商可以将用户对网络服务质量的综合评价结果用来优化网络。当前这方面研究的方向是如何建立三层性能指标、网络服务质量(QoS)、用户体验三者之间的数量关系。第9章 网络测试与性能评价3从传统计算机网络测试向网络综合业务平台测试过从传统计算机网络测试向网络综合业务平台测试过渡渡三网合一的发展趋势使得传统通信网和无线通信系统都在向IP基础架构靠拢，数据
8、、话音、电视、移动IP、3G/4G等基础网络技术的融合形成了统一的通信平台，网络综合业务获得了“应用级”的品质。对新的网络基础架构进行完整的测试，对综合网络数据业务的流量、性能、可靠性和安全性特征进行全面的测试和描述成为一种新的技术需求，是摆在网络测试工作者面前的新课题。第9章 网络测试与性能评价4网络安全性测试得到更多重视网络安全性测试得到更多重视历年来的重大网络病毒事件已经为人们敲响了警钟。以前网络的安全性主要是从终端的安全做起的，然后是防火墙，现在要把安全性集成进路由器了。这是很好的发展趋势，只有在网络入口设备和中转设备中都具备了安全能力，安全问题才可能得到比较彻底的解决。安全功能的转移
9、给测试工作带来新的课题，比如安全和性能之间如何平衡等。因此，这也是一种具有挑战性的发展趋势。第9章 网络测试与性能评价9.2 网络测试标准网络测试标准9.2.1 国际标准国际标准制定网络测试标准的国际组织有国际标准化组织ISO、国际电工委员会IEC、国际电信联盟ITU和美国电气电子工程师学会IEEE等，然而最重要是互联网工程任务组IETF(Internet Engineering Task Force)。IETF成立了专门的工作组BMWG来研究网络测试方面的基准术语和方法，这些成果都包含在下面的RFC文档中。第9章 网络测试与性能评价RFC 1242 Benchmarking Terminol
10、ogy for Network Interconnection Devices RFC 1944 Benchmarking Methodology for Network Interconnect DevicesRFC 2285 Benchmarking Terminology for LAN Switching DevicesRFC2432 Terminology for IP Multicast BenchmarkingRFC 2544 Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices RFC 2647 Benchmarki
11、ng Terminology for Firewall PerformanceRFC 2761 Terminology for ATM BenchmarkingRFC 2889 Benchmarking Methodology for LAN Switching Devices RFC 3116 Methodology for ATM BenchmarkingRFC 3133 Terminology for Frame Relay BenchmarkingRFC 3134 Terminology for ATM ABR BenchmarkingRFC 3222 Terminology for
12、Forwarding Information Base(FIB)based Router PerformanceRFC 3511 Benchmarking Methodology for Firewall Performance第9章 网络测试与性能评价RFC 3918 Methodology for IP Multicast BenchmarkingRFC 4061 Benchmarking Basic OSPF Single Router Control Plane ConvergenceRFC 4062 OSPF Benchmarking Terminology and Concepts
13、 RFC4063 Considerations When Using Basic OSPF Convergence BenchmarksRFC 4098 Terminology for Benchmarking BGP Device Convergence in the Control PlaneRFC 4689 Terminology for Benchmarking Network-layer Traffic Control MechanismsRFC 4883 Benchmarking Terminology for Resource Reservation Capable Router
14、s第9章 网络测试与性能评价图9-1 RFC文档适用的协议层第9章 网络测试与性能评价1网络互联设备的测试标准RFC 1242和RFC 2544这两个文档定义了测试网络互联设备的基准术语和基准方法，也规定了报告测试结果的文档格式。按照RFC 2544的规定，网络服务提供商和用户之间可以在同一个基准下对测试的实施和结果达成共识。RFC 2544标准要求对一系列帧长(64、128、256、512、768、1024、1280、1518字节)在一定的时间内，按一定的数目进行测试。RFC 2544 定义的应用于网络互联设备的基准测试有吞吐率(Throughput)、时延(Latency)、丢包率(Fra
15、me loss rate)、背靠背(Back-to-back frame)、系统恢复(System recovery)和重启时间(Reset)等。第9章 网络测试与性能评价1)吞吐率吞吐率是描述网络互联设备转发速率的性能指标。根据RFC 1242的定义，吞吐率是在设备不丢包的情况下能够进行转发的最大数据速率。吞吐率的度量单位可以是包/秒(p/s)，或位/秒(b/s)。对于以太网系统，绝对的最大吞吐率应该等同于其接口速率。实际上，由于不同的帧长具有不同的传输效率，这些绝对吞吐率是无法达到的。对于越小的帧由于前导码和帧间隔的原因，其传输效率就越低。例如100Mb/s以太网，对于64字节的帧，其最大
16、数据吞吐率是76.19Mb/s，每秒可传输148809帧。对于1518字节帧，则分别为98.69Mb/s和8127帧/s。测试时间：因为帧吞吐率测量的是恒定负载情况下设备的转发能力，如果时间太短，就不能正确反映设备的吞吐能力。通常测试持续时间应设定为20秒。测试次数：为了克服随机性的影响，每一个测试案例的测试次数一般为20次。第9章 网络测试与性能评价2)时延时延通常是指一个帧从源节点到目标节点的总传输时间。这个时间包括网络节点的处理时间和在传输介质上的传播时间。一般的测试方法是发送一个带有时间戳的帧，通过网络后，在接收方将当时的时间和帧所携带的时间戳比较，从而得出延时值。考虑到时钟同步问题，
17、一般采用将发出的帧回送到发送方进行比较，因此也称为双程延时。设备的处理时延就是从数据帧进入设备到离开设备之间的时间间隔。有两种定义时延的方法：存储转发时延(Store and Forward Latency)是指数据帧最后一个比特到达设备输入端口的时间与该数据帧第一个比特出现在设备输出端口的时间间隔；直通交换时延(Cut Through Latency)是指数据帧第一个比特到达设备输入端口的时间与该数据帧第一个比特出现在设备输出端口的时间间隔。第9章 网络测试与性能评价测试持续时间：首先决定在各种大小不同的帧的情况下被测设备(Device Under Test，DUT)的吞吐率，然后以确定的吞
18、吐率通过DUT连续发送特定大小的数据帧到指定目的地。这个发送过程至少要持续120 秒。60秒后对一个帧作标记，标记类型与DUT的类型(交换机，路由器)有关。测试次数：根据RFC 2544的要求，测试必须重复至少20 次，报告结果取其平均值，同时应对不同帧长的数据帧进行测试。时间同步：时延测试需要比较帧接收时间和发送时间的差别，由于这个时间差的数量级很小，计时过程必须足够精确，并且要求发送方与接收方之间必须有准确的时间同步机制。第9章 网络测试与性能评价3)丢包率丢包率是指交换设备由于缺乏资源而丢弃的数据包占应转发的数据包的比例，在不同负荷下这个比例可能不同。测试时，网络测试仪发送测试帧的速率从
19、传输介质的最大理论值开始，以后每次发送速率递减10%，直到两次测试都没有丢帧为止。测试次数：因为数据帧丢失是一个随机行为，对每一个测试案例都要重复测量多次以便获得统计数据，最后给出丢包率的平均值，测试次数可设定为20 次。测试帧长：针对不同长度的帧要分别测量其丢包率。第9章 网络测试与性能评价4)背靠背背靠背测试属于临界参数测试范畴，是向被测设备连续发送具有最小帧间隔的N个帧(以太网标准规定最小帧间隔为0.096微秒)，并且统计被测设备送出帧的个数，如果与输入帧个数相等，则增加N值。重复上述过程，直到被测设备送出帧个数小于输入帧个数。反之则减少发送帧数，并减少发包时间，直至没有帧丢失为止。这种
20、测试主要用于衡量被测设备的最大存储转发能力。测试时间：测试时间必须足够大，要保证出现丢包，对于吞吐率等于物理介质理论速率的被测设备，这种测试没有意义。重复次数：对于每一个测试案例，测试都要重复至少20次，然后求出帧突发量的平均值。第9章 网络测试与性能评价5)系统恢复这个指标用于测试设备在超负载情况下的系统恢复能力。首先要确定设备对于不同大小帧的吞吐率，然后以最大吞吐率1.1倍的速率发送帧序列持续60秒。如果传输介质的带宽较小，则以传输介质的最大速率发送。在时间点A把帧速率减少50%，记录下出现帧丢失的最后时间B。系统恢复时间为A-B。测试需要重复若干次，然后求其平均值。第9章 网络测试与性能
21、评价6)重启时间重启时间用于测试从系统复位到恢复正常工作之间的时间。测试过程为先按最大吞吐率发送最小长度的帧，然后复位被测设备，统计复位前发出的最后一帧的时间和复位后收到的第一帧的时间的差值，即为复位测试时间。所谓测试结构，就是测试设备与被测设备之间的连接模式。根据RFC 2544，测试结构通常分为单机结构和双机结构。单机结构是RFC 2544推荐的最理想的测试结构，它使用一台同时具有发送和接收端口的高性能测试设备(Tester)来执行测试过程，如图9-2所示。第9章 网络测试与性能评价图9-2 单机测试结构图第9章 网络测试与性能评价测试过程中，测试设备将测试数据发送到被测设备(DUT)的接
22、收端口，数据经被测设备处理，从发送端口回到测试设备的接收端口。测试设备根据发送和接收的数据情况定量计算被测设备的性能。双机结构是将单机结构中的测试设备分成两部分：发送端(Sender)和接收端(Receiver)，如图9-3所示。通常这种测试结构需要另一台设备来控制进程同步和时间同步，实现较为复杂。图9-3 双机测试结构图第9章 网络测试与性能评价在DUT连接的介质不同的测试中，可以采用图9-4所示的测试结构，在这种情况下，要求测试设备必须支持被测设备所支持的各种介质类型。通过串联两个完全相同的被测设备，并用串联后的组合与测试设备组成环路来进行测试。图9-4 DUT类型不同测试结构图第9章 网
23、络测试与性能评价2局域网交换设备的测试标准局域网交换设备的测试标准RFC 2285和RFC 2889这两个文档定义了局域网交换设备的基准测试术语和测试方法。其主要的测试术语有以下几种。(1)设备。被测试设备用DUT(Device Under Test)表示一台被施加了负载并进行测试的设备，例如交换机和网桥。被测试系统用SUT(System Under Test)表示一组网络设备组成的系统，作为单一实体被施加了负载并进行测试。组成被测试系统的设备可以是具有主动转发决策功能的设备，例如交换机和路由器，也可以是具有被动转发功能的设备，例如信道服务单元和数据服务单元CSU/DSU。第9章 网络测试与性
24、能评价(2)流量方向。流量分为单向流量和双向流量。单向流量(Unidirectional Traffic)是指由测试设备(Tester)向被测试设备(DUT)的输入端口发射流量，经被测试设备处理后再从其输出端口送回测试设备。在这种情况下被测试设备用不同的端口处理帧的接收和发送，这种方法无法对交换机的全双工性能进行测试，所以需要双向流量(Bidirectional Traffic)。在双向流量的情况下，被测试设备的每个端口既具有接收功能又具有发送功能，从测试设备接收流量的端口也可以向测试设备回送流量。第9章 网络测试与性能评价(3)流量分布。由DUT/SUT转发的流量分布模式分为非网状流量、部分
25、网状流量和全网状流量，如图9-5所示。在非网状流量(Non-meshed traffic)结构中，DUT的端口被划分为输入端口和输出端口。输入端口和输出端口被配置成一一对应的收发对，不同收发对之间不会产生流量泄漏。第9章 网络测试与性能评价(a)非网状流量 (b)部分网状流量 (c)全网状流量图9-5 三种流量分布模式第9章 网络测试与性能评价在部分网状流量(Partially meshed traffic)结构中，数据帧从DUT的一个或多个输入端口进入，流向一个或多个输出端口，而输入端口和输出端口被配对成互相排斥的一对多或多对一或多对多关系。也就是说，流量可以从一组内的一个输入端口进入然后转
26、发到组内的多个输出端口，也可以从组内的多个输入端口加载后转发到组内的其他输出端口。在全网状流量(Fully meshed traffic)结构中，向一个指定数量的端口加载的流量可以被其他每一个被测试端口接收。也就是说，DUT上每个被测试端口既可以向其他所有端口发送流量，也可以接收其他被测试端口发送的流量。第9章 网络测试与性能评价这三种流量分布模式可以适应不同的测试目的。例如对一个具有24个快速以太网端口(FE)和2个千兆以太网端口(GE)的交换机来说，若要对FE端口进行测试，则要采用非网状流量模式，将24个FE端口配对进行测试；若要对两个GE端口的上下行链路的转发性能进行测试，则宜采用部分网
27、状流量模式，将每个GE端口与24个FE端口组成一对多的配对进行测试；若要测试交换机的整体性能，则宜采用全网状流量模式进行测试。第9章 网络测试与性能评价(4)突发性。这一组定义适用于DUT/SUT提供的单个帧或一组帧之间的时间间隔。突发性是指以最小间隔传输的帧序列。突发量是指一个突发的帧序列中包含的帧数。以太网规定了最小帧间隔。在一段时间内，以最小帧间隔发送的一定长度的帧序列形成了一个突发量。突发量的范围可以从1到无限大。在单向流量以及全双工端口网状双向流量中，对突发的长度没有限制。在半双工介质上，当流量是双向或者网状的时候，突发量是有限的，因为端口需要在发送功能和接收功能之间切换。在实际网络
28、中，突发量通常随着窗口的大小而变化。所以可以通过改变窗口大小来改变突发量的大小。突发间隔(Inter-Burst Gap，IBG)是指两次突发之间的时间间隔。双向的或网状的流量本质上就是突发性的，因为端口的接收和发送功能共享同一时段。外部源以给定大小的帧提供的突发流量可以通过调整突发间隔的大小来达到规定的平均传输速率。第9章 网络测试与性能评价(5)负载。信道或设备在单位时间内承受的通信流量称为负载(Load)。所谓期望的负载(Intended load，Iload)，是指外部信源发送给DUT/SUT要求转发到特定端口(或一组端口)的帧/秒数。提交的负载(Offered load，Oload)
29、是指被观察到的或测量到的由外部信源传送给DUT/SUT要求转发的帧/秒数。这两者可能是不一样的，因为CSMA/CD链路中的冲突或者控制机制会引起的拥塞，这可能影响外部信源向DUT/SUT发送帧的速率。所以必须区分外部信源企图让DUT/SUT转发的负载和实际观察到的或测量到的负载。在以太网中，外部信源必须实现截断的二进制指数后退算法，才能有效地访问传输介质。最大提交负载(Maximum Offered Load，MOL)是外部信源发送给DUT/SUT要求转发的最大帧/秒数。理想情况下，最大提交负载可以达到传输介质的线速率，但通常情况下，这是达不到的。过载(Overloading)是指企图以超过传
30、输介质允许的最大速率向DUT/SUT加载，这会导致网络拥塞和帧的丢失。第9章 网络测试与性能评价RFC 2889把RFC 2544中为网络互联设备定义的测试方法扩展到了交换设备。这个文档列出了对局域网交换设备的10个基准测试：全网状流量下的吞吐量、丢帧率和转发率；部分网状流量下一对多/多对一的吞吐量和转发率；部分网状多重设备中的吞吐量和转发率；部分网状单向通信中的吞吐量；交换设备的拥塞控制能力；端口超负荷情况下转发压力和最大转发率；地址缓冲能力；地址学习速率；错误帧过滤能力；转发广播帧时的吞吐量和延迟时间。第9章 网络测试与性能评价9.2.2 国内标准国内标准国内与网络测试相关的组织有国家标准
31、化管理委员会和中国通信标准化协会等。以下是原信息产业部颁布的与网络测试有关的规范性文件。YD/T11562001路由器测试规范高端路由器YD/T10982001路由器测试规范低端路由器YD/T11412007千兆以太网交换机测试方法YD/T11422001 IP电话网守设备技术要求及测试方法YD/T10722000 IP电话网关设备测试方法YD/T10752000 网络接入服务器(NAS)测试方法YD/T11712001 IP网络技术要求网络性能参数与指标第9章 网络测试与性能评价YD/T1251.12003 路由协议一致性测试方法中间系统到中间系统路由协议(IS-IS)YD/T1251.22
32、003 路由协议一致性测试方法开放最短路径优先协议(OSPF)YD/T1251.32003 路由协议一致性测试方法边界网关协议(BGP4)YD/T12602003 基于端口的虚拟局域网(VLAN)技术要求和测试方法YD/T10332000 传输性能的指标系列YD/T10912000 56 kb/s调制解调器接口及传输性能技术要求和测试方法第9章 网络测试与性能评价9.3 网络测试工具网络测试工具9.3.1 网络测试仪表网络测试仪表国际上著名的网络测试仪器公司有Ixia、思博伦(Spirent)、安捷伦(Agilent)和福禄克(Fluke)等。这些公司的产品几乎垄断了当前的网络测试市场。Ixi
33、a公司成立于1997年，总部位于美国加州。Ixia在融合型IP性能测试系统方面，在对无线和有线网络基础设施和服务的验证测试平台方面是领先的测试服务提供商。下面主要介绍Ixia的两个测试方案。第9章 网络测试与性能评价1Ixia 27层测试方案这个测试方案是Ixia IP性能测试仪表的基本配置，包括的测试设备有以下几种：(1)Ixia 400T：4插槽机架，真正的27层测试平台，参见图9-6。(2)LM1000 STXR4：10/100/1000M以太网测试模块，提供了完整的23层网络测试功能，支持线速23层流量生成和分析，以及高性能、可升级的路由/桥接协议仿真，参见图9-7。第9章 网络测试与
34、性能评价图9-6 Ixia 400T机架第9章 网络测试与性能评价图9-7 LM1000 STXR4 10/100/1000M以太网测试卡第9章 网络测试与性能评价(3)IxNetwork软件(可选)：包括23层性能测试应用，支持流量生成和分析。IxNetwork软件的主要功能如下：主要测试路由器、交换机以及其他L2/3转发设备。提供了灵活的定制功能，可以满足测试复杂网络的各种要求。在拓扑结构中，可以模拟上百万的路由和可到达主机。可以按照用户的需求产生上百万数据流量，以测试数据平面在压力下的性能；使用强大的向导和图形用户界面中的栅格控制可以创建复杂的配置。具有强大的实时分析和统计功能，可以报告
35、全面的协议状态和每条数据流的详细流量性能。第9章 网络测试与性能评价这个测试可以实现：23层设备的转发性能测试；23层设备的功能验证测试；RFC 2544、RFC2889规定的性能测试；基本的路由测试以及组播相关的测试。第9章 网络测试与性能评价这种测试方案的主要特点有：每个Ixia测试端口都可以被不同的使用者占用，使用效率高；数据包的构造可以按照使用者的要求编辑和配置，灵活性好；流量的发送可以按照串行或并行方式灵活定义，如图9-8所示；可以对海量的Flow进行分析；“Capture Replay”功能用来进行任意包类型的回放。第9章 网络测试与性能评价图9-8 串行、并行流量的定义第9章 网
36、络测试与性能评价2Ixia路由交换设备测试方案路由交换设备测试方案路由器和交换机的测试是23层设备测试的核心，使用Ixia的测试方案可以方便地进行相关设备的控制层面、转发平面、业务应用相结合的一体化测试。Ixia支持的路由协议包括BGP、OSPF、ISIS、RIP、L2 MPLS VPN、LDP、RSVP、IGMP v2/v3、L2TP等各种常用的协议。转发平面的测试设置非常灵活和方便，包括流量的全网状方式(见图9-9)、流量的一对一方式(见图9-10)、路由的全网状方式(见图9-11)、路由的一对一方式(见图9-12)。第9章 网络测试与性能评价图9-9 流量的全网状方式第9章 网络测试与性
37、能评价图9-10 流量的一对一方式第9章 网络测试与性能评价图9-11 路由的全网状方式第9章 网络测试与性能评价图9-12 路由的一对一方式第9章 网络测试与性能评价其典型配置有：Ixia 400T或OptIxia XM12LM1000 STXS4-256或LSM1000 XMS12IxNetworkIxAutomateOptIxia XM12是12插槽的机架、模块化结构，支持热插拔的27层测试平台，参见图9-13。第9章 网络测试与性能评价LSM1000 XMS12是Ixia的局域网服务模块(LSM)，可实现针对27层网络和应用程序的完整测试，参见图9-14。每个测试端口可实现23层线速数
38、据流的生成和分析、高性能路由/桥接协议仿真，以及真实的47层应用程序数据流生成和用户仿真。每个模块都具有12个端口，可营造超高密度的以太网测试环境，可以是自协商的10/100/1000 Mb/s电口以太网，也可以是光纤传输的千兆以太网。每个Optixia XM12机箱均配备12个插槽，单个测试系统可支持144个千兆以太网测试端口。XMS模块上的每个端口均含有运行Linux的高性能RISC处理器，以及经测试优化的TCP/IP全堆栈。该架构所提供的卓越的性能和灵活性，可用于测试路由器、交换机、宽带无线接入设备、Web服务器、视频服务器、安全网关、防火墙及其他众多网络和应用感知设备。第9章 网络测试
39、与性能评价图9-13 OptIxia XM12机架图9-14 LSM1000 XMS12第9章 网络测试与性能评价3安捷伦安捷伦N2620A手持式网络测试仪手持式网络测试仪美国安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies)是分析仪器供应商，安捷伦的电子测量业务包括标准的电子测量仪器和系统，通信网络监测、管理和优化工具，以及用于电子设备和通信网络的设计、开发、制造、安装、部署和运营等方面的软件设计工具和相关服务。安捷伦N2620A FrameScopeTM Pro是安捷伦的手持式千兆以太网部署和故障诊断工具(见图9-15)。作为一种快速高效低成本的测试解决方案，FrameScop
40、eTM Pro可帮助技术人员测量从1Mb/s至1Gb/s满线速带宽，从而加快在城域网中部署以太网的过程。第9章 网络测试与性能评价图9-15 安捷伦N2620A网络测试仪第9章 网络测试与性能评价FrameScopeTM Pro拥有彩色触摸屏和在线手册，便于用户使用。预定义的性能测试套件使技术人员只需按下一个按钮即可运行测试。FrameScopeTM Pro的VoIP测试套件在平均意见得分(MOS)和R因子的基础上，对VoIP业务进行独立于运营商的体验质量(QoE)测量，进行高效明确的验证，并使用了服务等级约定(SLA)资料，以减少故障发生，缩短在用户现场花费的时间。FrameScopeTM
41、Pro的主要功能如下：(1)自动网络发现。FrameScope Pro可以自动显示交换网络中的所有设备，使支持人员能够立即查看不同子网上的IP和IPX设备及其MAC地址、网络地址和名称。第9章 网络测试与性能评价(2)迅速诊断和解决网络问题。用户只需点击鼠标，FrameScope Pro就可以确定10/100/1000 Mb/s以太网的利用率、广播、碰撞和错误情况，或指出分配不正确的子网掩码、配置错误的服务器和重复的IP地址。(3)提供RFC 2544性能基准测试。FrameScope Pro采用RFC 2544定义的标准化点到点测试方法，能够针对以太网测量吞吐量、时延、背靠背和帧丢失情况，测
42、试结果可以存储在CompactFlash存储卡上，还可以通过远程界面查看和打印测试结果。第9章 网络测试与性能评价(4)自动进行简化的网络服务测试，预先进行质量检查。FrameScope Pro采用新型技术客观地测量网络应用服务器的性能，生成详细的性能指标和相关报告。这种独特的功能适合诊断问题及预先检验网络质量。(5)可以配置1 Mb/s1 Gb/s的线路速率。FrameScope Pro在铜缆和光纤接口上提供了1Gb/s全线速的性能保证。它可以配置线路速率，使测试变得更快速、更高效。它为铜缆网络提供了RJ45端口，为光纤网络提供了SFP端口。(6)完整的网路诊断工具箱。从Ping、Trace
43、 Route到流量生成及业务详细统计分析，FrameScope Pro提供了一系列完整的诊断工具。第9章 网络测试与性能评价9.3.2 网络测试软件网络测试软件网络测试软件很多，常见的有Iperf和Netperf等。Iperf是由美国应用网络研究国家实验室(National Laboratory for Applied Network Research，NLANR)开发的，其主要目标是为了帮助系统管理员微调网络应用程序和服务器的TCP参数。Netperf是惠普公司开发的测试各种网络性能的基准工具集，适用于大多数网络类型的TCP/UDP端对端性能测试。这里以Netperf为例介绍网络测试软件的功
44、能和使用方法。第9章 网络测试与性能评价Netperf根据应用的不同可以测试批量数据传输模式或请求/应答传输模式下的网络性能参数。Netperf的测试结果反映的是一个系统能够以多快的速度向另外一个系统发送数据，以及另外一个系统能够以多快的速度接收数据。Netperf工具以客户机/服务器方式工作。服务器端是netserver，用于侦听来自客户端的连接请求；客户端是netperf，用来向服务器端发起网络测试请求。在客户端和服务器端之间首先要建立控制连接，用于传递有关测试的配置信息，也传递测试结果。在控制连接建立后，客户端与服务器之间再建立一个测试连接，用于传递具体的流量模式，以便进行网络测试。Ne
45、tperf连接建立和测试过程如图9-16所示。第9章 网络测试与性能评价图9-16 Netperf连接建立和测试过程第9章 网络测试与性能评价在Unix系统中，Netperf通过命令行参数来控制测试类型和测试选项，根据作用范围的不同，Netperf的命令行参数分为全局命令行参数和测试相关的局部参数，两者之间使用“-”分隔。Netperf语法格式为Netperf global options-test-specific options第9章 网络测试与性能评价第9章 网络测试与性能评价第9章 网络测试与性能评价第9章 网络测试与性能评价1批流量的性能测试批流量的性能测试典型的批量数据传输例子有F
46、TP和其他类似的网络应用(即一次传输整个文件)。根据使用传输协议的不同，批量数据传输又分为TCP批量传输(TCP_STREAM)和UDP批量传输(UPP_STREAM)。1)TCP_STREAMNetperf在默认情况下进行TCP批量传输，即-t TCP_STREAM。测试过程中，netperf向netserver发送批量的TCP数据分组，以确定数据传输过程中的吞吐率：第9章 网络测试与性能评价#./netperf-H 192.168.0.28-l 60TCP STREAM TEST to 192.168.0.28Recv Send SendSocket Socket Message Elap
47、sedSize Size Size Time Throughputbytes bytes bytes s.106 b/s87380 16384 16384 60.00 88.00第9章 网络测试与性能评价从netperf的结果输出中，知道以下的一些信息：远端系统(server)使用大小为87380字节的Socket接收缓冲；本地系统(client)使用大小为16384字节的Socket发送缓冲；向远端系统发送的测试分组大小为16384字节；测试经历的时间为60秒；吞吐率的测试结果为88 Mb/s。第9章 网络测试与性能评价第9章 网络测试与性能评价通过修改以上的参数，并观察结果的变化，可以确定
48、是什么因素影响了连接的吞吐率。例如，如果怀疑路由器由于缺乏足够的缓冲空间，使得转发大的分组时存在问题，就可以增加测试分组(-m)的大小，以观察吞吐率的变化：#./netperf-H 192.168.0.28-l 60-m 2048TCP STREAM TEST to 192.168.0.28Recv Send SendSocket Socket Message ElapsedSize Size Size Time Throughputbytes bytes bytes s 106 b/s87380 16384 2048 60.00 87.62第9章 网络测试与性能评价在这里，测试分组的大小减少
49、到2048字节，而吞吐率却没有很大的变化(与前面例子中测试分组大小为16k字节相比)。相反，如果吞吐率有了较大的提升，则说明在网络中间的路由器确实存在缓冲区的问题。第9章 网络测试与性能评价2)UDP_STREAMUDP_STREAM用来测试进行UDP批量传输时的网络性能。需要注意的是，此时测试分组的大小不得大于Socket的发送与接收缓冲区大小，否则netperf会报出错提示：#./netperf-t UDP_STREAM-H 192.168.0.28-l 60UDP UNIDIRECTIONAL SEND TEST to 192.168.0.28udp_send:data send err
50、or:Message too long第9章 网络测试与性能评价为了避免这样的情况，可以通过命令行参数限定测试分组的大小，或者增加socket的发送/接收缓冲大小。UDP_STREAM方式使用与TCP_STREAM方式相同的局部命令行参数，因此，这里可以使用-m来修改测试中使用分组的大小：#./netperf-t UDP_STREAM-H 192.168.0.28-m 1024UDP UNIDIRECTIONAL SEND TEST to 192.168.0.28Socket Message Elapsed MessagesSize Size Time Okay Errors Throughp
