第八章第八章网络设备测试网络设备测试测试标准及路由器测试测试标准及路由器测试o目标目标：n了解相关标准了解相关标准n学习路由器的常用指标学习路由器的常用指标及测试方法及测试方法o主要内容主要内容n1相关标准相关标准n2测量方法概述测量方法概述n3路由器的性能指标路由器的性能指标n4路由器性能测试路由器性能测试n5测试实例测试实例9/26/20249/26/20241 11 1 相关标准相关标准oRFC2544RFC2544 (Benchmarking Methodology for Network (Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices)Interconnect Devices)oRFC2889RFC2889（BenchmarkingBenchmarkingMethodologyMethodologyforforLANLANSwSwitchingitchingDevicesDevices）oYD/T1156-2001YD/T1156-2001路由器测试规范高端路由器路由器测试规范高端路由器oYD/T1098-2001YD/T1098-2001路由器测试规范低端路由器路由器测试规范低端路由器oYD/T1141-2001YD/T1141-2001 千兆比以太网交换机测试方法千兆比以太网交换机测试方法oYD/T1142-2001YD/T1142-2001 IP IP电话网守设备技术要求及测试方法电话网守设备技术要求及测试方法oYD/T1072-2000YD/T1072-2000 IP IP电话网关设备测试方法电话网关设备测试方法oYD/T1075-2000YD/T1075-2000 网络接入服务器（网络接入服务器（NASNAS）测试方法）测试方法oYD/T1171-2001 IPYD/T1171-2001 IP网络技术要求网络技术要求网络性能参数与指标网络性能参数与指标9/26/20249/26/20242 2相关标准相关标准- -续续oYD/T1251.1-2003YD/T1251.1-2003 路由协议一致性测试方法路由协议一致性测试方法中间系中间系统到中间系统路由交换协议（统到中间系统路由交换协议（IS-IS) IS-IS) oYD/T1251.2-2003YD/T1251.2-2003 路由协议一致性测试方法路由协议一致性测试方法开放最开放最短路径优先协议（短路径优先协议（OSPFOSPF） oYD/T1251.3-2003YD/T1251.3-2003 路由协议一致性测试方法路由协议一致性测试方法边界网边界网关协议（关协议（BGP4BGP4） oYD/T1260-2003YD/T1260-2003 基于端口的虚拟局域网（基于端口的虚拟局域网（VLANVLAN）技术要）技术要求和测试方法求和测试方法oYD/T1033-2000YD/T1033-2000 传输性能的指标系列传输性能的指标系列oYD/T10912000YD/T10912000 56kbit/s 56kbit/s调制解调器接口及传输性能调制解调器接口及传输性能技术要求和测试方法技术要求和测试方法9/26/20249/26/20243 3Request for Comments: 2544Request for Comments: 2544oNetwork Working GroupNetwork Working Group， Benchmarking Methodology Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devicesfor Network Interconnect Devices， S. Bradner S. Bradner， Harvard UniversityHarvard University， J. McQuaid J. McQuaid， NetScout NetScout SystemsSystems， March 1999 March 1999oThis document discusses and defines a number of This document discusses and defines a number of tests that may be used to describe the perfo-tests that may be used to describe the perfo-rmance characteristics of a network intercon-rmance characteristics of a network intercon-necting device. necting device. In addition to defining the In addition to defining the tests this document also describes specific tests this document also describes specific formats for reporting the results of the tests. formats for reporting the results of the tests. 9/26/20249/26/20244 4RFC2544 Benchmarking tests 1RFC2544 Benchmarking tests 1： ThroughputThroughputoDefinition:Definition: The maximum rate at which none of the The maximum rate at which none of the offered frames are dropped by the offered frames are dropped by the device.device.o详见：详见：RFC 1242RFC 1242o吞吐量测试可以确定被测试设备吞吐量测试可以确定被测试设备(DUT)(DUT)或被或被测试系统测试系统(SUT)(SUT)在不丢弃包的情况下所能支在不丢弃包的情况下所能支持的吞吐速率。持的吞吐速率。o二分法二分法9/26/20249/26/20245 5Throughput test-ProcedureThroughput test-ProcedureoSend a specific number of frames at a Send a specific number of frames at a specific rate through the DUT and then count specific rate through the DUT and then count the frames that are transmitted by the DUT. the frames that are transmitted by the DUT. oIf the count of offered frames is equal to If the count of offered frames is equal to the count of received frames, the fewer the count of received frames, the fewer frames are received than were transmitted, frames are received than were transmitted, the rate of the offered stream is reduced the rate of the offered stream is reduced and the test is rerun. and the test is rerun. oThe throughput is the fastest rate at which The throughput is the fastest rate at which the count of test frames transmitted by the the count of test frames transmitted by the DUT is equal to the number of test frames DUT is equal to the number of test frames sent to it by the test equipment.sent to it by the test equipment.9/26/20249/26/20246 6RFC2544 Benchmarking tests 2RFC2544 Benchmarking tests 2： LatencyLatencyDefinition:Definition:oFor For store and forward devicesstore and forward devices: : The time interval starting when the The time interval starting when the last bit of the last bit of the input frameinput frame reaches the input port and ending when the reaches the input port and ending when the first bit of the output framefirst bit of the output frame is seen on the output is seen on the output port.port.oFor For bit forwarding devicesbit forwarding devices: : The time interval starting when The time interval starting when the end of the first bit the end of the first bit of the input frameof the input frame reaches the input port and ending reaches the input port and ending when when the start of the first bit of the output framethe start of the first bit of the output frame is is seen on the output port.seen on the output port. 由此定义看：仅包括排队和处理时延，不包括传输时延？由此定义看：仅包括排队和处理时延，不包括传输时延？9/26/20249/26/20247 7延时测试延时测试o延时测试延时测试测量一台测量一台DUT DUT 在有负载条件下转发数据包所需在有负载条件下转发数据包所需的时间。的时间。SmartApplications SmartApplications 在规定时间内生成在规定时间内生成100%100%的的负载负载( (或者按测试设置中规定的比例或者按测试设置中规定的比例) )。在测试过程中，。在测试过程中，SmartApplications SmartApplications 测量每对端口上的每一个包的延时。测量每对端口上的每一个包的延时。o对于对于存储转发（存储转发（Store-and-forwardStore-and-forward）设备来说，测量设备来说，测量的延时是指从输入帧的最后一个比特达到输入端口的时的延时是指从输入帧的最后一个比特达到输入端口的时刻到输出帧的第一个比特出现在输出端口上的时刻的时刻到输出帧的第一个比特出现在输出端口上的时刻的时间间隔。对于间间隔。对于cut-throughout cut-throughout 设备来说，延时是指从设备来说，延时是指从输入帧的第一比特达到输入端口的时刻到输出帧的第一输入帧的第一比特达到输入端口的时刻到输出帧的第一比特出现在输出端口的时刻的间隔。测试设置中规定的比特出现在输出端口的时刻的间隔。测试设置中规定的每一种包长度都要进行延时测试。每一种包长度都要进行延时测试。 9/26/20249/26/20248 8Latency test-Procedure:Latency test-Procedure:oSend a stream of frames at a particular frame size Send a stream of frames at a particular frame size through the DUT at the determined throughput rate to a through the DUT at the determined throughput rate to a specific destination. The stream SHOULD be at least specific destination. The stream SHOULD be at least 120 seconds in duration. 120 seconds in duration. oAn identifying tag SHOULD be included in one frame An identifying tag SHOULD be included in one frame after 60 seconds with the type of tag being after 60 seconds with the type of tag being implementation dependent. The time at which this frame implementation dependent. The time at which this frame is fully transmitted is recorded (is fully transmitted is recorded (timestamp Atimestamp A). The ). The receiver logic in the test equipment MUST recognize the receiver logic in the test equipment MUST recognize the tag information in the frame stream and record the time tag information in the frame stream and record the time at which the tagged frame was received (at which the tagged frame was received (timestamp Btimestamp B).).oThe latency is timestamp B minus timestamp AThe latency is timestamp B minus timestamp A。RFC 1242RFC 1242oThe test MUST be repeated at least 20 times with the The test MUST be repeated at least 20 times with the reported value being the average of the recorded reported value being the average of the recorded values.values.9/26/20249/26/20249 9RFC2544 Benchmarking tests 3RFC2544 Benchmarking tests 3： Frame Frame loss rateloss rateoDefinition:Definition: Percentage of frames Percentage of frames thatthat should have been should have been forwarded by a network device under steady state forwarded by a network device under steady state (constant) load(constant) load thatthat were not forwarded due to were not forwarded due to lack of resourceslack of resources. .（如何理解两个如何理解两个that? that? 并列修饰。并列修饰。）oRFC 1242RFC 1242o包丢失测试通过测量由于缺少资源而未转发的包的包丢失测试通过测量由于缺少资源而未转发的包的比例来显示高负载状态下比例来显示高负载状态下DUTDUT的性能。的性能。9/26/20249/26/20241010Frame Loss rate-test ProcedureFrame Loss rate-test ProcedureoSend a Send a specific number of framesspecific number of frames at a at a specific ratespecific rate through the DUT to be tested and count the frames that through the DUT to be tested and count the frames that are transmitted by the DUT. The frame loss rate at are transmitted by the DUT. The frame loss rate at each point is calculated using the following equation:each point is calculated using the following equation: ( ( input_count - output_count ) * 100 ) / input_count ( ( input_count - output_count ) * 100 ) / input_countoThe first trial SHOULD be run for the frame rate that The first trial SHOULD be run for the frame rate that corresponds to 100% of the maximum rate for the frame corresponds to 100% of the maximum rate for the frame size on the input media. Repeat the procedure for the size on the input media. Repeat the procedure for the rate that corresponds to 90% of the maximum rate used rate that corresponds to 90% of the maximum rate used and then for 80% of this rate. This sequence SHOULD be and then for 80% of this rate. This sequence SHOULD be continued (at reducing 10% intervals) until there are continued (at reducing 10% intervals) until there are two successive trials in which no frames are lost.two successive trials in which no frames are lost. 9/26/20249/26/20241111RFC2544 Benchmarking tests 4RFC2544 Benchmarking tests 4： Back- Back-to-backto-backoDefinition:Definition:nFixed length frames presented at a rate Fixed length frames presented at a rate such that there is the minimum legal such that there is the minimum legal separation for a given medium between separation for a given medium between frames over a short to medium period of frames over a short to medium period of time, starting from an idle state.time, starting from an idle state.nMeasurement units: Number of N-octet Measurement units: Number of N-octet frames in burstframes in burstoRFC1242RFC12429/26/20249/26/20241212背靠背性能测试背靠背性能测试o背靠背性能测试通过背靠背性能测试通过以最大帧速率发送以最大帧速率发送突发传输流突发传输流并并测量无包丢失时的最大突发（测量无包丢失时的最大突发（BurstBurst）长度）长度( (总包总包数量数量) )来测试来测试DUTDUT的缓冲区容量。的缓冲区容量。oSmartApplications SmartApplications 在全负载条件下生成突发传输在全负载条件下生成突发传输流，如果所有的包都得到转发，就增加突发长度，流，如果所有的包都得到转发，就增加突发长度，并重新进行测试。但是，如果某一对端口上出现包并重新进行测试。但是，如果某一对端口上出现包丢失，丢失，SmartApplicationsSmartApplications将突发长度减少一半并将突发长度减少一半并再次进行测试。然后，再次进行测试。然后，SmartApplicationsSmartApplications利用二利用二分搜索查找无包丢失时的最大突发长度。测试设置分搜索查找无包丢失时的最大突发长度。测试设置中规定的每一种包长度都要进行背到背性能测试。中规定的每一种包长度都要进行背到背性能测试。9/26/20249/26/20241313Back-to-backtest procedureBack-to-backtest procedureoSend a burst of frames with minimum inter-frame gaps to Send a burst of frames with minimum inter-frame gaps to the DUT and count the number of frames forwarded by the the DUT and count the number of frames forwarded by the DUT. If the count of transmitted frames is equal to DUT. If the count of transmitted frames is equal to the number of frames forwarded the the number of frames forwarded the length of the burstlength of the burst is increased and the test is rerun.is increased and the test is rerun.oIf the number of forwarded frames is less than the If the number of forwarded frames is less than the number transmitted, the number transmitted, the length of the burstlength of the burst is reduced is reduced and the test is rerun.and the test is rerun.oThe back-to-back value is the number of frames in the The back-to-back value is the number of frames in the longest burst that the DUT will handle without the loss longest burst that the DUT will handle without the loss of any frames.of any frames. The trial length MUST be at least 2 The trial length MUST be at least 2 seconds and SHOULD be repeated at least 50 times with seconds and SHOULD be repeated at least 50 times with the average of the recorded values being reported.the average of the recorded values being reported.9/26/20249/26/20241414RFC2544 Benchmarking tests 5RFC2544 Benchmarking tests 5： System recoverySystem recoveryoObjective:Objective: To characterize the speed at which a To characterize the speed at which a DUT recovers from an overload condition.DUT recovers from an overload condition.oProcedure:Procedure: First determine the throughput for a First determine the throughput for a DUT at each of the listed frame sizes. Send a DUT at each of the listed frame sizes. Send a stream of frames at a rate 110% of the recorded stream of frames at a rate 110% of the recorded throughput rate or the maximum rate for the throughput rate or the maximum rate for the mediamedia（线速）（线速）, whichever is lower, for at least , whichever is lower, for at least 60 seconds. At 60 seconds. At Timestamp ATimestamp A reduce the frame reduce the frame rate to 50% of the above rate and record the rate to 50% of the above rate and record the time of the last frame lost (time of the last frame lost (Timestamp BTimestamp B). ). The The system recovery time is determined by system recovery time is determined by subtracting Timestamp B from Timestamp A.subtracting Timestamp B from Timestamp A.9/26/20249/26/20241515RFC2544 Benchmarking tests 6RFC2544 Benchmarking tests 6：ResetResetoObjective:Objective: To characterize the speed at which a DUT To characterize the speed at which a DUT recovers from a device or software reset.recovers from a device or software reset.oProcedure:Procedure: First determine the throughput for the DUT First determine the throughput for the DUT for the minimum frame size on the media used in the for the minimum frame size on the media used in the testing. Send a continuous stream of frames at the testing. Send a continuous stream of frames at the determined throughput rate for the minimum sized frames. determined throughput rate for the minimum sized frames. Cause a reset in the DUT. Monitor the output until Cause a reset in the DUT. Monitor the output until frames begin to be forwarded and record the time that the frames begin to be forwarded and record the time that the last frame (Timestamp A) of the initial stream and the last frame (Timestamp A) of the initial stream and the first frame of the new stream (Timestamp B) are received.first frame of the new stream (Timestamp B) are received.oThe reset value is obtained by subtracting Timestamp A The reset value is obtained by subtracting Timestamp A from Timestamp B. from Timestamp B. oHardware and software resets, as well as a power Hardware and software resets, as well as a power interruption SHOULD be tested. interruption SHOULD be tested. 9/26/20249/26/20241616转发能力测试实例转发能力测试实例o思博伦（思博伦（SpirentSpirent）通）通信的信的SmartBits 6000BSmartBits 6000Bo依据依据RFC 2544RFC 2544完成完成n吞吐率吞吐率n延迟延迟n帧丢失率帧丢失率nBack to BackBack to Back测试测试 9/26/20249/26/202417173 3 路由器的测试指标路由器的测试指标o1 1、吞吐量、吞吐量：吞吐量是指路由器的包转发能力。吞吐量与路由器的：吞吐量是指路由器的包转发能力。吞吐量与路由器的端口数量、端口速率、数据包长度、数据包类型、路由计算模式端口数量、端口速率、数据包长度、数据包类型、路由计算模式（分布或集中）以及测试方法有关，一般泛指处理器处理数据包（分布或集中）以及测试方法有关，一般泛指处理器处理数据包的能力。高速路由器的包转发能力至少应在的能力。高速路由器的包转发能力至少应在2020包包/ /秒以上。秒以上。o端口吞吐量端口吞吐量： 端口吞吐量是路由器在某端口上的包转发能力。通常采端口吞吐量是路由器在某端口上的包转发能力。通常采用两个相同速率测试接口。一般测试接口可能与接口位置及关系用两个相同速率测试接口。一般测试接口可能与接口位置及关系相关，例如同一插卡上端口间测试的吞吐量可能与不同插卡上端相关，例如同一插卡上端口间测试的吞吐量可能与不同插卡上端口间吞吐量值不同。口间吞吐量值不同。整机吞吐量整机吞吐量： 整机吞吐量是指设备整机的包转发能力，是设备性能的整机吞吐量是指设备整机的包转发能力，是设备性能的重要指标。路由器的工作在于根据重要指标。路由器的工作在于根据IPIP包头或者包头或者MPLSMPLS（多协议标签（多协议标签交换）标记选路，因此性能指标是指每秒转发包的数量。整机吞交换）标记选路，因此性能指标是指每秒转发包的数量。整机吞吐量通常小于路由器所有端口吞吐量之和。吐量通常小于路由器所有端口吞吐量之和。 9/26/20249/26/20241818路由器的测试指标路由器的测试指标o2 2、背板能力、背板能力：背板指输入与输出端口间的物理通：背板指输入与输出端口间的物理通路。路。o背板能力是路由器的内部实现，传统路由器采用共背板能力是路由器的内部实现，传统路由器采用共享背板，但是应用于高性能路由器时不可避免的会享背板，但是应用于高性能路由器时不可避免的会遇到拥塞问题，其次也很难设计出高速的共享总线，遇到拥塞问题，其次也很难设计出高速的共享总线，所以现有的高速路由器一般采用可交换式背板的设所以现有的高速路由器一般采用可交换式背板的设计。计。o背板能力通常大于依据吞吐量和测试包长所计算的背板能力通常大于依据吞吐量和测试包长所计算的值。但是背板能力只能在设计中体现，一般无法测值。但是背板能力只能在设计中体现，一般无法测试。试。 （电磁兼容性设计电磁兼容性设计）9/26/20249/26/20241919路由器的测试指标路由器的测试指标o3 3、丢包率、丢包率：丢包率是指路由器在稳定的持：丢包率是指路由器在稳定的持续负荷下，由于资源缺少而不能转发的数据续负荷下，由于资源缺少而不能转发的数据包在应该转发的数据包中所占的比例。包在应该转发的数据包中所占的比例。n丢包率通常用作衡量路由器在超负荷工作时路丢包率通常用作衡量路由器在超负荷工作时路由器的性能由器的性能。n丢包率与数据包长度以及包发送频率相关丢包率与数据包长度以及包发送频率相关，在，在一些环境下，可以加上路由抖动或大量路由后一些环境下，可以加上路由抖动或大量路由后进行测试模拟。进行测试模拟。9/26/20249/26/20242020路由器的测试指标路由器的测试指标o4 4、时延以及时延抖动、时延以及时延抖动：时延是指数据包第一个比：时延是指数据包第一个比特进入路由器到最后一个比特从路由器输出的时间特进入路由器到最后一个比特从路由器输出的时间间隔。该时间间隔是存储转发方式工作的路由器的间隔。该时间间隔是存储转发方式工作的路由器的处理时间。时延与数据包的长度和链路速率都有关，处理时间。时延与数据包的长度和链路速率都有关，通常在路由器端口吞吐量范围内进行测试。通常在路由器端口吞吐量范围内进行测试。o时延对网络性能影响较大时延对网络性能影响较大, , 对高速路由器，在最差对高速路由器，在最差情况下情况下, , 要求对要求对15181518字节及以下的字节及以下的IPIP包时延均都小包时延均都小于于1ms1ms。o时延抖动是指时延的变化时延抖动是指时延的变化。数据业务对时延抖动不。数据业务对时延抖动不敏感，所以该指标通常不作为衡量高速路由器的重敏感，所以该指标通常不作为衡量高速路由器的重要指标。对要指标。对IPIP上除数据外的其它业务，如语音、视上除数据外的其它业务，如语音、视频业务，该指标才有测试的必要性（频业务，该指标才有测试的必要性（VoIPVoIP）。）。9/26/20249/26/20242121路由器的测试指标路由器的测试指标o5 5、路由表容量、路由表容量：路由器通常依靠所建立及维护的：路由器通常依靠所建立及维护的路由表来决定包的转发。路由表能力是指路由表内路由表来决定包的转发。路由表能力是指路由表内所容纳路由表项数量的极限。所容纳路由表项数量的极限。o由于在由于在InternetInternet上执行上执行BGPBGP（边界网关协议）的路（边界网关协议）的路由器通常拥有数十万条路由表项，所以该项目也是由器通常拥有数十万条路由表项，所以该项目也是路由器能力的重要体现。路由器能力的重要体现。o一般而言，一般而言，高速路由器应该能够支持至少高速路由器应该能够支持至少2525万条路万条路由由，平均每个目的地址至少提供平均每个目的地址至少提供2 2条路径条路径，系统必，系统必须支持至少须支持至少2525个个BGPBGP对等以及至少对等以及至少5050个个IGPIGP邻居。邻居。 9/26/20249/26/20242222路由器的测试指标路由器的测试指标o6 6、QoSQoS（服务质量）能力（服务质量）能力：主要用于度量与某种业：主要用于度量与某种业务相关的一整套性能。务相关的一整套性能。n队列管理机制队列管理机制：队列管理控制机制通常指路由器拥塞管：队列管理控制机制通常指路由器拥塞管理机制及其队列调度算法。常见的方法有理机制及其队列调度算法。常见的方法有REDRED（随机早期（随机早期预测）、预测）、WREDWRED（加权随机预测）、（加权随机预测）、WRRWRR（加权轮询）、（加权轮询）、WFQWFQ（加权平均队列）、以及改进后的加权公平流排队算（加权平均队列）、以及改进后的加权公平流排队算法法WF2QWF2Q等。等。n排队策略排队策略：支持公平排队算法，支持加权公平排队算法。：支持公平排队算法，支持加权公平排队算法。该算法给每个队列一个权（该算法给每个队列一个权（weightweight），由它决定该队列），由它决定该队列可享用的链路带宽。这样，实时业务可以确实得到所要可享用的链路带宽。这样，实时业务可以确实得到所要求的性能，非弹性业务流可以与普通（求的性能，非弹性业务流可以与普通（Best-effortBest-effort）业）业务流相互隔离。务流相互隔离。9/26/20249/26/20242323路由器的测试指标路由器的测试指标o6 6、QoSQoS（服务质量）能力（服务质量）能力（续）（续）n拥塞控制拥塞控制: : 必须支持必须支持WFQWFQ、REDRED等拥塞控制机制。由等拥塞控制机制。由该机制可以为不符合其业务级别该机制可以为不符合其业务级别CIR/BurstCIR/Burst合同的流合同的流量标记一个较高的丢弃优先级，该优先级应比满足量标记一个较高的丢弃优先级，该优先级应比满足合同的流量和尽力而为的流量的丢弃优先级高。合同的流量和尽力而为的流量的丢弃优先级高。 在在有可能存在输出队列争抢的交换环境中，必须提供有可能存在输出队列争抢的交换环境中，必须提供有效的方法消除头部拥塞。有效的方法消除头部拥塞。n端口硬件队列数端口硬件队列数：通常路由器所支持的优先级由端：通常路由器所支持的优先级由端口硬件队列来保证。每个队列中的优先级由队列调口硬件队列来保证。每个队列中的优先级由队列调度算法控制。度算法控制。9/26/20249/26/20242424路由器的测试指标路由器的测试指标o7 7、网管能力、网管能力：网管是指网络管理员通过网络管理：网管是指网络管理员通过网络管理程序对网络上资源进行集中化管理的操作，包括配程序对网络上资源进行集中化管理的操作，包括配置管理、计账管理、性能管理、差错管理和安全管置管理、计账管理、性能管理、差错管理和安全管理。理。o设备所支持的网管程度体现设备的设备所支持的网管程度体现设备的可管理性与可维可管理性与可维护性护性，通常使用，通常使用SNMPv2SNMPv2协议进行管理。协议进行管理。o网管粒度网管粒度指示路由器管理的精细程度，如管理到端指示路由器管理的精细程度，如管理到端口、到网段、到口、到网段、到IPIP地址、到地址、到MACMAC地址等粒度。管理地址等粒度。管理粒度可能会影响路由器转发能力。粒度可能会影响路由器转发能力。9/26/20249/26/20242525路由器的测试指标路由器的测试指标o8 8、突发量能力、突发量能力：突发量是指以最小帧间隔：突发量是指以最小帧间隔发送最多数据包而不引起丢包时的数据包数发送最多数据包而不引起丢包时的数据包数量，该指标用于测试路由器的缓存能力。量，该指标用于测试路由器的缓存能力。n具有具有线速线速双工转发能力的路由器，此指标值无双工转发能力的路由器，此指标值无限大。限大。n网络中数据的流量并不是一成不变的，有时整网络中数据的流量并不是一成不变的，有时整个网络的数据会在一段时间内急骤增加，甚至个网络的数据会在一段时间内急骤增加，甚至达到物理介质的理论速度，因此使用突发量能达到物理介质的理论速度，因此使用突发量能力来描述这种环境下路由器的表现。力来描述这种环境下路由器的表现。 9/26/20249/26/20242626插页插页线速？线速？o线速（线速（Wire SpeedWire Speed）：线速是指理论上线缆通过最）：线速是指理论上线缆通过最大帧数时的状态。大帧数时的状态。o在在LANLAN交换机之类的产品目录中所说的交换机之类的产品目录中所说的“支持线速支持线速”，表示的是：，表示的是：线缆中流过的帧数理论上支持最大线缆中流过的帧数理论上支持最大帧数帧数。o如果是以太网，如果是以太网，MACMAC帧最小为帧最小为64B64B，这种，这种64B64B的帧最的帧最大限量通过线缆的状态就是大限量通过线缆的状态就是“线速线速”。n10M10M以太网以太网1 1秒为秒为1 1万万48814881个，个，100M100M以太网为以太网为10M10M的的1010倍倍-1414万万88108810个。个。 9/26/20249/26/20242727路由器的测试指标路由器的测试指标o9 9、可靠性与可用性、可靠性与可用性：o设备的冗余设备的冗余：冗余可以包括接口冗余、插卡冗余、电源：冗余可以包括接口冗余、插卡冗余、电源冗余、系统板冗余、时钟板冗余、设备冗余等。冗余用冗余、系统板冗余、时钟板冗余、设备冗余等。冗余用于保证设备的可靠性与可用性，冗余量的设计应当在设于保证设备的可靠性与可用性，冗余量的设计应当在设备可靠性要求与投资间折衷。路由器可以通过备可靠性要求与投资间折衷。路由器可以通过VRRPVRRP等协等协议来保证路由器的冗余。议来保证路由器的冗余。o热插拔组件热插拔组件：由于路由器通常要求：由于路由器通常要求2424小时工作，所以更小时工作，所以更换部件不应影响路由器工作。部件热插拔是路由器换部件不应影响路由器工作。部件热插拔是路由器2424小小时工作的保障。时工作的保障。o无故障工作时间无故障工作时间：该指标按照统计方式指出设备无故障：该指标按照统计方式指出设备无故障工作的时间。一般无法测试，可以通过主要器件的无故工作的时间。一般无法测试，可以通过主要器件的无故障工作时间计算或大量相同设备的工作情况计算障工作时间计算或大量相同设备的工作情况计算9/26/20249/26/20242828路由器的测试指标路由器的测试指标o内部时钟精度内部时钟精度：拥有：拥有ATMATM端口做电路仿真或者端口做电路仿真或者POSPOS口的路由器互连口的路由器互连通常需要同步。在使用内部时钟时，其精度会影响误码率。通常需要同步。在使用内部时钟时，其精度会影响误码率。o高速路由器的可靠性与可靠性规定应达到以下要求：高速路由器的可靠性与可靠性规定应达到以下要求：o 系统应达到或超过系统应达到或超过99.999%99.999%的可用性。的可用性。o 无故障连续工作时间：无故障连续工作时间：MTBF10MTBF10万小时。万小时。o 故障恢复时间：系统故障恢复时间故障恢复时间：系统故障恢复时间 30 mins 30 mins。o 系统应具有自动保护切换功能。主备用切换时间应小于系统应具有自动保护切换功能。主备用切换时间应小于50ms50ms。o SDH SDH和和ATMATM接口应具有自动保护切换功能，切换时间应小于接口应具有自动保护切换功能，切换时间应小于50ms50ms。o 要求设备具有高可靠性和高稳定性。主处理器、主存储器、交要求设备具有高可靠性和高稳定性。主处理器、主存储器、交换矩阵、电源、总线仲裁器和管理接口等系统主要部件应具有热换矩阵、电源、总线仲裁器和管理接口等系统主要部件应具有热备份冗余。备份冗余。o 系统必须不存在单故障点。系统必须不存在单故障点。9/26/20249/26/202429294 4 路由器测试路由器测试o一般可以分成以下几类：一般可以分成以下几类：n功能测试功能测试n性能测试性能测试n稳定性可靠性测试稳定性可靠性测试n一致性测试一致性测试n互操作性测试互操作性测试n网管测试网管测试o路由器测试方法通常分为本地测试法、分布测试法、路由器测试方法通常分为本地测试法、分布测试法、远端测试法和协同测试法。远端测试法和协同测试法。 9/26/20249/26/20243030（一）功能测试（一）功能测试 o（1 1）接口功能）接口功能：该功能用作将路由器连接到网络。：该功能用作将路由器连接到网络。可以分为局域网接口及广域网接口两种。局域网接可以分为局域网接口及广域网接口两种。局域网接口主要包括以太网、令牌环、令牌总线、口主要包括以太网、令牌环、令牌总线、FDDIFDDI等网等网络接口。广域网接口主要包括络接口。广域网接口主要包括E1/T1E1/T1、E3/T3E3/T3、DS3DS3、通用串行口（可转换成通用串行口（可转换成X.21DTE/DCEX.21DTE/DCE、V.35DTE/DCEV.35DTE/DCE、RS232DTE/DCERS232DTE/DCE、RS449DTE/DCERS449DTE/DCE、EIA530DTEEIA530DTE）等网）等网络接口。络接口。o（2 2）通信协议功能）通信协议功能：该功能负责处理通信协议，：该功能负责处理通信协议，可以包括可以包括TCP/IPTCP/IP、PPPPPP、X.25X.25、帧中继等协议。、帧中继等协议。o（3 3）数据包转发功能）数据包转发功能：该功能主要负责按照路由：该功能主要负责按照路由表内容在各端口（包括逻辑端口）间转发数据包并表内容在各端口（包括逻辑端口）间转发数据包并且改写链路层数据包头信息。且改写链路层数据包头信息。9/26/20249/26/20243131（一）功能测试（一）功能测试o（4 4）路由信息维护功能）路由信息维护功能：该功能负责运行路由协：该功能负责运行路由协议，维护路由表。路由协议可包括议，维护路由表。路由协议可包括RIPRIP、OSPFOSPF、BGPBGP等协议。等协议。o（5 5）管理控制功能）管理控制功能：路由器管理控制功能包括五：路由器管理控制功能包括五个功能，个功能，SNMPSNMP代理功能，代理功能，TelnetTelnet服务器功能，本地服务器功能，本地管理、远程监控和管理、远程监控和RMONRMON功能。通过多种不同的途径功能。通过多种不同的途径对路由器进行控制管理，并且允许纪录日志。对路由器进行控制管理，并且允许纪录日志。o（6 6）安全功能）安全功能：用于完成数据包过滤，地址转换，：用于完成数据包过滤，地址转换，访问控制，数据加密，防火墙，地址分配等功能。访问控制，数据加密，防火墙，地址分配等功能。9/26/20249/26/20243232（二）性能测试（二）性能测试 o1 1、吞吐量的测试、吞吐量的测试：对路由器吞吐量测试本质上就是找到路由器：对路由器吞吐量测试本质上就是找到路由器不丢失报文情况最高速度点，它包含了两层含义，首先要保证不丢失报文情况最高速度点，它包含了两层含义，首先要保证待转发的任何一帧都能够正确地转发到适当的地址，其次要充待转发的任何一帧都能够正确地转发到适当的地址，其次要充分发挥设备的转发能力。分发挥设备的转发能力。o假设测试粒度为假设测试粒度为dvdv，如果在某个速率，如果在某个速率v v下下DUTDUT能够正确转发，但能够正确转发，但在在v+dvv+dv速率下开始有出错的情况，则速率下开始有出错的情况，则v v即为吞吐量即为吞吐量。o由于帧的错误转发是一个随机过程，某一次测量过程中可以正由于帧的错误转发是一个随机过程，某一次测量过程中可以正确转发按特定速率发送的确转发按特定速率发送的N N个帧，但在重复的测试中就可能出现个帧，但在重复的测试中就可能出现丢失的现象，因此帧突发量的测试尽量选取较小的变化粒度，丢失的现象，因此帧突发量的测试尽量选取较小的变化粒度，并要持续较长时间，并要持续较长时间，重复测量多次求平均值重复测量多次求平均值。o即使对于同一台即使对于同一台DUTDUT，吞吐量也随帧大小的不同而改变，在测试，吞吐量也随帧大小的不同而改变，在测试过程中，要考虑各种帧尺寸下的情况，如果接收帧有校验和，过程中，要考虑各种帧尺寸下的情况，如果接收帧有校验和，接收时还必须执行完整的校验过程。接收时还必须执行完整的校验过程。9/26/20249/26/20243333（二）性能测试（二）性能测试o吞吐量的测试主要关心两个方面的性能，吞吐量的测试主要关心两个方面的性能，n一是待测设备的整体转发能力一是待测设备的整体转发能力n一个就是它对某种单一应用的支持程度。一个就是它对某种单一应用的支持程度。n因此在测试中，应包括一对端口的发送接收和因此在测试中，应包括一对端口的发送接收和全部端口同时发送接受两种极端情况下的吞吐全部端口同时发送接受两种极端情况下的吞吐量测试。量测试。n全部端口参与转发的情况下，主要是测试整机全部端口参与转发的情况下，主要是测试整机的吞吐量，可以选取多个端口，更重要的是选的吞吐量，可以选取多个端口，更重要的是选取性能高的端口，这样可以使整个路由器达到取性能高的端口，这样可以使整个路由器达到较大的负载。较大的负载。9/26/20249/26/20243434实测结果与理论吞吐率的对比实测结果与理论吞吐率的对比吞吞 吐吐 量量(pps)帧尺寸(字节)理理论论吞吞吐吐量量某某种种帧帧格格式式下下的的实实测测吞吞吐量吐量9/26/20249/26/20243535（二）性能测试（二）性能测试- -延时延时o2 2、延迟测试、延迟测试：互连设备的接受端在收到一：互连设备的接受端在收到一个待转发的帧后，在转发之前需要完成一个待转发的帧后，在转发之前需要完成一系列的操作，如计算路由，检查权限等。系列的操作，如计算路由，检查权限等。n从某一端口输入或转发到另一端口的帧，可能从某一端口输入或转发到另一端口的帧，可能因为来不及转发而需要在待测设备的缓冲队列因为来不及转发而需要在待测设备的缓冲队列中等候处理，这些都需要耗费一定的时间，导中等候处理，这些都需要耗费一定的时间，导致帧转发延迟，对致帧转发延迟，对延迟测试的目的就是要反映延迟测试的目的就是要反映DUTDUT执行转发操作的速度以及转发队列的处理执行转发操作的速度以及转发队列的处理情况情况。9/26/20249/26/20243636性能测试性能测试- -延时延时o存储转发设备和位转发设备中延迟的定义存储转发设备和位转发设备中延迟的定义不同。不同。局域网交换机多采用位转发方式，局域网交换机多采用位转发方式，而大多数路由器一般采用存储转发方式而大多数路由器一般采用存储转发方式。n对于采用对于采用存储转发方式存储转发方式的设备，延迟的计算方的设备，延迟的计算方法为：延迟法为：延迟 = = 输出帧的第一位出现在输出端输出帧的第一位出现在输出端口的时刻口的时刻 输入帧的最后一位到达输入端口输入帧的最后一位到达输入端口的时刻的时刻n对于对于位转发位转发设备：延迟设备：延迟 = = 输出帧的第一位出输出帧的第一位出现在输出端口的时刻现在输出端口的时刻 输入帧的第一位到达输入帧的第一位到达输入端口的时刻。输入端口的时刻。9/26/20249/26/20243737性能测试性能测试- -延时延时o根据延迟的定义，延迟是网络设备对一个报文的延迟，延迟根据延迟的定义，延迟是网络设备对一个报文的延迟，延迟的测试是以报文为单位进行测试的，理论上延迟测试要求测的测试是以报文为单位进行测试的，理论上延迟测试要求测得两个参数（输入帧的第一位到达输入端口的时刻，输出帧得两个参数（输入帧的第一位到达输入端口的时刻，输出帧的第一位出现在输出端口的时刻）。的第一位出现在输出端口的时刻）。o但但在工程中得到这两个参数是非常困难的在工程中得到这两个参数是非常困难的，因为，帧格式规，因为，帧格式规定帧的头几位为报文头，是报文的控制信息，欲测出常规报定帧的头几位为报文头，是报文的控制信息，欲测出常规报文的延迟，报文头是不能改变的，在一个流中，报文的报文文的延迟，报文头是不能改变的，在一个流中，报文的报文头都是相同的，通过记录帧的第一位到达输入端口的时刻和头都是相同的，通过记录帧的第一位到达输入端口的时刻和第一位出现在输出端口的时刻来计算延迟是不可能的，但是第一位出现在输出端口的时刻来计算延迟是不可能的，但是由于整个报文的延迟与报文中任意位的延迟相等，我们可以由于整个报文的延迟与报文中任意位的延迟相等，我们可以通过在报文的特殊位置加入特殊标志位进行测试。通过在报文的特殊位置加入特殊标志位进行测试。9/26/20249/26/20243838性能测试性能测试- -延时延时o在测试时，测试要持续足够长的时间，以已确定在测试时，测试要持续足够长的时间，以已确定的吞吐率通过的吞吐率通过DUTDUT连续发送数据帧到指定目的地连续发送数据帧到指定目的地的过程在的过程在120120秒以上；秒以上；o测试必须进行多次（测试必须进行多次（5050次以上），取其平均值，次以上），取其平均值，反映反映DUTDUT的统计性能，并且应在不改变设备配置的统计性能，并且应在不改变设备配置情况下，覆盖不同的帧尺寸；情况下，覆盖不同的帧尺寸；o测试的发送方与接受方必须有精确的时间同步；测试的发送方与接受方必须有精确的时间同步；o在测试时还要区分需要计算路由与不需要计算路在测试时还要区分需要计算路由与不需要计算路由两种情况，例如对于同属于一个数据包的连续由两种情况，例如对于同属于一个数据包的连续若干帧具有相同的转发地址，除了第一帧外，后若干帧具有相同的转发地址，除了第一帧外，后续各帧不需要再做路由计算。续各帧不需要再做路由计算。9/26/20249/26/20243939性能测试性能测试- -延时延时o由于延迟测试要涉及由于延迟测试要涉及时钟分辨率和同步精度时钟分辨率和同步精度等问等问题因此必须进行误差分析题因此必须进行误差分析o误差分为两类误差分为两类n第一类是时钟引起的误差第一类是时钟引起的误差n第二类是在线时间和代理计时的不同引起的的误差。第二类是在线时间和代理计时的不同引起的的误差。o因此在计算延迟时必须考虑时钟分辨率，时钟漂因此在计算延迟时必须考虑时钟分辨率，时钟漂移，实际发送报文的时间与定时器记录时间差额移，实际发送报文的时间与定时器记录时间差额等不确定因素的影响，并根据其值求出校正误差，等不确定因素的影响，并根据其值求出校正误差，算出真正的延迟结果算出真正的延迟结果9/26/20249/26/20244040（二）性能测试（二）性能测试- -丢弃率丢弃率o3 3、丢失率：丢失率指在稳定负载下应被网络设备、丢失率：丢失率指在稳定负载下应被网络设备正确转发，但由于资源缺乏没有被转发的帧的百分正确转发，但由于资源缺乏没有被转发的帧的百分比。比。o实际的测试方法可以是以一定速率向实际的测试方法可以是以一定速率向DUTDUT发送一定发送一定数目的帧，并对数目的帧，并对DUTDUT发送的帧进行计数。发送的帧进行计数。o在某一点的帧丢失率在某一点的帧丢失率 = = （发送帧（发送帧 接收帧）接收帧） 100 100）/ / 发送帧。发送帧。o该参数可以反映过载情况下网络设备的性能，并且该参数可以反映过载情况下网络设备的性能，并且有助于表明一个设备在面对广播风暴等网络异常情有助于表明一个设备在面对广播风暴等网络异常情况下的行为。况下的行为。9/26/20249/26/20244141性能测试性能测试- -丢弃率丢弃率o根据作用的不同，帧可以划分为多种类型，如根据作用的不同，帧可以划分为多种类型，如数据帧、学习帧、数据帧、学习帧、路由更新帧路由更新帧等，网络设备应当采取合适的丢弃策略，尽量保证等，网络设备应当采取合适的丢弃策略，尽量保证关键帧和重要帧的顺利传输。例如若丢失了某个关键的路由信关键帧和重要帧的顺利传输。例如若丢失了某个关键的路由信息帧，就有可能导致大量数据不能交换，从而引起更大的丢失息帧，就有可能导致大量数据不能交换，从而引起更大的丢失率。即使都是用户数据帧，那些具有率。即使都是用户数据帧，那些具有QoSQoS保证的应用数据应当及保证的应用数据应当及时转发。时转发。o由于丢失率测试主要考虑待测设备在超负荷运转情况下的异常由于丢失率测试主要考虑待测设备在超负荷运转情况下的异常行为，包括行为，包括帧的丢失、重发、乱序和错发帧的丢失、重发、乱序和错发等。在接收时不能简等。在接收时不能简单统计收到帧的个数，必须加以识别。这需要发送代理对帧进单统计收到帧的个数，必须加以识别。这需要发送代理对帧进行编号，接收代理可以通过对帧编号的查对来判断各种不同的行编号，接收代理可以通过对帧编号的查对来判断各种不同的异常情况。重发和乱序不算作丢失，但在接收帧总数里不能重异常情况。重发和乱序不算作丢失，但在接收帧总数里不能重复统计收到的重复帧。复统计收到的重复帧。9/26/20249/26/20244242性能测试性能测试- -丢弃率丢弃率o因为帧丢失是一个随机行为，需要进行多次测试（因为帧丢失是一个随机行为，需要进行多次测试（5050次）次）给出平均值。给出平均值。针对不同的帧格式要分别测量其丢失率，针对不同的帧格式要分别测量其丢失率，最好能够测量混合格式帧下对不同类型帧的丢失率最好能够测量混合格式帧下对不同类型帧的丢失率。o测试丢失率以前首先要获取特定帧格式、尺寸和在介质测试丢失率以前首先要获取特定帧格式、尺寸和在介质下的理论速率，然后估计该设备或端口的吞吐率，如果下的理论速率，然后估计该设备或端口的吞吐率，如果已经测试得出吞吐率，测试丢失率将按照吞吐率为最低已经测试得出吞吐率，测试丢失率将按照吞吐率为最低负载，然后逐渐增加负载，观察报文丢失情况。负载，然后逐渐增加负载，观察报文丢失情况。9/26/20249/26/20244343性能测试性能测试- -丢弃率丢弃率o在测试丢失率时，为了达到反映测试设备在超负荷情况在测试丢失率时，为了达到反映测试设备在超负荷情况下的实际运行情况，同时真实反映设备丢失率的情况，下的实际运行情况，同时真实反映设备丢失率的情况，可采用三种方式可采用三种方式n一对一端口发送和接收：一对一端口发送和接收：反映单端口的丢失情况，两端口可以反映单端口的丢失情况，两端口可以随机选取，重复测量随机选取，重复测量1010次计算平均值即可次计算平均值即可n多对一半网格扇入测试：多对一半网格扇入测试：通过发送代理（例如用通过发送代理（例如用3 3个）以一定个）以一定速率向待测设备的每个接收端口发送数据，所有数据帧均随机速率向待测设备的每个接收端口发送数据，所有数据帧均随机发向某一个发送端口。这种情况下，需要测量更多次数来反映发向某一个发送端口。这种情况下，需要测量更多次数来反映平均性能平均性能n多对多全网格浸没测试：多对多全网格浸没测试：多个结点（例如多个结点（例如4 4个）形成一个连通个）形成一个连通图，即任意端口要发送报文到其余各端口，任意端口要收到其图，即任意端口要发送报文到其余各端口，任意端口要收到其余各端口发向自身的报文。余各端口发向自身的报文。9/26/20249/26/20244444（二）性能测试（二）性能测试- -突发量测试突发量测试o4 4、突发量测试、突发量测试：突发量的测试是使用标准定义在：突发量的测试是使用标准定义在物理介质的极限速率发送用户数据，用来查看路由物理介质的极限速率发送用户数据，用来查看路由器忍耐力和对突发量的响应策略。该参数描述了路器忍耐力和对突发量的响应策略。该参数描述了路由器在最高负荷下的功能特性。由器在最高负荷下的功能特性。o帧突发量帧突发量是对是对DUTDUT的一个输入端口而言的，即在时的一个输入端口而言的，即在时间间T T内向内向DUTDUT的端口的端口I I输入输入y y个帧间隙为个帧间隙为t t的连续帧，的连续帧，如果前如果前x x个帧被成功转发，那么帧突发量为个帧被成功转发，那么帧突发量为x x。o帧突发量反映帧突发量反映DUTDUT的缓冲能力，缓冲区及分配策略，的缓冲能力，缓冲区及分配策略，同时在一定程度上反映同时在一定程度上反映DUTDUT的交换结构及调度算法。的交换结构及调度算法。例如，共享缓冲区结构，输入缓冲区结构，输出缓例如，共享缓冲区结构，输入缓冲区结构，输出缓冲区结构以及其它缓冲区结构的交换机必然有不同冲区结构以及其它缓冲区结构的交换机必然有不同的帧突发量。的帧突发量。9/26/20249/26/20244545性能测试性能测试- -突发量测试突发量测试o对突发量进行测试时，时间对突发量进行测试时，时间T T必须足够大，必须足够大，RFCRFC中规定测试时间中规定测试时间至少为至少为2 2秒。如果秒。如果T T时间内时间内DUTDUT能成功地转发所有帧，就应增加能成功地转发所有帧，就应增加T T值重新测量。测试重复至少值重新测量。测试重复至少5050次，然后求出帧突发量的平均值次，然后求出帧突发量的平均值和偏差。和偏差。o在测试中，在测试中，帧间隙时间帧间隙时间t t应该为最小值应该为最小值，为此，在帧突发量测试，为此，在帧突发量测试之前必须首先测量并确定最小帧间隙时间。帧间隙时间反映了之前必须首先测量并确定最小帧间隙时间。帧间隙时间反映了DUTDUT的接收速度。在通常情况下，的接收速度。在通常情况下，10M10M以太网的帧间隙取以太网的帧间隙取9.6 9.6 (s)(s)，100M100M以太网的帧间隙为以太网的帧间隙为0.96 (s)0.96 (s)。对于一个有多种介质。对于一个有多种介质（如以太网、令牌环网和（如以太网、令牌环网和ATMATM），每一种介质有多个端口（总端），每一种介质有多个端口（总端口数为口数为n n）的）的DUTDUT，测试时也应考虑多介质混合、多端口输入、，测试时也应考虑多介质混合、多端口输入、多端口输出等多种情况，测试帧长度也要覆盖各种情况。多端口输出等多种情况，测试帧长度也要覆盖各种情况。9/26/20249/26/20244646（二）性能测试（二）性能测试- -系统恢复能力测试系统恢复能力测试o5 5、系统恢复能力测试、系统恢复能力测试：网络是一个非常复杂的环境，路由器有：网络是一个非常复杂的环境，路由器有可能因为某种原因而出现软件的暂时故障，因此在出现软件崩可能因为某种原因而出现软件的暂时故障，因此在出现软件崩溃或协议混乱的情况下，系统应该能够自动实现系统恢复，为溃或协议混乱的情况下，系统应该能够自动实现系统恢复，为保证网络畅通，系统恢复的时间应该尽量小，同时在系统恢复保证网络畅通，系统恢复的时间应该尽量小，同时在系统恢复时，对外部的所有响应一般也不能全部终止。时，对外部的所有响应一般也不能全部终止。o在测试时应根据路由器吞吐量测试结果或根据介质允许的理论在测试时应根据路由器吞吐量测试结果或根据介质允许的理论速率来确定采用的帧发送速率，确保设备迅速过载，发送时间速率来确定采用的帧发送速率，确保设备迅速过载，发送时间持续至少持续至少6060秒，随后将发送速率降低秒，随后将发送速率降低50%50%，并记录当前发送的时，并记录当前发送的时间间T1T1，同样持续，同样持续6060秒，然后在接收端比较发送帧序号与接收帧秒，然后在接收端比较发送帧序号与接收帧序号，找到丢失的最后一帧，记它的发送时间为序号，找到丢失的最后一帧，记它的发送时间为T2T2，求出系统，求出系统恢复时间恢复时间T= T1- T2T= T1- T2，测试多次后，求出其平均值。，测试多次后，求出其平均值。9/26/20249/26/20244747（二）性能测试（二）性能测试- -系统重启能力测试系统重启能力测试o6 6、系统重启能力测试、系统重启能力测试：路由器在刚加电或重启动：路由器在刚加电或重启动后的一段时间内，不能接收和转发数据，这一无效后的一段时间内，不能接收和转发数据，这一无效时间段对评价路由器的性能也比较有用，如果重启时间段对评价路由器的性能也比较有用，如果重启的时间过长，会直接影响到设备的应用前景。的时间过长，会直接影响到设备的应用前景。o重启测试包括使用重启测试包括使用DUTDUT设备设备软件的软件的resetreset方式方式进行软进行软件系统重启测试；使用件系统重启测试；使用DUTDUT设备设备硬件的硬件的resetreset按钮按钮进进行重启测试；行重启测试；断电重启测试断电重启测试等三种方式。等三种方式。其中断电其中断电重启测试应在电源关掉重启测试应在电源关掉1010秒后进行秒后进行。o测试时以某尺寸和某速率发送一串连续的帧，当触测试时以某尺寸和某速率发送一串连续的帧，当触发一个重启时，记下原始数据流中收到的最后一帧发一个重启时，记下原始数据流中收到的最后一帧出现的时间出现的时间T1T1，同时记录重启后收到新的数据流的，同时记录重启后收到新的数据流的第一帧时间第一帧时间T2T2，得到重启时间，得到重启时间T= T1- T2 T= T1- T2 。9/26/20249/26/20244848（三）稳定性和可靠性测试（三）稳定性和可靠性测试 o大多数路由器需要每天大多数路由器需要每天2424小时，每周小时，每周7 7天连续工作，作为天连续工作，作为InternetInternet核心设备的骨干路由器的稳定性和可靠性尤其重要。核心设备的骨干路由器的稳定性和可靠性尤其重要。尤其要了解产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功尤其要了解产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力；按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规能的能力；按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力；以及在任一随机时刻需要和开始执行任务时处定状态的能力；以及在任一随机时刻需要和开始执行任务时处于可工作状态的程度。于可工作状态的程度。o路由器的稳定性和可靠性很难测试。路由器的稳定性和可靠性很难测试。一般可以通过两种途径的一般可以通过两种途径的得到：（得到：（1 1）厂家通过关键部件的可靠性以及备份程度计算出的）厂家通过关键部件的可靠性以及备份程度计算出的系统可靠性；（系统可靠性；（2 2）用户或厂家通过大量相同产品使用中的故障）用户或厂家通过大量相同产品使用中的故障率统计产品稳定性和可靠性。率统计产品稳定性和可靠性。当然，也可以通过在一定时间内当然，也可以通过在一定时间内对试运行结果的要求来在一定程度上保证路由器的可靠性与稳对试运行结果的要求来在一定程度上保证路由器的可靠性与稳定性。定性。9/26/20249/26/20244949（四）协议一致性测试：（四）协议一致性测试：o协议一致性测试旨在建议路由器所实现的协议是否协议一致性测试旨在建议路由器所实现的协议是否完全和协议规范所描述内容的一致完全和协议规范所描述内容的一致，路由器一致性，路由器一致性测试通常采用测试通常采用“黑箱黑箱”方法，方法，IUTIUT（被测试设备）（被测试设备）叫做叫做“黑箱黑箱” ” ，通过比较，通过比较IUTIUT的实际输出与预期输的实际输出与预期输出的异同，判定出的异同，判定IUTIUT在多大程度上与协议描述相一在多大程度上与协议描述相一致，确立通过一致性测试的致，确立通过一致性测试的IUTIUT在互联时成功率的在互联时成功率的高低。高低。o测试系统通过控制观察点测试系统通过控制观察点PCOPCO与被测试设备接口，与被测试设备接口，按照其应答是否遵守规范，即定时关系和数据匹配按照其应答是否遵守规范，即定时关系和数据匹配限制，测试的结果可分为限制，测试的结果可分为通过、失败、无结果通过、失败、无结果3 3种，种，不同的测试事件是通过不同的不同的测试事件是通过不同的PCOPCO来控制和观察的。来控制和观察的。9/26/20249/26/20245050协议一致性测试协议一致性测试o路由器是一种复杂的网络互连设备，需要在各个通路由器是一种复杂的网络互连设备，需要在各个通信层上实现多种协议。信层上实现多种协议。n如相应的接口的物理层和链路层协议、如相应的接口的物理层和链路层协议、IP/ICMPIP/ICMP等互联网等互联网层协议、层协议、TCP/UDPTCP/UDP等传输层协议、等传输层协议、Telnet/SNMPTelnet/SNMP等应用层等应用层协议以及协议以及RIP/OSPF/BGPRIP/OSPF/BGP等路由协议。等路由协议。n协议一致性测试理论上要求测试路由器所实现的所有协协议一致性测试理论上要求测试路由器所实现的所有协议。议。由于该测试内容繁多测试复杂，在测试中可以根据由于该测试内容繁多测试复杂，在测试中可以根据需要选择重要的协议以及所关心的内容测试。需要选择重要的协议以及所关心的内容测试。由于骨干由于骨干网上路由器可能影响全球路由，所以在路由器测试中应网上路由器可能影响全球路由，所以在路由器测试中应特别重视路由协议一致性测试例如特别重视路由协议一致性测试例如OSPFOSPF协议和协议和BGPBGP协议协议, , 路由器一致性测试一般采用分布式测试法或远程测试法。路由器一致性测试一般采用分布式测试法或远程测试法。9/26/20249/26/20245151协议一致性测试工作流程协议一致性测试工作流程 协议规范协议规范服务规范服务规范测试目的测试目的测试套测试套PICS/PIXIT测试记录测试记录测试评估测试评估测试报告测试报告9/26/20249/26/20245252协议一致性测试者所进行的工作协议一致性测试者所进行的工作o分以下几步进行：分以下几步进行：n1 1 根据协议规范，服务规范确定测试目的；根据协议规范，服务规范确定测试目的；n2 2 生成并描述测试套；生成并描述测试套；n3 3 按测试套对按测试套对IUTIUT（被测试的协议实现实体或系（被测试的协议实现实体或系统）进行测试；统）进行测试；n4 4 根据测试记录参照根据测试记录参照PICSPICS（协议实现的一致性（协议实现的一致性声明）和声明）和PIXIT(PIXIT(协议实现的补充测试数据协议实现的补充测试数据) )进行进行评估，并给出测试报告。评估，并给出测试报告。9/26/20249/26/20245353IUTIUT的一致性测试的一致性测试o分为分为4 4级：级：n基本互联测试基本互联测试，旨在检查，旨在检查IUTIUT是否具备进一步测是否具备进一步测试的条件，是否有最小的联接能力，能否接受试的条件，是否有最小的联接能力，能否接受和发送数据和发送数据n能力测试能力测试，检测，检测IUTIUT是否符合静态一致性要求是否符合静态一致性要求n行为测试行为测试，目的是测试，目的是测试IUTIUT是否符合动态一致性是否符合动态一致性要求要求n一致性分解测试一致性分解测试，要求测试执行系统对一致性，要求测试执行系统对一致性要求逐项地给出要求逐项地给出yes/noyes/no的确定回答。的确定回答。n测试总是由低级向高级逐级进行的。测试总是由低级向高级逐级进行的。9/26/20249/26/20245454IUTIUT的一致性测试的一致性测试o具体测试案例具体测试案例oBGP-4BGP-4一致性测试包含了检测一致性测试包含了检测BGP-4BGP-4设备是否正确运行所必需的设备是否正确运行所必需的多个测试项，每个测试项校验了多个测试项，每个测试项校验了BGP-4BGP-4运行的一方面，综合起来运行的一方面，综合起来校验了待测设备校验了待测设备BGP-4BGP-4协议实现的情况。协议实现的情况。oBGP-4BGP-4是外部距离矢量路由协议，通过比较不同的自治域路径，是外部距离矢量路由协议，通过比较不同的自治域路径，选择到达特定目标地址的最佳路径。选择到达特定目标地址的最佳路径。BGP-4BGP-4可用于自治域（可用于自治域（ASAS）内，称为内，称为iBGP;iBGP;也可用于自治域（也可用于自治域（ASAS）之间，称为）之间，称为eBGPeBGP。为进行为进行一致性测试，需要三个测试端口和待测设备建立对等关系，一一致性测试，需要三个测试端口和待测设备建立对等关系，一个端口使用个端口使用iBGPiBGP协议，代表和待测设备在同一自治域的一个路协议，代表和待测设备在同一自治域的一个路由对等体（地位对等的由对等体（地位对等的BGP-4BGP-4路由设备），另两个测试端口使用路由设备），另两个测试端口使用eBGPeBGP协议，代表在不同区域的路由对等体。协议，代表在不同区域的路由对等体。在不同测试项中，在不同测试项中，测试端口有时向待测设备发送测试端口有时向待测设备发送BGP-4BGP-4报文，有时接受报文验证待报文，有时接受报文验证待测设备的行为。测设备的行为。9/26/20249/26/20245555（五）互操作性测试：（五）互操作性测试：o由于通信协议、路由协议非常复杂且拥有众多选项，由于通信协议、路由协议非常复杂且拥有众多选项，实现同一协议的路由器并不能保证互通互操作。并实现同一协议的路由器并不能保证互通互操作。并且因为一致性测试能力有限，即使通过协议一致性且因为一致性测试能力有限，即使通过协议一致性测试也未必能保证完全实现协议。所以有必要对设测试也未必能保证完全实现协议。所以有必要对设备进行互操作测试。备进行互操作测试。o互操作测试实际上是将一致性测试中所用的仪表替互操作测试实际上是将一致性测试中所用的仪表替换成需要与之互通互操作的设备，选择一些重要且换成需要与之互通互操作的设备，选择一些重要且典型的互连方式配置，观察两设备是否能按照预期典型的互连方式配置，观察两设备是否能按照预期正常工作。正常工作。9/26/20249/26/20245656（六）路由器网络管理测试（六）路由器网络管理测试 o网管测试一般测试网管软件对网络以及网络设备的管理能力。网管测试一般测试网管软件对网络以及网络设备的管理能力。路由器是路由器是IPIP网的核心设备，路由器的网络管理是用户使用路由网的核心设备，路由器的网络管理是用户使用路由器的接口。器的接口。o如果路由器附带网管软件，可以通过使用所附带的网管软件来如果路由器附带网管软件，可以通过使用所附带的网管软件来检查网管软件所实现的配置管理、安全管理、性能管理、计帐检查网管软件所实现的配置管理、安全管理、性能管理、计帐管理、故障管理、拓扑管理和视图管理等功能。如果路由器不管理、故障管理、拓扑管理和视图管理等功能。如果路由器不附带网管软件，则应当测试路由器对附带网管软件，则应当测试路由器对SNMPSNMP协议实现的一致性以协议实现的一致性以及对及对MIBMIB（管理系统库）实现的程度。由于路由器需要实现的（管理系统库）实现的程度。由于路由器需要实现的MIBMIB非常多，每个非常多，每个MIBMIB都包含大量内容，很难对都包含大量内容，很难对MIBMIB实现完全测试。实现完全测试。一般通过抽测重要一般通过抽测重要MIBMIB项来检查路由器对项来检查路由器对MIBMIB的实现情况。的实现情况。o整个网络管理测试可以包括整个网络管理测试可以包括两个方面两个方面：对于：对于SNMPSNMP协议的测试；协议的测试；为用户提供的可用的网络管理功能进行网络管理功能的覆盖性为用户提供的可用的网络管理功能进行网络管理功能的覆盖性测试。测试。9/26/20249/26/20245757（七）鲁棒性测试（七）鲁棒性测试o鲁棒性鲁棒性是指设备在恶劣条件下正常工作的能力，包括自适应不是指设备在恶劣条件下正常工作的能力，包括自适应不同质量等级的通信链路的能力，抗人为错误操作或攻击的能力，同质量等级的通信链路的能力，抗人为错误操作或攻击的能力，处理网络异常条件（如错误报文，网络拥塞）的能力，抗恶劣处理网络异常条件（如错误报文，网络拥塞）的能力，抗恶劣工作环境（如高温、低温）的能力等。工作环境（如高温、低温）的能力等。o网络设备的鲁棒性有多个层次，可以分为网络设备的鲁棒性有多个层次，可以分为组件级，板级，子系组件级，板级，子系统级，系统级统级，系统级。对它的评测级别可分为。对它的评测级别可分为四级：四级：A A，B B，C C，D D。A A为为最高级别。路由器鲁棒性测试采用向路由器发送各种错误信息，最高级别。路由器鲁棒性测试采用向路由器发送各种错误信息，根据路由器向测试仪返回的错误信息，判定该路由器的鲁棒性。根据路由器向测试仪返回的错误信息，判定该路由器的鲁棒性。在保证正确运行的情况下，干扰用户程度与报错率越低，错误在保证正确运行的情况下，干扰用户程度与报错率越低，错误处理能力与消错率越高的设备鲁棒性越好。处理能力与消错率越高的设备鲁棒性越好。o最简单的鲁棒性测试是对运行环境测试，如产品正常工作的工最简单的鲁棒性测试是对运行环境测试，如产品正常工作的工作温度、环境相对湿度、洁净度等等作温度、环境相对湿度、洁净度等等。 9/26/20249/26/202458585 5 路由性能测试路由性能测试实例实例1 1oSpirentSpirent的的AX/4000 AX/4000 宽宽带网络测试平台带网络测试平台 nRIPv2RIPv2nOSPFOSPFn路由性能测试路由性能测试o路由表深度路由表深度o路由收敛测试路由收敛测试 9/26/20249/26/20245959AX/4000AX/4000oAX/4000AX/4000能够能够进行多种路由协议的仿真、路由协议进行多种路由协议的仿真、路由协议的一致性测试以及路由的性能测试的一致性测试以及路由的性能测试。它可以通过向。它可以通过向被测设备灌入路由表，并能够模拟产生流量，完成被测设备灌入路由表，并能够模拟产生流量，完成路由表深度和收敛能力测试。路由表深度和收敛能力测试。o控制端采用控制端采用HP Vectra VL400HP Vectra VL400，控制端软件采用的，控制端软件采用的是基于是基于Windows 2000 ProfessionalWindows 2000 Professional的的AX/4000 4.4AX/4000 4.4版。使用的版。使用的AX/4000AX/4000有两个有两个mAXGAmAXGA模块和两个模块和两个10/100M IF10/100M IF，支持所有路由仿真选项。，支持所有路由仿真选项。9/26/20249/26/20246060路由表深度测试路由表深度测试o路由表深度测试是指在某种动态路由协议下路由表深度测试是指在某种动态路由协议下路由表所能支持的路由表项最大数量路由表所能支持的路由表项最大数量。o通过通过AX/4000AX/4000一个端口向被测路由器广播某一个端口向被测路由器广播某一数量的路由信息，然后再用一数量的路由信息，然后再用AX/4000AX/4000连接连接的另一个端口作为流量发生端口，以加入的的另一个端口作为流量发生端口，以加入的这些路由为目的地址，连续三次发送长度为这些路由为目的地址，连续三次发送长度为512512字节的与灌入的路由表项数量同样的数字节的与灌入的路由表项数量同样的数据包，看是否能够全部接收到，从而判定路据包，看是否能够全部接收到，从而判定路由器能否维持住如此多数量的路由信息。由器能否维持住如此多数量的路由信息。9/26/20249/26/20246161路由收敛能力路由收敛能力o路由收敛能力的高低反应了路由器能否比较路由收敛能力的高低反应了路由器能否比较快地适应网络拓扑结构的变化，更新路由表快地适应网络拓扑结构的变化，更新路由表的能力的能力。路由器在网络发生变化后发现下一路由器在网络发生变化后发现下一跳，计算最佳路径，更新路由表的时间长短跳，计算最佳路径，更新路由表的时间长短是用来衡量路由收敛能力的关键指标。是用来衡量路由收敛能力的关键指标。o根据路由器对根据路由器对RIPRIP和和OSPFOSPF支持能力的强弱分支持能力的强弱分别确定测试时所需要的环境，主要测试别确定测试时所需要的环境，主要测试路由路由器撤销和恢复一定数量的路由所需要花费的器撤销和恢复一定数量的路由所需要花费的时间时间。9/26/20249/26/20246262路由收敛能力路由收敛能力o在在OSPFOSPF路由收敛能力测试时，对于两款配置比较低的路由器路由收敛能力测试时，对于两款配置比较低的路由器产品产品D-LinkD-Link和路由通产品，和路由通产品，向路由器灌入向路由器灌入10001000条路由条路由，以，以1Mbps1Mbps速率转发数据时进行了路由收敛能力测试，其他四款速率转发数据时进行了路由收敛能力测试，其他四款产品则测试了在灌入产品则测试了在灌入50005000条路由，以条路由，以1Mbps1Mbps和和10Mbps10Mbps速率转速率转发数据时路由收敛能力。发数据时路由收敛能力。o使用使用AX/4000AX/4000进行测试时，将路由撤销时间以及路由撤销之进行测试时，将路由撤销时间以及路由撤销之间的时间间隔都设为间的时间间隔都设为180s180s，测试仪从一个端口向路由器灌入，测试仪从一个端口向路由器灌入10001000条或条或50005000条条 OSPF OSPF路由，在被测路由器更新完路由表并路由，在被测路由器更新完路由表并稳定一段时间后，用测试仪通过另一个端口向路由表中的这稳定一段时间后，用测试仪通过另一个端口向路由表中的这些地址以些地址以1Mbps1Mbps或或10Mbps10Mbps速率持续发送长度为速率持续发送长度为512512字节的数据字节的数据包，选择某个时间点开始收敛，从该点起维护路由表包，选择某个时间点开始收敛，从该点起维护路由表180s180s后后就开始撤销路由，再过就开始撤销路由，再过180s180s又开始恢复路由，依次类推，计又开始恢复路由，依次类推，计算出算出路由撤销和恢复时间路由撤销和恢复时间，同时实时观察收敛曲线是否正常，同时实时观察收敛曲线是否正常，以及能否以相应速率正确地转发数据。以及能否以相应速率正确地转发数据。9/26/20249/26/20246363功能测试功能测试 o在详细阅读了产品所附带的文档之后，通过在详细阅读了产品所附带的文档之后，通过实际配置路由器，用实际配置路由器，用ConsoleConsole口、口、TelnetTelnet和和WebWeb几种方式对路由器的易用性、功能、管几种方式对路由器的易用性、功能、管理能力以及安全性进行了比较全面的考察和理能力以及安全性进行了比较全面的考察和尝试。尝试。o 以上内容来自网络世界以上内容来自网络世界2003-4-7 2003-4-7 第第1111期期 9/26/20249/26/20246464路由器测试实例路由器测试实例2 2o在一台在一台17601760路由器上插入一块路由器上插入一块10M10M以太网接口卡，将此以太网接口卡，将此10M10M接口和接口和17601760路由器上固定配置的一个路由器上固定配置的一个10/100M10/100M接口分别与接口分别与SmartBitsSmartBits的两的两个个10/100M10/100M自适应接口卡连接，接自适应接口卡连接，接口速率设置为口速率设置为10M10M全双工。此项测全双工。此项测试主要衡量路由器的转发能力。试主要衡量路由器的转发能力。o使用了两台使用了两台17601760路由器，每台路由路由器，每台路由器分别插入一块支持器分别插入一块支持V.35V.35接口的同接口的同步串行广域网接口卡。用步串行广域网接口卡。用V.35V.35的连的连接电缆将他们直接连接在一起，配接电缆将他们直接连接在一起，配置同步时钟频率为置同步时钟频率为2M2M，并在这个链，并在这个链路上配置路上配置PPPPPP协议，模拟广域网点协议，模拟广域网点对点连接环境。将两台对点连接环境。将两台17601760路由器路由器上固定配置的上固定配置的10/100M10/100M接口连接到接口连接到SmartBitsSmartBits的接口卡上，将接口速的接口卡上，将接口速率设置为率设置为100M100M全双工，并在两台路全双工，并在两台路由器上配置好了相应的静态路由。由器上配置好了相应的静态路由。 9/26/20249/26/20246565Cisco 1760Cisco 1760路由器性能测试结果路由器性能测试结果测试一测试一测试二测试二吞吐量吞吐量字节字节pps吞吐吞吐量量字节字节pps6414881644693512235051251015188131518170延迟延迟字节字节s延迟延迟字节字节s64723.364359(4693pps)5121346.05122080.2(510pps)15181344.21518170(pps)9/26/20249/26/20246666实例实例3 3 华为华为-3COM QuidWay AR4640-3COM QuidWay AR4640的测试的测试吞吐量吞吐量百分比（百分比（4端端口之和）口之和）pps64字字节节59.375%353423512字字节节99.375%933971518字字节节99.375%32306延延迟测试结迟测试结果果平均延平均延迟迟测试测试速率速率64字字节节79.904s50%512字字节节106.856s90%1518字字节节211.758s90%9/26/20249/26/20246767