交换机测试知识概要.ppt

2005-3-1 西安电子科技大学ISN国家重点实验室 朱畅华 chhzhu@ 第八章 网络设备测试：交换机 目标： 学习交换机的常用指标及测试方法 主要内容 1 交换机的性能指标 2 交换机性能测试 3 千兆交换机测试 4 用于网络测试的仪表 1 交换机的性能指标-背板带宽 1、背板带宽：是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。 背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。 一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。 背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。 交换机的性能指标-背板带宽 目前交换机的内部结构主要有以下几种： 一是共享内存结构。这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接，由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用，尤其是随着交换机端口的增加，中央内存的价格会很高，因而交换机内核成为性能实现的瓶颈； 二是交叉总线结构。可在端口间建立直接的点对点连接，这对于单点传输性能很好，但不适合多点传输； 三是混合交叉总线结构。设计思路：将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵，中间通过一条高性能的总线连接。其优点是减少了交叉总线数，降低了成本，减少了总线争用；但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。 当交换机所有端口容量乘以端口数量之和的2倍小于背板带宽时，能实现全双工无阻塞交换，证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。 1 交换机的性能指标-包转发率 2、包转发率：包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。 单位一般为pps（包每秒），一般交换机的包转发率在几十Kpps到几百Mpps不等。 包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力。 1 交换机的性能指标-端口数 3、端口数：交换机设备的端口数量是交换机最直观的衡量因素。 通常此参数是针对固定端口交换机而言，常见的标准的固定端口交换机端口数有8、12、16、24、48等几种。 而非标准的端口数主要有：4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。 1 交换机的性能指标-转发技术 4、转发技术：目前交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用 直通式交换 存储转发式（主流交换方式） 碎片隔离方式 交换机的性能指标-转发技术 直通转发技术：（Cut-through） ：交换机一旦解读到数据包目的地址，就开始向目的端口发送数据包。 通常，交换机在接收到数据包的前6个字节时，就已经知道目的地址，从而可以决定向哪个端口转发这个数据包。 优点：转发速率快、减少延时和提高整体吞吐率。 缺点：交换机在没有完全接收并检查数据包的正确性之前就已经开始了数据转发。这样，在通讯质量不高的环境下，交换机会转发所有的完整数据包和错误数据包，这实际上是给整个交换网络带来了许多垃圾通讯包，交换机会被误解为发生了广播风暴。 总之，直通转发技术适用与网络链路质量较好、错误数据包较少的网络环境。 交换机的性能指标-转发技术 存储转发技术：（Store-and-Forward）： 存储转发技术要求交换机在接收到全部数据包后再决定如何转发。这样一来，交换机可以在转发之前检查数据包完整性和正确性。 优点：没有残缺数据包转发，减少了潜在的不必要数据转发。 缺点：转发速率比直接转发技术慢。 所以，存储转发技术比较适应与普通链路质量的网络环境。 交换机的性能指标-转发技术 碎片隔离式（Fragment Free） 这是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案。 它在转发前先检查数据包的长度是否够64个字节（512 bit），如果小于64字节，说明是假包（或称残帧），则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。 该方式的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢，但由于能够避免残帧的转发，所以被广泛应用于低档交换机中。 1 交换机的性能指标-交换机时延 5、交换机时延（Latency）：是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包之间的时间间隔。 有许多因素会影响延时大小，比如转发技术等等。 采用直通转发技术的交换机有固定的延时。因为直通式交换机不管数据包的整体大小，而只根据目的地址来决定转发方向。所以它的延时取决于交换机解读数据包前6个字节中目的地址的解读速率。 采用存储转发技术的交换机由于必须要接收完整的数据包才开始转发，所以它的延时与数据包大小有关。数据包大，则延时大；数据包小，则延时小。 1 交换机的性能指标-MAC地址表 6、MAC地址表： MAC地址表存放于交换机的缓存中，并记住这些地址，这样一来当需要向目的地址发送数据时，交换机就可在MAC地址表中查找这个MAC地址的节点位置，然后直接向这个位置的节点