CN1917452A - 测试以太网交换机转发性能的方法及其网络配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种测试以太网交换机转发性能的网络配置方法及测试方法，网络测试设备的端口同交换机的网口相连，用网络测试设备模拟的网口模拟网络中用户，同时发送和接收测试数据报文，检查测试数据的接收情况，判定交换机的转发性能；被测试的以太网交换机的端口与网络测试仪的端口相连，其中，使用了两个测试端口，测试了交换机的数个端口。采用本发明的技术方案揭示一种测试以太网交换机转发性能的方法使最少的测试端口数目就能产生足够的测试数据流量从而节约测试设备的投入。

Description

测试以太网交换机转发性能的方法及其网络配置方法

技术领域

本发明涉及以太网交换机的测试技术，更具体地说，涉及一种测试以太网交换机转发性能的方法及其网络配置方法。

背景技术

随着数据通信技术的发展，以太网交换机的性能得到极大的提高，端口速率从90年代的10M bps，100M bps逐渐发展到今天的1000M bps，10000M bps。为了实现交换机各个端口之间的线速转发(即按照端口的最大速率进行转发)，交换机需要具有更大的背板带宽。一般来说，交换机的背板带宽需要等于或大于交换机所有端口的最高端口速率的总和，才能保证交换机按照线速转发数据。

以往在比较交换机背板带宽、转发性能时，常常使用Smartbits，Ixia等网络测试设备。其基本原理是将网络测试设备的网口同交换机的网口相连，用网络测试设备的网口模拟网络中用户，同时发送和接收测试数据报文，通过检查测试数据的接收情况，判定交换机的转发性能。

除了测试吞吐量，在交换机的研发阶段还需要进行大数据流量的压力测试。同前面的吞吐量测试类似，也需要向交换机的所有端口注入数据，使交换机满负载，检查交换机在满负载情况下的工作情况。

参考图1所示的现有技术中的以太网交换机的测试方法，被测试的以太网交换机102的所有端口都与网络测试仪104的端口相连。图中的实线表示实际的物理连线，虚线表示数据流的方向。网络测试仪104的端口1发出测试数据流data flow1，进入交换机102的端口1，经过转发，从端口2流出，到达网络测试仪104的端口2。网络测试仪104的端口2发出测试数据流data flow2，经过交换机102的转发，到达测试仪104的端口1。

同样的，端口3到6也发送和接收测试数据流。通过检查端口1到6接收报文的情况，就可以测试出交换机的转发性能。

采用如图1所示的方法对交换机进行测试，就需要测试设备本身具有同交换机相当的端口数目和端口速率。网络测试设备的价格十分昂贵，设备开发厂商为节约成本，常常只会购买较少的测试端口。如今大型电信级交换机的端口数目往往可以达到数百个端口，背板带宽可以达到上百G，现有的测试设备很难达到相当的端口数目。

于是，在本领域中就需要一种能够利用数量较少的端口来对数量较多的交换机端口进行测试的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种测试以太网交换机转发性能的方法使最少的测试端口数目就能产生足够的测试数据流量从而节约测试设备的投入。

根据本发明的一方面，提供一种测试以太网交换机转发性能的网络配置方法，网络测试设备的端口同交换机的网口相连，用网络测试设备的网口模拟网络中用户，同时发送和接收测试数据报文，检查测试数据的接收情况，判定交换机的转发性能；被测试的以太网交换机的端口与网络测试仪的端口相连，使用两个测试端口，测试了交换机的数个端口，具体的配置方法如下：

a.用网线连接下列端口对：第一测试端口和交换机端口第一端口，第二测试端口和交换机端口最后端口，交换机其余端口两两配对；

b.将两两配对的交换机端口分别配置为数个虚拟局域网；

c.分别设置两两配对的交换机端口的端口属性值，每一对端口的端口属性值不同；

d.关闭交换机的生成树或快速生成树功能，关闭GVRP功能。

根据本发明的一实施例，在任意一个时间点，所有的端口和VLAN都在进行数据交换。

根据本发明的一实施例，所述步骤c中设置的端口属性值是PVID值。

根据本发明的一实施例，用于具有2n个端口的交换机，其中n是整数。

根据本发明的一实施例，用于对交换机进行大数据量的压力测试。

根据本发明的一实施例，测试中如果出现报文丢失，则采用二分法，每次选取端口串行队列的一半测试吞吐量，反复截取串行队列的中点，以找到丢失报文的端口对。

根据本发明的另一方面，提供一种测试以太网交换机转发性能的方法，采用上述的方法配置的网络，测试数据的处理流程如下：

a.第一数据流进入交换机的第一端口，由于第一端口具有第一端口属性值，第一数据流在第一虚拟局域网中转发；

b.第一虚拟局域网中的端口和第二虚拟局域网中的端口连接，第一数据流进入第二虚拟局域网中的端口，由于第二虚拟局域网的端口具有第二端口属性值，第一数据流在第二虚拟局域网中转发；

c.类似的，第一数据流又进入起他的虚拟局域网中，最终从最后一个端口流出，进入网络测试仪器的第二端口；

d.同样的，网络测试仪的第二端口生成测试数据第二数据流，依次在数个虚拟局域网中转发，最终到达测试仪的第一端口。

根据本发明的一实施例，测试时可达线速转发。

根据本发明的一实施例，在任意一个时间点，所有的端口和VLAN都在进行数据交换。

根据本发明的一实施例，用于测试具有2n个端口的交换机，其中n是整数。

采用本发明，采用本发明所揭示的技术方案提供一种测试以太网交换机转发性能的方法使最少的测试端口数目就能产生足够的测试数据流量从而节约测试设备的投入。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将在下面结合附图和实施例进一步描述，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，

图1是一般的测试方法的示意图。

图2是根据本发明一实施例的测试方法的示意图。

具体实施方式

下面进一步说明本发明的技术方案。

首先，对于下文中将会用到的术语进行定义：

1)以太网交换机：是一种基于MAC(网卡的硬件地址)识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以″学习″MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

2)线速：交换机转发数据的理论最大值。

3)背板带宽：交换机的背板带宽，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

4)吞吐量：交换机在不丢包的情况下能够达到的最大转发速率。

5)VLAN：是英文Virtual Local Area Network的缩写，中文名为″虚拟局域网″，VLAN是一种将局域网(LAN)设备从逻辑上划分(注意，不是从物理上划分)成一个个网段(或者说是更小的局域网LAN)，从而实现虚拟工作组(单元)的数据交换技术

6)PVID：是一个可配置的端口属性值。当普通报文进入交换机时，交换机会根据该报文进入端口的pvid值，将该报文送入等于pvid值的vlan，进行转发。

7)生成树：IEEE 802.1D生成树协议(Spanning Tree Protocol)检测到网络上存在环路时，自动断开环路连接。当交换机间存在多条连接时，将只启动最主要的一条连接，而将其他连接都阻塞掉，将这些连接变为备用连接。当主连接出现问题时，生成树协议将自动起用备用连接接替主连接的工作，不需要任何人工干预。

8)快速生成树：生成树协议的改进版本，可以向下兼容生成树，能够实现端口的快速转发。

9)GVRP：GVRP(GARP VLAN Registration Protocol，GARP VLAN注册协议)是GARP的一种应用，它基于GARP的工作机制，维护交换机中的VLAN动态注册信息，并传播该信息到其它的交换机中。

接着参考图2，图2示出了根据本发明一实施例的测试方法的示意图，同样以对具有6个端口的以太网交换机102的测试为例，图中的实线表示实际的物理连线，虚线表示数据流的方向。

如图2所示，本发明的方法只使用了网络测试仪104中的两个测试端口，就测试了交换机的6个端口。实际流过交换机的流量为data flow1与data flow2的流量总和的3倍，根据本发明，首先将交换机102和网络测试仪104的端口配置如下：

1.用网线连接下列端口对：网络测试仪104端口1和交换机102端口1，网络测试仪104端口2和交换机102端口6相连，交换机102端口2和端口3相连，交换机102端口4和端口5相连。

2.将交换机102的端口1、2配置为虚拟局域网1，端口3、4配置为虚拟局域网2；端口5、6配置为虚拟局域网3。

3.设置交换机102的端口1，2的端口属性值为1，端口3，4的端口属性值为2，端口5，6的端口属性值为3。这样可以使得流入交换机端口的数据流在该端口端口属性值指定的虚拟局域网内转发。

4.关闭交换机的生成树或快速生成树功能，关闭GVRP。

根据本发明的测试方法，测试数据流的处理流程如下：

首先，data flow1从网络测试仪104的端口1进入交换机102的端口1，由于交换机102端口1的端口属性值为1，data flow1在虚拟局域网1中转发。虚拟局域网1中只有两个成员端口1和2，data flow1从端口2转发出来。

接着端口2和端口3用网线连接，data flow1进入端口3。由于端口3的端口属性值为2，data flow1在端口属性值为2的虚拟局域网中转发。

最后类似的，data flow1又进入端口5，在端口属性值为3的虚拟局域网中转发，最终从端口6流出，进入网络测试仪器104的端口2。

同样的，网络测试仪的端口2生成测试数据data flow2，依次在端口属性值为3，2，1的虚拟局域网中转发，最终到达测试仪的端口1。被测设备只有6个端口，对于具有更多端口的交换机，只要划分更多的虚拟局域网就可以了。

对于本领域的技术人员来说，根据上面对于6个端口的实例的描述，可以容易地得知，对于具有n个端口的交换机来说，同样可以采用类似的方法进行测试，因此，本发明的网络配置方法以及测试方法可以归纳如下：

一种测试以太网交换机转发性能的网络配置方法，网络测试设备的端口同交换机的网口相连，用网络测试设备的网口模拟网络中用户，同时发送和接收测试数据报文，检查测试数据的接收情况，判定交换机的转发性能；被测试的以太网交换机的端口与网络测试仪的端口相连，使用两个测试端口，测试了交换机的数个端口，具体的配置方法如下：

a.用网线连接下列端口对：第一测试端口和交换机端口第一端口，第二测试端口和交换机端口最后端口，交换机其余端口两两配对；

b.将两两配对的交换机端口分别配置为数个虚拟局域网；

c.分别设置两两配对的交换机端口的端口属性值，每一对端口的端口属性值不同；根据本发明的一实施例，该步骤中设置的端口属性值是PVID值。

d.关闭交换机的生成树或快速生成树功能，关闭GVRP功能。

对于本发明的网络配置枉法来说，在任意一个时间点，所有的端口和VLAN都在进行数据交换。该方法可用于对交换机进行大数据量的压力测试。

测试中如果出现报文丢失，则采用二分法，每次选取端口串行队列的一半测试吞吐量，反复截取串行队列的中点，以找到丢失报文的端口对。

本发明的测试以太网交换机转发性能的方法可以归纳为，采用上述的方法配置的网络，测试数据的处理流程如下：

a.第一数据流进入交换机的第一端口，由于第一端口具有第一端口属性值，第一数据流在第一虚拟局域网中转发；

b.第一虚拟局域网中的端口和第二虚拟局域网中的端口连接，第一数据流进入第二虚拟局域网中的端口，由于第二虚拟局域网的端口具有第二端口属性值，第一数据流在第二虚拟局域网中转发；

c.类似的，第一数据流又进入起他的虚拟局域网中，最终从最后一个端口流出，进入网络测试仪器的第二端口；

d.同样的，网络测试仪的第二端口生成测试数据第二数据流，依次在数个虚拟局域网中转发，最终到达测试仪的第一端口。

采用该种测试方法，测试时可达线速转发。同样，在任意一个时间点，所有的端口和VLAN都在进行数据交换。

所有具有2n个(其中n为整数)交换机端口的交换机都可以采用上面所述的网络配置方法和测试方法进行测试。

在使用本发明的测试方法进行测试时，需要注意以下几个方面：

1)GVRP功能需要关闭，防止动态注册VLAN，引起混乱。

2)需要关闭生成树、快速生成树，否则交换机会关闭相连端口对中优先级较低的一个端口。

下面介绍一个采用本发明的测试方法进行的测试实例：其使用IXIA网络测试仪对一款24+2型百兆以太网交换机进行了测试的数据流检测报文。其中配置了4个虚拟局域网，端口1、2属于虚拟局域网1，3、4属于虚拟局域网2，5、6属于虚拟局域网3，7、8属于虚拟局域网4。

快速检测方式，该方式下测试时可达线速转发：

Trial 1：

Frame Size  64    512    1518

Pair1 TxTput(fps)  148810    23496    8127

％TxTput  100.00 100.00 100.00

Pair2TxTput(fps)   148810    23496    8127

％TxTput  100.00 100.00 100.00

AvgRate(fps)   148810    23496    8127

Tolerance(％)  0  0  0

使用本发明的测试方法测试延时，即每个报文进出交换机四次：

Trial 1：

Frame Size     64       512     1518

Pair1 TxFrames 1488100  234960  81270

RxFrames       1488100  234960  81270

Latency(ns)    32680    176000  497920

Pair2 TxFrames 1488100  234960  81270

RxFrames       1488100  234960  81270

Latency(ns)    32640    176000  497920

％MaxRate      100      100     100

TotalTxFrames  2976200  469920  162540

TotalRxFrames  2976200  469920  162540

TotalLoss(％)  0.000    0.000   0.000

AvgLatency(ns) 32660    176000  497920

使用如图1所示的普通方式测试延时，即每个报文进出交换机一次：

Trial 1：

Frame Size     64       512     1518

Pair1 TxFrames 1488100  234960  81270

RxFrames       1488100  234960  81270

Latency(ns)    9360     45240   125640

Pair2 TxFrames 1488100  234960  81270

RxFrames       1488100  234960  81270

Latency(ns)    9360     45240   125720

％MaxRate      100      100     100

TotalTxFrames  2976200  469920  162540

TotalRxFrames  2976200  469920  162540

TotalLoss(％)   0.000  0.000  0.000

AvgLatency(ns)  9360   45240  125680

采用本发明，采用本发明所揭示的技术方案提供一种测试以太网交换机转发性能的方法使最少的测试端口数目就能产生足够的测试数据流量从而节约测试设备的投入。

虽然本发明的技术方案已经结合较佳的实施例说明于上，但是本领域的技术人员应该理解，对于上述的实施例的各种修改或改变是可以预见的，这不应当被视为超出了本发明的保护范围，因此，本发明的保护范围不限于上述具体描述的实施例，而应该是符合此处所揭示的创新性特征的最宽泛的范围。

Claims (10)

1.一种测试以太网交换机转发性能的网络配置方法，网络测试设备的端口同交换机的网口相连，用网络测试设备的网口模拟网络中用户，同时发送和接收测试数据报文，检查测试数据的接收情况，判定交换机的转发性能；被测试的以太网交换机的端口与网络测试仪的端口相连，其特征在于，使用两个测试端口，测试了交换机的数个端口，具体的配置方法如下：

a.用网线连接下列端口对：第一测试端口和交换机端口第一端口，第二测试端口和交换机端口最后端口，交换机其余端口两两配对；

b.将两两配对的交换机端口分别配置为数个虚拟局域网；

c.分别设置两两配对的交换机端口的端口属性值，每一对端口的端口属性值不同；

d.关闭交换机的生成树或快速生成树功能，关闭GVRP功能。

2.如权利要求1所述的测试以太网交换机转发性能的网络配置方法，其特征在于，所述步骤c中设置的端口属性值是PVID值。

3.如权利要求1所述的测试以太网交换机转发性能的网络配置方法，其特征在于，在任意一个时间点，所有的端口和VLAN都在进行数据交换。

4.如权利要求1所述的测试以太网交换机转发性能的网络配置方法，其特征在于，用于具有2n个端口的交换机，其中n是整数。

5.如权利要求1所述的测试以太网交换机转发性能的网络配置方法，其特征在于，用于对交换机进行大数据量的压力测试。

6.如权利要求1所述的测试以太网交换机转发性能的网络配置方法，其特征在于，测试中如果出现报文丢失，则采用二分法，每次选取端口串行队列的一半测试吞吐量，反复截取串行队列的中点，以找到丢失报文的端口对。

7.一种测试以太网交换机转发性能的方法，采用如权利要求1-6中任一项所述的方法配置的网络，其特征在于，测试数据的处理流程如下：

a.第一数据流进入交换机的第一端口，由于第一端口具有第一端口属性值，第一数据流在第一虚拟局域网中转发；

b.第一虚拟局域网中的端口和第二虚拟局域网中的端口连接，第一数据流进入第二虚拟局域网中的端口，由于第二虚拟局域网的端口具有第二端口属性值，第一数据流在第二虚拟局域网中转发；

c.类似的，第一数据流又进入起他的虚拟局域网中，最终从最后一个端口流出，进入网络测试仪器的第二端口；

d.同样的，网络测试仪的第二端口生成测试数据第二数据流，依次在数个虚拟局域网中转发，最终到达测试仪的第一端口。

8.如权利要求7所述的测试以太网交换机转发性能的方法，其特征在于，测试时可达线速转发。

9.如权利要求7所述的测试以太网交换机转发性能的方法，其特征在于，在任意一个时间点，所有的端口和VLAN都在进行数据交换。

10.如权利要求7所述的测试以太网交换机转发性能的方法，其特征在于，用于测试具有2n个端口的交换机，其中n是整数。

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