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                                                             August 2000


局域網(wǎng)（LAN）交換設(shè)備基準(zhǔn)（測(cè)試）方法學(xué)
（RFC2889—Benchmarking Methodology for LAN Switching Devices）

備忘錄狀態(tài)：
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版權(quán)聲明：

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目錄
1. 介紹	3
2. 要求	4
3. 測(cè)試設(shè)置	4
4. 幀格式和長(zhǎng)度	4
5.基準(zhǔn)測(cè)試	5
5.1全網(wǎng)狀吞吐量，丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率	5
5.1.1目的	5
5.1.2設(shè)置參數(shù)	5
5.1.3過(guò)程	6
5.1.4測(cè)量	6
5.1.4.1吞吐量	7
5.1.4.2轉(zhuǎn)發(fā)率	7
5.1.5 報(bào)告格式	7
5.2 部分網(wǎng)狀 one-to-many/many-to-one	7
5.2.1 目的	7
5.2.2 設(shè)置參數(shù)	7
5.2.3 過(guò)程	8
5.2.4 測(cè)量	9
5.2.5 報(bào)告格式	9
5.3 部分網(wǎng)狀多重設(shè)備	10
5.3.1 目的	10
5.3.2 設(shè)置參數(shù)	10
5.3.3 過(guò)程	10
5.3.4  測(cè)量	11
5.3.4.1 吞吐量	11
5.3.4.2 轉(zhuǎn)發(fā)率	11
5.3.5 報(bào)告格式	12
5.4 部分網(wǎng)狀單向通信	12
5.4.1 目的	12
5.4.2 設(shè)置參數(shù)	12
5.4.3 過(guò)程	13
5.4.4  測(cè)量	13
5.4.4.1 吞吐量	14
5.4.4.2 轉(zhuǎn)發(fā)率	14
5.4.5 報(bào)告格式	14
5.5 擁塞控制	14
5.5.1 目的	14
5.5.2 設(shè)置參數(shù)	15
5.5.3 過(guò)程	15
5.5.4  測(cè)量	16
5.5.5 報(bào)告格式	16
5.5.5.1 列頭阻塞HOLB	16
5.5.5.2 背壓Back Pressure	16
5.6 轉(zhuǎn)壓Forward Pressure 和最大轉(zhuǎn)發(fā)率	17
5.6.1 目的	17
5.6.2 參數(shù)設(shè)置	17
5.6.3 過(guò)程	17
5.6.3.1 最大轉(zhuǎn)發(fā)率	17
5.6.3.2 最小幀間隙	18
5.6.4  測(cè)量	19
5.6.5 報(bào)告格式	19
5.7   地址緩沖能力	19
5.7.1 目的	19
5.7.2 參數(shù)設(shè)置	19
5.7.3 過(guò)程	20
5.7.4 測(cè)量	21
5.7.5 報(bào)告格式	21
5.8 地址學(xué)習(xí)速率	22
5.8.1 目的	22
5.8.2 參數(shù)設(shè)置	22
5.8.3 過(guò)程	22
5.8.4 測(cè)量	22
5.8.5 報(bào)告格式	23
5.9 錯(cuò)誤幀過(guò)濾	23
5.9.1 目的	23
5.9.2 參數(shù)設(shè)定	23
5.9.3 過(guò)程	24
5.9.5 報(bào)告格式	24
5.10 廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)和延遲	24
5.10.1 目的	24
5.10.2 參數(shù)設(shè)置	24
5.10.3 過(guò)程	25
5.10.4 度量	25
5.10.5 報(bào)告格式	25
6. 安全機(jī)制	26
7．參考書目	26
作者地址	26
附錄 A：公式	27
A.1 計(jì)算脈沖間隙	27
A.2 計(jì)算測(cè)試期間脈沖串的數(shù)目	27
附錄 B: 產(chǎn)生實(shí)供負(fù)載 OFFERED LOAD	28
B.1 基于幀的負(fù)載Frame Based Load	28
B.2 基于時(shí)間的負(fù)載Time Based Load	29

1. 介紹
    這個(gè)文檔意在給局域網(wǎng)（LAN）交換設(shè)備提供測(cè)試基準(zhǔn)方法。它將已在RFC 2544[3]中定義
的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備測(cè)試基準(zhǔn)的方法擴(kuò)展到局域網(wǎng)（LAN）交換設(shè)備的測(cè)試中來(lái)。

本RFC文檔主要處理在MAC層交換幀的設(shè)備。它為交換設(shè)備，轉(zhuǎn)發(fā)性能，擁塞控制，時(shí)延
地址處理和過(guò)濾提供了一個(gè)測(cè)試基準(zhǔn)方法。除了定義測(cè)試之外，這個(gè)文檔也描述了測(cè)試結(jié)果
報(bào)告的特定的格式。
在早先“局域網(wǎng)交換設(shè)備基準(zhǔn)（測(cè)試）術(shù)語(yǔ)學(xué)”[2]（RFC2285）的文檔中，定義了許多在
這個(gè)文檔里的要使用的術(shù)語(yǔ)。在試圖使用本文檔之前，應(yīng)當(dāng)先參考一下該術(shù)語(yǔ)學(xué)文檔。
2. 要求
     在使用這個(gè)文檔前，應(yīng)該首先參考下面的文檔：RFC 1242[1]，RFC 2285[2]，RFC 2544[3].
為了保持清晰性和連貫性，這個(gè)RFC文檔基準(zhǔn)測(cè)試部分采用了RFC 2544中26節(jié)中所使用的
模式。  
這個(gè)文檔中的關(guān)鍵字“MUST”，“MUST NOT”，“REQUIRED”，“SHALL”，“SHALL NOT”，
“SHOULD”，“SHOULD NOT”，“RECOMMENDED”，“MAY”，及“OPTIONAL”的解釋,和在RFC         
2119文檔中所描述的一樣.
3. 測(cè)試設(shè)置
   這個(gè)文檔將RFC 2544[3]第6節(jié)所描述常規(guī)基準(zhǔn)測(cè)試設(shè)置擴(kuò)展到局域網(wǎng)交換設(shè)備的基準(zhǔn)
測(cè)試中。 RFC 2544[3]主要描述了非網(wǎng)狀通信（non-meshed traffic），其輸入和輸出接
口被捆綁成一組來(lái)發(fā)送和接收幀，組與組之間互斥。在全網(wǎng)狀通信（fully meshed traffic）
中,DUT/SUT的每個(gè)接口都被設(shè)置為可以接收也可以傳輸幀到所有被測(cè)試的其它接口.
 
       在每個(gè)測(cè)試運(yùn)行之前，DUT/SUT 必須（MUST）學(xué)習(xí)在測(cè)試中所要用到的MAC地址，
且地址學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)（SHOULD）被驗(yàn)證。地址未被學(xué)習(xí)的幀將要被作為擴(kuò)散幀（flooded frames）
轉(zhuǎn)發(fā)，并會(huì)減少正確轉(zhuǎn)發(fā)的幀的數(shù)量。為了保證正確的學(xué)習(xí)地址，地址學(xué)習(xí)幀的速率要被調(diào)
整在50或50幀每秒以下。DUT/SUT的地址老化時(shí)間（aging time）應(yīng)該（SHOULD）被設(shè)定為
大于測(cè)試學(xué)習(xí)階段、實(shí)驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間及測(cè)試設(shè)備配置所需的時(shí)間之和的值。
   在測(cè)試結(jié)束前，地址都不應(yīng)當(dāng)（SHOULD NOT ）老化（age out）。為了把地址和端口
結(jié)合在一起，可能需要多次學(xué)習(xí)過(guò)程。

     如果一個(gè)DUT/SUT使用哈希算法學(xué)習(xí)地址，那么這個(gè)DUT/SUT可能不能學(xué)習(xí)到必須的地
址來(lái)執(zhí)行測(cè)試。那么，MAC地址的格式必須（MUST）是可調(diào)整的，這樣地址映射可以重新安
排以確保DUT/SUT學(xué)習(xí)到了所有的地址。
 4. 幀格式和長(zhǎng)度 
     測(cè)試幀格式在RFC 2544中第8節(jié)[3]中定義了，且必須（MUST）在測(cè)試幀UDP數(shù)據(jù)域中
包含一獨(dú)特的標(biāo)志域（見(jiàn)[3]附錄 C）。標(biāo)志域的目的是為了過(guò)濾掉不是實(shí)供負(fù)載（OLoad）
部分的幀。   
     標(biāo)志域必須（MUST）足夠獨(dú)特，以能夠識(shí)別出帶標(biāo)志域的幀不是源于DUT/SUT的。標(biāo)志
域應(yīng)該（SHOULD）位于第56字節(jié)之后（沖突窗口[4]）或者在幀的尾部。這個(gè)備忘錄中沒(méi)有
定義其長(zhǎng)度，內(nèi)容和探測(cè)方法。

  標(biāo)志域可以（MAY）對(duì)每個(gè)端口有一個(gè)獨(dú)特的標(biāo)識(shí)符。這就可以過(guò)濾掉誤轉(zhuǎn)發(fā)的幀。很有
可能出現(xiàn)這種情況：DUT/SUT剝掉幀的MAC層，然后通過(guò)它的交換矩陣發(fā)送此幀，發(fā)送出去
的幀有正確的目的MAC地址，但是是錯(cuò)誤的有效負(fù)荷。
   幀的長(zhǎng)度，請(qǐng)參考RFC 2544[3]，第9節(jié)。
  
      對(duì)以第二層以太網(wǎng)交換機(jī)，有三種可能的幀格式：標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)MAC幀，附加制造商標(biāo)
簽的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)MAC幀，和帶適應(yīng)802.1p&Q的標(biāo)簽的IEEE 802.3ac幀。后兩類帶標(biāo)簽的幀可
能超過(guò)1518字節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)最大幀長(zhǎng)度，可能不被一些DUT/SUT的控制接口所接受。建議在測(cè)試
之前先檢測(cè)DUT/SUT對(duì)標(biāo)簽幀的兼容性。
    設(shè)備交換超過(guò)1518字節(jié)的標(biāo)簽幀與非標(biāo)簽幀相比會(huì)有不同的最大轉(zhuǎn)發(fā)率。
5.基準(zhǔn)測(cè)試
下面的測(cè)試為基準(zhǔn)局域網(wǎng)交換設(shè)備測(cè)試提供了測(cè)試目的、過(guò)程和報(bào)告的格式
5.1全網(wǎng)狀吞吐量，丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率
5.1.1目的
為了確定RFC 2285[2]中所定義的,DUT/SUT在全網(wǎng)狀通信下的吞吐量、丟幀率和轉(zhuǎn)發(fā)率。
5.1.2設(shè)置參數(shù)
   當(dāng)給DUT/SUT提供全網(wǎng)狀通信時(shí),必須（MUST）定義下面的參數(shù)。每一個(gè)參數(shù)的配置出于下
面的考慮。

   幀長(zhǎng) – 按照RFC2544[3]第9節(jié)，建議的幀長(zhǎng)為64,128,256,512,1024,1280和1518字節(jié), 
見(jiàn) RFC 2544 9 [3]項(xiàng)。 四個(gè)字節(jié)的CRC碼被包括在指定的幀長(zhǎng)內(nèi)。

   幀間間隙（IFG）-	在突發(fā)幀群（burst）中兩幀之間的幀間間隙必須（MUST）為被測(cè)試介質(zhì)
標(biāo)準(zhǔn)中指定的最小值。( 10Mbps 以太網(wǎng)為9.6微秒，100Mbps 以太網(wǎng)為960 納秒, 1Gbps以太網(wǎng)
為96納秒 ) 

   雙工模式 – 半雙工或者全雙工。 

   計(jì)劃負(fù)載（Iload）-每端口的計(jì)劃負(fù)載以媒質(zhì)的最大理論負(fù)載的百分比表示，不考慮通信方
向或雙工模式。某些測(cè)試配置理論上將超過(guò)DUT/SUT的預(yù)定負(fù)載。
   在半雙工通信模式下，計(jì)劃負(fù)載超過(guò)50%將超過(guò)DUT/SUT預(yù)定負(fù)載。
      
突發(fā)幀群(Burst)長(zhǎng)度-突發(fā)幀群長(zhǎng)度定義了在停止傳送以接收幀之前，在最小的合法的幀
間間隙下緊挨（back-to-back）著發(fā)送的幀的數(shù)量。突發(fā)幀群長(zhǎng)度應(yīng)該（SHOULD）在1到930幀
之間變化。突發(fā)幀群長(zhǎng)度為1將仿真恒定負(fù)載情況[1] 

每端口地址數(shù)-表示每個(gè)端口將要被測(cè)試的地址的數(shù)量。地址的數(shù)量應(yīng)當(dāng)（SHOULD）是二的
指數(shù)（即： 1，2，4，8，16，32，64，128，256，……）。參考值為1。
     
測(cè)試時(shí)間 — 推薦的測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)為30秒。測(cè)試期間長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)（SHOULD）可在1至300秒之間調(diào)
整。
5.1.3過(guò)程
 在測(cè)試儀器上的所有端口必須（MUST）以基于幀的模式或基于時(shí)間的模式來(lái)傳輸
測(cè)試幀(附錄 B)。所有的端口應(yīng)當(dāng)（SHOULD）在測(cè)試時(shí)間的1%內(nèi)開(kāi)始傳送幀。如果測(cè)
試時(shí)間為30秒,所有的端口應(yīng)當(dāng)（SHOULD）在300毫秒之內(nèi)開(kāi)始互相傳送幀。
測(cè)試中的每一個(gè)端口必須（MUST）以循環(huán)的方式發(fā)送測(cè)試幀給所有的其它端口。當(dāng)擁塞
控制起作用時(shí)，一定不（MUST NOT）能改變地址的順序。下面的表格說(shuō)明了測(cè)試中的每個(gè)端
口必須（MUST）怎樣傳送測(cè)試幀給測(cè)試中的其它所有端口。在這個(gè)例子中,有六個(gè)端口,每個(gè)
端口有一個(gè)地址:
     
       源端口        目的端口 (按傳輸序)

   端口#1           2       3       4       5       6       2...
   端口#2           3       4       5       6       1       3...
   端口#3           4       5       6       1       2       4...
   端口#4           5       6       1       2       3       5...
   端口#5           6       1       2       3       4       6...
   端口#6           1       2       3       4       5       1...

   如同在表格中所顯示的,對(duì)于每一次傳送機(jī)會(huì),目的地址有相等的分配.這保持了測(cè)試的平衡,
所以一個(gè)目的端口在這種測(cè)試運(yùn)算算法下不會(huì)超負(fù)荷, 在整個(gè)測(cè)試期間所有的端口平等的而且滿
負(fù)載工作.如果不正確地服從這個(gè)算法將會(huì)導(dǎo)致不一致的結(jié)果。    
   對(duì)每個(gè)端口使用多個(gè)地址的測(cè)試,實(shí)際的目的端口是和上面所描述的一樣,實(shí)際的源/目的地
址對(duì)，應(yīng)當(dāng)被隨機(jī)地選擇以檢驗(yàn)DUT/SUT的地址查找的能力。
   對(duì)每個(gè)地址，都必須（MUST）發(fā)送學(xué)習(xí)幀到DUT/SUT以使DUT/SUT適當(dāng)?shù)母滤牡刂繁怼?5.1.4測(cè)量
   每個(gè)端口應(yīng)當(dāng)接收與自己傳送同樣數(shù)目的測(cè)試幀.每個(gè)接收端口必須（MUST）分類,然后計(jì)算
幀入兩組中的一組:

      1.) 接收幀(Received Frames):接收幀必須（MUST）有正確的目的MAC地址,應(yīng)當(dāng)（SHOULD）
匹配標(biāo)簽域。

      2.) 洪泛計(jì)數(shù)（Flood count） [2].

   任何源于DUT/SUT(spanning tree, SNMP, RIP, ...)的幀,一定（MUST）不能被計(jì)算為接收幀.
源于DUT/SUT的幀可以（MAY）被計(jì)算為洪泛幀或者根本不被計(jì)算。

   DUT/SUT的幀丟失率應(yīng)該（SHOOULD）如26.3[3]中所定義的方式報(bào)告,注意： 幀丟失率應(yīng)當(dāng)
在測(cè)試期間結(jié)束時(shí)度量.術(shù)語(yǔ)“rate”，僅僅對(duì)這個(gè)的度量，不是暗指以秒為單位。
5.1.4.1吞吐量
   吞吐量度量是在26.1[3]項(xiàng)定義.為了發(fā)現(xiàn)0幀丟失率下最大Oload[2],使用了一搜尋運(yùn)算法
則.這個(gè)運(yùn)算法則必須調(diào)整Iload 以便發(fā)現(xiàn)吞吐量
5.1.4.2轉(zhuǎn)發(fā)率
   DUT/SUT的轉(zhuǎn)發(fā)率(FR)應(yīng)當(dāng)報(bào)告為每秒設(shè)備被觀察到的, 作為對(duì)一指定的Oload響應(yīng),成功轉(zhuǎn)
發(fā)到正確目的接口的測(cè)試幀的數(shù)量。Oload也必須被引用。

   在最大提供的負(fù)載下的轉(zhuǎn)發(fā)率(FRMOL),必須報(bào)告為一個(gè)設(shè)備每秒可以成功傳輸?shù)秸_的目地
接口作為對(duì)3.6[2]項(xiàng)所定義的MOL的響應(yīng)的測(cè)試幀的數(shù)量.MOL也必須被引用。

   最大轉(zhuǎn)發(fā)率(MFR)必須報(bào)告為一組重復(fù)的DUT/SUT轉(zhuǎn)發(fā)率測(cè)試中最高的值.重復(fù)的轉(zhuǎn)發(fā)率測(cè)試
由調(diào)整Iload構(gòu)成.Oload 應(yīng)用于設(shè)備必須被引用。
5.1.5 報(bào)告格式 
這些測(cè)試的結(jié)果應(yīng)該以圖形的方式報(bào)告.其中x軸應(yīng)該為幀的大小,y軸為測(cè)試結(jié)果.在圖中至
少有兩條線,一個(gè)為標(biāo)為理論值,一個(gè)為測(cè)試的結(jié)果.

為了測(cè)量DUT/SUT在執(zhí)行許多不同地址查找時(shí)的交換通信的能力,在一系列的測(cè)試中,可以增
加每個(gè)端口的地址數(shù)量.
5.2 部分網(wǎng)狀 one-to-many/many-to-one
5.2.1 目的
確定當(dāng)從多個(gè)端口傳輸?shù)揭粋€(gè)端口或從一個(gè)端口傳輸?shù)蕉鄠€(gè)端口時(shí)的吞吐量.和全網(wǎng)狀吞吐
量測(cè)試一樣,這個(gè)測(cè)試是一個(gè)度量在無(wú)幀丟失時(shí)交換幀的性能.這個(gè)測(cè)試的結(jié)果可以被用來(lái)確
定DUT當(dāng)交換通信量來(lái)自多個(gè)以太網(wǎng)端口時(shí),利用一個(gè)以太網(wǎng)端口的能力.
5.2.2 設(shè)置參數(shù)
當(dāng)提供突發(fā)的網(wǎng)狀通信時(shí),下面的參數(shù)必須被定義.每個(gè)參數(shù)設(shè)定要考慮下面因素.
    
幀大小 – 建議幀的大小為64,128,256,512,1024,1280和1518字節(jié), 見(jiàn) RFC 2544 9 [3]. 
四個(gè)字節(jié)的CRC碼被指定包括在幀的大小內(nèi).

通信方向 – 通信量可以在一個(gè)方向,相反的方向或兩個(gè)方向產(chǎn)生.
    
       幀間隙（IFG）-	在脈沖串中兩幀之間的幀間隙,必須為被測(cè)試介質(zhì)指定標(biāo)準(zhǔn)中最小
       的。(9.6 us for 10Mbps Ethernet, 960 ns for 100Mbps Ethernet, and 96 ns for 1 Gbps 
Ethernet) .