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譯者：黎文偉(liww  liww001@263.net)
譯文發布時間：2001-11-24
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Network Working Group                                      R. Mandeville
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Category: Informational                                        J. Perser
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                                                             August 2000


局域網（LAN）交換設備基準（測試）方法學
（RFC2889—Benchmarking Methodology for LAN Switching Devices）

備忘錄狀態：
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分發沒有限制。
 
版權聲明：

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目錄
1. 介紹	3
2. 要求	4
3. 測試設置	4
4. 幀格式和長度	4
5.基準測試	5
5.1全網狀吞吐量，丟幀率和轉發率	5
5.1.1目的	5
5.1.2設置參數	5
5.1.3過程	6
5.1.4測量	6
5.1.4.1吞吐量	7
5.1.4.2轉發率	7
5.1.5 報告格式	7
5.2 部分網狀 one-to-many/many-to-one	7
5.2.1 目的	7
5.2.2 設置參數	7
5.2.3 過程	8
5.2.4 測量	9
5.2.5 報告格式	9
5.3 部分網狀多重設備	10
5.3.1 目的	10
5.3.2 設置參數	10
5.3.3 過程	10
5.3.4  測量	11
5.3.4.1 吞吐量	11
5.3.4.2 轉發率	11
5.3.5 報告格式	12
5.4 部分網狀單向通信	12
5.4.1 目的	12
5.4.2 設置參數	12
5.4.3 過程	13
5.4.4  測量	13
5.4.4.1 吞吐量	14
5.4.4.2 轉發率	14
5.4.5 報告格式	14
5.5 擁塞控制	14
5.5.1 目的	14
5.5.2 設置參數	15
5.5.3 過程	15
5.5.4  測量	16
5.5.5 報告格式	16
5.5.5.1 列頭阻塞HOLB	16
5.5.5.2 背壓Back Pressure	16
5.6 轉壓Forward Pressure 和最大轉發率	17
5.6.1 目的	17
5.6.2 參數設置	17
5.6.3 過程	17
5.6.3.1 最大轉發率	17
5.6.3.2 最小幀間隙	18
5.6.4  測量	19
5.6.5 報告格式	19
5.7   地址緩沖能力	19
5.7.1 目的	19
5.7.2 參數設置	19
5.7.3 過程	20
5.7.4 測量	21
5.7.5 報告格式	21
5.8 地址學習速率	22
5.8.1 目的	22
5.8.2 參數設置	22
5.8.3 過程	22
5.8.4 測量	22
5.8.5 報告格式	23
5.9 錯誤幀過濾	23
5.9.1 目的	23
5.9.2 參數設定	23
5.9.3 過程	24
5.9.5 報告格式	24
5.10 廣播幀轉發和延遲	24
5.10.1 目的	24
5.10.2 參數設置	24
5.10.3 過程	25
5.10.4 度量	25
5.10.5 報告格式	25
6. 安全機制	26
7．參考書目	26
作者地址	26
附錄 A：公式	27
A.1 計算脈沖間隙	27
A.2 計算測試期間脈沖串的數目	27
附錄 B: 產生實供負載 OFFERED LOAD	28
B.1 基于幀的負載Frame Based Load	28
B.2 基于時間的負載Time Based Load	29

1. 介紹
    這個文檔意在給局域網（LAN）交換設備提供測試基準方法。它將已在RFC 2544[3]中定義
的網絡互連設備測試基準的方法擴展到局域網（LAN）交換設備的測試中來。

本RFC文檔主要處理在MAC層交換幀的設備。它為交換設備，轉發性能，擁塞控制，時延
地址處理和過濾提供了一個測試基準方法。除了定義測試之外，這個文檔也描述了測試結果
報告的特定的格式。
在早先“局域網交換設備基準（測試）術語學”[2]（RFC2285）的文檔中，定義了許多在
這個文檔里的要使用的術語。在試圖使用本文檔之前，應當先參考一下該術語學文檔。
2. 要求
     在使用這個文檔前，應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RFC文檔基準測試部分采用了RFC 2544中26節中所使用的
模式。  
這個文檔中的關鍵字“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. 測試設置
   這個文檔將RFC 2544[3]第6節所描述常規基準測試設置擴展到局域網交換設備的基準
測試中。 RFC 2544[3]主要描述了非網狀通信（non-meshed traffic），其輸入和輸出接
口被捆綁成一組來發送和接收幀，組與組之間互斥。在全網狀通信（fully meshed traffic）
中,DUT/SUT的每個接口都被設置為可以接收也可以傳輸幀到所有被測試的其它接口.
 
       在每個測試運行之前，DUT/SUT 必須（MUST）學習在測試中所要用到的MAC地址，
且地址學習應當（SHOULD）被驗證。地址未被學習的幀將要被作為擴散幀（flooded frames）
轉發，并會減少正確轉發的幀的數量。為了保證正確的學習地址，地址學習幀的速率要被調
整在50或50幀每秒以下。DUT/SUT的地址老化時間（aging time）應該（SHOULD）被設定為
大于測試學習階段、實驗持續的時間及測試設備配置所需的時間之和的值。
   在測試結束前，地址都不應當（SHOULD NOT ）老化（age out）。為了把地址和端口
結合在一起，可能需要多次學習過程。

     如果一個DUT/SUT使用哈希算法學習地址，那么這個DUT/SUT可能不能學習到必須的地
址來執行測試。那么，MAC地址的格式必須（MUST）是可調整的，這樣地址映射可以重新安
排以確保DUT/SUT學習到了所有的地址。
 4. 幀格式和長度 
     測試幀格式在RFC 2544中第8節[3]中定義了，且必須（MUST）在測試幀UDP數據域中
包含一獨特的標志域（見[3]附錄 C）。標志域的目的是為了過濾掉不是實供負載（OLoad）
部分的幀。   
     標志域必須（MUST）足夠獨特，以能夠識別出帶標志域的幀不是源于DUT/SUT的。標志
域應該（SHOULD）位于第56字節之后（沖突窗口[4]）或者在幀的尾部。這個備忘錄中沒有
定義其長度，內容和探測方法。

  標志域可以（MAY）對每個端口有一個獨特的標識符。這就可以過濾掉誤轉發的幀。很有
可能出現這種情況：DUT/SUT剝掉幀的MAC層，然后通過它的交換矩陣發送此幀，發送出去
的幀有正確的目的MAC地址，但是是錯誤的有效負荷。
   幀的長度，請參考RFC 2544[3]，第9節。
  
      對以第二層以太網交換機，有三種可能的幀格式：標準以太網MAC幀，附加制造商標
簽的標準以太網MAC幀，和帶適應802.1p&Q的標簽的IEEE 802.3ac幀。后兩類帶標簽的幀可
能超過1518字節的標準最大幀長度，可能不被一些DUT/SUT的控制接口所接受。建議在測試
之前先檢測DUT/SUT對標簽幀的兼容性。
    設備交換超過1518字節的標簽幀與非標簽幀相比會有不同的最大轉發率。
5.基準測試
下面的測試為基準局域網交換設備測試提供了測試目的、過程和報告的格式
5.1全網狀吞吐量，丟幀率和轉發率
5.1.1目的
為了確定RFC 2285[2]中所定義的,DUT/SUT在全網狀通信下的吞吐量、丟幀率和轉發率。
5.1.2設置參數
   當給DUT/SUT提供全網狀通信時,必須（MUST）定義下面的參數。每一個參數的配置出于下
面的考慮。

   幀長 – 按照RFC2544[3]第9節，建議的幀長為64,128,256,512,1024,1280和1518字節, 
見 RFC 2544 9 [3]項。 四個字節的CRC碼被包括在指定的幀長內。

   幀間間隙（IFG）-	在突發幀群（burst）中兩幀之間的幀間間隙必須（MUST）為被測試介質
標準中指定的最小值。( 10Mbps 以太網為9.6微秒，100Mbps 以太網為960 納秒, 1Gbps以太網
為96納秒 ) 

   雙工模式 – 半雙工或者全雙工。 

   計劃負載（Iload）-每端口的計劃負載以媒質的最大理論負載的百分比表示，不考慮通信方
向或雙工模式。某些測試配置理論上將超過DUT/SUT的預定負載。
   在半雙工通信模式下，計劃負載超過50%將超過DUT/SUT預定負載。
      
突發幀群(Burst)長度-突發幀群長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）著發送的幀的數量。突發幀群長度應該（SHOULD）在1到930幀
之間變化。突發幀群長度為1將仿真恒定負載情況[1] 

每端口地址數-表示每個端口將要被測試的地址的數量。地址的數量應當（SHOULD）是二的
指數（即： 1，2，4，8，16，32，64，128，256，……）。參考值為1。
     
測試時間 — 推薦的測試時間長為30秒。測試期間長應當（SHOULD）可在1至300秒之間調
整。
5.1.3過程
 在測試儀器上的所有端口必須（MUST）以基于幀的模式或基于時間的模式來傳輸
測試幀(附錄 B)。所有的端口應當（SHOULD）在測試時間的1%內開始傳送幀。如果測
試時間為30秒,所有的端口應當（SHOULD）在300毫秒之內開始互相傳送幀。
測試中的每一個端口必須（MUST）以循環的方式發送測試幀給所有的其它端口。當擁塞
控制起作用時，一定不（MUST NOT）能改變地址的順序。下面的表格說明了測試中的每個端
口必須（MUST）怎樣傳送測試幀給測試中的其它所有端口。在這個例子中,有六個端口,每個
端口有一個地址:
     
       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,對于每一次傳送機會,目的地址有相等的分配.這保持了測試的平衡,
所以一個目的端口在這種測試運算算法下不會超負荷, 在整個測試期間所有的端口平等的而且滿
負載工作.如果不正確地服從這個算法將會導致不一致的結果。    
   對每個端口使用多個地址的測試,實際的目的端口是和上面所描述的一樣,實際的源/目的地
址對，應當被隨機地選擇以檢驗DUT/SUT的地址查找的能力。
   對每個地址，都必須（MUST）發送學習幀到DUT/SUT以使DUT/SUT適當的更新它的地址表。
5.1.4測量
   每個端口應當接收與自己傳送同樣數目的測試幀.每個接收端口必須（MUST）分類,然后計算
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,應當（SHOULD）
匹配標簽域。

      2.) 洪泛計數（Flood count） [2].

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

   DUT/SUT的幀丟失率應該（SHOOULD）如26.3[3]中所定義的方式報告,注意： 幀丟失率應當
在測試期間結束時度量.術語“rate”，僅僅對這個的度量，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]項定義.為了發現0幀丟失率下最大Oload[2],使用了一搜尋運算法
則.這個運算法則必須調整Iload 以便發現吞吐量
5.1.4.2轉發率
   DUT/SUT的轉發率(FR)應當報告為每秒設備被觀察到的, 作為對一指定的Oload響應,成功轉
發到正確目的接口的測試幀的數量。Oload也必須被引用。

   在最大提供的負載下的轉發率(FRMOL),必須報告為一個設備每秒可以成功傳輸到正確的目地
接口作為對3.6[2]項所定義的MOL的響應的測試幀的數量.MOL也必須被引用。

   最大轉發率(MFR)必須報告為一組重復的DUT/SUT轉發率測試中最高的值.重復的轉發率測試
由調整Iload構成.Oload 應用于設備必須被引用。
5.1.5 報告格式 
這些測試的結果應該以圖形的方式報告.其中x軸應該為幀的大小,y軸為測試結果.在圖中至
少有兩條線,一個為標為理論值,一個為測試的結果.

為了測量DUT/SUT在執行許多不同地址查找時的交換通信的能力,在一系列的測試中,可以增
加每個端口的地址數量.
5.2 部分網狀 one-to-many/many-to-one
5.2.1 目的
確定當從多個端口傳輸到一個端口或從一個端口傳輸到多個端口時的吞吐量.和全網狀吞吐
量測試一樣,這個測試是一個度量在無幀丟失時交換幀的性能.這個測試的結果可以被用來確
定DUT當交換通信量來自多個以太網端口時,利用一個以太網端口的能力.
5.2.2 設置參數
當提供突發的網狀通信時,下面的參數必須被定義.每個參數設定要考慮下面因素.
    
幀大小 – 建議幀的大小為64,128,256,512,1024,1280和1518字節, 見 RFC 2544 9 [3]. 
四個字節的CRC碼被指定包括在幀的大小內.

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