网络测试以太网测试

以太网测试1.第二层测试的必要性2.以太网技术概述3.决定交换以太网性能的主要技术指标4.以太网测试相关RFC文档5.以太网测试基本方法内容提要为什么要进行二层网络测试？二层测试的必要性OSI二层功能概述物理层涉及原始比特流的传输。数据链路层为相邻节点间提供可靠的帧传输服务。

应用层

表示层

会话层

传输层

网络层数据链路层

物理层

APDU

PPDU

SPDU

分段

分组

帧比特流主机X主机Y应用层协议

表示层协议

会话层协议

传输层协议

网络层协议数据链路层协议

物理媒介

应用层接口

表示层接口

会话层接口

传输层接口

网络层

接口

数据链路层

接口

物理层TCP/IP模型中的网络访问层该层包括了所有的局域网、城域网和广域网技术；计算机网络数据传输的基础，构成了互连网通信的基础平台。HTTPSMTPFTPTFTPDNS

IPInternet

ICMPYour

LANTELNETUDPTCPARP

Many

LANs

and

WANs应用层传输层

网际层网络访问层RARP

根据网络分层模型，上层的功能实现是以下层所提供的服务为基础的；

不同的技术选择、不同的设备选型、不同的网络拓扑都会直接影响第二层服务质量(如服务类型、数据传输质量等)

，最终影响网络高层的功能与性能。二层测试的必要性

网络设备的研发与生产过程

阶段测试为产品研发过程提供有效的反馈信息；

交换机产品研发完成时的合格测试；

为在运营商网络中使用的高端交换机产品进行的入网认

证测试。

网络规划与设计过程

设备选型，特别是对指标有特殊要求，对功能与性

能有严格规定，或对厂商承诺的指标有怀疑时。

网络运行过程

故障诊断

性能评价与分析

网络升级或优化二层测试的运用1.第二层测试的必要性2.以太网技术概述3.决定交换以太网性能的主要技术指标4.以太网测试相关RFC文档5.以太网测试基本方法内容提要2.1以太网技术2.2以太网地址2.3共享以太网和交换以太网2.4以太网帧2.5以太网交换机的工作原理2.6以太网交换机的体系结构2.7以太网交换机的转发方式2.8VLAN内容提要2.1以太网技术家族

名称标准以太网快速以太网千兆以太网带宽10M100M

1G

拓扑总线/星型

星型

星型

组网方式共享/交换共享/交换

交换

标准

IEEE802.3IEEE802.3

uIEEE802.3z/IEEE802.3a

b适用范围

局域网

局域网

局域网万兆以太网10G星型/点对点交换IEEE802.3

ae局域网/城域网以太网组成共享媒体和电缆：双绞线，同轴细缆，同轴粗缆，光纤；转发器或集线器；网桥；交换机。2.2以太网地址为了标识以太网上的每台主机，需要给每台主机上的网络适配器分配一个唯一的通信地址，即Ethernet地址或称为网卡的物理地址、MAC地址。IEEE负责为每个网络适配器或者网络设备制造厂商分配一个唯一的厂商代码，各厂商为自己生产的每块网络适配器分配一个唯一的Ethernet地址。每块网卡的Ethernet地址就是这两者的结合，所以每块网卡拥有自己唯一的地址。2.2以太网地址00-D0-F8-00-11-22厂商代码适配器编号Ethernet地址长度为48比特，共6个字节，其中，前3字节为IEEE分配给厂商的厂商代码，后3字节为网络适配器编号。2.2以太网地址2.3共享以太网与交换以太网共享以太网早期的以太网采用基于总线结构的共享广播式网络，以及基于HUB的星型拓扑。在以太网中，数据都是以“帧”的形式传输的。共享式以太网是基于广播的方式来发送数据的，因为集线器不能识别帧，所以它就不知道一个端口收到的帧应该转发到哪个端口，它只好把帧发送到除源端口以外的所有端口。

2.3共享以太网与交换以太网共享以太网在这种工作方式下，所有设备与节点位于同一个冲突域，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，对共享介质的争用造成节点间的碰撞或冲突，如果发生碰撞还得重试，影响了网络的运行性能。2.3共享以太网与交换以太网2.3共享以太网与交换以太网2.3共享以太网与交换以太网交换的提出：通常，解决共享以太网存在的问题就是利用“分段”的方法。即将一个大型的以太网分割成两个或多个小型的以太网，使各网段成为隔离开的冲突域。2.3共享以太网与交换以太网

交换以太网是指以数据链路层的帧为数据交换单位，以以太网交换机为基础构成的网络，交换机为星状拓扑或扩展星状拓扑的中心节点。交换机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。交换以太网允许多对节点同时通信，每个节点可以独占传输通道和带宽。2.3共享以太网与交换以太网时钟同步帧开始标志目标主机源主机高层数据

C

R

C校验高层协议类数据字段长度2.4以太网帧结构IEEE802.3帧判断帧的长度是否符合最短帧长度的要求以确定是否为有效帧；判断目标地址是否与本节点的MAC地址匹配以决定是否接收该帧；

1）与本节点的单播

地址匹配

2）与本节点所在的组播

组相同的组播地址

3）广播地址。判断帧的正确性以决定是否丢弃该帧。以太网帧的接收过程2.5以太网交换机的工作原理交换机是工作在数据链路层的设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部缓存的地址表中，该表给出关于交换机不同接口所连主机的MAC地址信息。交换机收到一个数据帧后，能够识别出这个帧的结构，根据帧的目的地址，将这个帧转发到对应的某个端口上去，而不是广播到其它所有的端口。交换机具有基于MAC地址进行帧过滤和转发的能力。端口MAC地址100-1d-09-35-68-2a300-1d-09-35-67-2a600-1d-09-35-66-2a900-1d-09-35-65-2a根据帧中的目的地址，通过查找地址表决定转发行为：若地址表显示目的节点与源节点位于交换机的同一端口

，忽略帧；若地址表显示目的节点在交换机所连的某一端口，且与源节点不在同一端口

，转发到目的端口；若目的MAC地址为广播地址，向除源端口外的所有端口转发帧；若地址表中找不到目的地址，向除源端口外的所有端口转发帧。

主机A00-1d-09-35-68-2a交换表

主机B00-1d-09-35-67-2a

主机C00-1d-09-35-66-2a

主机D00-1d-09-35-65-2a2.5以太网交换机的工作原理背板是交换机的中央交换部件，用于交换机的各个端口之间传送数据。背板的结构和容量决定了一个交换机的性能。交换机背板主要有三种结构：共享总线（Shared-bus）共享存储（Shared-memory）交叉矩阵（Cross-bar）2.6以太网交换机的体系结构交换端口通过ASIC芯片同高速总线相连，数据由端口传输至ASIC芯片，ASIC芯片根据目的地址通过高速总线将数据传至目的端口。为了解决多个端口并发访问共享数据总线所产生的竞争或冲突，还引入了仲裁机制。交换机的体系结构--共享总线型两种数据交换实现方式集中式交换方式分布式交换方式交换机的体系结构--共享总线型两种数据交换实现方式集中式交换方式中，由交换机中心处理器保存端口与目的MAC地址的映射表。

一旦某端口接收到分组，该端口将该分组中的目的MAC地址通过高速总线送至交换机仲裁处理器，仲裁处理器通过访问中央数据库，确定MAC地址所对应的目的交换端口，然后仲裁处理器对共享总线进行控制，使得来自源端口的数据帧经由共享总线传至目的端口。交换机的体系结构--共享总线型两种数据交换实现方式分布式交换方式中，每个端口在本地维持一个端口与目的MAC地址的映射表。

当数据进入交换机端口时，由该端口的ASIC芯片截获分组的目的MAC地址，ASIC芯片将该地址在本地数据库进行检索，寻找对应的目的端口，如果发现目的端口，就将分组通过共享总线发送至目的端口；如果没有发现目的端口，该端口将目的MAC地址发送至所有的交换端口，由知道该目的MAC地址的交换端口通知源端口，然后再进行数据交换。交换机的体系结构--共享总线型使用一个全局共享存储池进行数据传输交换。进入交换机的数据首先存储在共享RAM中，共享RAM一般由专用集成电路（ASIC）芯片管理。ASIC芯片通过查找地址表，找到与目的地址对应的目的端口，然后将数据发送至所对应的目的端口。共享内存结构实现简单，但受内存容量与速度限制，无法支持大容量交换(一般限制在20G-80G)，且交换延时比较大。交换机的体系结构--共享存储器交换机的体系结构--纵横式矩阵当端口数据量大，网络负载重的情况下会因交叉点的瓶颈而造成阻塞。早期的交叉结构中，所有的端口连接汇聚到一个交叉点，交叉点结构中，数据传输通过交叉点进行当交叉点正在进行端口交换时，端口输入的数据必须暂时存储在输入端口的本地缓存中，等待别的数据传输结束后，再传输至目的端口。交换机的体系结构--纵横式矩阵交叉开关矩阵或纵横式交换矩阵(Crossbar)是大容量高端交换机中普通采用的结构。内部的交换机矩阵和仲裁矩阵实现了无阻塞交换。交换机拥有一条很高带宽的高性能背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。这种方式我们可以明显地看出一方面效率高，不会浪费网络资源，只是对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；另一个方面数据传输安全，因为它不是对所有节点都同时发送，发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。交换机的体系结构--纵横式矩阵类型：直接交换（cut-through）和存储转发（store-and-forward）直接交换模式又分成快速转发（fast-forward）与无碎片（Fragment-free）交换。2.7交换机的转发方式

交换机将数据从一个端口转发至到另一个端口的处理方式称为交换模式。

字节716先导字段帧开始标识

目的地址长度源地址数据246~150046校验和快速转发具有最小的延时不提供帧的错误检测快速转发交换方式在快速转发交换方式下，交换机只读出数据帧的前6个字节(即交换机确定目的MAC地址)，就会查找转发表，将数据帧传输到相应的输出端口，将帧发出去。优点：转发速率快、减少延时和提高整体吞吐率缺点：在整个帧还未全部接收到之前就开始转发帧，因此错误

帧也会被转发出去，导致网络资源的浪费。适用环境：网络链路质量较好、错误数据包较少的网络环境。快速转发交换方式

字节716先导字段帧开始标识

目的地址长度源地址数据246~150046校验和快速转发具有最小的延时不提供帧的错误检测快速转发有两个问题：（1）它会转发小于64字节的破碎帧和错误帧；（2）该方法要求交换机的所有端口要以同样的速率工作。也就是说，如果交换机的大部分端口是10Mbps的，那么这台交换机上就不能有快速以太网的端口。

原因在于快速转发法在转发帧的过程中不能有任何间隙，而任何时候从低速率转换到高速率时都会有一个间隙，除非使用某种类型的缓冲。快速转发交换方式在无碎片交换方式下，交换机通过对无效碎片帧的过滤来降低直接交换错误帧的概率。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是碎片帧，则丢弃该帧；如果大于等于64字节，则发送该帧。无碎片交换方式

字节716先导字段帧开始标识

目的地址长度源地址数据246~150046校验和无碎片交换低延时，可过滤碎片帧优点：数据处理速度比存储转发方式快缺点：比快速转发交换方式慢适用环境：一般的通讯链路

字节716先导字段帧开始标识

目的地址长度源地址数据246~150046校验和无碎片交换低延时，可过滤碎片帧无碎片交换方式在存储转发时，交换机将帧向目的端口转发之前要先接收完整的帧，将数据帧存储到缓冲器中，进行CRC循环冗余校验，如果这个数据包有CRC错误，则该包将被丢弃；如果数据包完整，交换机查询地址映射表将其转发至相应的端口。存储转发交换方式716先导字段帧开始标识

目的地址长度源地址数据246~150046校验和存储转发高延时可过滤所有错误帧优点：没有残缺数据包转发，减少不必要的数据转发缺点：转发速率比直接转发方式慢。适用环境：适用于普通链路质量或较为恶劣的网络环境存储转发交换方式716先导字段帧开始标识

目的地址长度源地址数据246~150046校验和存储转发高延时可过滤所有错误帧2.7交换机的转发方式（续）实际交换机产品中，通常引入智能控制方式来进行选择。设置帧错误率的阈值，先采用直接交换，一旦帧错误率超过阈值，改用存储转发。2.8VLANVLAN（虚拟局域网）是指网络中的站点不拘泥于所处的物理位置，根据需要灵活地加入不同的逻辑子网中的一种网络技术。

基于交换式以太网的VLAN在交换式以太网中，利用VLAN技术，可以将由交换机连接成的物理网络划分成多个逻辑子网。位于不同楼层的用户或者不同部门的用户可以根据需要加入不同的虚拟局域网。2.8VLAN2.8VLAN一个虚拟局域网中的站点所发送的广播数据包将仅转发至属于同一VLAN的站点。

在交换式以太网中，各站点可以分别属于不同的虚拟局域网。构成虚拟局域网的站点不拘泥于所处的物理位置，它们既可以挂接在同一个交换机中，可以挂接在不同交换机中。VLAN帧格式（IEEE802.1Q）类型标识符（TyPeID，TPID）：2B，用于标识帧的类型，其值为0x8100时表示802.1Q/802.1P的帧，当设备检测源地址后的两个字节值是0x8100时，就知道现在插入了4B的VLAN标记。用户优先级：占3bit，表示帧的优先级，取值范围0~7，值越大优先级越高。VID：占12bit，它是VLAN的标识符，唯一的标志了这个以太网帧是属于哪一个VLAN，范围是1~4094，支持VLAN数255个。2.8VLAN虚拟局域网是一种软技术，如何分类，将决定此技术在网络中能否发挥到预期作用。常见的虚拟局域网分类有5种：

基于端口划分VLAN

基于MAC地址划分VLAN

基于网络层划分VLAN

基于IP组播划分VLAN

基于策略划分VLAN

2.8VLAN虚拟局域网的划分方式1.基于端口划分VLAN许多VLAN厂商都利用交换机的端口来划分VLAN成员，被设定的端口都在同一个广播域中。

例如，一个交换机的1~4端口为VLAN10，5~17端口为VLAN20，18~24端口为VLAN30。当然，这些属于同一VLAN的端口可以不连续，如何配置由管理员决定。

优点：定义VLAN成员时非常简单，配置过程简单，只要将所有端口都定义就可以了。

缺点：如果VLAN的用户离开原来的端口，就必须重新定义。

2.8VLAN虚拟局域网的划分方式基于端口划分VLAN2.8VLAN端口12345678VIDxxyxyyyy2.8VLAN2.基于MAC地址划分VLAN这种方法是根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置它属于哪个组。优点：当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，VLAN不用重新配置，所以，可以认为这种根据MAC地址的划分方法是基于用户的VLAN。缺点：（1）所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个用户的话，配置是非常累的。（2）这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员，这样就无法限制广播包了。（3）对于使用笔记本电脑的用户来说，他们的网卡可能经常更换，这样，VLAN就必须不停地配置。2.8VLAN虚拟局域网的划分方式MAC地址ABCDEFGHVIDxxxyxyyy2.8VLAN3.基于网络层划分VLAN这种方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型（如果支持多协议）划分的，可分为IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN网络。

优点：（1）用户的物理位置改变了，不需要重新配置所属的VLAN。（2）这种按网络层协议来组成的VLAN，可使广播域跨越多个

VLAN交换机，这对于网络管理员来说是非常具有吸引力的。（3）这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN，这样可以减少网络的通信量

缺点：效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址是需要消耗处理时间的(相对于前面两种方法)，一般的交换机芯片都可以自动检查网络上数据包的以太网帧头，但要让芯片能检查IP帧头，需要更高的技术，同时也更费时。2.8VLAN虚拟局域网的划分方式IP地址VIDxxxxyyyy2.8VLAN4.基于IP组播划分VLANIP组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个组播组就是一个VLAN，这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网，因此这种方法具有更大的灵活性，而且也很容易通过路由器进行扩展，当然这种方法不适合局域网，主要是效率不高。2.8VLAN虚拟局域网的划分方式5.基于策略划分VLAN这是最灵活的VLAN划分方法，具有自动配置的能力，能够把相关的用户连成一体，在逻辑划分上称为“关系网络”。网络管理员只需在网管软件中确定划分VLAN的规则（或属性），那么当一个站点加入网络中时，将会被“感知”，并被自动地包含进正确的VLAN中。同时，对站点的移动和改变也可自动识别和跟踪。

2.8VLAN虚拟局域网的划分方式VLANMAC学习机制如下：SVL（共享VLAN学习）

交换机将所有在VLAN端口学习到的MAC地址表项全部记录到一张共享的MAC地址表内，从任意VLAN内的任意端口接收的报文都参照此表中的信息进行转发。交换机维护一张映射表，维护3个元素端口、VLANID和MAC。IVL（独立VLAN学习）

交换机为每个VLAN维护独立的MAC地址转发表。由某个VLAN内的端口接收的报文，其源MAC地址只被记录到该VLAN的MAC地址转发表中，且报文的转发只以该表中的信息作为依据。2.8VLAN使用VLAN的交换机的MAC学习方法交换机上的端口分为两种：Access：只属于一个VLAN，且仅向该VLAN转发数据帧的端口。大多数情况下，所连的是PC机或路由器的端口，并且是通过手动设置指定VLAN的。Trunk：一个trunk端口在默认情况下允许多个VLAN通过，能够转发多个不同VLAN的的数据帧，是一种交换机和交换机之间的端口，用于需要设置跨越多台交换机的VLAN时。

2.8VLANVLAN中数据帧的转发当交换机端口是Access时：只允许缺省VLAN通过，一个access端口只能属于一个VLAN，它的缺省VLAN就是它所在的VLAN，仅接收和发送一个VLAN的数据帧。收到数据帧后，如果这个数据帧没有标记，交换机给这个数据帧加上PVID（PortVLANID），即端口VID，然后交换机开始转发这个数据帧。端口发送数据帧时，如果端口是Access，它将剥离PVID发送出去，以保证传送给终端设备的帧没有被变动过。2.8VLANVLAN中数据帧的转发当交换机端口是Access时：当PCB要发送一个数据帧给PCA时，数据帧通过PCB发送到SWA的ACCESS端口时，SWA给该数据帧打上VLAN10的标签，然后将该数据帧传送到连接PCA端口的ACCESS端口上。

该端口接受到数据帧后，剥离标签后，发现该数据帧是发送给PCA的，然后直接发送给PCA。

2.8VLANVLAN中数据帧的转发当交换机端口是Trunk时：人们想办法让交换机间互联的网线集中到一根上，这时使用的就是汇聚链接（TrunkLink）。汇聚链接指的是能够转发多个不同VLAN的通信的端口。2.8VLANVLAN中数据帧的转发当交换机端口是Trunk时：当PCB要发送数据帧给PCD，PCB将数据帧发送给SWA的E1/0/2端口，PCA通过该端口接受到数据帧后，给该数据帧打上VLAN20的标签，发送到该交换机的E1/0/24端口，由于该端口是TRUNK口，并且默认VLAN是VLAN20，所以该端口在接受到该数据帧后，剥离标签后转发到SWB的E1/0/24端口上。2.8VLANVLAN中数据帧的转发由于该数据帧没有带有任何标签，所以SWB在接收到该数据帧后，给该数据帧打上默认VLAN标签VLAN20，然后发送到该交换机的E1/0/2端口上，该端口接受到数据帧后，剥离标签，发现是发送给PCD的，于是通过该端口发送给PCD。1.第二层测试的必要性2.以太网技术概述3.决定交换以太网性能的主要技术指标4.以太网测试相关RFC文档5.以太网测试基本方法内容提要

二层功能包括：

帧的封装与拆封

基于MAC地址的帧接收与转发

流量控制

简单的差错控制

将这些功能可以分别归类两个不同层面上：

数据传输层面

传输控制层面决定交换以太网性能的主要指标背板带宽负载交换机时延转发速率丢帧率吞吐量突发3.1数据传输层面相关的指标背板带宽

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。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。

信道或设备在单位时间内所承受的通信流量被称为负载。在网络第二层，通常以单位时间内设备或网络所承载的帧数来衡量。

负载过量会导致网络拥塞或设备工作状态不正常。负载交换机时延

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。采用直接转发技术的交换机有固定的延时。因为直接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。

转发速率用以描述交换设备帧转发能力的指标。被定义成在某个特定负载下，交换机设备在单位时间内向目标端口成功转发的帧数。

不同设备的转发速率与交换机的体系结构、端口带宽、转发模式、设备的负载状况等因素有关。

对于给定的设备，在没有丢帧的理想状态下，转发率应该随着负载的增加而增加。但当负载增加并接近线路传输容量时，会因丢帧而导致转发速率下降。转发速率(forwardingrate)

丢失的数据帧占应转发帧的比例。应转发帧指那些应该被转发的合法帧，不包括那些过长、过短和错误的无效帧。

丢帧主要出现在负载过大时，因交换机存储容量、地址表查找、端口拥塞等方面的瓶颈而产生。丢帧率(framelossratio)

这是另一个描述交换设备数据包转发能力的指标，用以衡量交换机在不丢帧条件下每秒转发帧的极限能力。

定义成：在没有出现丢帧的条件下，能够传输给交换机让其转发到指定输出端口的每秒最大帧数。吞吐量(Throughput)

在某个时间段内，一组以合法最小帧间隔传输的以太网帧被称为突发。

一次突发传输中所包含的帧数被称为突发量(Burstsize)。突发量为1时，相当于无突发传输的恒定负载。

两次突发之间的时间间隔被称为突发间隔

(Inter-burst

gap，简称IBG)。

交换机所能承载的突发量越大，可以处理的突发间隔越小，突发量分布的离散性越大，说明交换机处理突发数据流量的性能越好

。突发(burst)对于负载、转发速率和吞吐量等指标，是从单位时间内能处理的帧数（fps）来描述的。在衡量网络的物理传输质量时，采用数据传输速率和误码率来描述。数据传输速率：单位时间内所传输的比特数。误码率：错误传输的比特数占全部传输比特数的比例。

在物理层，是从“比特”的角度来描述网络性能的。

原因：当性能关注点或测试问题与对象所对应的网络分层不同时，需要采用不同的描述粒度。3.1数据传输层面相关的指标

传输控制功能是为了正确实现基于二层地址的帧转发，避免或减少因拥塞而产生的丢帧，而提供的控制功能，如：

地址处理

拥塞控制(流量控制)错误帧过滤

广播处理

流量隔离

控制功能实现或正确与否，直接影响数据层面上的转发性能。3.2传输控制层面相关的指标

拥塞控制

拥塞控制也称流量控制，是指控制源端发送数据的数量及速度使其不超过接收端所能承受的能力，以避免产生帧的丢失。

当交换机发生拥塞时，产生的直接后果就是帧的丢失，从而导致网络性能的下降。即使在高层使用了TCP的可靠传输协议，仍然会因为TCP的重传机制所产生的延迟而引起数据传输的中断。

拥塞控制

下图给出了在不同TCP重传定时器的设置下，以太网丢帧率对网络响应性能的影响。

可以看出，即使有TCP重传机制，在丢帧率达到一定水平后，网络响应性能仍然会出现急剧的下降。

例如，对于5s的TCP重传确认定时器，1%的丢帧率就将导致网络响应性能降低98%。（1）过载(overload)（2）线端阻塞(Headoflineblocking)因某个外出端口上的拥塞而阻碍了其他通往非拥塞端口流量的现象。对于在输入队列中采用共享存储的交换机，当队列头有转发到阻塞端口的帧时，造成后继转发到非阻塞端口帧也必须等待。产生拥塞的主要原因背压(Backpressure)

当外出或输出端口出现拥塞现象时，被交换机用来通知发送端降低帧发送速度，以阻止外部数据源继续向拥塞端口传输帧的那些方法。常用方法（1）在半双工方式下，通过向发送源发送拥塞（jamming）信号使得信息源降低发送速度。（2）在全双工方式下，一般遵循IEEE802.3x标准，由交换机向信息源发送“pause”帧令其暂停发送。背压机制使发送到拥塞端口的流量得到减缓，可能会导致到非拥塞输出端口的发送流量也被减缓。

拥塞控制机制-背压 前压(Forwardpressure)

当上游设备以小于最小帧间隙的间隔或以超过线速的速率向下游交换机发送流量时，往往会导致下游交换机出现接收缓冲(buffer)溢出甚至阻塞。

某些交换机可通过减缓输出队列的饱和程度、禁止上游设备发送帧等强制性机制来消除或减少上述丢帧现象。

具有上述功能的交换机被认为具有前压机制。拥塞控制机制-前压 前压(Forwardpressure)

正常情况下，在处理交换机内部共享资源争用时，会使用类似CSMA/CD协议（载波监听多点接入/碰撞检测）中的后退算法，但在具备前压机制的交换机中，当对资源的争用加剧时，会通过禁用或放弃后退算法来获得对共享介质如缓存的强行访问，来加快帧的转发，并借此减轻输出队伍的拥塞或饱和程度。

不是以太网标准或协议所推荐的，因而不是所有的交换机都提供前压。拥塞控制机制-前压线速什么是线速（Wirespeed）？线速是指以介质允许的最大传输速率向设备发送流量的状态。线速即无阻塞转发。那么线速究竟是多快呢？以10Mbps的Ethernet来说，最小的数据帧长度为64bytes即512bit，帧间隙最小96bits，帧的前同步位8bytes，因此10MbpsEthernets所能达到的帧的最快转发速度为：10Mbps/(512+96+64)=14,880.95pps。（pps：Packet/Second）。

与交换机在二层地址学习与处理能力相关的指标，包括：地址缓存容量(AddressCachingCapacity)：指交换机的MAC地址表中可以最多存储的MAC地址数量，存储的MAC地址数量越多，那么数据转发的速度和效率也就越高。地址学习速率(AddressLearningRate)：指交换机在不用丢弃数据帧的情况下，可以学习新的MAC地址的速度，该指标用于网络重启后地址表的建立速度。地址处理(addresshandling)

错误帧(error

frame)是指所有过长、过短、错位或含有错误校验序列的帧。IEEE802.3标准规定以太网帧的合法长度为64~1518B，长度小于64B的帧称为过短帧，长度大于1518B的帧称为过长帧。

错位帧由物理传输过程中的位错引起。

含有错误校验序列的帧是指那些因帧中含有错误的CRC码而不能通过的校验的帧。

错误帧过滤可减少或避免因传输错误帧而产生的带宽浪费，以及后续转发设备因处理这些错误帧而付出不必要的资源消耗。错误帧过滤（Erroredframefiltering）当交换机的输入端口收到一个帧，并且在地址表中找不到与帧的目的MAC地址所对应的目的端口时，就会采用向所有端口洪泛广播的方法来转发该帧。用两个指标来衡量交换机的广播性能：广播转发速率(Broadcastforwardingrate)

一台交换设备在某个指定的广播负载下，一秒内向它所在广播域的所有端口发送的广播帧的数量。广播时延(Broadcastlatency)

交换机将广播帧转发到位于同一个广播域中的每个端口所需的时间。 广播(broadcast)

流量隔离是用于衡量交换机对于VLAN流量隔离的功能的指标。VLAN的最大特点就是就是它实现了不同VLAN间的流量隔离。每个VLAN都是一个独立的广播域，当交换机收到广播数据时，将在本VLAN中广播，不会广播到其它VLAN；不同VLAN中的节点，相互之间不能直接进行流量的转发；即使是位于同一交换机上的两个端口，只要不在同一VLAN中，相互之间也不能渗透流量。 流量隔离（trafficfiltering）1.第二层测试的必要性2.以太网技术概述3.决定交换以太网性能的主要技术指标4.以太网测试相关RFC文档5.以太网测试基本方法内容提要相关的RFC文档包括RFC1242、RFC2544、RFC2285和RFC2889。RFC1242和RFC2544具有一般性的指导意义，涵盖了OSI全部七层的测试。RFC2285为以太网交换设备基准测试提供了基本术语。RFC2889为以太网交换设备基准测试提供基本方法学。二层测试相关的RFC文档

DUT和SUT

DUT指被测试设备（Device

under

test）

SUT指被测试系统（System

under

test）RFC2285中的基本术语单向流量和双向流量

单向流量（Unidirectional

traffic）是指测试流在被测设备中以单向方式传输。

即由测试仪发送的测试帧从DUT的输入端口进入DUT，由DUT上的输出端口发送回测试仪，DUT上的输出端口本身不从测试仪接收任何流量。当测试者为DUT加载单向流量时，是由DUT上的不同端口处理帧的接收与发送，输入端口与输出端口的角色是不重叠的。RFC2285中的基本术语单向流量和双向流量

双向流量（Bidirectional

traffic）是指每个端口在进行接收流量的同时也在进行发送流量。

当测试者为DUT加载双向流量时，所有从测试仪表接收测试流量的端口同时也在向测试仪表回送测试流量，每个端口同时承担输入端口与输出端口的角色。RFC2285中的基本术语

非网状流量、部分网状流量和全网状流量

非网状流量(Non-meshed

traffic)，也称端口对（Port

Pair）方式。 DUT上的接口被设置为输入和输出两类。每一个输入接口和一个输出接口对应，流量从一个输入端口加载后发送到另一个输出端口，形成一对一关系。

不同的对（组）之间是互斥的，流量不会相互泄漏。RFC2285中的基本术语

非网状流量、部分网状流量和全网状流量

部分网状流量(Partially

meshed

traffic)，也被称作骨干（Back

Bone）方式。 DUT/SUT的每个接口也被设置为输入和输出两类。输入和输出端口仍被捆绑成组来发送和接收帧，组与组之间互斥。但在组内，输入和输出接口的模式变成了一对多、多对一或多对多模式。RFC2285中的基本术语

非网状流量、部分网状流量和全网状流量

全网状流量(Fullymeshedtraffic)模式下，DUT上的每个被测试接口既可以向所有其他的测试端口发送流量，也可以接收来自所有其他被测端口的流量，是一种完全多对多的关系。

对于一个有n个被测端口的交换机而言，在单向流量时，将会形成n(n-1)/2的端口对，在双向流量时，相当于有n(n-1)的端口对。RFC2285中的基本术语

非网状流量、部分网状流量和全网状流量

定义3种不同流量模式是为了适应不同目的的测试。

以一款具有24个快速以太网接口（FE）和2个千兆以太网端口（GE）的非对称交换机为例。若要对交换机的FE端口转发性能进行测试，宜采用非网状流量模式，即将交换机上的FE端口组成端口对来运行相应的测试。若要对2个GE接口作为上行/下行链路的转发性能进行测试，就需要采用部分网状流量模式，即将每个GE端口与其他24个FE端口组成一个一对多的模式进行测试。若对交换机进行整机性能测试，将会采用全网状流量模式进行测试，因为这种流量分布最能模拟真实网络环境下交换机所承载的大量并发数据流量。RFC2285中的基本术语期望负载、提交负载、最大提交负载、过载

期望负载(Intended

load，简称Iload）指外部信息源企图传输给DUT/SUT让其转发到指定输出端口的每秒帧数。RFC2285中的基本术语计划负载期望负载、提交负载、最大提交负载、过载

提交负载（Offered

load，简称Oload）指外部信息源能够被观察或测量到的传输给DUT/SUT让其转发到指定输出端口的每秒帧数。

实际中，由于网络冲突的存在，提交负载将小于期望负载。RFC2285中的基本术语实际负载期望负载、提交负载、最大提交负载、过载

最大提交负载（Maximum

offered

load，MOL）指外部信息源每秒能够传送给DUT/SUT并让其向指定输出端口转发的最大帧数。

理想状态下，最大提交负载可以达到线速发送下的负载。但实际上，最大提交负载不一定等于介质所允许的最大负载。例如，当外部信息源未能按最小的合法帧间隔来发送帧时，介质所能提供的信道带宽就不能得到最大限度的利用，最大提交负载就会小于介质所允许的最大负载。RFC2285中的基本术语最大实际负载期望负载、提交负载、最大提交负载、过载

过载（Overloading）：指以超过介质允许的最大传输速率向DUT／SUT施加负载。过载会导致网络拥塞并可能因此引发帧的丢失，但如果交换机启用了有效的拥塞控制机制，则拥塞不一定会引起帧的丢失。RFC2285中的基本术语转发速率相关的术语转发速率(Forwardingrate，简称FR)

指定提交负载下，一台设备能够被观测到的每秒钟内成功向正确目的端口传送的帧数。最大提交负载下的转发速率(Forwardingrateatmaximumofferedload，简称FRMOL)

一台设备在最大提交负载的情况下能够被观测到的每秒钟内成功向正确目的端口转发的帧数。最大转发速率(Maximumforwardingrate，简称MFR)

一系列经过重复或迭代测试所获得的转发速率测量值中的最大值。RFC2285中的基本术语

为LAN交换设备的基准测试提供方法学，由RFC

2544的方法学扩展而来测试对象：

交换机转发性能（Forwarding

performance）、拥塞控制（Congestion

control）、延迟（Latency）、地址处理（Address

handling）和错误过滤（Error

filtering）文档结构：

备忘录、介绍、要求以及安全机制、参考文献等辅助性说明外，核心内容分为测试设置、帧格式与长度和基准测试三大部分。基准测试：

涉及测试目标、参数设置、测试过程、测量方法和测试报告格式等方面。RFC2889简介全网状互联条件下的吞吐量、丢帧率和转发速率（Fullymeshed

throughput,

frame

loss

andforwarding

rates）部分网状互连条件下的一对多/多对一（Partiallymeshed

one-to-many/many-to-one）部分互连的多个设备（Partially

meshed

multipledevices）部分网状互连条件下的单向通信流量（Partiallymeshed

unidirectional

traffic）拥塞控制（Congestion

Control）转发压力和最大转发速率（ForwardPressureandMaximumForwardingRate）地址缓冲容量（AddressCachingCapacity）地址学习速率（AddressLearningRate）错误帧过滤（Erredframesfiltering）广播帧转发和延迟（BroadcastframeForwardingandLatency）RFC2889所提供的基准测试1.第二层测试的必要性2.以太网技术概述3.决定交换以太网性能的主要技术指标4.以太网测试相关RFC文档5.以太网测试基本方法内容提要

测试方法是指针对一项具体的测试目标，围绕如

何实施测试所提出的方法与方案。

主要内容包括：

测试目标

测试环境

(包括测试拓扑、测试流、测试参数与

变量)

测试相关的算法设计

测试结果的统计与报告

测试前的准备工作测试方法及基本内容目的：

在测试开始之前，让被测试交换机学习测试中将要用

到的MAC地址。

因为任何地址未被学习的帧都会被DUT作为洪泛帧（FloodedFrames）转发，从而减少了测试过程中被正确转发帧的数量。要求：

先学习（MAC地址）

再验证（地址学习结果）

后测试5.1测试设置中的二层地址学习注意1：

测试仪表向DUT发送地址学习帧的速率不可太大，以免因DUT地址学习速率上的限制而导致地址学习失败。

建议：地址学习速率<=50帧每秒5.1测试设置中的二层地址学习注意2：

交换机地址表的地址老化（AgeOut）是指对于一个当前地址表中的地址项，若在地址老化时间（AgingTime）内未被调用，则该地址将会从地址表缓存中被自动删除。调整被测试交换机的地址老化时间，使其足够长，确保在测试结束前所学到的地址都不被老化。建议：大于测试学习时间、测试持续时间、配置测试设备时间之和。5.1测试设置中的二层地址学习

测试拓扑：测试仪表上的Card#1作为发送方要向作为接收方Card#2发送数据流，两者构成了一对一的非网状流。Card#2向二层DUT设备发送地址学习帧DUT设备完成Card#2的MAC地址的学习学习完成之后，Card#1才向Card#2开始发送测试数据流，执行相关的测试二层地址学习举例理论上，选择任何一种长度在64字节到1518字节之间的测试帧都是被允许的。

帧长选择影响交换机的转发性能。

帧长越大，交换机在单位时间内所要处理的帧数就越少；帧长越小，交换机在单位时间内所要处理的帧数就越多，交换机在帧接收、地址处理、帧转发以及拥塞控制上的压力就越大，并最终影响交换机的转发速率、丢帧率和吞吐量等性能指标。5.2测试帧的长度选择与格式为了全面地反映被测试设备的性能，有必要在不同的帧长度下运行有关的以太网测试。三种常见的测试帧长方案完备性的测试方案：对所有长度的帧，进行测试。快速的测试方案：选择某些有代表性的帧长进行测试。

例如，RFC1242文档建议，以太网快速测试可以采用64、128、512、1024、1280、1518字节等不同长度的帧。基于统计的测试方案：以对设备所在网络环境的帧长监测与帧长分布统计信息为基础，确定相应的测试帧长。5.2测试帧的长度选择与格式

测试仪表仅对测试帧进行统计，为此需要对普通帧与测试帧加以必要的区分。方法：在基本格式上，测试帧与普通以太网帧相同，但需要加入一个独特的签名字段(signature

field)。该字段出现在以太网帧的第56字节之后或位于整个帧的结尾处。要求：签名字段(signature

field)要有足够的可区分性，以帮助测试仪表从所接收的流量中提取出测试帧流量，并过滤掉那些不属于提交负载的普通帧流量。5.2测试帧的长度选择与格式

下图给出了一个来自思博伦通信公司的签名字段的实例，该字段共20B。流标识（StreamID）：长度为4B，用于区分不同的测试流，具有相同流标识的帧属于同一测试流。序列号（Sequence）：长度为6B，用来指出帧在所在测试流中的顺序。时间戳（Timestamp）：长度为4B，用来计算帧的传输时延。5.2测试帧的长度选择与格式

转发率、丢帧率和吞吐量是描述交换机转发性能的主要技术指标。RFC2889中，半数的基准测试直接针对上述指标。

首先对负载、转发率、丢帧率和吞吐量等概念做进一步的说明。5.3关于负载、吞吐量、丢帧率和转发率的深入理解负载、吞吐量、丢帧率和转发速率的关系可以用FR-Load曲线描述。

5.3关于负载、吞吐量、丢帧率和转发率的深入理解转发速率(FR)负载(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%MFR吞吐量FRMOLX轴：负载（Load）Y轴：转发速率在没有丢帧的状态下：随着负载从零开始逐渐增大到线速，转发速率应该随着负载的增加而线性增加，而且两者应该相等。在实际设备中：当负载超过某个临界值之后，因拥塞而导致帧丢失。5.3关于负载、吞吐量、丢帧率和转发率的深入理解转发速率(FR)负载(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%MFR吞吐量FRMOLLoad_T：在没有丢帧时的最大转发速率，即吞吐量。Load_MaxF：在有帧丢失时，最大转发速率（MFR）。

最大转发速率与吞吐量的区别：最大转发速率不关心DUT是否丢帧，而吞吐量以零丢帧为前提。Load_MOL：丢帧率增加，达到最大提交负载下的转发速率（FRMOL）。5.3关于负载、吞吐量、丢帧率和转发率的深入理解转发速率(FR)负载(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%MFR吞吐量FRMOL过载

在测量吞吐量时，需要提供相应的查找算法。目标：该算法必须能够通过调整加载在DUT上的负载来逼近或找到在零丢帧率下的最大转发速率。常用查找方法：步进查找法二分迭代法混合算法5.3关于负载、吞吐量、丢帧率和转发率的深入理解吞吐量测量的步进查找法

定义变量当前负载Load与丢帧率，定义初始负载Load0，

步进长度△Load

将初始负载Load0赋值给当前负载，并判断当前负载下的

丢帧率是否为零If

为零，

Load=Load+

△Load，再度观测丢帧率

若丢帧率不为零，停止对Load的步进，并将该负载下的转发率作为所要查找的吞吐量；否则，继续步进。If

不为零，

Load=Load-

△Load

，再度观测丢帧率

若丢帧率为零，停止对Load的继续步进，并将该负载下的转发率作为所要查找的吞吐量；否则，继续步进。测试准确度取决于步长的大小，步长越小，所报告的吞吐量越接近实际结果，但步进次数越多，查找速率越慢。吞吐量测量的二分迭代查找法

定义最小负载Load_Min、最大负载Load_Max、初始负载Load0和迭代分辨率(Resolution)。

将初始负载Load0赋值给当前负载，并判断当前负载下的丢

帧率是否为零If

为零，

Load=Load

+(Load_Max-Load)/2

，再度观测丢帧率，反复迭代，一旦丢帧率不为零或间隔小于迭代分辨率时停止迭代，并将当前负载下的转发率作为所要查找的吞吐量；If

不为零，

Load=Load

-

(Load

-Load_Min)/2

，再度观测丢帧率，反复迭代，一旦丢帧率为零或间隔小于迭代分辨率时停止迭代，并将当前负载下的转发率作为所要查找的吞吐量。测试准确度由迭代分辨率决定，迭代分辨率越小，吞吐量越接近实际结果，迭代次数越多。吞吐量测量的混合查找法

步进算法具有较二分迭代更快的查找速率，而二分迭代法

具有较步进算法更准确的查找结果。

混合算法的思想

兼顾查找速率与查找准确度。

首先，采用步进查找算法来快速找到或逼近DUT的吞吐量所对应的负载大概范围或区间；

然后，在上述区间内进行二分迭代查找。

举例：

初始负载Load0

时，未有丢帧现象。在第n次步进时

首次观测到丢帧，那么就中止后续的步进过程，转而在区

间[Load0+(n-1)△Load，Load0+n△Load]内进行二分迭代查找。

若事先对DUT吞吐量所对应的区间有所了解，可直接在该

区间内运行二分迭代查找算法，以加快整个测试进程。目的：全网状吞吐量、丢帧率和转发率测试是为了确定DUT在全网状流量下的吞吐量、丢帧率和转发率，可反映出交换机的整机交换转发性能。5.4.1全网状吞吐量、丢帧率和转发速率测试测试拓扑：在全网状双向流量模式下，测试仪表生成相应的测试流被发往被测交换机（DUT）的各个端口，测试仪表观测在DUT各个目标端口所能成功收到的帧数，通过对结果的统计计算转发速率和丢帧率。

通过调整负载的大小，可以测试DUT在不同负载下的转发速率和丢帧率，并从中找到零丢帧率下的吞吐量。5.4.1全网状吞吐量、丢帧率和转发速率测试测试参数设置测试帧长设定为64,128,256,512,1024,1280和1518字节，至少要选择其中的五个不同帧长实施测试；突发帧（burst）中的帧间隙（IFG）被指定成96比特长度的最小合法帧间隔，以能够反映极限IFG下的交换机性能。这个间隔在10Mbps以太网中相当于9.6μs，在100Mbps以太网中相当于960ns，

1Gbps以太网中相当于96ns。突发帧的长度被设定成在1到930帧之间变化，以更接近实际网络环境中的突发帧分布状况；在端口工作模式上，可选择半双工或者全双工。

5.4.1全网状吞吐量、丢帧率和转发速率测试为了反映DUT在执行不同数量地址查找时的交换能力，需要让测试仪表所生成的测试流中包含若干不同的帧目的地址：按照2n的方式来进行，即按照1，2，4，8，16，32，64，128，256，……这样的数量去改变设置，参考值为1。对于在每端口采用多个地址的测试来讲，测试帧中的源地址和目标地址对还应是随机分布的，以真实反映DUT的地址查找性能。5.4.1全网状吞吐量、丢帧率和转发速率测试整个测试期间所有的端口平等而且满负载工作，以确保整个测试的平衡：在不同的目的端口上，发往每个端口的目的地址在数量上有相等的分布，每一个目的端口都不会超负荷。每个端口以循环轮转的方式发送测试帧给其它端口。测试时长，RFC2889建议在1至300秒之间调整，推荐的测试时间为30秒。5.4.1全网状吞吐量、丢帧率和转发速率测试对测试结果进行统计时，测试仪表的接收端口必须只将那些源自测试仪表的测试帧才能被统计成接收帧(Received

Frames)，而忽略任何源于DUT

的非测试帧。测试结果的报告对于负载，规定以媒质的最大理论负载的百分比表示；对于丢帧率，应当在测试结束时度量，而不应该以传输过程中的每秒为单位进行度量。对于转发率，应当报告为每秒内设备能够被观察到的成功转发到正确目的接口的测试帧的数量，同时作为对一个特定提交负载的响应，要指出所对应的提交负载值

。5.4.1全网状吞吐量、丢帧率和转发速率测试目的：为了确定当从DUT的一个端口传输到多个端口或从多个端口传输到一个端口时的吞吐量。被用来确定DUT利用一个以太网端口转发来自多个以太网端口的交换流量的能力，如用于确定一款非对称交换机上行端口为所有其他非上行端口进行数据帧转发的能力。5.4.2部分网状一对多/多对一吞吐量、丢帧率和转发速率测试主要的测试参数设置、测试过程、测试结果的统计以及测试结果的报告方式均可参照全网状吞吐量测试。与全网状吞吐量测试的主要区别在于流量方式：当测试为多对一时，来自多个端口的测试帧必须发往一个端口；当测试为一对多时，来自一个端口的测试帧必须以循环轮转方式发往多个端口。（思考？）5.4.2部分网状一对多/多对一吞吐量、丢帧率和转发速率测试5.5前压和最大转发速率的测试-前压测试前压测试目的：当前端设备以超线速发送数据帧时，就会引起输入端口的过载，前压测试为了度量DUT在输入过载的情况下，输出端口对过载的反应。在进行前压测试时，为了人为造成输入端口的过载，需要将测试帧的帧间隙设置成小于96位，通常将测试帧间隔设置成88位比特长度。5.5前压和最大转发速率的测试-前压测试前压测试的拓扑：使用了DUT上的一对端口，并采用了单向流量模式。测试仪表生成的测试帧作为负载传输到DUT的第一个端口（端口1），接收与观测在DUT的第二个端口（端口2）进行。

5.5前压和最大转发速率的测试-前压测试前压测试的结果：当帧间隔为88位比特长度的测试帧加载到DUT后，若在观测用的端口2上，发现帧转发速率大于最大提交负载或介质的最大理论利用率，则表明DUT启用前压机制；若在观测用的端口2上，发现帧转发速率小于最大提交负载或介质的最大理论利用率，则表明DUT不具备前压机制。最大转发速率测试的目的：为了度量DUT设备在负载发生变化时的转发率峰值。最大转发速率测试的拓扑：测试仪表生成的测试帧作为负载传输到DUT的第一个端口(port1)，观测与度量在DUT的第二个端口(port2)进行。5.5前压和最大转发速率的测试-最大转发速率测试转发速率(FR)为

了

能

够

在

负

载

Load_T

和Load_MOL之间找到最大转发速率，须引入步进查找算法设置一个合适的步进长度(Step，简称步长)，对负载进行步进，从一组重复的DUT转发率测试结果中找到其中的峰值作为最大转发率(MFR)最终报告值。步长值越小，测量结果越精确，但测试所需要的次数就越多。负载(Load)Load_TLoad_MaxF0%Load_MOL

100%5.5前压和最大转发速率的测试-最大转发速率测试拥塞控制测试的目的：确定一个DUT是否执行了拥塞控制功能、是否使用了背压机制以及DUT上是否存在列头阻塞现象。5.6拥塞控制功能的测试传输控制层面功能或性能测试的设计思路思路一：直接给出一些传输控制层面的功能或性能指标，然后对这些指标进行直接的测试；思路二：控制层面的功能实现与否及其效果最终必然会反映到数据转发层面上来，提出一些测试数据转发层面的性能指标，通过对些指标的测试来间接反映传输控制层面的功能与性能。比较两种思路：

思路二采用数据转发层面的指标来测试控制层面

功能，更具有说服力。5.6拥塞控制功能的测试（1）设计测试拓扑由DUT上的4个具有相同MOL的端口组成一个测试块。两个端口作为源发送端口，另两个为目标接收端口且分别被配置成拥塞(congested)端口和非拥塞(uncongested)端口。5.6拥塞控制功能的测试（2）为DUT造成拥塞发送端口1以MOL的速率发送测试帧，且测试帧交互地分别以两个接收端口为帧的目的地址。同时，发送端口2以MOL的速率将全部测试帧发送到接收端口2。

接收端口1：承受了50%的负载，为非拥塞端口。

接收端口2：承受了150%的负载，为拥塞端口。5.6拥塞控制功能的测试（3）测试参数的设置

测试帧帧长、帧间隔、双工模式、每端口地址数和测试时长等，可参照前面吞吐量、丢帧率和转发率测试中的做法。5.6拥塞控制功能的测试（4）测试结果的统计主要通过测试拥塞端口和非拥塞端口的的帧丢失率，以及非拥塞端口的转发速率来反映DUT的拥塞控制功能。

5.6拥塞控制功能的测试（6）判断DUT中是否存在线端阻塞

若非拥塞端口检测到有帧丢失，即非拥塞端口的丢帧率不等于零时，则表明DUT中出现了列头阻塞现象。

线端阻塞通常发生在采用了输入队列的DUT上。

由于输入队列头有转发到拥塞端口的帧，而DUT不能将这些帧及时转发到拥塞端口，结果造成队列中后继转发到非拥塞端口的帧也必须等待，而导致非拥塞端口的帧丢失。5.6拥塞控制功能的测试

目的：地址缓冲容量的测试是为了确定在RFC2285中定义的LAN交换设备地址缓冲的能力。

设计思想：地址处理属于传输控制层面的功能

，利用数

据转发层面指标测试来验证传输控制层面功能。5.7.1地址处理功能的测试-地址容量测试方法：使用DUT上的至少三个端口，分别作为学习端口(LearningPort)、测试端口(TestPort)和监听端口(MonitorPort)。5.7.1地址处理功能的测试-地址容量测试1.测试仪表通过学习端口将所生成的多个带有不同源地址和同一个确定目的地址的学习帧传送到DUT，该确定的目的地址和连接到DUT测试端口上的测试设备的MAC地址相同。2.通过让测试端口接收这些具有不同源地址的帧，DUT就可以学到这些新地址，并将所学到的地址写入地址表。5.7.1地址处理功能的测试-地址容量测试3.将测试端口所接收的测试帧回传到学习端口，并由DUT上的监听端口担当检查端口，以监听是否有洪泛帧或错误转发的帧：（1）若监听端口所统计到的洪泛帧计数不等于零，即它收到了洪泛帧，说明在此前的地址学习过程中，地址表已经发生溢出，导致部分源地址没有被DUT学习并写入地址表。5.7.1地址处理功能的测试-地址容量测试3.将测试端口所接收的测试帧回传到学习端口，并由DUT上的监听端口担当检查端口，以监听是否有洪泛帧或错误转发的帧：（2）若监听端口的洪泛帧计数为零，即它没有收到洪泛帧，说明在此前的地址习中，DUT还拥有足够的地址缓存空间，来确保所有的源地址被DUT所学习并写入地址表。采用二分迭代算法时，需要设定的测试参数包括最小地址数Low、最大地址数High和初始地址数N。

测试端口以初始地址数发送测试帧，并判断监听端口的洪泛帧计数是否为零If

为零，

NN

+(High-N)/2

，再度观测监听端口的洪泛帧计数，反复迭代，一旦监听端口的洪泛帧计数不为零时停止迭代，且将当前地址学习数作为地址表容量；If

不为零，

N

N

-(N-Low)/2

，

再度观测监听端口的洪泛帧计数，反复迭代，一旦监听端口的洪泛帧计数为零时停止迭代，且将当前地址学习数作为地址表容量。为了确定地址表容量，也需要采用某种查找算法来进行反复的测试，以找到DUT所能支持的最大地址数目。二分迭代是目前普遍采用的算法。地址容量测试中的查找算法地址容量二分迭代查找算法伪代码示例

AddressLearning(LPort);

{N

frameswith

varying

source

addresses

to

Test

Port}#学习端口TPort发送具有不同源地址的学习帧

Transmit(TPort);

{N

frames

with

varyingdestination

addressescorresponding

to

Learning

Port}#

TPort向LPort回送帧

IF

(MPort

receive

frame

!=

0)

OR

(LPort

receive

frames

<

TPorttransmit)

THEN

BE