IP网络设备高级性能测试方法

（5）选择尽可能多的流量类型。如前文所说，网络中存在的数据帧长度是多样的，同样在网络中存在的业务类型也有很多种，并且随着技术的发展，新的业务种类也在增加。这就需要测试仪表能够同时产生多种流量类型，比如MAC，VLAN，IPv4，IPv6，TCP/UDP，MPLS等多种混合的流量类型，甚至IP/TCP/UDP Checksum错误报文，IP TTL 0，FCS等错误报文等。为了测试的准确性，甚至建议采用真实的应用层流量对IP网络设备进行测试，并得到各种业务的QoE指标。

（6）跟踪数据流里多个字段。性能测试仪表的特点就在于对IP网络设备的多个性能指标（如时延、吞吐量、丢包率）进行分析，要得到上述相关指标，测试仪表必须在所产生的数据流中增加特征字节或者能够对特征字段进行追踪，如果数据流在转发过程中被修改或者数据包长度改变（如QoS重标记或者VLAN泄漏等情况），要对被改变的数据流进行性能测试，则必须要求仪表能够同时追踪数据流的多个不连续字段。

（7）快速找出所需数据流和清晰的时延分布。测试的重要目的是能够对结果可以进行很好的分析与查看。测试仪表产生成千上万条不同特征的数据流，但是哪些数据流转发状态好，哪些不好？从海量的数据里面很难找到，如果可以快速找出这些转发状态不好的数据流，可以极大地提高定位问题的效率。IXIA支持数据流检测功能，可以实时找到性能"最好"或者"最差"的数据流，比如时延最小的数据流。这个特性大大提供了测试工程师的效率，深得用户称赞。

IXIA高性能测试方案除了对传统基本测试标准有很好的支持，在高级性能测试技术方面，也处于绝对领先地位，并且采用自动化测试脚本的方式进行配置，操作简单、易于使用。

4 10GE高准确性时延测试

随着各种业务对带宽需求的增多，目前10G的应用也非常普遍，要准确测试当前业界时延小、密度高10G交换机的数据包转发时延，需要考虑下面几点因素。

首先，测试仪表要有足够高的时间精度、很小的抖动和长时间测试稳定连续的测试结果。由于测试仪表固有的硬件结构，微小的变化或者抖动是不可避免的，当测试开始时，仪表端口内部的缓存会根据资源占用状态产生的延时有所不同。随着测试的进行，这些缓存所产生的时延会变的稳定。所以，关注平均时延非常重要，要进行多次测试并且确保测试结果的连续性。

其次，采用正确的测试方法也是准确测试10G交换设备时延的重要因素，一定要避免引起拥塞或者产生被压（Back Pressure）。拥塞和被压会引起缓存额外的开销或者数据包重传，这样会引起时延的增大或者变化。

第三，测试时所产生的流量模型要以全网状的方式进行，并且以逐渐增大的方式达到线速。从测试连接图看，要进行准确的交换设备时延测试，采用全网状的测试拓扑能够全面验证被测设备转发处理芯片的效率。这三点是要准确测试低时延、高密度10G交换设备的重要原则。图3是4个端口网状流量的逻辑拓扑示意。

图3 4个端口全网状流量逻辑拓扑示意图

在上述拓扑上，首先要注意的一点是所有测试端口同步传送问题以避免导致数据包排序和拥塞，这样会增大设备的时延。为了避免造成拥塞，仪表的流量发送端口不仅要有稳定和同步的发送时钟，并且要能够对时钟频率（PPM）进行调整，即使是1个PPM的偏差也可能导致端口拥塞和数据包丢失。

对于时延大的IP设备，仪表本身固有的时延、光接口模块和连接的线缆所引入的时延是可以忽略不计的。但是对于时延非常小的设备，这些因素都要考虑进去才能准确评估被测设备的时延大小。这就需要仪表能够有时延自校准功能，能够将测试仪表引入的时延在测试过程中通过某种机制去掉。为了计算仪表自身结构引入的时延，可以通过图4的方式进行计算和验证，由于内在的时延是发送和接收电路处理数据引入的时延，让流量发送端口工作于环回（Loopback）模式，就可以计算出仪表自身内在的时延。

图4 仪表端口环回模式验证时延大小

对于连接仪表和被测IP设备的线缆所引入的时延，应该如何计算是必须要考虑的问题。众所周知，光在真空中的传输速度为299792458m/s，根据光的折射率和物理线路部署环境的复杂性，信号在光纤中的传送速度要比上述理论值慢很多，但是使用高精确性的仪表可以十分方便地测试出光纤的时延，经过IXIA公司对不同长度光纤的反复试验，可以知道光纤每米的时延大概为5ns。这些外在因素引入的时延在测试过程中也需要通过仪表的内在机制去掉。

IXIA目前提供业界最高密度的10GE测试产品，在测试低时延、高密度10G交换产品方面特点和优势非常明显，从测试结果的准确性方面，IXIA具有20ns的测试精度，测试结果的抖动范围在20ns范围之内，并且可以通过自校准方式去掉仪表固有的时延，能够对任意MSA兼容光模块所引入的时延偏差进行校准。从测试结果的可靠性方面，IXIA对每个发布版本的每次测试结果都具有可重复性，所得到的测试结果基于实际的时延，而不是基于理论假设。从测试的配置方面，IXIA通过自动化脚本实现以简化配置，并且端口数据包的发送频率可以在±102PPM范围内进行调整（IEEE P802.3Z规定，在实际网络运行环境中，考虑到设备的技术实现问题，千兆和10G以太网标准规定数据传输时钟可以在±100 PPM范围内波动，在此范围内所发送的数据速率都认为是线速转发）。从10GE测试模块的端口密度上，IXIA一个测试模块具有8个端口，一个机架式机框支持96个端口的业界最高密度，提供了节省空间、节约电力消耗的"绿色环保"测试理念。图5是IXIA高密度、高性能10GE测试模块示意。图6是线缆长度、预期时延与实际测试示意。从表2 IXIA和其他仪表工具经过多次试验评测得到的结果比较可以看到IXIA在10GE时延准确性测试方面的优势。

图5 IXIA 8端口10GE高密度、高性能测试模块

图6 线缆长度、预期时延与实际测试示意图

表2 线缆长度、预期时延与实际测试结果比较

5 结束语

IP网络设备性能测试是一个复杂的过程，需要很好的规划与设计，才能有效全面地对IP网络设备进行性能评估。IXIA作为IP测试领域的领导者，可以提供基本性能测试方法和复杂性能测试实现，并且所有这些操作都可以采用快捷的自动化配置方式实现，在提高测试效率的同时，也可以得到可靠、可信任和准确的测试结果。

来源：电信网技术