网络性能测试与分析期末复习资料

1 网络性能测试期末复习资料 英语四级www.bolanedu.com 网络测试定义：以科学的方法，通过测量手段/工具，取得网络产品或正在运行网络的性能参数和服务质量参数。这些参数包括可用性、差错率、吞吐量、时延、丢包率、连接建立时间、故障检测和更改时间等。 网络测试的分类（按执行顺序）：一致性测试、功能测试（分为积极测试和消极测试）、性能测试（分为性能试验测试、负载测试和压力测试）、被动测试。 以太网交换机的工作原理：1若地址表显示目的节点与源节点位于交换机的同一端口，则忽略帧。2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，则转发帧到目的端口3若目的MAC地址为广播地址，则向除源端口外的所有端口转发帧4若地址表中找不到目的地址，则向除源端口外的所有端口转发帧。 交换机的体系结构：共享总线型、共享存储器结构、纵横式矩阵交换结构 数据传输层面相关指标：1、负载2、转发速率(在某个特定负载下，一台网络设备在单位时间内向目标端口成功转发的帧数)3、丢帧率4、吞吐量（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）5、突发 传输控制层面相关指标：1、拥塞控制：是指在以太网上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2、地址处理3、错误帧过滤4、广播5、流量隔离 两种典型的以太网拥塞控制机制：背压与前压。背压较常见（凡事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，以阻止外部数据继续向拥塞端口传输帧的那些方法，均属于背压。常见的背压方法包括向流发送源回送拥塞信号，向流发送源回送前导位串，或采用IEEE802.2x流量控制协议等。）前压：它们可以通过诸如减缓输出队列的饱和程度和禁止上游设备发送帧等强制机制来消除或减少上述丢帧现象。 地址学习：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作为泛洪帧转发，从而减少了测试过程中被正确转发帧的数量。 学习时间：建议地址学习速率被设置在每秒50帧或每秒50帧以下。 吞吐量测量中的查找算法：步进发：定义初始负载Load0和一个步进长度Load,若初始负载下的丢帧率为零，以步长进行负载递增，一旦首次观测到丢失帧就停止对Load步进，并将该负载下的转发速率作为所要查找的吞吐量。二分迭代算法：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。若在某负载时，观测到有丢帧，则将当前负载Load->Load-(Load-Load_Min)/2再进行查找；若在某负载时，没有观测到丢帧，则将当前负载Load->Load+(Load_Max-Load)/2再进行查找。 拥塞控制功能的测试方法：1、测试拓扑设计：由DUT上的4个端口组成一个测试块，要求这4个端口必须具有相同的MOL。其中两个端口作为源发送端口，两个作为目标接受端口。2、配置两个接收端口分别配置为拥塞端口和非拥塞端口。3、设置测试参数4、统计测试结果5、根据测试结果判断。根据拥塞端口和非拥塞端口的丢失率和转发速率来判断DUT是否执行了拥塞控制。若拥塞端口丢帧率为零，表明在DUT内有背压机制。因为背压机制的存在，阻止了外部数据源向拥塞的端口传输帧，减缓了输出端口的拥塞，并因此避免了帧的丢失。若非拥塞端口丢帧率为0，转发速率低于50%，那么DUT上执行了拥塞控制。因为拥塞控制机制在减缓外部数据源向拥塞端口传输帧的同时，也造成了非拥塞端口吞吐量下降。 若非拥塞端口丢帧率不等于零，则表明DUT中出现了列头阻塞。线端阻塞通常会发生在才用了队列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必须等待，导致非拥塞端口的帧丢失。 2

根据拥塞端口和非拥塞端口的丢失率和转发速率来判断DUT是否执行了拥塞控制。若拥塞端口丢帧率为零，表明在DUT内有背压机制。因为背压机制的存在，阻止了外部数据源向拥塞的端口传输帧，减缓了输出端口的拥塞，并因此避免了帧的丢失。若非拥塞端口丢帧率为0，转发速率低于50%，那么DUT上执行了拥塞控制。因为拥塞控制机制在减缓外部数据源向拥塞端口传输帧的同时，也造成了非拥塞端口吞吐量下降。 若非拥塞端口丢帧率不等于零，则表明DUT中出现了列头阻塞。线端阻塞通常会发生在才用了队列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必须等待，导致非拥塞端口的帧丢失。 路由器的体系结构：1、第一代单总线单CPU结构路由器；2、第二代单总线主从CPU结构路由器；3、第三代单总线对称多CPU结构路由器；4、第四代多总线多CPU结构路由器；5、第五代共享存储型结构路由器；6、第六代交叉开关/交换式体系结构路由器；7、第七代多级交换路由器 吞吐量测试：1、吞吐量是单位时间内成功地传送数据的数量；2、测试目的是找到在没有丢包的情况下路由器能够转发的最大速率；3、测试要点：A、被测设备的整体转发能力即整机吞吐量。B、被测设备对某种单一应用的支持程度即端口吞吐量。C、最常用吞吐量搜索算法是二分搜索法 丢包率测试：1、目的是确定DUT在不同的负载和帧长度条件下的丢包率。2、测试方法：A、一对端口发送和接收（DUT一个端口接收到的数据经另一个端口转发）；B、部分网状多对一端口测试（DUT多个端口接收到的数据都由一个端口转发）；C、多对多全网状测试（DUT每一个端口接收到的数据都要送给其余任意一个端口）3、丢包率公式（丢包率与吞吐量关系）： （（发送包数量X-接收包数量Y）*100）/发送包数量Y 路由器的组成：1、路由选择部分；2、分组转发部分 路由器内部结构图： 3

1、OSPF的概念：（Open Shortest Path First ）开放最短路径优先，是一个对公众开放的内部网关协议。采用链路状态路由选择算法 2、OSPF分组类型（重点） 1-Hello -发现邻居并与其建立相邻关系 2-数据库说明（DBD）-在路由器间检查数据库同步情况 3-链路状态请求（LSR）-由一台路由器发往另一台路由器请求特定的链路状态记录 4-链路状态更新（LSU）-发送所请求的特定链路状态记录 5-链路状态确认（LSAck）-确认其他数据包类型 3、OSPF协议的工作过程（3张图） 1-使用Hello协议建立OSPF双向关系 2-DR和BDR的选择 3-数据库同步于邻接关系的建立 4-路由表的计算 5.1 第4~7层网络测试的重要性 在结构日益复杂、应用日趋多样、业务不断融合的大背景下，网络管理员需要借助第4~7层测试为其网络部署决策提供支持，确保网络设计和部署达到预期的性能目标，发现和解决不可预见的性能瓶颈，并优化成本。第4~7层网络性能的评价指标与第二层及第三层不同，它更接近网络系统的最终层面，更关注用户的最终体验和服务质量，因而能更准确地对系统的应用性能做出评价。因此对于网络能够提供给用户的最终服务体验和服务质量而言，不仅取决于第二层及第三层基础平台的通信质量，也取决于上层应用的部署是否合理以及对用户行为的预测是否准确。因此对日趋复杂的网络应用，进行第4~7层测试是网络应用系统合理部署并投入运营之前的必要步骤，是整个网络性能测试中不可或缺的环节。 5.2TCP三次握手 、四次挥手、三次握手关闭方式

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三次握手 四次挥手 三次握手关闭方式 5.3HTTP协议、FTP协议 HTTP在应用层

5.4第4~7层网络测试的的相关RFC文档 与第4~7层网络测试的的相关RFC文档主要有RFC2544、RFC2647、RFC3511等。 RFC2544：网络测试的圣经。RFC2544的核心内容分为测试设置、帧格式与长度和基准测试3大部分。RFC2544的最主要内容是基准测试，它从测试目标、测试过程和测试报告格式等方面详细描述了下列6个性能的基准测试：吞吐量、丢包率、延迟、背对背、系统恢复、重启。 RFC2647：为防火墙性能测试定义了基本概念和术语。1、连接、2并发连接数、3、连接建立、4、连接建立时间、5、连接维持、6、连接拆除、7、连接拆除时间。 RFC3511：RFC3511中的相关概念。（1）虚拟客户/服务器；(2)测试流量及其要求；（3）多用户/服务器测试 RFC3511测试拓扑：第4~7层测试有3种拓扑结构：网络设备模式、服务器系统模式、网络系统模式。 RFC3511测试的主要性能指标：①开发TCP连接容量；②最大TCP连接建立速率；③最大TCP连接拆除速率；④HTTP传输速率；⑤最大HTTP事务处理速率 5.5第4~7层网络测试的方法学 网络应用系统由两个部分组成：1、提供应用服务的应用层服务器；2、交换机、路由器等网络设备构成的网络通信基础。 采用三种模式对系统进行全方位测试评估：1、服务器系统模式；2、网络设备模式；3、网络系统模式 5.5.1并发TCP连接容量测试方法 应用层的配置采用HTTP1.1或以上的版本，同时要求客户端和服务器端采用相同版本的协议。1、在测试参数的设置时，需设一个初始TCP尝试连接速率，将该值设为等于或小于被测设备能容纳的最大连接请求速率，还需定义客户端请求对象的字节大小，建议设为512B、1024B等小值。2、测试过程可使用二分搜索法来确定最大并发TCP连接容量。①根据设定的初始尝试连接速率，由虚拟客户端发起连接请求，被测设备将每个连接状态记录在连接状态表中；②若被测设备可容纳当前连接速率下的连接请求数目，则虚拟客户端提高尝试连接速率，增加并发连接请求数目；③被测设备不能支持连接请求数目，则降低尝试连接速率，