基于Juniper的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能測(cè)試方法研究

賀 靜

(太原理工大學(xué) 信息化管理與建設(shè)中心，山西 太原 030024)

?

基于Juniper的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能測(cè)試方法研究

賀 靜

(太原理工大學(xué) 信息化管理與建設(shè)中心，山西 太原 030024)

隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，同等級(jí)不同品牌的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類越來(lái)越多，性能測(cè)試成為使用方在選擇設(shè)備時(shí)至為關(guān)心的內(nèi)容。本文以Juniper設(shè)備的測(cè)試為例，介紹了一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能測(cè)試的方法，著重介紹了吞吐量、丟包率與時(shí)延等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的測(cè)試方法，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明該方法有效完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試功能。

Juniper；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；測(cè)試

隨著中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各高校與供應(yīng)商等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能提出了越來(lái)越高的要求，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的種類不斷的增加，其性能測(cè)試越來(lái)越成為購(gòu)買者非常關(guān)心的問(wèn)題。本文利用軟件測(cè)設(shè)的方法，對(duì)Juniper Ex9214網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明該方法有效完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試功能。

1 本文測(cè)試的性能參數(shù)及指標(biāo)

對(duì)于Juniper Ex9214核心三層交換機(jī)來(lái)說(shuō)，設(shè)備性能測(cè)試的一些基本的性能指標(biāo)，包括：吞吐量、丟包率與時(shí)延。在RFC1242[1]和RFC2544[2]中都有定義，性能參數(shù)達(dá)到以下指標(biāo)，設(shè)備的指標(biāo)才算達(dá)到基本標(biāo)準(zhǔn)：

1.1 吞吐量

首先本節(jié)介紹吞吐量的定義：一個(gè)設(shè)備能夠正確轉(zhuǎn)發(fā)幀/包的最大速率稱為吞吐量。網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試時(shí)必備的測(cè)試手段當(dāng)屬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備吞吐量的測(cè)試。典型的測(cè)試方法是以確定的速率與時(shí)間間隔從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送端設(shè)備向接收端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，接收端計(jì)算接收到的幀，測(cè)試結(jié)束時(shí)系統(tǒng)計(jì)算接收率―即吞吐速率。對(duì)于千兆端口，不同的包長(zhǎng)度于每秒的包數(shù)指標(biāo)見(jiàn)下表1。其中RFC2544中針對(duì)以太網(wǎng)幀產(chǎn)生的包長(zhǎng)包括以下七種字節(jié)。

表1 RFC2544包速率

1.2 丟包率

首先本節(jié)介紹丟包率的定義：丟包率是在穩(wěn)定的負(fù)載下，因缺少資源或其他原因而未被轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的百分比。計(jì)算公式為：丟包率=((發(fā)送包數(shù)-接收包數(shù))/發(fā)送包數(shù))×100%[3]。

丟包率的測(cè)試是作為吞吐率測(cè)試的補(bǔ)充，吞吐率測(cè)試時(shí)，要求不能出現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的丟失，而丟包率的測(cè)試，正好與之相反，要求在設(shè)備過(guò)載的情況下才能進(jìn)行測(cè)試[4]。

雖然網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是丟包率為零，但理想網(wǎng)絡(luò)顯然是不存在的。在電信級(jí)以太網(wǎng)測(cè)試中要求標(biāo)準(zhǔn)用戶的丟包率優(yōu)于0.5%[5]。

1.3 時(shí)延

首先本節(jié)介紹時(shí)延的定義：對(duì)于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備來(lái)說(shuō)，時(shí)延是指從輸入幀的最后一個(gè)比特達(dá)到輸入端口的時(shí)刻到輸出幀的第一個(gè)比特出現(xiàn)在輸出端口上的時(shí)刻的時(shí)間間隔。對(duì)于直通設(shè)備來(lái)說(shuō)，時(shí)延是指從輸入幀的第一個(gè)比特達(dá)到輸入端口的時(shí)刻到輸出幀的第一個(gè)比特出現(xiàn)在輸出端口的時(shí)刻的間隔。所以，定量地看二者的關(guān)系為: 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延=直通時(shí)延-報(bào)文長(zhǎng)度/接收接口速率[4]。

作為網(wǎng)絡(luò)很重要的屬性之一，時(shí)延對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能影響很大。但是以太網(wǎng)并沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

2 測(cè)試工具選擇

目前，從事網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能測(cè)試的生產(chǎn)廠商有很多，本文站在高校網(wǎng)絡(luò)使用者的角度用一些正常工作時(shí)的流量對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用時(shí)的性能進(jìn)行分析，所用工具是經(jīng)過(guò)對(duì)比選擇的在性能和價(jià)格上都能實(shí)現(xiàn)的具有代表性的軟件，Ganymede Software公司的Chariot軟件。

2.1 Chariot簡(jiǎn)介及工作原理

Chariot是頂尖的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和性能測(cè)試軟件之一，也是目前世界上唯一認(rèn)可的應(yīng)用層IP網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的測(cè)試軟件，能夠模擬眾多的商業(yè)應(yīng)用進(jìn)行測(cè)試[6]。CHARIOT控制臺(tái)產(chǎn)生真實(shí)的流量，采用終端到終端的方法測(cè)試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境中的性能[6]。

這款軟件的基本組成包括CHARIOT控制臺(tái)和終端。CHARIOT控制臺(tái)主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和統(tǒng)計(jì)終端到終端流量的工作，終端負(fù)責(zé)流量測(cè)試工作，實(shí)際操作時(shí)終端執(zhí)行CHARIOT控制臺(tái)發(fā)布的腳本命令，從而完成需要的測(cè)試[7](如圖1)。

圖1 Chariot測(cè)試原理

2.2 測(cè)試步驟

第一步：安裝Endpoint，在A、B兩臺(tái)機(jī)上安裝Endpoint，安裝之后Endpoint會(huì)自行起動(dòng)，打開任務(wù)管理器會(huì)發(fā)現(xiàn)多了Endpoint支持的操作系統(tǒng)多了一個(gè)Endpoint.exe進(jìn)程。第二步：安裝Chariot，在另一臺(tái)C機(jī)器上安裝Chariot，也可以在A、B其中的一臺(tái)機(jī)上安裝Chariot。第三步：配置Chariot。第四步：測(cè)試。第五步：根據(jù)測(cè)試結(jié)果得出結(jié)論。

3 測(cè)試方案

本文以Ex9214交換機(jī)的測(cè)試為例，講述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的測(cè)試過(guò)程及測(cè)試結(jié)果分析。在測(cè)試時(shí)需要考慮交換機(jī)端口類型，目前EX9200系列交換機(jī)主要有三種，千兆電口與光口，還有萬(wàn)兆光口，由于測(cè)試所用筆記本電腦的端口只支持千兆電口，所以在本案例中只完成千兆電口的測(cè)試。測(cè)試時(shí)本文將千兆電口設(shè)置為全雙工，配置測(cè)試報(bào)文長(zhǎng)度分別為為64、128、256、512、1024、1280、1518字節(jié)。

在測(cè)試中，拓?fù)鋱D如圖2所示，交換機(jī)兩個(gè)端口分別與兩個(gè)筆記本電腦終端endpoint的網(wǎng)口相連。在兩個(gè)終端上分別安裝Endpoint5.4，在其中一個(gè)終端安裝Chariot5.4，開始測(cè)試。

圖2 兩端口性能測(cè)試拓?fù)?/p>

3.1 二層性能測(cè)試

兩臺(tái)測(cè)試終端直接連接到交換機(jī)EX9214的兩個(gè)端口上，保證兩端口在同一網(wǎng)段，在兩端口間發(fā)送二層數(shù)據(jù)幀，將兩臺(tái)筆記本電腦IP地址配置在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，測(cè)試時(shí)將交換機(jī)千兆電口設(shè)置為全雙工模式，配置測(cè)試報(bào)文產(chǎn)生的包長(zhǎng)包括以下七種字節(jié)。對(duì)產(chǎn)生的流量進(jìn)行吞吐量、丟包率、時(shí)延測(cè)試。二層性能測(cè)試結(jié)果如下：

表2 測(cè)試結(jié)果

圖3 包長(zhǎng)為64字節(jié)測(cè)試吞吐量

圖4 包長(zhǎng)為1518字節(jié)測(cè)試時(shí)延

3.2 三層性能測(cè)試

兩臺(tái)測(cè)試終端直接連接到三層交換機(jī)EX9214的兩個(gè)端口上，此時(shí)，將兩端口置于不同VLAN，并配置不同VLAN的IP地址，測(cè)試時(shí)將交換機(jī)千兆電口設(shè)置為全雙工模式,配置測(cè)試報(bào)文產(chǎn)生的包長(zhǎng)包括以下七種字節(jié)。對(duì)產(chǎn)生的流量進(jìn)行吞吐量、丟包率、時(shí)延測(cè)試。三層性能測(cè)試結(jié)果如下：

表3 三層性能測(cè)試結(jié)果

圖5 包長(zhǎng)為64字節(jié)測(cè)試吞吐量

圖6 包長(zhǎng)為512字節(jié)測(cè)試時(shí)延

4 結(jié)論

本文主要以測(cè)試EX9214為例，對(duì)交換機(jī)性能方法進(jìn)行研究。測(cè)試了交換機(jī)端口到端口轉(zhuǎn)發(fā)性能，測(cè)試項(xiàng)目包括吞吐量，時(shí)延，丟包率，共測(cè)試64、128、256、512、1024、1280、1518七種字節(jié)幀長(zhǎng)的性能，每項(xiàng)測(cè)試時(shí)間為一分鐘，每項(xiàng)都在交換機(jī)正常運(yùn)行情況下分別測(cè)試了第二層與第三層的轉(zhuǎn)發(fā)性能。

參照RFC2544標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的吞吐量性能參數(shù)指標(biāo)，對(duì)比我們的測(cè)試結(jié)果，可以看出EX9214性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了RFC2544定義的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試方法達(dá)到了很好的效果。

[1] Bradn er S.Benchmarking Terminology for Network Interconnection Devices[S].RFC1242,July 1991.

[2] Brad ner S.Benchmarking Methodology for Network in Terconnect Devices[S].RFC2544,Mar 1999.

[3] 曹文斌，陳國(guó)順，牛剛，等.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試技術(shù)綜述[J].電光與控制，2014，21(6):13-18.

[4] 章淼，吳建平，盛立杰，等.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的性能測(cè)試:原理和實(shí)踐[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2004，25(9):1587-1591.

[5] 孫學(xué)瑞.電信級(jí)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用及測(cè)試[J].通訊世界,2006,141:60.

[6] 湯海晨.基于Chariot的網(wǎng)絡(luò)吞吐量的性能分析[J].軟件導(dǎo)刊，2012，2(11)：106-108.

[7] 陳炯然，彭平.基于Chariot的視頻網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試分析[J].廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013,4(12):74-81.

The Performance Test of Network Equipment Based on Juniper

He Jing

(CenterofInformationManagementandDevelopment,TaiyuanUniversityofTechnology,TaiyuanShanxi030024,China)

Along with the incessant expansion of the internet scale,more and more different brands of network equipment in the same level occur.The performance testing has become the most concerned content in the selection of the device.This article,taking the test of Juniper equipment as an example,introduces the test method of network performance index,such as the throughput,packet loss rate and time delay.Experimental results show that the method can effectively complete the test function of network equipment.

Juniper; network equipment; test

2016-07-14

賀 靜(1983-)，女，山西原平人，講師，碩士研究生，研究方向：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息安全。

1674-4578(2016)05-0092-02

TP393

A