IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能測試

摘要　IP承載網(wǎng)應(yīng)用業(yè)務(wù)的增多，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大、組網(wǎng)設(shè)備的繁多，使得IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能越來越受到設(shè)備制造商、網(wǎng)絡(luò)運營商的關(guān)注與認可，本文著重對應(yīng)用層次的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備、應(yīng)用管理設(shè)備的性能測試指標、測試實施流程、測試關(guān)注要素進行了闡述，同時使用Ixia的IxLoad自動化測試工具對自主研發(fā)的鷹眼SSL VPN安全網(wǎng)關(guān)進行了并發(fā)性能實際測試。

1 引言

IP技術(shù)的飛速發(fā)展、IP網(wǎng)承載業(yè)務(wù)的多元化，使得IP網(wǎng)成為目前組網(wǎng)技術(shù)的主角。IP承載網(wǎng)絡(luò)作為專用網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)的載體，既承載了HTTP、FTP、Telnet、郵件等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，又承載了VOD、BT、IPTV、VoIP、流媒體等新型業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)對承載網(wǎng)絡(luò)的性能要求越來越高。

例如，目前運營商大范圍推廣的IPTV業(yè)務(wù)，它的實時性強，要求IP承載網(wǎng)絡(luò)能高效的將視頻流傳送到用戶的接入網(wǎng)絡(luò)，用戶的感知、圖像的質(zhì)量是用戶和業(yè)務(wù)運營商都關(guān)注的特性，而IP承載網(wǎng)絡(luò)是保障這些特性的基礎(chǔ)，可以說，承載網(wǎng)絡(luò)的性能直接影響著IPTV業(yè)務(wù)的運營狀況。

目前伴隨IP承載網(wǎng)應(yīng)用業(yè)務(wù)的不斷擴充，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模變得越來越大、組網(wǎng)的設(shè)備越來越復(fù)雜，如何評測現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)性能是否支持新業(yè)務(wù)擴充？如何評測新增網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能？諸如此類的問題都是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者、業(yè)務(wù)運營商較為關(guān)注的問題。網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備性能測試是保證網(wǎng)絡(luò)高性能、高可靠性的基本手段，越來越廣泛的得到設(shè)備制造商、網(wǎng)絡(luò)運營商等的認可。

2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能測試

2.1 測試范疇

IP承載網(wǎng)性能的測試從測試范疇來講，可以分為設(shè)備性能測試、網(wǎng)絡(luò)性能測試。設(shè)備性能測試是單點層面的測試，主要是對IP網(wǎng)中的各網(wǎng)元設(shè)備（如交換機）進行性能測試；網(wǎng)絡(luò)性能測試是延伸層面的測試，主要是對網(wǎng)絡(luò)端到端性能、全網(wǎng)性能進行的測試。

目前，IP承載網(wǎng)性能測試的內(nèi)容包括：吞吐量、時延、丟包、抖動等性能指標，通常采用專用的性能測試儀來完成測試。一般來講，首先在完成設(shè)備性能測試的基礎(chǔ)上，才會開展網(wǎng)絡(luò)性能測試，而且還會采用從局部網(wǎng)絡(luò)性能測試到全網(wǎng)性能測試的方式。

可以說，設(shè)備的性能測試是承載網(wǎng)性能測試的起點。在IP承載網(wǎng)中，設(shè)備按照網(wǎng)絡(luò)部署位置可以分為：核心設(shè)備、匯聚設(shè)備和接入設(shè)備；按照應(yīng)用層次可以分為：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備、應(yīng)用管理設(shè)備；不同類型的設(shè)備其性能考察指標也各不相同。

本文后續(xù)部分將對應(yīng)用層次的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備、應(yīng)用管理設(shè)備的性能測試加以描述，希望能幫助測試人員更好的理解性能測試指標、更好的進行設(shè)備性能測試。

2.2 測試指標

（1）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的性能測試主要集中在設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層面的性能測試，測試的標準通常采用業(yè)界較廣泛認可的RFC標準，包括RFC1242，RFC2544，RFC2885，RFC2889等，其中RFC2544定義了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備最基本的基準性能測試指標，包括：

●吞吐量（Throughput）

指標定義：在不發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失情況下，被測設(shè)備能夠支持的最大傳輸速率。

●時延（Latency）

指標定義：測試數(shù)據(jù)包通過被測設(shè)備所需要的時間。

●丟包率（Frame loss rate）

指標定義：在一定負載下，被測設(shè)備丟失數(shù)據(jù)包的比例。

●背靠背（Back-to-back frame）

指標定義：在最大速率下，在不發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失前提下被測設(shè)備可以接收的最大突發(fā)數(shù)據(jù)包（Burst）的數(shù)目。

除了上述基準性能測試外，在IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，如果要考察網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的交換性能、路由性能還需要參照RFC2889，RFC1771，RFC2328等標準進行測試。

目前，有很多儀表廠商致力于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備性能測試設(shè)備的研制與生產(chǎn)，例如Ixia公司的，Agilent公司等，這些測試設(shè)備給網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的生產(chǎn)廠商、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的評估機構(gòu)提供了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備性能測試與評估手段。這些測試儀表都遵循相關(guān)的RFC標準，不但可以對網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備進行性能測試，而且可以網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備間的互操作性進行測試。

（2）應(yīng)用管理設(shè)備

應(yīng)用管理設(shè)備的性能測試主要集中在傳輸、應(yīng)用層面的性能測試，對該類設(shè)備目前業(yè)界沒有統(tǒng)一的測試參考標準，但下列性能指標的測試，已廣泛得到測評機構(gòu)、設(shè)備制造商的認可，作為應(yīng)用管理設(shè)備性能的度量指標。

●最大連接速率（Maximum Connection Rate）

指標含義：被測設(shè)備能夠每秒成功處理的最大連接數(shù)目。

●最大并發(fā)連接數(shù)（Maximum Concurrent Connections）

指標含義：被測設(shè)備能夠成功處理的最大并發(fā)連接數(shù)目。

●最大帶寬（Maximum Bandwidth）

指標含義：被測設(shè)備能夠成功處理的最大帶寬。

●最大事務(wù)速率（Maximum Transaction Rate）

指標含義：被測設(shè)備能夠每秒成功處理的最大事務(wù)數(shù)目。

●最大并發(fā)用戶（Maximum Simultaneous Users）

指標含義：被測設(shè)備能夠成功處理的最大用戶數(shù)目。

對應(yīng)用管理設(shè)備除了測試在傳輸、應(yīng)用層面的性能外，還需要測試設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)層面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能測試一般參考網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的性能測試方法，測試標準參考RFC2544。

2.3 測試關(guān)注要素

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備、應(yīng)用管理設(shè)備的性能測試通常會借助相關(guān)的性能測試儀表來完成，在實際進行設(shè)備性能測試時，需要關(guān)注以下要素：

（1）了解性能測試的尺度

性能測試的主要目的是測試被測設(shè)備在不同負載下的性能狀況，一般來講，測試時要考慮在正常負載壓力、較大負載壓力、最大負載壓力下對被測設(shè)備進行性能測試。例如參照RFC2544進行的設(shè)備吞吐量測試，缺省的測試包長包括了最短（64byte）、中間（128byte、512byte…..）、最長（1518byte）。

（2）使用正確的測試工具

各儀表測試廠商針對不同的性能測試有專門的測試儀表和測試工具，了解、掌握、正確使用這些測試工具可以有效的幫助我們完成性能測試。例如Ixia公司的性能測試儀表，如果進行應(yīng)用性能測試，使用IxLoad測試工具，如果進行RFC2544測試，使用IxAutomate測試工具。

（3）掌握測試儀表的差異

性能測試常使用專用的性能測試儀表來完成，雖然同類測試儀表都遵循相同的標準、或協(xié)議，但測試儀表間有一定差異，這可能影響你的測試配置、測試結(jié)果的分析等，例如RFC2544測試中，Ixia 400T測試儀表支持ARP，有些儀表就不支持，故測試時需要了解你所用的測試儀表。

（4）配置正確的負載模式

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備、應(yīng)用管理設(shè)備分別有不同的性能體現(xiàn)項，而且同類設(shè)備也有不同的性能體現(xiàn)項。例如涉及Web應(yīng)用的應(yīng)用管理設(shè)備，主要關(guān)注并發(fā)用戶性能指標，而涉及包過濾應(yīng)用的應(yīng)用管理設(shè)備，主要關(guān)注帶寬性能指標，所以說了解負載模式要素，配置正確的負載模式，可以較準確的解讀測試結(jié)果。

（5）了解測試結(jié)果的依賴性

所有的性能測試結(jié)果都是在某種條件下被測設(shè)備的性能反映，例如在測試網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的容量（如吞吐量）時，測試負載不同，測試結(jié)果就不同；被測設(shè)備的配置不同，測試結(jié)果也不同。

2.4 測試實施流程

無論是進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備性能測試、還是應(yīng)用管理設(shè)備的性能測試，制定測試計劃是實施測試的起步點，一個好的測試計劃是成功測試的基本保障。要達到測試目的，完成測試任務(wù)，需要在測試過程中分析測試結(jié)果、修訂測試計劃、總結(jié)測試。在性能測試實踐過程中，我們總結(jié)了性能測試的實施流程如圖1所示，有效地幫助測試人員開展設(shè)備的性能測試，同時該測試實施流程也適用于設(shè)備功能測試。

圖1 測試實施流程

3 測試實踐

我們使用Ixia公司的Ixia 400T測試儀表，以及IxLoad自動化測試工具對鷹眼SSL VPN安全網(wǎng)關(guān)進行并發(fā)性能測試，鷹眼SSL VPN安全網(wǎng)關(guān)作為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用管理設(shè)備并發(fā)性能是其重要的性能指標之一。

在使用Ixia 400T測試儀表進行設(shè)備并發(fā)性能指標時，除對被測設(shè)備的配置外，還需要對測試儀表進行配置，配置主要包括：

（1）負載模式：concurrent connection。

（2）協(xié)議：http1.0。

（3）頁面大小：64 byte。

（4）客戶端網(wǎng)絡(luò)：模擬地址范圍。

（5）服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)：模擬地址。

（6）負載壓力：由于IxLoad自動化測試工具具有自動加壓、自動保持連接等特點，即它會自動調(diào)整負載壓力值測得被測設(shè)備的性能，同時不用配置服務(wù)器的響應(yīng)latency或客戶端的think time，這些特點使得性能測試簡單、有效。鷹眼SSL VPN安全網(wǎng)關(guān)實際的測試環(huán)境、測試結(jié)果分別如圖2、圖3所示，測試結(jié)果圖直觀說明了被測設(shè)備的實際并發(fā)性能。

圖2 測試環(huán)境

圖3 性能測試結(jié)果

同時Ixia公司的IxLoad自動化測試工具所提供的測試報告還提供豐富的測試總結(jié)、實時圖形、協(xié)議數(shù)據(jù)等，可以方便、有效地幫助測試人員了解測試的整個過程，獲取相關(guān)的測試分析結(jié)果。

來源：電信網(wǎng)技術(shù)