以太网技术的前世今生
以太网交换ASIC(专用集成电路)可以根据第一层到第七层信息对帧或分组分类。这就可以确切了解帧或分组属于哪个应用或会话,然后能够在逐个应用或流量的基础上实施带宽管理或带宽分配。这种智能通常称为基于策略的服务质量(QoS),通过这种智能,集中策略管理程序可以维护与客户、应用及相应服务水平协议(SLA)有关的所有必要细节。
通过先进的QoS,可以为客户提供一条物理以太网连接,不管物理速率是多少(10/ 100/1000/ 10000 Mbps),都可以在硬件中采用速率整形功能,确切地提供客户所需的带宽数量。此外,现在可以在一条物理管道中,在逐个应用或流量的基础上应用优先处理功能,而不像当前SONET/ATM网络那样需要单独的时隙或虚拟连接。这实现了极高的扩充能力,而这在现有的技术中是不可能实现的。
QoS已经得到各个标准机构的支持,如IETF、ITU等,因为它使得以太网能够在现有技术上运行。为支持SONET/SDH上以太网协议,IETF (RFC 2878:桥接控制协议)和ITU已经标准化一个可互换的规范,可以透明地传输嵌入VLAN标记、且标记保持不变的以太网帧。
然而,万兆以太网并不仅仅是提供了更大的管道。基于策略的QoS是其另一个基本组成部分,Extreme Networks以有效的方式提供了这种功能。
QoS对万兆以太网如此重要的原因是:因为万兆以太网在初期可能会部署在过量使用的链路上,这些链路要求多得多的带宽。未经检查的过量使用(在QoS缺乏或不足时)几乎是达尔文式的吞吐量方法。例如,带宽密集型UDP/IP业务一般会消耗大量的带宽资源,而TCP/IP业务则获得较低的优先权,迫使会话速度大大降慢或超时。基于策略的QoS允许城域网供应商在提供的特级服务中,设置和强制实施严格的业务门限,有效地防止这种问题。服务配置严格遵守SLA,而不会影响其它服务。然而,这一规则有一个例外,即如果存在没有使用的带宽容量,那么可以为需要带宽的任何其它服务提供多余的带宽。这要远比SONET时分复用(TDM)方法经济实用,SONET时分复用强制配置固定数量的带宽,如果不使用这些带宽,就会造成带宽浪费。Extreme基于策略的QoS功能还有一个优点,即它允许分片为客户提供城域以太网带宽。
通过在万兆位链路上采用Extreme基于策略的QoS,可以简便地开通对时间敏感的业务,如IP语音(VoIP)、流式音频和实时视频,这些应用对时延和抖动都特别敏感。通过Extreme技术,这些应用可以获得所需的处理。基于策略的QoS对传统的客户应用同样非常关键,这些应用的最初目标并不是扩展到企业中,如IPX数据库。当然,这并没有阻止企业推动这些以太网应用,这些应用一般都远远超越原始局限,提供了关键事务型数据。通过支持Extreme基于策略的QoS,城域网供应商可以帮助客户实现商业目标。Extreme在每个端口上提供了八个基于优先权的队列。这可以以特级价格为特级客户提供特级服务。根据每MB价格,各种客户在网络上被分隔开来,分别获得自己购买的相应服务。另一个非常重要的功能是能够根据预定的DiffServ代码点重新映射分组,这也称为"着色"。基本上,着色技术自动强制实施服务水平协议,从而防止客户超越优先权,滥用访问权限。这超出了实施端到端QoS的范畴。
六、以太网的测试
在以太网络中主要网络元素包括:交换机、路由器、防火墙、服务器和客户端。通过对以太网网络元素和网络本身的测试,可以优化网络结构,排除网络故障,掌握网络性能。以太网的测试主要包括RFC2544/RFC1242、RFC2889/RFC2285、RFC2647,国内的YD/T1099-2001(千兆比以太网交换机设备技术规范)等测试。具体如下:
1.RFC2544/1242网络基准测试
在RFC2544/1242中主要定义四个重要指标:吞吐量、延迟、丢包和背靠背,这些指标是评价网络设备的基础,当然也是评价以太网设备的基础,适合于所有以太网互联设备。在测试中,测试条件的设置非常重要,如测试包长、测试时间、测试速率等。在不同的条件下进行测试,测试的结果会有差别。在进行吞吐量、延迟和丢包测试的时候,进行多流的测试更能体现以太网设备支持实际网络流量的性能情况。在多流的测试中,用户可以通过测试仪表仿真成百上千的用户流量,每条流具有不同源/目的MAC地址、源/目的IP地址、协议封装、包长度等。
2.RFC2285/2889以太网交换机基准测试
RFC2285/2889中定义了以太网交换机测试中的重要测试项目:转发测试、拥塞控制、地址学习速率、地址表容量、错误过滤、广播转发、广播延迟、转发压力等。这些测试指标主要是针对2层以太网交换设备,也是目前国内进行二层以太网交换机测试中使用最广的测试项目。测试的条件涉及到包的长度、测试时间、测试拓扑结构等。
3.服务质量和规则的测试
正如人们日益关心电信服务质量一样,人们也开始关心以太网的服务质量,关心以太网的可管理性,关心以太网的智能化。目前的以太网设备不仅要求能高质量地对数据进行准确的转发,而且要能够根据设定的规则进行转发。进行QoS和规则测试,首先要根据被测设备(DUT)实施的规则来进行测试,通常也需要进行多流的测试。测试指标包括:吞吐量、丢包和延迟等。
4.路由测试
路由技术进入以太网是以太网发展的关键,它大大扩大了以太网的应用范围。常见的路由协议有RIP、OSPF、BGP4、IS-IS。路由测试分为控制面测试和数据面测试两个部分。在前面介绍的测试都主要是通过数据面测试来完成的。考虑三层交换机和路由器对数据包的转发是根据路由控制来完成的,在路由测试中需要同时进行路由控制和数据流量的测试,需要测试仪表模拟一定规模的路由网络并同时进行流量发生和分析。主要的测试项目包括:路由表容量、会聚时间、吞吐量、延迟等。路由测试中还需要通过仪表来仿真以太网中的路由震荡事件,对以太网设备在这种变化下的性能进行测试。在这种测试中,模拟的路由震荡事件应该尽可能的多。
5.4~7层测试
4~7层测试的结果往往直接反映对用户的服务质量,如并发TCP/HTTP连接数、响应时间等。对于防火墙类的产品,还需要测试其抗攻击能力和在应用防御规则后实际的性能指标。对于入侵检测系统,需要测试入侵识别率、是否有漏报。
6.10GE设备和IPv6测试
对10GE以太网设备进行测试,不仅仅要看端口处理能力,更要看在10GE的速率下,设备进行路由和转发的性能、是否能够进行服务质量的控制。
在以太网上应用IPv6只是时间问题,IPv6的测试目前正得到国内的广泛关注。IPv6的测试包括IPv6协议一致性能的测试、IPv6路由协议一致性的测试、数据转发性能的测试、IPv6路由表容量、IPv6路由性能测试、IPv6 over IPv4/IPv4 over IPv6隧道的测试、混合流量的测试。
在以太网测试中还会涉及到电缆测试,采用高质量的网络电缆对于测试非常重要。在以太网测试中常见的测试仪器包括:电缆测试仪、网络协议分析仪、网络性能分析仪、4~7层仿真和性能分析仪等。