以太网测试指导书.doc
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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除以太网测试指导书目 次1 范围52 规范性引用文件53 术语和定义54 概述64.1 技术特点64.2 测试关注点64.2.1基本功能性能测试74.2.2针对物理层/MAC层的测试84.2.3针对Switch的测试104.2.4VLAN测试114.2.5优先级测试134.2.6统计计数功能测试134.2.7容错性测试145 测试项目列表156 测试用例16子项目: 以太网帧格式测试16子项目: 以太网帧长测试17子项目: 单播帧处理测试18子项目: 组播帧处理测试19子项目: 广播帧处理测试20子项目: 吞吐量测试21子项目: 时延或Delay测
2、试22子项目: 丢包率测试23子项目: 背靠背帧数测试24子项目: 混合包长吞吐量测试25子项目: 包长遍历测试26子项目: 接口速率测试27子项目: 全/半双工测试28子项目: 自协商测试29子项目: 流控测试30子项目:流控自协商测试31子项目: 反压测试32子项目: IPG测试33子项目: MDI/MDI-X自动配置测试34子项目: 接口互通测试35子项目: MAC地址学习功能测试36子项目: MAC地址表容量测试37子项目: MAC地址学习速度测试38子项目: MAC地址老化功能测试39子项目: Port Trunking测试40子项目: 负载均衡测试41子项目: 生成树测试42子项目
3、: 镜像功能测试43子项目: 拥塞处理测试44子项目: 802.1Q VLAN功能测试45子项目: 基于端口的VLAN功能测试46子项目: 基于MAC的VLAN功能测试47子项目: 802.1p优先级测试48子项目: 基于端口的优先级测试49子项目: 基于数据的优先级测试50子项目: 接收统计计数功能测试51子项目: 发送统计计数功能测试52子项目: 错帧处理能力测试53子项目: 异常对接测试54子项目: 链路故障告警测试557 参考文献56前 言以太网测试指导书1 范围本规范规定了在宽带系统测试中如何进行以太网的测试本规范适用于支持以太网接口的宽带产品系统测试2 规范性引用文件序号编号名称1
4、IEEE802.3Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications2IEEE802.1QVirtual Bridged Local Area Networks3IEEE802.1DMedia Access Control (MAC) Bridges4RFC 2544Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices5YD/T 1099-2001千兆比以太网交
5、换机设备技术规范1 术语和定义Ethernet以太网CSMA/CD带冲突检测的载波监听多路访问LANLocal Area Network局域网WANWide Area Network广域网IPGInter-Packer Gap包间隔VLANVirtual LAN虚拟局域网GEGigabit Ethernet 千兆以太网FEFast Ethernet快速以太网MACMedia Access Control媒质访问控制LanSwitch以太网交换机1 概述.1 技术特点以太网作为在宽带设备中应用最广泛的接口类型,最初由Xerox公司于1975年研制成功,是一种采用CSMA/CD(带冲突检测的载波监
6、听多路访问)介质访问控制方式的局域网技术,1979年7月-1982年间,由DEC、Intel和Xerox三家公司制定了以太网的技术规范DIX,以此为基础形成的IEEE802.3以太网标准在1989年正式成为国际标 准。在20多年中以太网技术不断发展,产生了多种技术标准。包括10Base5、10Base2、10Base-T、10Base-F、100Base-TX、100Base-FX、100Base-T4、100Base-T2、1000Base-CX、1000Base-SX、1000Base-LX、1000Base-T等。其中比较常用的包括:10Base-T:10M传输速率,在3/5类双绞线上传
7、输,网络直径为 500m100Base-TX:100M传输速度,使用两对5类非屏蔽双绞线或屏蔽双绞线,最大网段长度100m100Base-FX:100M传输速度,使用多模或单模光缆1000Base-LX:1000M传输速率, 采用单模或多模长波激光器1000Base-SX:1000M传输速率, 采用多模短波激光器另外IEEE已经完成10G以太网的草案 (IEEE802.3ae ),10GE 只支持全双工和光纤传输,不支持载波侦听。IEEE802.3ae定义了2种不同的PHY类型:LAN PHY和WAN PHY,将以太网由LAN/MAN扩展到了WAN。LAN PHY包括2种,一种是普通串行64B
8、/66B编码,速率10.3G;另一种是WWDM(宽波分复用),采用4路8B/10B编码,速率4*3.125G。WAN PHY采用串行64B/66B编码,包括一个SDH成帧器,可以直接与SDH系统连接,实际速率9.29G。以太网包括2种不同形式的封装,分别在RFC894(EthernetII)和RFC1042(802.3)中定义,常用的以太网接口包括10BASE-T、100BASE-TX、100BASE-FX、1000BASE-X等。以太网接口通常支持全/半双工、自协商。.2 测试关注点在这里以太网测试指对2层的以太网设备或其它支持以太网接口的设备的以太网部分的测试,基本只涉及2层的测试。对以太
9、网的测试关注点应包括:1、基本功能性能测试2、针对物理层/MAC层的测试(包括速率、全/半双工、自协商、流控自协商、流控、反压、IPG、MDI/MDI-X等)3、针对Switch的测试(包括MAC地址学习能力、生成树、Port Trunking、负载均衡、镜像、拥塞处理等)4、VLAN测试(对不同类型的VLAN:802.1Q VLAN、基于端口的VLAN和基于MAC的VLAN 的支持情况,包括是否实现VLAN的隔离、对于TAG和UNTAG帧的处理情况、VLAN ID的范围,支持VLAN的数量等)5、优先级测试(针对不同类型优先级: 802.1p优先级、基于端口的优先级、基于数据的优先级,测试被
10、测设备对优先级的保证情况)6、统计计数功能测试7、容错性测试.1 基本功能性能测试 基本数据转发功能1、设备的以太网口应能够接收和发送EthernetII和802.3帧类型的以太网帧,其中对EthernetII帧类型的支持是必须的。EthernetII和802.3帧结构定义如下:EthernetII封装:目的MAC地址源MAC地址类型净荷PADFCSBytes6621500 4802.3封装:目的MAC地址源MAC地址长度LLCPADFCSBytes662 1500 42、以太网支持的最小帧长度:64字节,对于短于该长度的帧应该丢弃。以太网支持的最大帧长度为1518、1522(支持802.1Q
11、 Tag)字节或更长(例如1536、1538字节,根据芯片不同有所区别),对于超过该长度的帧应该丢弃。3、单播帧、广播帧和组播帧的处理广播帧是目的MAC地址为全一的帧(FF-FF-FF-FF-FF-FF),组播帧是除广播帧外目的MAC地址第8bit为1的帧(xxxxxxx1-xxxxxxxx-xxxxxxxx-xxxxxxxx-xxxxxxxx-xxxxxxx),其它帧为单播帧。1)单播帧的处理:对于L2设备,如果设备支持地址学习,若目的地址在MAC地址表中查到,应将单播帧转发到对应的端口和VLAN;若不能查到则转发到本设备或本VLAN所有端口;对于L3设备,若目的MAC地址为设备地址或其它管
12、理地址,则将该帧交3层处理,否则应丢弃。2)广播帧的处理:对于L2设备,应将广播帧转发到本设备或本VLAN所有端口;对于L3设备,应将广播帧交软件处理。3)组播帧的处理:对于支持组播的设备,若其目的MAC地址在组播地址表中查到,则应将帧在本组播组内转发,否则应丢弃或交软件处理。 性能测试:吞吐量、时延(或delay)、丢包率、背靠背帧数、系统恢复时间、系统复位时间、混合包长吞吐量、包长遍历测试。具体的测试方法参见基本性能测试方法,另外在以太网L2性能测试中需要注意,对于有MAC地址学习能力的设备,在正式测试前需要发送学习帧使设备完成地址学习过程。.1 针对物理层/MAC层的测试目前最常用的以太
13、网接口包括10BASE-T、100BASE-TX、100BASE-FX、1000BASE-LX/SX 和1000BASE-T;通常在每种速率下还有全双工、半双工和自协商等工作模式。其中的FE电口(100BASE-TX)通常支持自协商,兼容10BASE-T;GE电口(1000BASE-T)通常支持自协商,兼容100BASE-TX和10BASE-T。1)100BSAE-TX/10BASE-T多数网络设备的以太网口都支持自协商。支持自协商的以太网口对接,可以用一种标准的物理层信号FLP(对于FAST ETHERNET)或NLP(对于ETHERNET),通过一种协商机制,将双方的模式设置为双方都支持的
14、最高速率。例如,双方都支持自协商,2端的最高速率都是100M全双工,协商结果应是100M全双工;如果双方都支持自协商,1端的最高速率是100M全双工,另1端是100M半双工,协商结果应是100M半双工;10M全/半双工以此类推。通过自协商机制可以保证双方的速率和双工模式一致并且达到双方都支持的最高速率,保证最高的传输效率。但是如果一个支持自协商的网口与一个不支持自协商的网口对接,则可能出现问题。支持自协商的网口通过接收的信号可以判断出对方的速率是100M还是10M,但因为没有携带足够信息的FLP或NLP,无法判断出对方的全/半双工模式,所以通常只能根据对端的速率将自己设为100M半双工或10M
15、半双工。例如:一个支持自协商的网口与1个固定100M半双工网口对接,自协商网口通常会将自己的模式设为100M半双工,2端模式一致,可正常通讯;但是如果一个支持自协商的网口与1个固定100M全双工网口对接,自协商网口通常会将自己的模式设为100M半双工,这样链路一端半双工一端全双工,通讯时链路上会出现碰撞,导致丢包错包。2)100BASE-FX与电口不同,100BASE-FX不兼容10M模式,而且往往不支持自协商。3)1000BASE-LX/SX1000BASE-LX/SX的自动协商仅限于千兆位的操作,它不协商数据率,无法做到10/100/1000M 的自适应,因此不兼容100M和10M光口。
16、1000BASE-LX/SX自动协商信令使用普通数据交换所用的8B/10B编码和行驱动器/接收器,而非UTP上的FLP/NLP,所以它对于设备间相互对接要求较为苛刻,自协商对接往往存在较多问题。而且1000BASE-LX/SX自协商仅解决双工操作和流控的一致问题,而目前的GE光接口基本上都不支持半双工的工作方式,所以自协商的作用仅限于流控。通常自协商模式的GE光口无法同非自协商模式的GE光口对接。4)1000BASE-T1000BASE-T接口通常支持自协商,兼容100BASE-TX和10BASE-T。 自协商自协商(Auto-Negotiation)包括速率的自协商(1000/100/10M
17、)、双工的自协商(全/半双工)和流控的自协商。我们通常所说的自协商指速率和双工的自协商,支持自协商的网口对接时,通过一种标准的协商机制,可以向对端通告自己支持的速率和双工模式,协商完成后自动将双方的速率(包括双工模式)设为双方都支持的最高速率(包括双工模式)。 流控自协商通过流控自协商,以太网口可以向对端通告自己对流控的支持情况,并自动将双方对流控的支持设置为一致。端口对流控的支持情况可以分为非对称(Asymmetric PAUSE)、对称(Symmetric PAUSE)、完全(Both Asymmetric And Symmetric PAUSE),根据协商双方对流控支持情况不同,流控自协
18、商的结果见下表。 流控以太网在全双工工作方式下可采用PAUSE帧进行流量控制。以太网流控的机制是这样的,如果一个以太网口的接收队列发送拥塞(入口buffer中的数据超过一定的阈值),且该网口支持PAUSE流控,则该网口向外发送PAUSE帧,帧中的pause-time域的值为N(0N=65535);链路对端的以太网口接收到这个PAUSE帧且该接口支持PAUSE流控,将在时间N(单位为512bit数据的发送时间)内停止数据的发送。这样会避免因为接收端口拥塞而导致丢包。如果接收端口的拥塞已经消除(入口buffer中的数据低于一定的阈值)而此时pause-time还没有结束,该端口将发送一个pause
19、-time为0的PAUSE帧,通知对端开始发送数据。具体的buffer阈值应根据设备的buffer容量、接口类型(接口速率、传输距离),原则是保证在对端响应PAUSE前线路上的数据不会使接收端Buffer溢出造成丢包。另外考虑高速接口长距离传输的情况,如果设备本身的处理能力与线路传输速度差别很大,即使将buffer的阈值设为很低,在对端响应PAUSE帧前,因为线路上的数据量很大,也会导致buffer溢出造成丢包。对于这种情况可能需要进行特殊的处理,例如定时发送PAUSE帧,具体的时间间隔根据设备的特点和传输距离确定。PAUSE帧的格式在802.3 31B中定义:目的地址为多播地址01-80-C
20、2-00-00-01;源地址为源端口的MAC地址;类型/长度域为88-08,表示MAC控制帧;2字节的MAC操控码为00-01,表示PAUSE帧;2字节的pause时间,指示对端端口暂停发送的时间,该域为0表示通知对端暂停发送的端口可以开始发送数据。_| 01-80-C2-00-00-01 | XX-XX-XX-XX-XX-XX | 88-08 | 00-01 | XX-XX | ._ 1 6 7 12 13 14 15 16 17 18. 目的MAC地址 源MAC地址 类型 操控码 pause时间流控包括几种不同的模式:非对称(Asymmetric PAUSE)、对称(Symmetric P
21、AUSE)、完全(非对称+对称 Both Asymmetric And Symmetric PAUSE)。其中非对称表示该端口在拥塞时可以发送PAUSE帧,但不能处理接收到的PAUSE(丢弃或作为普通多播帧处理);对称表示该端口既可以发送PAUSE也能够处理接收的PAUSE帧。完全模式只用于流控的自协商,请参见流控自协商部分。以太网口的流控可以通过手工设置或通过流控自协商机制自动设置,具体参见流控自协商部分。 反压以太网在半双工模式下可采用反压(Backpressure)进行流量控制。 如果一个以太网口的接收队列发送拥塞(入口buffer中的数据超过一定的阈值),该网口可向外发送Jam信号,以
22、模拟线路的拥塞,重而使对端的发送速率降低,达到避免拥塞丢包的效果。 IPGIPG(GAP)是指以太网帧的包间隔 ,根据802.3的规定,以太网接口发送包间隔(IPG)应大于等于96(对于10M以太网为9.6us,对于100M以太网为0.96us ,对于GE为0.096us);以太网口可正常接收帧的IPG为大于等于64(对于10M以太网为6.4us,对于100M以太网为0.64us ,对于GE为0.064us)。目前部分设备支持最小GAP的调整,可以发出IGP小于96的帧。 MDI/MDI-X自动配置100BASE-TX、1000BASE-T接口可能支持MDI/MDI-X自动配置。所谓MDI/M
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