多端口路器性能评测指标体系研究--答辩报告.ppt

多端口路由器性能评测指标体系研究 答辩人：董思妤 导 师：曾华燊 教授 主要内容 绪 论 论文研究背景 路由器和交换机是Internet的关键中继设备，对路由器的功能和性能通过自身和第三方的测试，进行全面的评价是确保网络中继设备正常工作和公正地给出定量评价的关键。对路由器或交换机测试大致可以分为两大类：功能性测试和性能测试。前者通过“一致性测试”(Conformance Testing)来判断被测设备内的协议实现是否符合相关标准。后者是通过对设备的可量化参数(吞吐率、转发时延、抖动和数据丢失率等)来定量评价其性能。 对路由器/交换机性能的评价，除了需要从概念和理论上能够满足测试需要良好的测试方法以及开发出支持相关测试方法并能够模拟设备正常与极端情况下工作环境的测试系统。对多端口中继设备，为了模拟设备真实的网络工作环境，必须对多端口设备的所有输入/输出端口同时进行控制与监测。这就是四川省网络通信技术重点实验室提出“多端口路由器并发穿越测试法”和开发支持上述测试法的“分布式多端口并发测试系统”的背景。上述研究也是本硕士论文所反映的工作的大背景。 论文研究内容及意义 由于中继系统的性能除与单个端口的输入数据格局有关外，多端口中继设备端口间的输入数据流间还会相互影响，因此，性能测试除要求测试系统具备模拟真实工作环境的能力外，还需要建立一套合理的评价指标体系，即所谓“测试度纲”(Test Metrics)。测试度纲定义测试过程中注入被测对象的各输入数据流的格局(数据到达率及其概率分布规律)、输入数据流之间关系的控制和协调以及输入/输出数据间的转发规律，以模拟网络的基本和极端的工作环境。“测试度纲”的研究就是本论文研究的主题。 迄今为止，IETF对路由器和交换机的性能评价的文本包括RFC1242、1944、2544、2285和2889，其中RFC2544和2889为最新的标准。但是，在相关RFC中有关路由器和交换机的“测试度纲”(Test Metrics)主要覆盖了端口间数据流均匀分布情况，即是在假定任意输入端口的数据将均匀地转发到所有输出端口的特定情况下的部分性能参数。换言之，它们未考虑更一般的非均匀转发情况。RFC2285、2889也仅仅对部分网状流量情况简单地提出了建议。此外，相关标准中并未明确界定应当如何测试抖动之类的参数。这就是本硕士论文提出进一步研究中继系统的测试度纲的动因。 论文的贡献 本论文反映的工作，以路由器/交换机的性能评测度纲为研究对象，通过仿真实验证实IETF有关性能评测的方法与度纲具有不完备性，未能对网络更一般和极端环境下设备的性能进行评测，需要进行扩充。基于仿真实验的结果，本论文对相关RFC进行了扩展，使性能评测不仅能够覆盖输入数据均匀转发到各输出端口的情况，也能覆盖各种非均匀转发和瞬时多输入指向同一输出端口的极端情况，从而对路由器/交换机进行更全面的性能评价提供更全面的评价指标体系。 本项研究的结果为实验室正进行的路由器性能测试控制数据的定义提供了参考，也为向IETF提供建议改进路由器性能评测体系提供参考和奠定了基础。同时对实验室开展的有关SUPANET和EPFTS技术的研究也有参考价值，在设计EPFTS交换节点时，在性能参数仿真中也有一定的参考价值。 RFC2544界定的主要测试参数 性能基准测试（Benchmarking tests）参数 增加性能测试参数－抖动 多端口网络设备的测试 测试数据的分类及应用模型 数据流转发模型 热点流量模型 指所有输入端口到某输出端口(热点)的流量多于往其它端口的流量。 设定交换到该热点端口的流量占输出端口总流量的比率为Whotspot，即热点端口负载的比率，取值[0,1]。以概率Whotspot为测试数据包分配热点端口地址，否则数据包随机分配一个输出端口地址。 设输入端口的平均输入负载率为 ，对于一个Ｎ×Ｎ交换单元，设热点输出端口Ｎhotspot＝0，其流量转移矩阵为： 多热点流量模型 在某些情况下，会出现多个端口的负载较高，而其余大部分端口负载较低的情况，相当于出现了多个热点端口，本文将此称为多热点流量。 以下讨论两个热点(two hotspots)输出端口的情况。分别以概率 Whotspot1 和（1－ Whotspot1 ）×Whotspot2 为测试数据包分配这两个热点端口地址，否则数据包随机分配一个输出端口地址。 设输入端口的平均输入负载率为 ，对于一个N×N交换单元，则有 单点到单点流量模型 指一个输入端口总是发送它的(大多数)数据包到达它所对应的一个输出端口。 每个输入端口都有一个对应的热点输出端口，输入端口将它的大多数流量发送给其对应的热点输出端口，剩余流量则在其它的输