2.1 网络测试与分析-网络测试网络系统性能和网络流量测试

对网络系统进行测试的三个方面:

      1. 可用性
      2. 网络性能的检测
      3. 系统实际运行情况的检测和分析

(一)网络的可用性检测

1.网络的可用性检测顺序:

      由低到高逐层检测能够反映出网络较完整的状态信息,而且每层的检测都有前层检测结果作为依据,所以选择从最低层开始

2.有两个层次的检测方法:

①网络接口和线路状态的检测。

②网络节点的连通性检测

3.网络故障诊断

(1)网络通信故障诊断(Ping)

      • 执行Ping成功,只能保证当前主机与目的主机间存在一条连通的物理路径。
      • 若执行Ping不成功,则故障可能是网线不通、网络适配器配置不正确或IP地址不可用等.

(2)网络接口故障诊断 (IPConfig)

      • 作用:检查网络接口配置
      • /all:更多、更全

(3)网络整体状态统计 (Netstat)

      • 有助于用户了解网络的整体使用情况
      • 显示当前正在活动的网络连接的详细信息

(4)网络路由故障诊断 (Tracert、Pathping)

      • Tracert:跟踪IP数据包访问目标所采取的路径。
      • Pathping:监视数据包在传输中经过的网络路径

(5)使用Sniffer 诊断网络

      • 将网络适配卡置为混杂模式状态

(二)网络的容量

1.交换机的容量

交换机的交换容量又称为背板带宽或交换带宽,是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。

交换容量表明了交换机总的数据交换能力,单位为Gbps。一台交换机的交换容量越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会越高。

2.交换机容量的计算

交换机的交换容量与该交换机本身的设计有关。

交换容量=缓存位宽*缓存总线频率

例如:

交换机的缓存位宽为96bit、缓存总线频率为133MHz,那么其交换容量就为:

96*133=12.8Gbps

这是交换机实际能转发的速率,也是交换机的实际工作能力。

3.端口容量的计算

由一台24个100Mbps口的交换机构成的子网段,各端口的连接介质都是5类的非屏蔽双绞线(速度能达100Mbps),如果要求各端口都以全双工100Mbps的速度工作。

则该交换机的端口容量是:

  • 端口容量=2*(n*100Mbps+m*1000Mbps) =2*24*100Mbps=4.8Gbps
  • n:表示交换机有n个100M端口;
  • m:表示交换机有m个1000M端口,含有其他速率的端口时其容量计算也类似。

如果要保证该网段能够全线速工作,则该交换机的交换容量必须达到4.8Gbps以上。

4.帧的转发速度计算

对一个以太网而言,目前的网络速度有10Mbps、100Mbps、1000Mbps、10Gbps几种。

线速:物理介质上允许的最大传输速度。

在线路和接口上是以来计算速度,以便与通信技术相匹配,对于数据链路层来说,是以的形式进行传输和计算的,因此,衡量一个二层设备的性能好坏时,主要使用的是帧转发速度

  • 一个普通的以太网数据帧大小可以从64字节到1518字节,长度是不固定的,那么帧的转发速度也就因帧的长度不同而各异。
  • 以10Mbps的Ethernet来说,最小的数据帧长度为64bytes即512bit,帧间隙最小为12bytes即96bits,帧的前同步位8bytes即64bit。
  • 因此10Mbps Ethernets所能达到的帧的最快转发速度为:10Mbps/(512+96+64)b=107bps/672b=14.881pps(帧每秒)

5.端口转发能力

端口转发能力的计算公式为:

线速度bps/[ 8 * (每帧大小byte+20)]

讨论:如何去衡量一个交换机的交换容量是否够用呢?

结论1:

所有端口容量乘以端口数量之和的2倍应该小于交换容量,这样可实现全双工无阻塞交换,证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。

结论2:

满配置吞吐量(Mpps) ≥ 满配置端口数×1.488Mpps,其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。

  • 例如,一台最多可以提供64个千兆端口的交换机,其满配置吞吐量应达到64×1.488Mpps = 95.2Mpps,才能够确保在所有端口均线速工作时,提供无阻塞的包交换。
  • 反例:如果一台交换机最多能够提供176个千兆端口,而宣称的吞吐量为不到261.8Mpps(176×1.488Mpps = 261.8Mpps),那么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。

6.以太网有效吞吐量

以太网有效吞吐量计算公式(即不含校验位、帧间隙和前导位)则为:

(帧大小byte*线速度bps)/(前导位+帧大小+校验位+帧间隙)

  • 如:100M以太网口,64字节帧的最大有效吞吐量为

  60*100/(8+60+4+12)=71.4Mbps

  • 计算两级24口100Mbps以太网交换机构成的网络容量,线路为5类非屏蔽双绞线,假设各端口的流量都须流经上联端口,且各端口均在满负载的情况下。
  • 最低端口分摊速度=100Mbps/23/23=189kbps
  • 则其64字节帧的最大有效吞吐量为 60*189kbps/(8+60+4+12)=135kbps

7.计算机网络容量的优点

通过对网络容量的计算,我们不但可以从一定角度评价一个网络系统的性能,还可以找出一个计划建设或正在运行网络中的流量瓶颈,发现其网络系统所存在的问题,以改善和提高整个网络系统的性能。

(三)网络的性能

1.网络的性能

最常见的以太网其二层协议采用的是CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测方法)的存取访问方式,资源的争用冲突是必然存在的,但过多的冲突会导致网络性能下降,以至于严重时会出现瘫痪的情况。

2.数据包丢失的可能原因

因为在所有的网络设备里都设有数据包缓冲区,如果到达的数据包超过了该设备的传输能力,缓冲区就会被很快填满,新到达的数据包因无缓冲区可用而被设备丢弃。

3.使用大的ping数据包

多数网络设备都根据数据包的大小用多个数据包缓冲区来处理数据包。

例如通常交换机有3类数据包缓冲区,一类针对小型数据包,一类针对中型数据包,一类针对大型数据包。

而测试需要不同尺寸的数据包,所以可以分别选用大中小不同尺寸的数据包进行对应设备和链路的丢包情况测量。

小包就直接用ping命令即可,测试次数可以根据需要调整。 如果小数据包通过,大数据包出现丢失,通常表明某处路由器或交换机缓冲出现了问题。

4.响应时间

丢包是网络性能的一个要素,但是不能精确反映网络的整体性能。 用户对网络的感受并不局限于某个应用是否能连通,还包括利用该网络服务处理数据要花多长时间,即网络的响应时间。

5.影响响应时间的因素

网络响应时间是从用户发出服务请求开始,到用户收到了服务应答为止,中间所需的时间延迟。

大型网络中,有许多因素可能影响到客户端和服务器之间的响应时间。有些管理员可以控制,有些在管理员的控制范围之外。

(四)网络利用率

1.网络利用率的计算

某一网络链路的网络利用率就是在给定时间内,该链路上收发信息字节数的总和除以该链路或设备接口的总容量。

实际上,网络利用率代表了在给定时间内网络处于使用状态的时间的百分比。

利用率=((发送数据数bytes+接收数据数bytes)*8)/(线路容量*统计时间)*100%

例:

10Mb的半双工网络5秒内发送700,000字节,接收175,000字节,求其网络利用率。

解:

%Utilization=((700,000+175,000)*8)/(10,000,000*5)*100%=14%

网络利用率通常只计算接口和线路上的利用率,网络中分开两点之间的网络利用率计算比较复杂,通常要利用其他参数,如网络吞吐量,来确定两个远程端点之间的网络利用情况。

两个远程端点之间的网络利用率=((发送数据数bytes+接收数据数bytes)*8)/(对应网络吞吐量*统计时间)*100%

2.网络流量的检测

网络利用率的计算需要知道在给定的期间内网络所处理的数据信息流量的字节数,也就是要检测网络的流量。 对于可网管的交换机、路由器上都能通过对应的操作命令来观察网络流量情况。

3.流量监测软件

Wireshark是一款抓包软件,比较易用,在平常可以利用它抓包、分析协议或者监控网络,是一个比较好的工具。

发布者

deng

听闻余生久不遇,相逢别错过。

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