网络性能优化复习内容

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一、名词解释

近端串扰、等效远端串扰、回波损耗、菲涅尔反射

负载、丢帧率、吞吐量(交换机)、突发、背压、前压

线速路由器、延迟(路由器)、背对背、时延抖动、丢包率

最大TCP连接建立速率、并发TCP连接容量

最大同步用户数、网络应用失效转移、地址学习速率

二、问答题

1、什么是积极测试，什么事消极测试

2、交换机的体系结构有哪些

3、简述交换机的交换模式

4、网络测试的流量分布拓扑有哪些

5、简述交换机的转发速率、负载和吞吐量随时间变化的关系

6、简述路由器端口吞吐量的测试方法

7、简述路由器的背对背的测试方法

8、4-7层网络性能的拓扑结构主要有哪些

9、丢包率的测试目的是什么，如何测试

10、简述并发TCP连接容量的测试方法

三、计算题

1、计算交换机在特定负载下的等效吞吐量

2、计算路由器在特定负载下的端口吞吐量

3、HTTP传输速率的计算。

参考答案：

近端串扰：本地发送线对发送信号时，在本地接收线对上感应到的信号强弱同发送信号的比值。

等效远端串扰：本地发送信号对远端接收线对上的电磁感应信号和发送端信号的比值。 回波损耗：高频电磁波在介质中传输时，介质应该是均匀的，即行波阻抗是一致的，但由于设备的连接和线路中形状的改变以及生产工艺的误差，行波阻抗会有变化，在传输过程中就造成

电磁波的反射和损耗，即回波损耗

菲涅耳反射：发生在任何有折射率变化的介质界面，这种因介质折射率变化引起的反射所造成的损耗要归于固有损耗，由于连接器引起的菲涅耳反射损耗属于外因损耗

负载：信道或设备在单位时间内所承受的通信流量称为负载(load)，主要以单位时间内所承受的帧数量来衡量

丢帧率：传输过程中，丢失的数据帧占应转发帧的比例称为丢帧率(Frame Loss Ratio)。应转发的帧是指合法的数据帧。

吞吐量：这是另一个描述交换设备分组转发能力的指标，用于衡量交换机在不丢帧条件下每秒转发帧的极限。定义：在没有出现丢帧的条件下，能够传输给交换机让其转发到指定输出端口的每秒最大帧数。

突发：以太网规定了最小帧间隙(9.6微秒)，在某个时间段内，一组以合法最小帧间隔传输的以太网帧称为突发帧。

背压：当外出或输出端口出现拥塞时，交换机通知发送端降低发送速度，属于背压。 前压：当上游设备以小于最先帧间隙或以超线速的速率向下游交换机发送流量时，会造成下游交换机出现接收缓存溢出而阻塞。

线速路由器：完全按照传输介质带宽进行分组转发，传输过程中基本没有间断和延时。一般高端路由器被要求提供线速转发能力

延迟是指包的第一个比特进入路由器到最后一个比特离开路由器的时间间隔。

背对背是指在一段较短的时间内，以合法的最小帧间隙在传输介质上连续发送固定长度的包而不引起丢包时的包数量

时延抖动是指时延的变化。数据业务对时延抖动不敏感，所以该指标通常不作为衡量高速路由器的重要指标。

丢包率是指路由器在稳定负载状态下，由于缺乏资源而不能被设备转发的包占所有应该被转发的包的百分比。

最大TCP连接建立速率：是指在被测系统或设备能够成功处理请求连接的前提下，单位时间内所能承受的最大TCP连接建立数目。单位：connections/sec。

并发TCP连接容量：是指多个用户同时连接一个被测设备时，被测设备能够同时成功处理的最大TCP连接数目。它反映被测设备多个连接的访问控制能力和连接状态跟踪能力。

最大同步用户数（Maximum Simulaneous Users） ：是指被测设备能够容纳的最大同步用户的数量。

网络应用失效转移：是指网络应用由于各种原因导致无法正常工作时，采用特殊的技术和方法用以保证服务的连续性和可用性。

地址学习速率：交换机和路由器等设备都有地址学习功能，其在不丢帧(包)的情况下，设备学习新地址的最大速度。

1、什么是积极测试，什么是消极测试

答：积极测试：通过主动的方式，有目的的检测被测设备或系统的性能，从而发现网络设备或系统的问题；消极测试：通过引入损伤的方式给一个稳定的设备或系统造成伤害，以测试一个设备或系统对于灾难的抵抗能力

2、交换机的体系结构有哪些

答：共享总线型：交换端口通过ASIC芯片同高速总线相连，数据由端口传输至ASIC芯片，ASIC芯片根据目的地址通过高速总线将数据传至目的端口。高速总线作为共享介质可完成不同端口的数据通信。共享存储器结构：其使用一个全局共享存储池进行数据传输交换，由输入端口进入交换机的数据首先存到共享的RAM中，再由该RAM中传输到输出端口。纵横式矩阵交换结

构：又称为交叉矩阵，即所有端口汇聚到一个交叉点上，所有数据通过该交叉点进行数据交换。数据由输入端口通过交叉点直接到输出端口，无需暂存。

3、简述交换机的交换模式

答：直通式：数据直接由输入端口传输到输出端口，数据不进行校验，也不暂存。存储转发式：数据由输入端口进入后，先暂存在缓存中，然会对数据进行校验，再转发至输出端口。混合式：数据从输入端口进入，然后只对数据帧的前64字节进行校验，这样可以节省大量时间，然后发送到输出端口。

4、网络测试的流量分布拓扑有哪些

答：非网状流量：此类中，DUT上的接口被设置为输入或输出两类，输入和输出接口被一一对应并捆绑成帧的接收/发送对。部分网状流量：也被分为两类，输入和输出绑定为接收组和发送组，但互斥。全网络流量：每个测试接口既可以向所有其他测试端口发送流量，也可以接收来自所有其他被测端口的流量。

5、简述交换机的转发速率、负载和吞吐量随时间变化的关系

6、简述路由器端口吞吐量的测试方法

答：其目的是找到在没有丢包情况下，路由器某端口能够转发的最大速率。零丢包是判定吞吐量的唯一标准。采用二分搜索法进行测试，需要确定初始速率、最大速率和最小速率。测试时，以初始速率发送测试帧，出现丢帧减小速率，以最小速率和初始速率的平均值为新的测试值；若未出现丢帧增加速率，以最大速率和初始速率的平均值为新的测试值，直至找到为丢帧情况下的最大转发速率。初始值速率可以取理论最大转发速率的一个百分比，而且建议对不同的帧大小都要进行测试，还要持续一定的时间，每轮测试建议在60s以上。

7、简述路由器的背对背的测试方法

答：背对背是指其通过向DUT发送具有合法最小帧间隙的突发包，确定DUT在不丢包的情况下能够处理的最大包数目，以考察路由器接口对于突发数据的缓存能力。对于不同类型的缓存区具有不同的背对背的值，该值越大，缓存能力越强。测试采用二分搜索法，需要设置初始帧数、最大帧数、最小帧数和帧数精度；然后以最大帧速率向DUT发送初始帧数量的测试帧，出现丢帧减少帧数，未出现丢帧增加帧数；当帧数与上轮测试的帧数之差小于帧数精度时，测试停止。注意：背对背的值是指DUT没有丢数据包时转发的最大突发数据包的数目，为了确保足够的数据包数目，发送的合法最小帧间隙的突发数据包的持续时间必须大于等于2s，并测试至少50次，热爱后取平均值。

8、4-7层网络性能的拓扑结构主要有哪些

答：服务器系统模式： 网络设备模式： 网络系统模式：

9、丢包率的测试目的是什么，如何测试

答：其目的是为了确定DUT在不同负载和帧长度下的丢包率。其值等于发送的数据包数量减去接收的数据包数量在去除以发送的数据包数量。由于丢包率测试主要考虑DUT在超负载情况下的异常行为，包括包的丢失、重复、乱序和错发等，因此用于测试的帧需要编号。丢包率主要关心的是设备的整体性能和某一具体应用中的行为，可以采用三种方式进行测试。一对端口发送和接收：一个端口接收到的数据另一个端口转发。部分网状多对一端口测试：多个端口接收到的数据一个端口转发。多对多全网状测试：每一个端口接收到的数据都要送给其余任意一个端口去转发。

可以采用两种不同的测试过程：吞吐量未知的情况下，可以采用理论最大传输速率递减的方式进行测试，即第一次采用100%，然后90%，再使用80%，以此类推，直到连续两次未出现丢包现象为止。如果事先直到吞吐量，可以将吞吐量设置为最低负载，然后逐渐增加负载。

10、简述并发TCP连接容量的测试方法

内容：同时容纳并维持的最大连接数目

答：其目的是为了检验被测设备或被测系统内存性能极其连接状态表能同时容纳的最大连接数目。注意：(1)测试环境应该提供足够大的带宽，以避免产生由于带宽不足导致的拥塞丢包。(2)要求采用HTTP1.1以上版本

首先需要设置一个初始TCP尝试连接速率，即每秒尝试发出的TCP连接请求数目（可以参考产品手册）。其次定义客户端请求对象的字节大小，该对象是服务器响应客户机GET请求时返回的对象，建议设置为512B或1024B等较小的值。然后采用二分搜索法直到找到该值。最后要使用RST报文关闭所有连接，为下一次测试做准备。