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1、Ixia公司 IP综合网络性能分析仪IP承载网端到端测试案例北京兰钛克世纪科技有限公司2009、06目录1引言21.1新业务对IP网络的基本要求21.2通过整个IP承载网进行测试可以达到的目标21.3测试原则21.4传统“网络测试”的误区为什么RFC2544测试不适合用于网络测试32IP网络测试仪表部署方案建议（以某省域网为例）42.1部署方式42.2测试项目（以xDSL接入用户的三重播放业务为例）52.3仪表配置81 引言 1.1 新业务对IP网络的基本要求 宽带网络近几年迅速发展，用户数量成倍增加。NGN，3G，IPTV，FMC，IMS等新技术、新业务的兴起，使IP网络上承载越来越多的业务
2、成为发展趋势。通常我们将这些业务划分为数据、语音和视频三大类并称为三重播放（Triple Play）。这些业务对IP网络的基本要求包括： （1） 数据业务：非实时、突发性的业务，对时延、抖动要求低，但要求差错率低 （2） 语音业务：要求时延和时延抖动小、丢包率小（3） 视频业务：高带宽业务，要求传输时延和时延抖动小另外，网络游戏、P2P文件下载/流媒体、即时聊天和网络病毒及恶意攻击等业务流量也不可忽视，它们在吞食网络带宽、影响网络安全的同时也在影响正常业务的服务质量。因此，企业和运营商所建设IP网络的性能、安全性、对各种业务的管理、控制和业务承载能力是要考虑的重点。 1.2 通过整个IP承载网
3、进行测试可以达到的目标 网络测试可以为上述要求提供可靠保证。首先，网络测试能够为被测网络提供一个客观的量化指标，帮助企业和运营商进行网络评估验收；其次，网络测试还能够提供未来网络规划和业务开展的依据。通过对整个IP承载网进行测试，可以达到下面的目标： （1） 明确网络建设和设计规模是否和前期规划一致，业务承载能力是否达到预期的目标（2） 验证网络设计的合理性（3） 明确各种业务运行在上述网络上是否有相应的服务质量（4） 当某种业务出现问题时，快速判断可能的故障点1.3 测试原则为了实现上述目标，IP承载网测试主要考虑下面技术点和遵守下面的原则：（1） 网络23层基准性能测试：测试指标包括网络的
4、转发能力、延时、丢包率、抖动和收敛时间等（2） 网络47层业务承载能力测试：建设IP承载网的主要目的是可以在上面平稳地运行各种用户需要的业务（如HTTP，FTP，E-mail，Voice，Video等业务的支持情况），这些业务是评估IP承载网性能的重要组成部分。IP承载网对业务测试的主要评价指标包括： HTTP：被测试网络承载HTTP业务时的有效吞吐量和业务响应时间 FTP：被测试网络承载FTP业务时的有效吞吐量和业务响应时间 E-mail (POP3，SMTP，IMAP)：被测试网络承载邮件业务时的有效吞吐量和业务响应时间 Voice：被测试网络承载VoIP业务时的有效吞吐量和语音质量（MO
5、S） Video：被测试网络承载视频业务时的有效吞吐量和视频传输质量（MDI）（3） 用户接入点多，并且比较分散，需要同时进行多点测试才能够评估整个网络的性能（4） 不同时间网络的流量和业务类型也有所不同，需要在不同时间测试（5） 网络中存在的P2P流量，网络聊天IRC业务，网络游戏E-Gaming或者某些特定业务需要进行有效地控制和管理通过上述测试，网络维护人员可以对网络的性能、安全性、业务管理控制能力和业务承载能力做到心中有数，但这也就要求测试仪表具有多种业务仿真的能力，能够同时执行27层复杂的测试，能够灵活而方便的进行异地测试等。因为大型企业网络和运营商网络的分布范围比较广，小到一个城市
6、的不同位置，大到几个城市之间甚至全国、全球范围，所以网络测试和单机测试相比，具有更高的复杂度和灵活性，并且部分测试方法和测试重点也有些不同，对这种设备种类数量众多、分布地域广泛的网络进行测试需要在测试前进行完善的测试规划，以保证测试顺利、正确的完成。1.4 传统“网络测试”的误区为什么RFC2544测试不适合用于网络测试传统的“网络测试”是指在网络的不同地方放置测试仪表，进行“标准”的IP性能基准测试，即：通常所说的“RFC2544”测试。测试的内容主要是吞吐量、时延、丢包率等。实际上，这一类测试并不适合对今天的IP网络进行测试。这是因为：（1） 测试条件与实际网络情况相去甚远以最典型的RFC
7、2544测试项目“吞吐量测试”为例，“标准”的吞吐量测试要分别以64字节，128字节，256字节，直至1518字节共7种长度的帧进行测试，发送方尽力发送特定长度的帧，接收方则统计是否有丢失，在没有丢失的情况下最大的帧转发速率即为该帧尺寸下的“吞吐量”。吞吐量的测试结果是与各个帧长度向对应的吞吐量的一个表格。这种测试使用的是固定帧尺寸，无连接状态的测试流量，对于单独的交换设备进行测试，倒是适合的，但对于网络而言，这种测试就离现实情况太远了。在现实网络中的普遍情况是，用户通过网络建立一个连接（如：TCP连接），然后传送一定数量的用户数据（封装在IP/TCP的协议数据单元PDU中），按照TCP的流控
8、机制进行流量调整，最后成功完成这一数据的传送，计算用户实际获得的“吞吐量”和时延等指标。可以看出，这一测试场景与RFC2544的吞吐量测试有多大的不同： 测试时基于TCP连接的； 测试的流量是双向，交互的； 测试过程中的数据报文长度是不固定的； 测试的结果，如：吞吐量的计算是针对所有用户数据成功传送完成的时间来计算的；（2） 测试手段简单，测试管理复杂如上所述，“标准”的RFC2544测试手段过于简单，与此同时，其测试管理却不必要的复杂。放置在不同地点的多台仪表（以进行“网络”测试），需要通过单独的管理网络进行通信，才能保证每个仪表的测试端口受到统一的控制和调度。当测试在公网环境进行时，这意味
9、着每台仪表要占用一个公网地址（实际情况经常是这样，因为仪表的控制软件无法跨越防火墙等NAT设备进行通信）。而放置在公网的仪表则成为了一台暴露在Internet上的主机，极易受到攻击，给测试带来很大的不可确定性。所以，一种“合适”的IP网络性能测试手段，在进行基本的网络性能基准测试时，应该： 以符合网络用户的实际情况的方式进行测试 测试的结果数据以用户数据的实际成功传送为准进行计算 测试能够方便的进行集中控制，对远端测试设备的控制可以跨越防火墙等NAT设备美国Ixia公司的IP综合网络性能分析仪就是满足上面这些要求的，适用于IP网络性能测试的合适工具。关于该产品的详细信息，请见文档美国Ixia公
10、司的IP综合网络性能分析仪。下面给出的是使用IP综合网络分析仪进行网络测试部署的方案举例。2 IP网络测试仪表部署方案建议（以某省域网为例）2.1 部署方式根据测试的需要，部署方式可能有所不同，下面是Ixia建议的部署方式： 根据该省域网的特点，建议在省会节点部署一套IP综合网络性能分析仪，而在各重要的测试点部署仪表的测试端点（Endpoint），这些重要的测试点可以包括： 各二级城市与中心点的相连的网关 省网的出口网关 省内提供特定服务的服务器网段（如：DNS服务器，HTTP服务器或邮件服务器等 主要专线用户的接入端口 宽带接入的小区用户汇聚端口考虑到建设成本，建议初期可以选择部分重要的测试
11、节点进行部署，随后可以通过增加测试端点（Endpoint）的方式扩大测试的覆盖范围。由于Endpoint的费用低，部署方便，免维护，用户可以方便的增加测试端点，并以较少的成本覆盖和满足大量网络用户的测试要求。 2.2 测试项目（以xDSL接入用户的三重播放业务为例）以一个采用xDSL方式接入用户，并为用户提供包括数据，视频和语音业务的网络为例，Ixia的IP综合网络性能分析仪可以进行一系列的测试内容，对各个业务进行分别和混合的测试。所有测试均可以远程进行，从而大大节省维护人员的时间和经费，缩短用户故障申告的响应和解决时间，提高用户满意度。下面给出了部分常用的测试内容，包括： 用户上线初始化和认
12、证测试； 用户上/下行数据带宽测试； 数据业务在网络中的服务质量测试； Video业务在网络中的服务质量测试； 语音业务（VoIP）在网络中的服务质量测试测试项目2.2.1 用户PPPoE初始化和认证测试测试内容仿真用户上线过程中，从DSLAM到BRAS的初始化和认证过程。测试步骤在DSLAM和BRAS处部署测试端点，运行PPPoE上线测试脚本，记录测试结果。测试拓扑测试效果这一测试可以及时的发现和诊断xDSL用户的上线故障。由于这一测试完全可以远程进行，所以能够大大节省维护人员的时间和经费，改善用户的服务体验质量，提高用户满意度。测试项目2.2.2 用户接入网上/下行带宽测试测试内容测试从用
13、户设备（CPE）到DSLAM的上/下行数据可用带宽测试步骤在用户设备处部署测试端点，在其接入网络的DSLAM的测试端口上部署另一个测试端点，运行吞吐量测试脚本，记录测试结果。测试拓扑测试效果在国外运营商网络中的测试经验表明，86%的DSLAM端口故障可以通过这种测试被迅速发现和定位。测试项目2.2.3 数据业务在网络中的服务质量测试测试内容测试数据业务从DSLAM到Internet网关的各段及整体链路的服务质量测试步骤在DSLAM/BRAS/边界路由器/Internet网关等节点部署测试端点，选择任意2个测试端点，运行QoS测试脚本，记录测试结果。测试拓扑测试效果测试的统计结果包括：吞吐量/时
14、延/时延抖动/特定业务的响应时间/每秒会话数量等。这一测试完全可以通过远程控制进行测试，能够直观/迅速的发行网络或设备在性能方面的缺陷，大大提高网络的运行质量。定期的进行测试，还可以为网络的运行状态提供准确的服务质量趋势报告。既可以对网络进行这样的测试，也可以为某个重要用户的线路进行测试。测试项目2.2.4 Video业务在网络中的服务质量测试（IPTV）测试内容.测试IPTV用户的视频业务流量在网络中的服务质量测试步骤在从DSLAM/边界路由器到IPTV服务器的各重要节点部署测试端点，选择任意2个测试端点，运行IPTV测试脚本，记录测试结果。测试拓扑测试效果测试的统计结果包括：吞吐量/时延/
15、时延抖动/响应时间/视频质量MDI/信道切换时间等。这一测试完全可以通过远程控制进行测试，能够直观/迅速的发现从DSLAM到IPTV服务器的整个链路上的性能缺陷和问题，大大提高业务运行质量。定期的进行测试，还可以为IPTV业务的运行状态提供准确的服务质量趋势报告。既可以对IPTV业务进行这样的测试，也可以为对VoD（视频点播）业务进行这样的测试。测试项目2.2.5 语音业务（VoIP）在网络中的服务质量测试测试内容测试VoIP用户的语音业务流量在网络中的服务质量测试步骤在从DSLAM/边界路由器到VoIP网关的各重要节点部署测试端点，选择任意2个测试端点，运行VoIP测试脚本，记录测试结果。测
16、试拓扑测试效果测试的统计结果包括：吞吐量/时延/时延抖动/响应时间/语音质量MOS等。这一测试完全可以通过远程控制进行测试，能够直观/迅速的发现从DSLAM到VoIP网关的整个链路上的性能缺陷和问题，大大提高业务运行质量。定期的进行测试，还可以为VoIP业务的运行状态提供准确的服务质量趋势报告。既可以对网络进行测试，也可以为对莫个用户的VoIP业务进行这样的测试。2.3 仪表配置Ixia提供的一套IP综合网络性能分析仪包括了以下部分： Ixia 400T机箱 10/100/1000M以太网测试板卡LM1000STXS2 IxChariot测试软件 XR100远端测试端点下面是这几个部件的功能简
17、介： Ixia 400T机箱：Ixia测试系统提供了对网络和应用进行功能、性能和一致性测试的业界最全面的测试解决方案。Ixia 400T机框提供了搭建Ixia测试系统的平台。每个机框配有一个能够管理所有机框资源的集成控制器。机框可以支持多种类型的接口模块，这些接口模块提供了网络接口和用于定制和分析网络流量的分布式处理资源。具备高度可伸缩性的体系结构可以支持多达256个机框进行雏菊链式级联并保持时钟同步，以应用于超大型的测试环境。u 4个槽位；u 真正的 2-7 层测试平台； u 自带Windows XP操作系统，支持远程桌面控制；u 配有基本测试软件，支持标准的RFC2544和RFC2889测
18、试功能 10/100/1000M以太网测试模块：Ixia 的 STXS系列以太网测试模块在单个平台上提供了完整的2-7层网络和应用测试功能。支持线速2-7层流量生成和分析，以及高性能、可升级的路由/桥接协议仿真和真正的4-7 层会话仿真。 STXS 测试模块上的每个端口都包含一个运行 Linux 的强大 RISC 处理器和一个完整的经优化的TCP/IP堆栈。这一结构大大提高了测试路由器、交换机、宽带和无线接入设备、web 服务器、安全网关、防火墙和许多其他网络或内容敏感设备的性能和灵活性。u 提供至少2个10/100/1000M以太网测试端口u 支持RJ45电接口和SFP光接口u 每个测试端口
19、配有专用的Linux内核，PowerPC CPU和大容量内存u 支持Ixia所有测试软件的功能，包括：2-7层流量和业务测试，QoS测试，路由测试，视频测试，语音质量测试等 IxChariot 测试软件IxChariot是行业领先的测试工具，它通过模拟真实应用流来预测现实负载情况下的网络设备和系统的性能。IxChariot测试系统包括IxChariot控制台、测试端点（Performance Endpoint）和IxProfile。IxChariot测试系统通过在数千个网络节点上模拟上百种协议，提供详尽的网络性能评估和设备测试。使用IxChariot可以全面的评估在有线网络或者无线网络上运行各
20、种应用程序时的性能特性。u 提供了150多个应用脚本，仿真各种企业应用、Triple Play 和Internet流量u 支持L4-7层的真实应用性能测试u 支持将网络中捕获的用户应用流程转换为IxChariot测试脚本，并执行测试u 创建复杂的有QoS或无QoS的IPv4和IPv6的流量模型u 可以测定吞吐量、抖动、丢包率、端到端延迟等性能基准测试u 支持语音流量的MOS值测试u 支持视频流量的MDI值测试u 可以评测IPTV频道跳转时间u 在WLAN环境中，支持诸如RSSI等802.11客户端状态统计与IP统计的无缝关联。u 可以测试大带宽时延积网络，例如：卫星链路和10G以太网等u 支持
21、嵌入定制的净荷内容，如：对DPI（深度包检测设备）进行测试u 能够通过分割测试性能低劣的网络环节和设备，对关键性能问题进行故障定位 XR100远端测试端点XR100是Ixia公司新一代的硬件远端测试端点设备，它可以轻松的部署在网络的任何地方，对三重播放业务流量进行进行端到端的主动监测和分析。多个测试端点配合使用，可以在网络中端到端路径上的所有关键节点支持范围广泛的测试内容，这些节点包括：用户设备，接入网，边界路由器和核心网等。u 测试三重播放业务的吞吐量、时延抖动、丢失率、端到端时延、IPTV信道转换时间、MDI和VoIP MOS等性能和服务质量指标u 对关键的网络或设备性能缺陷进行诊断u 在传输层仿真真实的应用行为
