以太网测试指导书

1以太网测试指导书2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283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：PortTrunking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：镜像功能测试43子项目：拥塞处理测试44子项目：802.1QVLAN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564前言5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1IEEE802.3CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection(CSMA/CD)accessmethodandphysicallayerspecifications2IEEE802.1QVirtualBridgedLocalAreaNetworks3IEEE802.1DMediaAccessControl(MAC)Bridges4RFC2544BenchmarkingMethodologyforNetworkInterconnectDevices5YD/T1099-2001千兆比以太网交换机设备技术规范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LANLocalAreaNetwork局域网WANWideAreaNetwork广域网IPGInter-PackerGap包间隔VLANVirtualLAN虚拟局域网6GEGigabitEthernet千兆以太网FEFastEthernet快速以太网MACMediaAccessControl媒质访问控制LanSwitch以太网交换机71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：LANPHY和WANPHY，将以太网由LAN/MAN扩展到了WAN。LANPHY包括2种，一种是普通串行64B/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。WANPHY采用串行64B/66B编码，包括一个SDH8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、PortTrunking、负载均衡、镜像、拥塞处理等）4、VLAN测试（对不同类型的VLAN：802.1QVLAN、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、VLANID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PADFCSBytes66215004802.3封装：目的MAC地址源MAC地址长度LLCPADFCSBytes662150042、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9帧长度为1518、1522（支持802.1QTag）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FASTETHERNET）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10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。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）、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（AsymmetricPAUSE）、对称（SymmetricPAUSE）、完全（BothAsymmetricAndSymmetricPAUSE），根据协商双方对流控支持情况不同，流控自协商的结果见下表。11流控以太网在全双工工作方式下可采用PAUSE