路由器十项性能指标.docx
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路由器十项性能指标
交换机指标
交换机类型
机架式交换机
一种插槽式的交换机，该类交换机的扩展性较好，可以支持不同的网络类型，但其价格较贵。
固定配置式带扩展槽交换机
一种有固定端口数并带少量扩展槽的交换机，这种交换机在支持固定端口类型网络的基础上，还可以支持其它类型的网络，价格居中。
固定配置式不带扩展槽交换机
仅支持一种类型的网络，但同时价格也是最便宜的。
端口
端口数量
通常分为16口、24口或更多端口数，一般来说端口数量越多，其价格就会越高。
端口类型
一般有多个RJ－45口，还会提供一个UP-Link口，用来实现交换设备的级联，另外有的端口还支持MDI/MDIX自动跳线功能，通过该功能可以在级联交换设备时自动按照适当的线序连接，无须进行手工配置。
传输速率
以10/100Mbps自适应
能够通过网络自动判断、自适应运行，如果是一般公司或是家庭局域网的话，相信百兆交换机就能够满足用户的需求了。
100/1000Mbps自适应
传输模式
全双工自适应模式
可以同时接收和发送数据，数据流是双向的，用来提高网络传输的效率。
半双工自适应模式
半双工模式指不能同时接收和发送数据，要么只能接收数据，要发只能发送数据，数据流是单向的。
是否支持网管
支持网管
网络管理员通过网络管理程序对网络上的资源进行集中化的管理，包括配管理、性能和记账管理、问题管理、操作管理和变化管理等。
一般交换机厂商会提供管理软件或第三方管理软件来远程管理交换机，现在常见的网管类型包括：
IBM网络管理（Netview）、HPOpenview、SunSolsticeDomainManager、Rmon管理、Snmp管理、基于WEB管理等，网络管理界面分为命令行方式（CLI）与图形用户界面（GUI）方式，不同的管理程序反映了该设备的可管理性及可操作性。
不支持网管
交换方式
存储转发
在交换机接收到全部数据包后再决定如何转发，可以检测数据包的错误、支持不同速度的输入、输出端口的交换，不过数据处理时延时较长。
直通转发
在交换机收到整个帧之前就已经开始转发数据，这样可以减少延时，但由于直接转发所有的完整数据包和错误数据包，使得给交换网络带来了许多垃圾通信包。
背板吞吐量
背板吞吐量bps
交换机接口处理器和数据总线之间所能吞吐的最大数据量，交换机的背板带宽越高，其所能处理数据的能力就会越强，如两台同样是16口的10/100Mbps自适应的交换机，在同样的端口带宽与延迟时间的情况下，背板带宽宽的交换机传输速率就会越快。
一般5口与8口交换机的背板带宽都在1Gbps至3.2Gbps之间。
背板吞吐量越大的交换机，其价格会越高。
支持的网络类型
仅支持一种类型的网络
一般情况下固定配置式不带扩展槽交换机仅支持一种类型的网络，是按需定制的。
支持多种类型的网络
机架式交换机和固定式配置带扩展槽交换机可支持一种以上的网络类型，如支持以太网、快速以太网、千兆以太网、ATM、令牌环及FDDI网络等，一台交换机支持的网络类型越多，其可用性、可扩展性就会越强，同时价格也会越昂贵。
支持协议和标准
第1层：
EIA/TIA－232、EIA/TIA－449、X.21、EIA530/EIA530A接口定义。
第2层：
802.1d/SPT、802.1Q、802.1p及802.3x。
第3层：
IP、IPX、RIP1/2、OSPF、BGP4、VRRP，以及组播协议等等。
冗余支持
冗余组件一般包括：
管理卡、交换结构、接口模块、电源、冷却系统、机箱风扇等等。
冗余强调了设备的可靠性，即不允许设备有单点故障。
对于提供关键服务的管理引擎及交换阵列模块，不仅要求冗余，还要求这些部分具有“自动切换”的特性，以保证设备冗余的完整性，当有一块这样的部件失效时，冗余部件能够接替工作，以保障设备的可靠性。
路由器十项性能指标
指标之一：
吞吐量
吞吐量是路由器的包转发能力。
吞吐量与路由器端口数量、端口速率、数据包长度、数据包类型、路由计算模式（分布或集中）以及测试方法有关，一般泛指处理器处理数据包的能力。
高速路由器的包转发能力至少达到20Mpps以上。
吞吐量主要包括两个方面：
1.整机吞吐量
整机指设备整机的包转发能力，是设备性能的重要指标。
路由器的工作在于根据IP包头或者MPLS标记选路，因此性能指标是指每秒转发包的数量。
整机吞吐量通常小于路由器所有端口吞吐量之和。
2.端口吞吐量
端口吞吐量是指端口包转发能力，它是路由器在某端口上的包转发能力。
通常采用两个相同速率测试接口。
一般测试接口可能与接口位置及关系相关，例如同一插卡上端口间测试的吞吐量可能与不同插卡上端口间吞吐量值不同。
指标之二：
路由表能力
路由器通常依靠所建立及维护的路由表来决定包的转发。
路由表能力是指路由表内所容纳路由表项数量的极限。
由于在Internet上执行BGP协议的路由器通常拥有数十万条路由表项，所以该项目也是路由器能力的重要体现。
一般而言，高速路由器应该能够支持至少25万条路由，平均每个目的地址至少提供2条路径，系统必须支持至少25个BGP对等以及至少50个IGP邻居。
指标之三：
背板能力
背板指输入与输出端口间的物理通路。
背板能力是路由器的内部实现，传统路由器采用共享背板，但是作为高性能路由器不可避免会遇到拥塞问题，其次也很难设计出高速的共享总线，所以现有高速路由器一般采用可交换式背板的设计。
背板能力能够体现在路由器吞吐量上，背板能力通常大于依据吞吐量和测试包长所计算的值。
但是背板能力只能在设计中体现，一般无法测试。
指标之四：
丢包率
丢包率是指路由器在稳定的持续负荷下，由于资源缺少而不能转发的数据包在应该转发的数据包中所占的比例。
丢包率通常用作衡量路由器在超负荷工作时路由器的性能。
丢包率与数据包长度以及包发送频率相关，在一些环境下，可以加上路由抖动或大量路由后进行测试模拟。
指标之五：
时延
时延是指数据包第一个比特进入路由器到最后一个比特从路由器输出的时间间隔。
该时间间隔是存储转发方式工作的路由器的处理时间。
时延与数据包长度和链路速率都有关，通常在路由器端口吞吐量范围内测试。
时延对网络性能影响较大,作为高速路由器，在最差情况下,要求对1518字节及以下的IP包时延均都小于1ms。
指标之六：
背靠背帧数
背靠背帧数是指以最小帧间隔发送最多数据包不引起丢包时的数据包数量。
该指标用于测试路由器缓存能力。
具有线速全双工转发能力的路由器，该指标值无限大。
指标之七：
时延抖动
时延抖动是指时延变化。
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。
对IP上除数据外的其他业务，如语音、视频业务，该指标才有测试的必要性。
指标之八：
服务质量能力
1．队列管理机制
队列管理控制机制通常指路由器拥塞管理机制及其队列调度算法。
常见的方法有RED、WRED、WRR、DRR、WFQ、WF2Q等。
排队策略：
*支持公平排队算法。
*支持加权公平排队算法。
该算法给每个队列一个权（weight），由它决定该队列可享用的链路带宽。
这样，实时业务可以确实得到所要求的性能，非弹性业务流可以与普通（Best-effort）业务流相互隔离。
*在输入/输出队列的管理上，应采用虚拟输出队列的方法。
拥塞控制:
*必须支持WFQ、RED等拥塞控制机制。
*必须支持一种机制，由该机制可以为不符合其业务级别CIR/Burst合同的流量标记一个较高的丢弃优先级，该优先级应比满足合同的流量和尽力而为的流量的丢弃优先级高。
*在有可能存在输出队列争抢的交换环境中，必须提供有效的方法消除头部拥塞。
2．端口硬件队列数
通常路由器所支持的优先级由端口硬件队列来保证。
每个队列中的优先级由队列调度算法控制。
指标之九：
网络管理
网管是指网络管理员通过网络管理程序对网络上资源进行集中化管理的操作，包括配置管理、计账管理、性能管理、差错管理和安全管理。
设备所支持的网管程度体现设备的可管理性与可维护性，通常使用SNMPv2协议进行管理。
网管粒度指示路由器管理的精细程度，如管理到端口、到网段、到IP地址、到MAC地址等粒度。
管理粒度可能会影响路由器转发能力。
指标之十：
可靠性和可用性
1．设备的冗余
冗余可以包括接口冗余、插卡冗余、电源冗余、系统板冗余、时钟板冗余、设备冗余等。
冗余用于保证设备的可靠性与可用性，冗余量的设计应当在设备可靠性要求与投资间折衷。
路由器可以通过VRRP等协议来保证路由器的冗余。
2．热插拔组件
由于路由器通常要求24小时工作，所以更换部件不应影响路由器工作。
部件热插拔是路由器24小时工作的保障。
3．无故障工作时间
该指标按照统计方式指出设备无故障工作的时间。
一般无法测试，可以通过主要器件的无故障工作时间计算或者大量相同设备的工作情况计算。
4．内部时钟精度
拥有ATM端口做电路仿真或者POS口的路由器互连通常需要同步。
在使用内部时钟时，其精度会影响误码率。
在高速路由器技术规范中，高速路由器的可靠性与可靠性规定应达到以下要求：
①系统应达到或超过99.999%的可用性。
②无故障连续工作时间：
MTBF>10万小时。
③故障恢复时间：
系统故障恢复时间<30mins。
④系统应具有自动保护切换功能。
主备用切换时间应小于50ms。
⑤SDH和ATM接口应具有自动保护切换功能，切换时间应小于50ms。
⑥要求设备具有高可靠性和高稳定性。
主处理器、主存储器、交换矩阵、电源、总线仲裁器和管理接口等系统主要部件应具有热备份冗余。
线卡要求m+n备份并提供远端测试诊断功能。
电源故障能保持连接的有效性。
⑦系统必须不存在单故障点。
中继与桥接
中继是一种物理手段，用来扩大网络的覆盖范围。
完成中继工作的设备叫中继器，它只对网络物理层的物理信号进行整形和放大，不涉及任何逻辑处理。
中继器不检查通过数据帧中的数据是否正常，也不检查数据帧的流向。
在逻辑上，可以把中继器看成是透明的，简单地认为中继器两端的网终是直接连接在一起的。
中继器是处于OSI/RM中第一层的设备，即物理层没备；由中继器的两端连接的网络，应当是同类网络。
这些设备应当具有同样的数据编码方法和同样的数据传送速度。
一般情况下，中继器所连接的两段网络应当采用相同的媒体技术。
网络的桥接指的是使用网桥把两个网段连接在一起。
网桥至少连接两个网段，它监听每个网段上的数据帧，检查其中的MAc地址并且把目的地址在另一个网段上的数据帧转发到相应的网段上。
网桥在内部使用一张表记录每个端口所连接的计算机的MAc地址，并根据这张表决定是否应当把接收到的数据帧转发到某个端口（见图3—8）。
使用网桥有两个明显的用途，第一是可以将一个网络分割成若干网段，减少每个网段上的计算机数量和数据流量，减少冲突的机会，使用网桥可以改善网络的性能，在网络负载较重时可以简单地把这些负载分配到各个网段上；第二个用途是可以把采用不同媒体技术的网段连接在一起。
网桥可以连接数据速率不同或者MAC层协议不同的网段，例如使用网桥可以连接一个令牌环网段和一个以太网段，如图3—9所示。
网桥是对应于0SI/RM第二层的设备，由它所连接的各个部分被称为网段，由网桥所连接的网段同属于一个逻辑网络。
从网络层的角度看，网桥是透明的，由它所连接的各个网段处于同一个网络。
实验五子网规划与划分
一、实验目的
1.使学生掌握子网规划的方法
2.使学生掌握在内部局域网上划分逻辑子网并应用和测试的方法
3．理解IP协议与MAC地址的关系
4．熟悉ARP命令的使用：
arp[–d],[-a]
二、实验内容
1.在内部局域网上划分逻辑子网
2.应用和测试
三、实验步骤
（一）子网编址的方法
在IP互联网中，A类、B类、C类IP地址是经常使用的IP地址。
由于经过网络号和主机号的层次划分，它们能适应于不同的网络规模。
使用A类IP地址的网络可以容纳1600万台主机，而使用C类IP地址的网络仅仅可以容纳254台主机。
但是，随着计算机的发展和网络技术的进步，个人计算机应用迅速普及，小型网络（特别的小型局域网）越来越多。
这些网络多则拥有几十台主机，少则拥有两三台主机，对于这样一些小规模网络即使采用一个C类地址仍然的一种浪费（可以容纳254台主机），因而在实际应用中，人们开始寻找新的解决方案以克服IP地址的浪费现象，其中子网编址就是方案之一。
IP地址具有层次结构，标准的IP地址分为网络号和主机号两层。
为了避免IP地址的浪费，子网编址的主机号部分进一步划分成子网部分和主机部分，如图5.1所示
图5.1子网编址的层次结构
为了创建一个子网地址，网络管理员从标准IP地址的主机号部分“借”位并把它们指定为子网号部分。
只要主机号部分能够剩余两位，子网地址可以借用主机号部分的任何位数（但至少应借用2位）。
因为B类网络的主机号部分只有两个字节。
故而最多只能借用14位创建子网。
而在C类网络中，由于主机号部分只有一个字节，故最多只能借用6位去创建子网。
128.168.0.0是一个B类IP地址。
它的主机号部分有两个字节。
在图5.2中，借用了其中的一个字节作为子网号。
图5.2借用B类IP地址的一个字节作为子网号
当然，如果从IP地址的主机号部分借用来创建子网，相应子网中的主机数目就会减少。
例如一个C类网络，它用一个字节表示主机号，可以容纳的主机数为254台。
当利用这个C类网络创建子网时，如果借用2位子网号，那么可以剩下的6位表示子网号的主机，可以容纳的主机数为62台；如果借用3位作为子网号，那么仅可以使用剩下的5位来表示子网中的主机，可以容纳的主机数也可以减少到30台。
（二）子网的规划方法
子网规划,就是根据子网个数要求及每一个子网的有效主机地址个数要求，确定借几位主机号作为子网号，然后写出借位后的子网个数、每一个子网的有效主机地址个数、每一个子网的子网地址、子网掩码和每一个子网的有效主机地址。
子网规划和IP地址分配在网络规划中占有重要地位。
在确定借几位主机号作为子网号时应使子网号部分产生足够的子网，而剩余的主机号部分能容纳足够的主机。
例如，一个网络被分配了一个C类地址211.87.40.0。
如果该网络有10个子网组成，每个子网包含10台主机，那么应该怎样规划和使用IP地址呢？
表5.1C类网络子网划分对应关系表
子网号位数
子网数
主机数
子网掩码
2
2
62
255.255.255.192
3
6
30
255.255.255.224
4
14
14
255.255.255.240
5
30
6
255.255.255.248
6
62
2
255.255.255.252
在C类子网中，子网位数、子网掩码、容纳的子网数和主机数的对应关系如表5.1所示，从表5.1中可以看出，子网位数为4位，子网掩码为255.255.255.240，可以产生14个子网，每个子网容纳14台主机，满足例子中10个子网，每个子网10台主机的要求，因此可以采取这种规划方案；如果存在多种可选方案，可以在其中选出最佳方案（方法是在为将来的扩展留有余地的同时尽量提高IP地址的利用率）。
211.87.40.0在掩码为255.255.255.240时的地址分配情况请看表5.2。
表5.2211.87.40.0在掩码为255.255.255.240时的地址分配表
子网
子网号
子网地址
每一个子网的有效主机地址范围
子网掩码
1
0001
211.87.40.16
211.87.40.17~.30
255.255.255.240
2
0010
211.87.40.32
211.87.40.33~.46
255.255.255.240
3
0011
211.87.40.48
211.87.40.49~.62
255.255.255.240
4
0100
211.87.40.64
211.87.40.65~.78
255.255.255.240
5
0101
211.87.40.80
211.87.40.81~.94
255.255.255.240
6
0110
211.87.40.96
211.87.40.97~.110
255.255.255.240
7
0111
211.87.40.112
211.87.40.113~.126
255.255.255.240
8
1000
211.87.40.128
211.87.40.129~.142
255.255.255.240
9
1001
211.87.40.144
211.87.40.145~.158
255.255.255.240
10
1010
211.87.40.160
211.87.40.161~.174
255.255.255.240
11
1011
211.87.40.176
211.87.40.177~.190
255.255.255.240
12
1100
211.87.40.192
211.87.40.193~.206
255.255.255.240
13
1101
211.87.40.208
211.87.40.209~.222
255.255.255.240
14
1110
211.87.40.224
211.87.40.225~.238
255.255.255.240
与标准的IP地址相同，子网编址也为子网网络和子网广播保留了地址编号。
在子网编址中以二进制全“0”结尾的IP地址是子网地址，用来表示子网；而以二进制全“1”结尾的IP地址则是子网直接广播地址，为子网广播所保留。
由于这个C类地址最后一个字节的4位用作划分子网，因此子网中的主机号只能用剩下的4位来表达。
在这4位中，全部为“0”的表示该子网网络，全部为“1”的表示子网广播，其余的可以分配给子网中的主机。
为了与标准的IP编址保持一致，二进制全“0”或全“1”的子网号不能分配给实际的子网。
在上面的例子中，除“0”和“15”外（二进制“0000”和“1111”），其他的子网号都可进行分配。
IP协议规定，将与IP地址的网络号和子网号部分相对应的位用“1”、与IP地址的主机号部分相对应的位用“0”表示后，就得出了该IP地址对应的子网掩码。
将IP地址和它的子网掩码相结合，就可以判断出IP地址中哪些位表示网络和子网，哪些位表示主机。
32位全为“1”的IP地址（255.255.255.255）为有限广播地址，如果在子网中使用该广播地址，广播将被限制在本子网内。
需要注意的是，进行子网互连的路由器也需要占用有效的IP地址，因此，在计算机网络中（或子网中）需要使用的IP数时，不要忘记连接该网络（或子网）的路由器。
在图5.3中，尽管子网3只有2台主机，但由于两个路由器分别有一条连接与该网相连。
因此，该子网需要4个有效的IP地址。
图5.3路由器的每个一条连接要占用1个有效的IP地址
（三）在内部局域网上划分逻辑子网
尽管子网编址的初衷是为了避免小型或微型网络浪费IP地址，但是，有时候将一个大规模的物理网络划分成几个小规模的子网还有其他的好处：
由于各个子网在逻辑上是独立的，因此没有路由器的转发，子网之间的主机不可能相互通信，尽管这些主机处于同一个物理网络中。
在本次实验中，我们以4台计算机为一组，将组装好的以太网在逻辑上划分成若干个子网，4台计算机有2台属于同一个子网，另2台属于另一个子网，以便相互验证测试。
分配给该网络的网络地址我们使用保留用于私有网络地址分配的C类网络地址192.168.1.0to192.168.254.0，第一组可以使用192.168.1.0，第二组可以使用192.168.2.0，依此类推。
如果要求划分成多个子网的网络有5个子网组成，每个子网包含15台主机，那么应该怎样在逻辑上划分子网呢？
我们以第一组为例，分配给该组的网络地址是192.168.1.0。
从表5.1中可以看出，子网位数为3位，子网掩码为255.255.255.224，可以产生6个子网，每个子网容纳30台主机，满足子网5个，每个子网15台主机的要求，因此可以采取这种规划方案。
这样，子网掩码为255.255.255.224，子网号可在1到6之间选择，而每个子网中的主机号从1开始直到30。
表5.3给出了这个C类网在掩码为255.255.255.240时的地址分配表，图5.4给出了按照这种方案进行子网划分的具体例子。
表5.3192.168.1.0在掩码为255.255.255.224时的地址分配表
子网
子网号
子网地址
每一个子网的有效主机地址范围
子网掩码
1
001
192.168.1.32
192.168.1.33~.62
255.255.255.224
2
010
192.168.1.64
192.168.1.65~.94
255.255.255.224
3
011
192.168.1.96
192.168.1.97~.126
255.255.255.224
4
100
192.168.1.128
192.168.1.129~.158
255.255.255.224
5
101
192.168.1.160
192.168.1.161~.190
255.255.255.224
6
110
192.168.1.192
192.168.1.193~.222
255.255.255.224
图5.4将一个以太网在逻辑上划分成若干个子网
（四）应用和测试
在子网划分方案定好之后，就可以动手修改计算机的配置了。
配置方法如下：
1．启动WindowsXP,通过“开始”“设置”“控制面板”“网络拨号连接”“本地连接”“属性”进入“本地连接属性”对话框，如图5.5所示；
图5.5“本地连接属性”对话框
2．选中“此连接使用下列选定的组件”列表中的“Internet协议（TCP/IP）”，单击“属性”安钮，出现“Internet协议（TCP/IP）属性”对话框，如图5.6所示；
图5.6“Internet协议（TCP/IP）属性”对话框图5.7配置“IP地址”和“子网掩码”
3．按照图5.4给出的IP地址分配方案，修改计算机原有的IP地址配置，将正确的IP地址和子网掩码分别填入“IP地址”和“子网掩码”文本框，如图5.7所示。
单击“确定”，返回“本地连接属性”界面；
4．通过单击“本地连接属性”界面中的“确定”按，完成IP地址的修改和配置。
利用ipconfig命令可以获得主机的当前配置信息，而ipconfig命令显示的某些信息是不可能通过Window图形界面得到的。
在配置完成后，可以使用ipconfig命令去查看网络IP地址、子网掩码等配置情况，如图5.8所示。
Ping命令依然是测试子网的划分、IP分配和计算机配置是否正确的重要工具。
用一台计算机去Ping与自己处于同一子网的另一台计算机（如利用IP地址为192.168.1.33的计算机去pingIP地址为192.168.1.34的计算机），观察ping命令输出是结果，然后，再用这台计算机去ping与自己处于不同子网的计算机（如IP地址为192.168.1.162的计算机），观察ping命令的输出结果有何变化。
图5.8利用ipconfig命令获得主机的当前配置信息
实验1：
1）两人一组，设置两台主机的IP地址与子
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