Тестирование сервисов Ethernet

Чтобы убедиться в том, что упоминавшиеся выше соединения Ethernet правильно работают и обеспечивают требуемое качество передачи данных, их необходимо протестировать. В ходе такого тестирования измеряются полоса пропускания канала связи, задержка распространения кадров и доля потерянных кадров.

Пропускная способность канала связи — это просто максимальный объем данных, который можно передать от источника к приемнику за одну секунду. Измерение пропускной способности осложняется необходимостью учета приемлемого уровня каче-ства передачи. Например, если допустимая доля ошибочных или потерянных кадров принимается равной 10% от общего числа передаваемых кадров, то пропускную способность надо измерять именно при 10%-ной частоте ошибок. Однако обычно принимается, что пропускная способность должна измеряться при полном отсутствии ошибочных/потерянных кадров, и именно такое допущение используется в данной статье.

Для любой системы Ethernet в идеале максимальная пропускная способность должна равняться скорости передачи — например, 10, 100 или 1000 Мбит/с. Однако на практике эти цифры недостижимы из-за влияния конечных размеров кадров и наличия межкадрового интервала. Чем меньше кадры, тем ниже эффективная пропускная способность (добавляемые байты преамбулы и межкадрового интервала не являются данными, как таковыми). Достижимые максимальные значения пропускной способности систем 10, 100 и 1000 Мбит/с для кадров разного размера приведены в таблицах 1, 2 и 3 соответственно.

Задержка распространения — это полное время, затрачиваемое кадром на прохождение пути от источника к приемнику. Указанное время складывается из задержки на обработку кадров сетевыми устройствами и задержки распространения кадров в среде передачи. Измерить последнюю можно, передавая через сеть тестовый кадр с временной отметкой. Момент получения кадра сравнивается с этой отметкой. Чтобы это можно было сделать, необходимо вернуть тестовый кадр на исходную тестовую систему через петлю обратной связи; так измеряется круговая задержка (round-trip delay).

Долю потерянных кадров определяют те из них, которые были успешно переданы источником, но так и не дошли до адресата. Их еще называют уровнем потерь (frame loss rate) и измеряют в процентах от общего числа переданных кадров. Например, если была передана 1000 кадров, из которых приняты лишь 900, то уровень потерь составляет 10% {((1000 –900)/1000) * 100% = 10%}. Кадры могут теряться или сбрасываться по многим причинам — из-за ошибок, перегрузок и недопустимо большого значения задержки.

• Ошибки. Большинство устройств уровня 2 сбрасывают кадры с некорректной контрольной суммой FCS. Это означает, что один-единственный ошибочный бит при передаче кадра приводит к сбросу всего кадра. По этой причине основной критерий качества услуг SONET/SDH — интенсивность битовых ошибок (Bit Error Rate — BER) — не имеет для Ethernet никакого смысла, поскольку установить отношение числа правильно переданных битов к числу ошибочных не представляется возможным.

• Перегрузка. Наиболее частой причиной потери кадров является перегрузка линии связи. Например, если два 1000-Мбит/с устройства Ethernet подключаются к одному 622-Мбит/с каналу связи SONET/SDH (что весьма распространено), то по мере увеличения нагрузки ресурсы пропускной способности канала связи очень быстро будут исчерпаны. Как только скорость передачи данных по каналу связи превысит его пропускную способность, избыточные кадры начнут сбрасываться.

• Избыточная задержка. Сама природа сетей Ethernet допускает задержку передаваемых кадров на весьма значительные периоды времени. Это важно учитывать при проведении тестирования, когда измерительное устройство “ждет” все переданные кадры, чтобы принять и сосчитать их. В некоторый момент времени оно должно наконец “решить”, что переданный кадр получен не будет и определить его как потерянный. Обычно период времени, по прошествии которого кадр считается потерянным, принимается равным 2 с.