使用SmartBits来测试Switch 课程教师:黄肇嘉
实验助教: 张政贤/魏焕云
一、 实验目的
学习使用交换器测试器SmartBits来测试交换器，并了解这些测试结果的意义。透过测试软件AST (Advenced Switch Test)来驱动SmartBits对待测交换器进行测试，AST提供了以下十种交换器测试项目：X-Stream Switch Throughput Test、L3 One to One、Many to One Switching、Head-of-Line Blocking Test、BackBone Switching Test、Fanout Switching Test、Filter Illegal Frames Test、Broadcast Frame Handling and Latency Test、Maximum Forwarding Rate/Minimum Interframe Gap Test与Address Handling Test。
此外您也可以练习把一份报告写得很完整、逻辑很正确、文句很流畅。将此实验报告应该当成一篇测试报告来撰写，一篇写得很好的报告可被投稿至专业的网络杂志。实验报告的内容应包含：实验题目、参与人员及单位、目的、设备、方法、纪录、问题讨论及心得、参考数据。
二、 设备
本实验需要的硬件为SmartBits 2000与执行AST的计算机，连同待测的switch都一同放置在工三229室（机房）。不过由于本实验的软、硬件都十分地贵重，所以希望大家在实验时需要格外地小心、爱护这些设备。
在使用SmartBits来测试switch通常会搭配几套软件来做测试，在表一中，我们列出这些软件的比较表来。(在本实验中一定需要的软件为AST)
而在本实验中使用到的硬件器材型号我们制作一列表如表二：
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三、 背景
SmartBits 2000为一机架，上面可以安装不同类型网络适配卡，借着产生封包、封包截取与网络数据流的分析来完成复杂的网络测试。目前您可以在SmartBits的机架上插上不同的Smartcard来支援Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, ATM and Frame Relay等等的网络架构。
那使用SmartBits来当作网络装置的测试平台又有什么好处呢？以测试Ethernet Switch为例，我们需要使用多个埠的封包输入与截取，由于在SmartBits上可以安装多块的
Smartcard，所以我们可以轻易地达到这一个需求；又在测试一个Switch时，我们常常需要产生wire-speed的大量封包来测试这个switch的效能，使用SmartBits时，我们的Test Program只会将封包的pattern传送给SmartBits，由Smartcard的硬件实际地产生数据封包，如此一来可以确实产生wire-speed的封包量，甚至是超越规格的封包数量都可以产生出来。使用SmartBits产生出来的封包，除了可以接近wire-speed外，也因为是由硬件产生封包，所以不会产生封包pattern不符设计的情形发生。
而AST是一套在SmartBits环境上执行的测试套件，它共设计了X-Stream Switch Throughput Test、L3 One to One、Many to One Switching、Head-of-Line Blocking Test、BackBone Switching Test、Fanout Switching Test、Filter Illegal Frames Test、Broadcast Frame Handling and Latency Test、Maximum Forwarding Rate/Minimum Interframe Gap Test与Address Handling Test此十套测试，由AST产生的结果窗口内的数据，您可以拷贝到ClipBoard再贴到微软的Excel内以方便统计及制做图表。由于我们要测试的EtherSwitch没有Layer 3的能力，且测试的主要目标为单一switch的能力，所以我们在本实验中就不实作L3 One to One及BackBone Switching Test此二项测试项目。
设定AST与SmartBits的联机
由于在本实验中我们是使用通讯端口来连接SmartBits与执行AST的个人计算机，所以您只需要将通讯端口连接线确实接在SmartBits的『CONSOLE』接头与个人计算机上面的通讯端口接头即可(如COM1)。
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启动SmartBits与AST
在启动SmartBits与AST时要稍微注意一下启动的顺序，我们要先打开SmartBits的电源，在电源接通后，SmartBits会执行开机的动作，当我们看到它面板上的『LINK』灯号先亮起而后熄灭时，就代表了这一台SmartBits已经启动完毕了，此时您可以在个人计算机上面执行AST(如果之前AST已经有设定过联机方式，此时AST会自动地连接上SmartBits)。
那万一您没有接照这一个步验，或是AST内的联机方式尚未设定好时，AST在开启后会告诉我们找不到SmartBits而联机失败，此时，如果您是没有等到SmartBits启动完毕就执行了AST，您只需要等到SmartBits启动完毕后再选择AST内的
[MENU]->[Actions]->[Connect]指令即可，如果您是没有设定AST的联机方式的话，请先执行AST内的[MENU]->[Options]->[Comm. SetUp]，设定联机的通讯端口(如COM1或是COM2)及速度(可以从最快的速度开始试试看)，设定完后再执行AST内的[MENU]->[Actions]->[Connect]指令即可。
连接SmartBits与待测物
在实验室内会准备好所需要的连接用的网络线材，这是没有跳线过的RJ45接线，这些接线的作法，您可以参考实验十：局域网络布线、软件设定实验手册。
由于本实验提供的SmartBits 2000上面只有安装了四片编号为ML-7710的
Smartcard，所以我们只可以连接每一个switch的其中四个埠来作测试之用，在switch上受测埠的选择您可以选择是连续的埠(如1、2、3与4号埠)或是随机数选择一些埠(如1、3、6与8号埠)来做为测试埠之用，也许测试的结果会有不同之处。
AST的十项测试说明
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四、 实验方法
本实验进行方式条列如下：
1. 设定AST与SmartBits的联机。(请参照本文『背景』)
2. 启动SmartBits与AST。(请参照本文『背景』)
3. 连接SmartBits与待测物。(请参照本文『背景』)
4. 使用AST测试套件依不同项目个别测试：
a. 设定测试埠连结。
b. 参数设定。
c. 执行测试及结果收集、统计。
五、 实验步骤
对于初始联机、启动之步骤，请参照『背景』中之做法，之后再对四个待测交换器进行如下八项测试。
1. X-Stream Switch Throughput Test：
a. 将"Avaiable Port"物件内的4个port一一拉入左方的"Ports Under Test"物件内。 b. 参数设定：
? Frame Size: 64
? Address per port: 1
? Stagger Start: Uncheck
? Load/Port: 100%
? Test Duration Time: 10s
? 10Mbit/s, Half Duplex
c. 按下"Run"执行测试，AST会产生一个Group《记
录一》d. 将参数改成Full Duplex《记录二》
2. Many to One Switching：
a. 将"Avaiable Port"对象内的其中3个port一一拉入左方的"Ports Under Test"物件
内，再将"Avaiable Port"对象内的其中1个port拉入右方的"Ports Under Test"物
件内。
b. 参数设定：
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? Frame Size: 64
? Address per port: 1
? Load/Port: 100%
? Test Duration Time: 10s
? 10Mbit/s, Half Duplex
? Traffic Direction：→
c. 按下"Run"执行测试后，在图标上按鼠标右键，点选左、右Group的数据窗口，
请记录其数据并算出loss《记录三》d. 将参数改成Full Duplex，Traffic Direction：←，再执行一次，《记
录四》
3. Head-of-Line Blocking Test：
a. 将"Avaiable Port"对象内的其中2个port分别拉入左上方和左下方的"Tramitter
Ports"物件内，再将"Avaiable Port"对象内的其中1个port拉入右上方的
"Uncongested Ports"对象内，最后将"Avaiable Port"对象内的其中1个port拉入右下方的"Congested Ports"物件内。
b. 参数设定：
? Frame Size: 64
? Address per port: 1 ? Load/Port: 100%
? Test Duration Time: 10s
? 10Mbit/s, Half Duplex
c. 按下"Run"执行测试，AST会产生HOLB的数据窗口，《记录五》
4. Fanout Switching Test：
a. 将"Avaiable Port"对象内的其中2个port拉入左方的"Tramitter Ports"物件内，再
将"Avaiable Port"对象内的另外2个port拉入右方的"Receiver Ports"物件内。 b. 参数设定：
? Frame Size: 64
? Address per port: 1
? Load/Port: 100%
? 10Mbit/s, Half Duplex
c. 按下"Run"执行测试，在图标上按鼠标右键，点选"Display Test Counters"，此外，
您尚可以在AST的程序选单[Windows]->[Counters]叫出有记载每一个port的counter《记录六》
5. Filter Illegal Frames Test：
a. 将"Avaiable Port"对象内的其中1个port拉入左方的"Tramitter Ports"物件内，再
将"Avaiable Port"对象内的另外1个port拉入右方的"Receiver Ports"物件内。 b. 参数设定：
? Frame Size: 64
? Load/Port: 100%
? 10Mbit/s, Half Duplex
c. 分别选择CRC、Dribble Bit、Alignment这三种error packet做三次测试。
d. 按下"Run"执行测试，在图标上按鼠标右键，点选"Display Test Counters"，请记
《记录七》
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6. Broadcast Frame Handling and Latency Test：
a. 将"Avaiable Port"对象内的其中1个port拉入左方的"Tramitter Ports"物件内，再
将"Avaiable Port"对象内的另外3个port拉入右方的"Receiver Ports"物件内。
b. 参数设定：
? Frame Size: 64
? Load/Port: 100%
? 10Mbit/s, Half Duplex
? Address per port: 1
c. 按下"Run"执行测试，在图标上按鼠标右键，点选"Display Group Counters"及
"Display Port Counters"《记录八》d. 在"Run"键上面按下鼠标右键，点选"Latency"功能，即会出现接收端的latency
《记录九》
7. Maximum Forwarding Rate/Minimum Interframe Gap Test：
a. 将"Avaiable Port"对象内的其中1个port拉入左方的"Tramitter Ports"物件内，再
将"Avaiable Port"对象内的另外1个port拉入右方的"Receiver Ports"物件内。
b. 参数设定：
? 10Mbit/s, Half Duplex
c. 按下"Run"《记录十》
8. Address Handling Test：
a. 将"Avaiable Port"对象内的其中1个port拉入左方的"Tramitter Ports"物件内，再
将"Avaiable Port"对象内的另外3个port拉入右方的"Receiver Ports"物件内。
b. 参数设定：
? Forwarding Rate: 10000 Frames/s
? Initial Value: 128 Address/Port
? 10Mbit/s, Half Duplex
? Aging Time: 1 second
c. 在"Run"键上面按下鼠标右键，点选"Number of Addresses / Port"功能，即会慢慢
测试出每个port可以记住的MAC Address《记录十一》
d. 在"Run"键上面按下鼠标右键，点选"Learning Speed"功能，即会慢慢测试出记忆
MAC Address《记录十二》
六、 实验记录
请将每一个测试的记录项目记录下来，并在这几台switch中自行挑选四台来测试(请先考虑问题7)，把结果数据做成比较图表，并写成一份效能的评估比较报告。
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七、 问题和讨论
1.
2.
3.
4.
5. 可以使用Ether Hub来充当待测物吗？结果有何不同？ 请分别解释一下AST内的十项测试的设计哲学。 试解释与比较这四台switch的测试结果。 请试由测试结果指出或猜测这四台switch的实作架构。(如：switch fabric architecture, input or output queueing, cut-through or store-and-forward等等) 为什么在测试时在switch上受测埠上的选择会影响受测的结果？(亦即说明『背景』之『连
接SmartBits与待测物』段落内受测埠的选择是连续或随机数选择对测试结果可能会产生差异之原因)
有些测试项目(如Address Handling Test)的重复测试结果数值差异颇大，试找出原困。 假设今日您是这些受测switch中的其中一家制造商，您会设计怎样的测试或以那些测试结果来强调您的产品？您的卖点及对象为何？(Hint：在本题中，您不一定要选择整体功能最强的产品来代言，因为每一种产品都有它的市场) 自问自答。(可以是您在操作所遇到的问题并解决的方法，或是新的启示和想法) 6. 7. 8.
八、 参考数据
[1]. WWW of Netcom systems,
[2]. Ethernet standards,
[3]. S. Bradner, Benchmarking Terminology for Network Interconnection Devices, RFC 1242, July
1991.
[4]. S. Bradner, J. McQuaid, Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices, RFC 1944,
May 1996.
[5]. Rich Seifert, Gigabit Ethernet, Addison-Wesley, 1998.
[6]. Chistopher Metz, IP switching: Protocols and Architecture, McGraw-Hill, 1999.
[7]. Bassam Habibi, Internet Routing Architectures, Cisco Press, 1997.
[8]. Dave Kosiur, IP Multicasting, Wiley, 1998.
[9]. Accton Switch hub Model:ES2007-tx,
[10]. Addtron AES-720Tx Switch hub,
[11]. ODS,
[12]. Kalpana,
8
[13]. Whitetree,
[14]. SynOptics, , 9