以太网简介与RFC2544测试.docx

以太网简介以太网是一个异步的，基于帧结构的通讯协议它最初的出发点是利用共享介质为两 个以上的数据终端提供一种通讯方式以太网的标准由IEEE 8023 (2000)制订现有 的以太网标准定义了不同的带宽和传输介质类型一个以太网物理接口由以下的形式定义:〈数据率 单位：Mbps＞〈介质类型＞〈最长的电缆段长度单位：100米＞例如，标准中定义的一个10MBPS，电缆段最长距离为500米的基带系统被称为： 10BASE5如果介质类型为”T”，则代表介质为非屏蔽双绞线不同接口的以太网具有相 同的帧结构和媒体控制/访问方式(MAC)，如果是共享介质，则具有相同的冲突检测方法 (CSMA/CD)以下是最常见的几种以太网接口类型：• 10BASE-T: 10Mbps带宽，基带，使用3, 4或5类双绞线-100BASE-TX: 100Mbps带宽，基带，使用5类双绞线• 1000BASE-SX: 1000Mbps带宽，基带，使用850nm多模光纤• 1000BASE-LX: 1000Mbps带宽，基带，使用1300nm多模或单模光纤图一显示了以太网帧的基本结构：7 16 G 4 2 46-15M 4Flgkra of an各部分的功能描述如下：•前导码(Preamble+SFD):8 字节前导码由七个”10101010 ”字节和一个”11010101 ”字节的SFD(帧开始标识)组成。

接收方根据这几个字节可以判断出一个帧的开始•目的地址(Destination Address): 6 字节MAC目的地址，通常用十六进指(HEX)表示目的地址被用于在设备之间判断以太网帧 的传递方向和路由每一个以太网设备通常被分配一个唯一的MAC地址而有些特殊的MAC 地址被保留，用于表示一些特殊的功能，例如，全1的地址(FF:FF:FF:FF:FF:FF )用于表示 广播地址•源地址：6字节源地址是指发送方的MAC地址通常用十六进指(HEX)表示源地址一般是在生产时， 由生产厂商写入设备里MAC地址的前三个字节表示厂商代码，后三个字节表示设备序号 需要注意的是，对于某些设备，例如测试设备，它的MAC地址是可以随时设置的• VLAN标记:4字节(可选)VLAN标记是可选项采用VLAN标记可以在一个LAN内实现多个虚拟的子网它同时还 提供了优先级标记，可用于对服务质量的控制•长度/类型字段：2字节这个字段用于表示帧的长度或封装的上层数据协议类型如果该字段小于05DC(HEX)， 则表示长度，如果大于0600(HEX)，则表示数据域的协议类型例如：0800 HEX表示是IP 协议，809B HEX表示是APPLE TALK协议。

•数据域：46到1500字节数据域中是需要传输的应用数据，通常包含上层协议数据，如IP数据等•帧校验序列：4字节发送方通过计算帧中的每一个字节，得到帧校验序列，并插入到帧的最后发送接收方 在接收过程中，会重新计算校验序列，并与接收帧中'最后4字节校验序列做比较对于帧 校验序列错，或丢失的以太网帧，大多数的设备会将之丢弃最小的合法帧长度是64字节它包括帧校验序列(FCS)，但不包括前导码帧长度小 于这个值的帧被称为”RUNTS” (小矮子)，大多数的设备将丢弃这种帧如果使用了 VLAN标记，则最大的标准帧长度是1522字节，否则是1518字节有些设 备会使用大于这个值的帧这种帧被称为”JUMBO”(大帧)，JUMBO帧的最大可到64K字节 这种帧的帧结构和标准帧一样，只是数据域部分比较大而已大帧的使用可以提高开销 / 有效数据比例，从而提高传输效率JUMBO帧没有统一的标准，各厂家的定义和处理情况 都不相同，因此很难保证互通性以太网帧在传输时，遵循从左到右，最低位最先传送的原则每两个帧之间必须有一 个帧间间隔，最小的帧间隔为12字节的传输时间帧间隔的存在，是因为在老的半双工系 统中，介质在一个帧完成后，必须有一段静态的时间，以便决定下一个帧的发送。

虽然在全 双工系统中，并不需要这样一个间隔，但为了一致性，仍然保留了帧间隔自协商大部分的设备都支持自动协商过程当两个设备第一次连接的时候，它们会互通信息 告知对方本方的通讯能力当收到对方的信息后，设备将接口配置调整到最可能高的状态 自协商的内容包括：速度，全/半双工以及流控的使用OSI七层模型介绍OSI七层模型是一种描述通信系统不同层次和功能的表示方法Application Layer 1Presentation laryer 6$e$$jon Lav^r 5TransportDau LtukPhysical Lflrcr 1figine 2:0&I S电如 Lw MW况以太网覆盖的是这个模型中的最低两层第一层，是承载数据传输的介质（双绞线，铜轴，光纤等）第二层，数据链路层，是指向介质发送数据和从介质接收数据的控制机制第三层是网络层它的功能一般是由IP协议实现，当然也不排除其他的协议，如APPLE TALK 等以太网的目的是保证数据在一个通讯网络的链路上传送而第三层的协议是为了保证数 据在整个网络上传输，从出发点，到最终的目的地这个过程可能会涉及到多个以太网链 路图三是一个简化的网络连接图。

FlQuin 史 Slmplil^d nocwwk 由网仲心第四层或以上的协议，主要完成数据的组合，并负责将数据传给最终的用户和应用对 于传输系统来说，对这部分的细节一般不太关心如果希望了解整个七层的功能描述，读 者可以在任何一本有关数据网络的教科书中找到答案在此不再详述以太网服务的测试上述的以太网连接必须经过测试，以保证它们运行正常，并能达到所需要的性能以太网的测试通常是通过测试带宽，延时和帧丢失率来完成在以太网术语中，这些 被称为：Throughput， Lantency， Frame Loss吞吐率(Throughput)数据吞吐率简单来说，就是从源发送方，到目的接收方可传输的最大数据量然而吞 吐率的定义和计算和对服务质量的接受程度有关例如，当10%的丢包率被视为可接受时， 吞吐率就是在10%的错误率以内的最大传输数据量本文下面讨论的吞吐率，是基于零错 误率条件下的最大传输量这个也是最为普遍认同的标准对于一个以太网系统，绝对的最大吞吐率应该等同于其接口速率例如，10Mbit/s， 100Mbit/s，1000Mbit/s而实际上，由于不同的帧长度带来不同的传输效率，这些绝对 的吞吐率是无法达到的。

越小的帧由于前导码和帧间隔的原因，其传输效率就越低表一 显示的是在不同的帧长度下，实际可达到的最大吞吐率T4 tO M!b (V * 军y番F F AI11 « Site-□石*Thr ij ijti M iflFff ea-& IGF|iv-rbyler.&2 FVIbltZsZ.3B MMLZS<-C5 M丽Um1-35 MbilZa4.44-^事3 i^-to0i„27 Mhijtzx0irT2 MbifeXw4 523SI I9.62 Min心口K Mhit/s£3431024 蛇 y0.81 MbiLZsOJS MbiLXs1.1071 2 &0 b^rtoG.&4 JMbhXsO.l^i MbitZKGG19.»7 Mhnzs0.13 Mlug$12ISZ2 "leCM3 MW心91©I induiJasi VLAM^T4ht« 2: 100 MtaiF r«m a-Si?号DauThr« u o*1 nPr fiiArfe^ly|

4G4- frjrlJQ7G1.00 JMbilZs230.1 0 MhiljrsV4ee_ia：DS1余食£G4.tC MbitZw1 3t.1 4s-i t SiMzse 5峥^Z7.54 JMbitZs7Z--16 Mbrll-Zs45ZSSB51 2 衣/!■口37.5 0 Mbqi^r.234 ^G2i OSd "gMhitzw1 ?31iz&dg明-w nriMtzsIMWL/R95.isie ug立•尊刀Q MbiLZnI3.GD MbiLXH• 1^741SS2 byLQCH&T.D2 Mbit Xx"3 MbatZsfll 063i?HhCliJdlil«i VLi&N.n延时(Latency)延时是指一个帧从源点到目的点的总传输时间这个时间包括网络节点的处理时间， 和在传输介质上的传播时间测量延时的方法是，发送一个带有时间戳的帧，通过网络后，在接收方将当时的时间和 帧所携带的时间戳比较，从而得出延时值为了采用同一时钟源，一般要将发出的帧环回 到发送方进行比较，因此也称为双程延时帧丢失(Frame Loss)简单来说，帧丢失就是从发送方成功发出，而没有到达接收方的帧的数目。

一般它被显 示为帧丢失率，即相对于总发送帧数目的一个百分比例如，如果1000个帧被发出，而只 有900个帧被正确接收，那么帧丢失率就等于：(1000-900)/1000 = 10%造成帧遗失的原 因有很多，包括帧错误，由于带宽不足而引起的帧丢失等超负荷(Oversubscription)造成帧丢失的一个常见原因就是在一定的带宽下， 数据量超负荷例如，当两个1000Mbit/s的以太网业务映射到一个622Mbit/s的SDH管道里时，当两个壬兆以太网业务 启动时，将很快的到达带宽的极限一旦超过带宽的极限，则超出部分的帧将被丢弃额外延时(Excessive Delay)帧在以太网络中传输时，有一个合理的延时是很常见的对于一个测试人员来说，了 解这一点是很重要的因此在接收端必须等待一定的时间，使所有的发送包到达，并做统计 而当设定的等待时间达到后，对于仍未接收到的帧，将被认为已经被丢失这个等待时间， 一般都采用RFC2544里规定的2秒任何帧，当它在发送后2秒内没有收到，即被认为 是丢失服务等级协定(Service Level Agreements)在很多的应用中，以太网业务是根据与用户制定的业务等级协议来配置和建立的。

其中， 经常被提到的就是服务质量(QoS)，服务质量也是目前以太网服务。