如何对企业局域网性能传输进行测试分析

一、引言

　　随着企业各种信息系统相继投入使用，生产、管理信息逐步增加，企业网络规模迅速扩大，信息城域网承受着空前的压力，网络带宽严重不足，网络系统传输丢包、设备死机情况频频发生。为深入了解公司网络系统的运行情况和负载分布，笔者对网络系统进行了一次全面的测试分析。

二、网络状况

　　公司大楼内计算机网络主干采用A T M 网络技术，骨干带宽155 Mb/s。整个信息网络系统主要分为３个层次，即核心交换层、远程子网层和用户接入层。核心交换机BH5000 2台，BCN/BLN路由器２台，负责全网所有系统数据的交换传输；骨干交换机C e n t i l -lion100 10台，负责本地区所有系统数据的上传下达；接入层交换机60余台，主要使用B A Y 3 0 0 系列以太10 M交换机。各种类型服务器50 余台，接入网络的PC数量超过1500台，分别划入30 个VLAN 中。网络中运行了OA、M I S、、WWW、Email、自动化、防病毒、视频点播等10 多个应用系统。

三、测试及分析

　　近年来，公司内部企业网络中应用系统和用户数量一直快速增加，网络带宽成为限制信息化应用的瓶颈。为了掌握计算机网络中数据的确切流量，工程技术人员从多方面对公司计算机城域网进行了测试。

3.1 网络流量测试

　　(1) 测试目的：通过网络流量测试，获得网络的使用情况（利用率、碰撞、错误帧及广播四大参数) ，对网络物理层及数据链路层的健康状况进行评估。

　　(2) 测试工具: FL KE OptiView、EtherPeek NX、“北塔_BTNM”网管软件、mrtg 。

　　(3) 测试内容：对骨干链路长期记录流量取平均值与正常工作时间检测实时流量进行对比测试。使用m r t g 对核心交换机进行１ 个月的流量统计（ 上班时间（不包含节假日）的上午8:00 －12:00、下午14:00－17:30），测试骨干链路流量及平均利用率。骨干链路日总流量如表１所示。对以上数据取总流量的平均值为142 584 242 821 (bytes)×8(bits)/7.5(上班时间)/3 600(s)=42.2 Mb/s(平均网络流量)，则平均网络利用率为27.2%（42.2/155 M)。

　　(4)测试数据分析：当前网络利用率与前面根据数据统计的利用率相符，并一直居高不下。错误及碰撞为０, 广播只占了0.03%，说明网络上存在的都是正常流量，并没有大量的广播及错误引起的网络利用率高的现象出现。

　　某一天２个骨干节点之间流量的分布中，上班时间内的最低流量出现在早上８点，大约为20 Mb/s ，高峰时间流量出现在上午1 0 点与下午17点，最高达到61 Mb/s。上午10点以后，数据流高峰引起设备转发阻塞，造成骨干链路中断，11∶05后才恢复正常。

 表1 骨干链路日总流量

 
表2 应用系统测试数据

3.2 网络负载压力测试

　　(1)测试目的：网络的实际传输速率同网络设备的性能、链路的质量、终端设备的数量、网络应用系统等因素有很大关系。通过网络压力测试，可以在一定程度上评估网络设备之间的实际传输速率以及交换机、路由器等设备的转发能力。通过专用网络测试设备模拟网络流量，人为增加网络负载，与此同时对网络的各种流量参数进行统计、分析，计算网络负载性能的分析数据。同时与流量分析的结果比较，可以比较出目前网络的总体状况。

　　(2)测试工具：FLUKE OptiView、ping、EtherPeek NX。

　　(3) 测试内容：避开工作时间,在网络中心和另外一个骨干节点间的网络链路进行压力测试。测试时当前网络流量为10 Mb/s左右，测试协议为IP，包大小选择为768 byte。

　　1) 在此链路增加负载35 Mb/s压力，使用p i n g 工具检测发现开始丢包；

　　2) 对此链路增加50 Mb/s压力测试，ping检测链路不通;

　　3) 在链路上增加30 Mb/s广播包压力测试，模仿“蠕虫”等病毒发作时对网络的冲击，此时检测到链路中断。

　　(4) 测试数据分析：在A T M 骨干链路上增加模拟流量35 M b / s压力， 加上测试时链路上已有的1 0 M b / s 流量，网络总流量达到4 5 M b / s ，这时网络开始丢包。而根据第1 项测试的结果，骨干网络实际平均流量为4 2 . 2 Mb/s ，这验证了平时骨干链路p i n g 丢包情况。在模拟流量增加到5 0 M b / s的时候（实际流量为60 M b / s），骨干链路从严重丢包到完全中断。网络实际平均利用率为27.2%，此项测试验证了在骨干链路负载38%(60 /155 M)左右会造成全网中断。如果网络中存在“蠕虫”等病毒冲击，形成大量类似广播包流量，网络负载到达40 M b / s左右，即A T M 骨干链路利用率达到26%（40 /155 M ）就会引起网络的中断。需要说明的是，基于C S M A /C D 机制的以太网络实际利用率没有一个固定的标准，一般说来在4 0 % ～7 0 % ，而我们公司的A T M 网络利用率达到3 8 % 就会阻塞。

3.3 网络协议分析

　　(1) 测试目的：了解目前网络中应用的协议的种类及每种协议所占的比例，可以清楚地反映出网络上在传输的应用系统以及所占的百分比。

　　(2)测试工具：FLUKE OptiView、EtherPeekNX 。

　　(3)测试内容：抓取网络正常时的IP 、TCP 、UDP 协议分布图。

　　　1 )网络骨干链路测试；

　　　2 ) 互联网出口测试。

　　(4)测试数据分析：在局域网中应用系统多的特点非常明显，基于http、ftp、oracle、SQL Server、Lotus notes等TCP协议的应用排在了前几位，这几个协议共占据了T C P 协议的80%左右，UDP协议以realaudio视频服务为主，占据了8 0 % 协议数据量；互联网出口协议数据量中T C P 则以http 协议为主，仅此１项就占据了总出口流量的8 0 % 以上，U D P 协议数据量则是以D N S 、SNMP、RealAudio为主。

3.4 应用系统测试

　　(1)测试目的：模拟单个用户在理想状态下与服务器通信，通过抓取分析客户端数据流入流出的情况，得出一个用户正常使用某一系统时的网络带宽要求，从而计算出公司各种信息应用系统服务器和所有用户正常使用网络服务所需要的总带宽。

　　(2)测试工具：EtherPeek NX。

　　(3)测试条件：

　　　1) 服务器的处理能力足够强，服务器端网络带宽足够大，不能让时间瓶颈出现在服务器上；

　　　2) 抓包软件的缓冲区域足够大；

　　　3) 测试线路足够好。

　　(4)测试环境：

　　　1) 将单台客户端计算机连接到服务器所在网段，模拟单个用户独享服务器，避免跨网段流量对测试影响；

　　　2) 测试时间：均为晚上，避开网络使用高峰期，对服务器没有任何压力；

　　　3) 测试地点：市公司中心机房内，测试线路足够好，客户端与服务器在同一网段，并且同在千兆交换机上。

　　测试数据及分析分别如表２及表３所示。

　　根据以上９个应用系统测试数据结果，技术人员对公司所有应用系统的使用人数、网络带宽需求进行统计和估算：目前公司计算机网络中各信息系统正常运行时对带宽总需求达到5 3 6 M 左右。随着信息化技术在企业内更广泛和深入的应用，企业自动化应用系统数量和用户规模都在迅速增加，为保证各个系统都能正常运行，网络带宽容也必须随之提高。

四、结语

　　根据多方面测试的数据，科学分析了在大型企业信息化应用环境下，企业网络中数据流量的构成，各种数据流对网络和通道的影响。综合分析可得出以下结论：

　　(1)网络实际平均利用率与目前设备能承受起的利用率相比只差11个百分点，在网络高峰时期的流量会高出目前设备能承受的流量，即网络使用处于高峰时间段内，会造成网络中断，在病毒爆发等特殊情况下网络会随时中断，测试结论与实际运行情况完全相符。

　　(2)A T M与I P 通信传输模式不同，计算机与服务器之间的数据传输遵循I P 协议，在通过A T M 骨干网络传输时，要进行２次数据包的拆卸封装过程，增加了传输延时，降低了网络实际使用带宽。因此得出结论：由于与S D H 通信网传输模式不同，I P 数据通过S D H 传输网传输数据时，需要在设备增加P O S（Packet Over SONET/SDH）接口模块进行数据格式转换，这必然造成传输延时，同时增加故障点，增加网络建设成本，降低I P数据网络的实际应用带宽。因此在企业内建设千兆以太城域网络时，骨干设备之间最好采用独立光纤进行连接。

　　(3)企业网络中的应用系统越来越多，并且一个终端用户可能会同时使用多个网络服务（如同时下载文件、打开视频会议和O A 等）。现在个人P C 的网卡带宽已经达到1Gb/s，这意味着每个终端用户需要和服务器之间同时建立更多、更快的信息链路，这些链路要求共享更高的传输带宽。目前建设和改造的骨干网络应至少保证千兆带宽，并要具有对各种系统应用的Q o S 质量保障，那些因网络“瓶颈”而造成的数据传输速度慢、应用系统反应迟缓、处理效率低等现象才会得以消除。

　　(4)对网络利用率的测试分析方法同样可以应用在纯以太网络中，例如对新建千兆以太网络可以应用本方法进行分析，从而获得网络实际利用率及各种协议占有率，更科学有效地保证企业信息化系统的安全运行。公司网络系统联网用户数量2006年初达到1500个，根据公司自动化系统应用情况，预计到2010年用户数量将达到25000个，各类应用系统数量达到30 个左右。IP电话、多媒体交互、海量数据库存储等高带宽需求系统也将应用到公司信息化系统中，网络数据流量越来越大，企业骨干网对传输速率也有了更高的要求。随着万兆技术的成熟应用，可以方便地对千兆以太网络进行升级，用万兆以太网作为整个网络的基础，以太网可以覆盖的距离更长，支持的带宽更多，提供更低的网络时延、足够的带宽保证各种数据流的实时传送，并在L A N 、M A N 和W A N 中使用以太网技术实现端到端的连接。