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2005年度24口全千兆交换机比较测试
整理编辑:live01.com  最后更新  2007-03-16

1 服务器与服务器之间以满足用户大量访问造成的高带宽要求;或是居于骨干交换机和接入交换机中间来汇聚接入交换机的千兆上联。作为交换机大家族中的一员,根据它在网络中的角色,称它为贵族交换机毫不夸张。今天,随着千兆到桌面应用环境的成熟,这个昔日贵族已经慢慢的向边缘走来,亲自向用户提供优质快速的服务!      

  千兆到桌面,这个诱人的概念在两年前就已经被提出来了,但其并没有找到适合自己生存的土壤: 桌面用户的带宽要求并不是那么强烈,普通PC所用的千兆网卡少得可怜。时间飞逝而过,两年后的今天,千兆到桌面的应用环境已经越来越成熟。

  首先,千兆网卡的普及。千兆网卡已经越来越多地成为了PC的标准配置,就拿我身边的例子说起,报社同事近日换装的一批新笔记本电脑,大部分都是10/100/1000M自适应网卡,这就足以能管中窥豹,可见一斑了。这使得桌面用户直接接入千兆成为可能。

  其次,作为千兆到桌面的典型产品,固定配置全千兆交换机走向成熟。以前的固定配置全千兆交换机产品,拥有的端口数量还比较少,今天,主流厂商都提供了24口和48口的高密度端口全千兆交换机,接口类型也包括电口和光口。

  由于以上应用环境的成熟,千兆到桌面的美好场景已经率先进入到了政府、能源以及图纸设计行业。千兆到桌面已经开始初见曙光。为了能使用户更加全面体验全千兆交换机性能指标,《网络世界》评测实验室组织了2005年度24口全千兆交换机公开比较测试。此次测试我们向几乎所有的网络厂商发出了测试邀请,并在网站上刊登了此次测试的邀请函。最终有5家厂商接受了邀请,他们是安奈特的AT-9924T/4SP、上海贝尔阿尔卡特(Alcatel)的OmniStack 6300-24和OmniSwitch 6800-24、D-Link的DGS-3024和DGS-3324SR、华硕的GigaX 2124X和SMC的TigerSwitch 8624T,TigerStack 8724ML3。由于中兴通讯的工作人员忙于巡展活动,难以抽调人员协助测试,他们非常遗憾不能参加我们的此次测试。锐捷网络由于没有最新型号的全千兆交换机产品,也没有参加测试。神州数码和港湾网络表示不参与此次测试。

  我们特别感谢思博伦通信公司提供了SmartBits 6000C测试仪。同时也对这些参加此次公开比较测试的厂商表示感谢。

  由于此次送测的交换机既有2层又有3层的,为了使测试具有更好的可比性,因此我们将被测交换机分作了2层组和3层组。下面,请您一起和我品味全千兆交换机的种种表现。

  2层全千兆交换机功能易用性评价表

  3层全千兆交换机功能易用性评价表



通信的AST(版本号3.50.005)和SmartFlow (版本号4.70.022.1)。参加测试的交换机型号为:Alcatel的OmniStack 6300-24、D-Link的DGS-3024、华硕的GigaX 2124X和SMC的TigerSwitch 8624T,他们均配置了24个10/100/1000M电口和与前4个端口共用的SFP端口。

  转发性能测试

  在转发性能测试中,包括了丢包率、吞吐量及延迟测试。24个端口采用全网状测试,拓扑见图1,采用了64、512和1518字节大小的数据包,每端口两个MAC地址,测试了交换机120秒100%负载下的丢包率、吞吐量及60秒90%负载下的延迟。

         

图一

  从测试结果看,大部分厂商都交付了满意的答卷,交换机完成了零丢包,以及100%吞吐量的目标。只有华硕GigaX 2124X交换机在1518字节下丢失了2.62%的数据包,在1518字节下的吞吐量为78.37%,吞吐量测试结果见表。延迟测试我们采用了90%负载下的测试结果(见表1)。

表1 2层交换机转发测试结果

丢包率测试

Alcatel

D-Link

华硕

SMC

64字节

0

0

0

0

512字节

0

0

0

0

1518字节

0

0

2.62%

0

吞吐量测试

Alcatel

D-Link

华硕

SMC

64字节

100%

100%

100%

100%

512字节

100%

100%

100%

100%

1518字节

100%

100%

78.37%

100%

延迟测试(µs)

Alcatel

D-Link

华硕

SMC

64字节

23.3

22.3

41.7

21.8

512字节

79.6

76.2

134

79.6

1518字节

223.7

217.6

277.20

553.90

注:数值越小越好

  线端拥塞测试

  在线端拥塞测试中,SmartBits 6000C会从D端口以100%负载发送数据到C端口,A端口以50%的负载发送数据到C端口,端口C是拥塞端口。此时,A端口再以50%的负载发送数据到B端口。如果测试仪检测到B端口有丢帧,则说明C端口的拥塞会影响到B端口,此种情况称线端拥塞(Head of Line,HOL),性能优异的交换机就不会存在HOL。测试时间为15秒。测试结果如表2。测试示意图2所示。

表2 HOL测试结果

Alcatel

D-Link

华硕

SMC

64字节

512字节

1518字节

注:是代表存在HOL,否代表不存在HOL

         

图二

  地址学习速率与地址表深度测试

  地址表深度测试了交换机的MAC地址表数量有多少,地址学习速率检测交换机学习MAC地址的速度有多快。我们利用了交换机的A、B、C 3个端口。A,B端口用作发送学习帧以及测试,C端口用来监听端口泛洪以验证地址学习是否失败。被测设备在学习2000个地址时,除了SMC交换机学习地址速率为99998fps以外,其他被测试交换机都能够以1487995fps以上的速度学习到了2000个地址。

  在地址表深度测试中,只有华硕交换机达到了说明书标称的8K。D-Link的地址表深度是7825,距离标称的8K值很小。Alcatel与SMC交换机的标称值是16K,但我们的测试结果分别为13228和13229。测试结果见表3。

表3 地址表深度与学习速率测试

Alcatel

D-Link

华硕

SMC

地址表深度

13228

7825

8000

13229

地址学习速率

1487995fps

1487998fps

1487998fps

99998fps

  广播转发与延迟测试

  此项测试衡量了被测试设备在转发广播数据帧时的丢包率与广播数据包经过交换机的延迟。测试结果见表4。

表4 广播转发丢包率测试

Alcatel

D-Link

华硕

SMC

64字节

0

0

0

0

512字节

0

0

0

0

1518字节

0

0

0

0.002%

广播延迟(µs)

Alcatel

D-Link

华硕

SMC

64字节

4.0667

3.4667

3.1667

4.0333

512字节

6.9

6.4667

6.7

6.6333

1518字节

14.9

14.4

14.8

14.7



D-Link

华硕

SMC

超大帧

失败

失败

失败

成功

过小帧

成功

成功

成功

成功

CRC错误帧

成功

成功

成功

成功

注:失败代表过滤错误帧失效,帧通过了交换机端口成功代表帧被成功过滤

  Alcatel、D-Link和华硕交换机没有过滤掉过超大帧,据工程师解释是因为交换机支持Jumbo帧,交换机把它当作了正常帧,所以没有被过滤。

  QoS测试

  在日常的802.1p使用中,可能包括以下几种不同的使用方式,一大类是在一个VLAN中,不同的端口连接着几个不同的服务器,那么每个服务器所提供的应用优先级可能是不同的,比如要求提供财务查询服务的服务器具有高优先级,那么所连接这个服务器的端口就应该有高优先级;另一大类是交换机与交换机之间相连接,交换机要区分不同VLAN数据的优先级。根据以上不同的实际应用,我们模拟下面的测试环境。

  第一大类是被测试的4个端口同在一个VLAN中,这类测试是模拟不同的服务器或PC连接本地交换机,测试基本原理是3个端口向1个端口发送数据包,造成端口的拥塞,观看交换机处理不同优先级数据包的结果。在这类测试中我又分为两种类型,一类是测试仪器发送带VLAN Tag的数据包,数据包的优先级设置为7,4,3。一类是测试仪器发送不带VLAN Tag的数据包,每台交换机开启了端口优先级,这时我们来观察交换机处理不同优先级数据包的结果。

  第二大类是被测试端口分属于3个不同VLAN,这类测试模拟了交换机与交换机之间的Trunk连接,在这种连接上漂浮着许多带有不同VLAN Tag的数据包。因此,被拥塞端口应该同时属于不同VLAN。我们测试了带有不同VLAN Tag的数据包通过相同数据链路的情景下,通过交换机之间连接的Trunk链路能否区分不同优先级数据。测试目标是保证高优先级的数据包不丢包,次低优先级的数据包和低优先级的数据包实现区别对待。

  测试方法为3个端口向第4个端口同时发送数据帧,每端口从负载的30%开始,然后每端口每次递增10%,一直到每端口100%,形成拥塞,观看交换机处理不同优先级数据帧的结果。

  在最后的测试结果中,绝大多数的交换机测试目标, GigaX 2124X的高优先级数据包始终有丢包情况发生,DGS-3024在测试发送的数据包不带Tag且3个端口不在一个VLAN的情况时,100%负载下高优先级有2%的丢包,其他情况下测试均正常。限于篇幅关系,只举例一张测试图片供读者观看其余见网站(www.cnw.com.cn)。

     

  QoS测试结果(绿色为高优先级数据帧丢失率,蓝色和黄色分别为中低优先级数据帧丢失率,高优先级数据帧在测试过程中帧丢失率始终应为0,Total代表总丢帧率)。



D-Link的DGS-3324SR和SMC的TigerStack 8724ML3交换机。我们测试了3层交换机的2/3层转发性能以及QoS。

  2层转发性能测试

  在此项测试中,我们使用交换机的全部24个端口做全网状测试,我们测试了交换机64、512和1518字节下丢包率、吞吐量和延迟。丢包率和吞吐量的测试时间为120秒,延迟测试结果选用时间为60秒90%负载下的测试结果。从测试结果来看,绝大多数交换机都达到了零丢包及各字节下100%吞吐量的目标,只有SMC的TigerStack 8724ML3在1518字节下有0.12%的丢包,并达到了97.7%的吞吐量。测试结果见表6。

表6 3层交换机2层转发测试

丢包率测试

Alcatel

安奈特

D-Link

SMC

64字节

0

0

0

0

512字节

0

0

0

0

1518字节

0

0

0

0.12%

吞吐量测试

Alcatel

安奈特

D-Link

SMC

64字节

100%

100%

100%

100%

512字节

100%

100%

100%

100%

1518字节

100%

100%

100%

97.7%

延迟测试(µs)

Alcatel

安奈特

D-Link

SMC

64字节

42.6

39.3

22.5

36.7

512字节

158.6

192.1

95.8

138.8

1518字节

307.1

255.9

230.2

294.7

  3层转发性能测试

  在3层转发性能测试中,我们配置的交换机建立了24个VLAN,每个VLAN都分别包括一个端口,每个VLAN的IP地址和子网掩码从1.0.0.1/255.255.255.0至24.0.0.1/255.255.255.0。在测试仪端,每个端口对应VLAN设置了网关地址及接口地址,每个VLAN设置了4个主机地址。我们测试了吞吐量、丢包率和延迟。测试中,全部交换机都实现了100%吞吐量及零丢包,延迟测试结果见表7。

表7 3层延迟测试(µs)

Alcatel

安奈特

D-Link

SMC

64字节

47.6

18.9

45.4

15.6

512字节

145.6

62.8

157.6

80.6

1518字节

314.4

148.6

295.9

164.2

  QoS测试

  QoS保证了在端口发生拥塞的情况下,高优先级数据得到优先处理,它对于带宽不足的网络提高利用率十分有意义。我们测试3层QoS的方法为:用SmartBits 6000C测试仪连接交换机的1、2、3和4端口,1、2和3端口向4端口同时发送了模拟UDP端口号为161,110和80的SNMP,POP3以及HTTP数据流。此3种数据包的优先级在交换机的设置高低依次为SNMP最高、POP3次高,HTTP最低。3个端口的流量从负载的30%开始向拥塞端口发送数据包,那么3个端口的负载总额为900Mbps,所以30%负载的情况下并不会产生丢包,然后从30%开始,每端口每次递增10%的负载,一直到每端口100%的负载。测试目标是在测试过程中最高优先级数据包的丢包率应该始终为零,两个低优先级数据包的丢包率应该有所区别。在数据包的延迟方面,高优先级数据包的延迟应最低。从测试结果来看,每家厂商都达到了预期目标,测试结果令人满意,限于篇幅关系,只举例一张测试结果图片供读者观看,其余见网站。

     

  QoS测试结果(绿色为SNMP高优先级数据包丢失率,蓝色和黄色分别为POP3、HTTP中低优先级数据包丢失率,高优先级数据包在测试过程中帧丢失率应该始终为0,Total代表总丢帧率)。

表8 QoS 100%负载下的延迟测试(µs)

阿尔卡特

安奈特

D-Link

SMC

高优先级

7.7

14.1

9.5

9.4

中优先级

13334546.6

1881158.2

10966760.3

3944439

低优先级

60000254.9

60000151.1

60000206.9

10000090.7

  在QoS配置方法上,测试工程师仔细观察了每家厂商的配置文件,每家厂商的QoS配置都很有特色,例如安奈特的AT-9924T/4SP在配置QoS时,先根据某些条件来区分数据流,然后把多个要实行同一个QoS策略的数据流放到流组中,多个流组再组成一个流量级别,对流量级别执行某些策略,将策略下放到交换机的某一个或者全局端口。D-Link的DGS-3324SR在写入QoS命令时较为便捷,即在一条命令中就实现了以上的动作,但简捷的同时也有其缺点,即对每一个级别都要写一个策略。



网络中的贵族称号名副其实。

  2层交换机功能

  此次送测的Alcatel的OmniStack 6300-24、SMC的TigerSwitch 8624T支持PVLAN技术。

  在QoS功能中,Alcatel和SMC交换机可以根据2/3/4层信息来映射CoS值,比如IP优先级和DSCP字段值来映射CoS,满足了2层网络中根据应用来自动实现QoS的目的。阿尔卡特和SMC交换机支持每端口8个优先级队列,D-Link和华硕交换机则每端口支持4个优先级队列。

  VLAN功能是交换机的重要功能,阿尔卡特和SMC交换机不仅可以完成最基本的端口划分VLAN方式,还可以基于协议类型划分VLAN。

  安全是交换机不可忽视的部分,除了DGS-3024不支持ACL外,其他交换机都支持2/3/4层的ACL。现在,802.1x和SSH已成为交换机的基本安全功能,这次被测的交换机全部支持。除华硕外,全部支持端口安全,同时,上述3款交换机还都支持RADIUS和TACACS 协议,以达到控制用户接入网络的目的。

  3层交换机功能

  此次送测的3层交换机从配置来说可以说是豪华阵容,各有千秋。参加测试的3层交换机除了都具有24个10/100/1000M电口 4个SFP光口外,还全部支持万兆插槽及通过高速电缆连接的堆叠,体现了交换机设计上的一种趋势。安奈特交换机还有IPv6硬件加速卡插槽,在插上IPv6硬件加速卡后可进行IPv6数据包的线速转发,此外,Alcatel交换机还有两个 10G插槽和40G的堆叠,D-Link具有两个10G堆叠端口。SMC具有1个10G扩展插槽和支持40G的堆叠。

  有些交换机可根据多种方式划分VLAN,安奈特和Alcatel交换机可以根据MAC、子网和协议划分VLAN,SMC也支持协议VLAN。Alcatel交换机还可根据端口发送的DHCP请求帧来将处于申请地址情况下的端口放到一个临时的VLAN中,此外,Alcatel交换机还可根据绑定规则来划分VLAN。安奈特的AT-9924T/4SP支持30多种协议划分VLAN方式。

  参测的交换机都支持静态路由和默认路由,在动态路由方面,安奈特交换机支持的最为全面,包括RIP 1/2、OSPF和BGP。Alcatel、SMC和D-Link交换机支持RIP1/2和OSPF。

  被测交换机对组播都有比较好的支持。安奈特交换机和D-Link交换机支持DVMRP、PIM-SM、PIM-DM。Alcatel交换机支持DVMRP, PIM-SM 。

  被测交换机都支持DHCP Relay,安奈特和SMC支持DHCP Server。在交换机安全方面,3层交换机做得比2层交换机更为充分一些,对于802.1x、SSH、RADIUS、TACACS 协议,参测的3层交换机已经全部支持。安奈特交换机内置了防火墙功能,Alcatel交换机具有AVLAN,IP、MAC、端口绑定,主机完整性检测功能, 并可与第三方安全设备互动。

  在网络设备易用性上,每家网络厂商都开发了自己的网管软件以配合管理设备。Alcatel One touch QoS技术可以在一台服务器上配置QoS策略,然后统一下发到全网的交换机上,避免了QoS下发策略不一致简化了QoS部署。D-Link交换机可以通过SIM技术实现用一个IP地址管理多台交换机的目标,方便了交换机的管理。

编辑选择奖   

2层交换机组

Alcatel OmniStack 6300-24

3层交换机组

安奈特 AT-9924T/4SP

  此次测试,我们对交换机进行了综合评价。在进行整体考核时的权重为:性能占60%,功能占30%,价格占10%。由于目前市场上固定配置24口全千兆交换机分为纯2层和3层,我们将交换机测试分成了两种类别。

  在4款参测的2层交换机中,Alcatel OmniStack 6300-24表现出众,该产品性能优异——零丢包率、100%吞吐量、不存在HOL和延迟较小;功能方面——支持协议VLAN、2/3/4层CoS等。综合以上因素,OmniStack 6300-24获得了《网络世界》评测实验室编辑选择奖。

  在3层交换机的角逐中,安奈特的AT-9924T/4SP因为2/3层转发性能的优异以及功能上的丰富性,获得了《网络世界》评测实验室编辑选择奖。


                                                                      来源:网络世界
    
   
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