评测比较：三层交换机哪个好 |
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| 2003-10-18 赛迪评测网络通信实验室 http://network.ccidnet.com |
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近年来，骨干网、城域网的发展得到了快速发展，高端市场趋于成熟，网络的发展重点转向中低端市场，转向边缘接入和业务应用。
现在边缘交换机市场需求旺盛。三层交换机由于兼顾路由、安全、交换等多种功能，正在成为边缘交换机的主流。对于用户来说，如何理性地按需选择合适的三层交换机呢？
为此，《中国计算机报》组织了一些厂商的三层交换机产品，进行了大型横向评测，结果表明，三层交换机已经走向成熟，国内不断涌现新的产品品牌。
在进行评测的交换机中，三一通讯Crosskey3526、安奈特AT-8724、全向QS8324等交换机表现出了出色的性能。
三层交换机产品作为构建网络的重要网络设备，已经得到了很大的发展：以往用于核心层的交换机产品逐步定位到分布层，而低档与中档产品的功能增多，性能提高，产品品质不断改善。
随着网络规模的不断扩大，网络的复杂程度也不断提升，网络对网络产品的路由性能也日显重要。网络应用的增长，网络的复杂程度也在增加，如何将有限的网络资源有效地利用起来，为不同的网络应用提供所需的服务质量（QoS），是迫切需要解决的问题。
网络进一步的发展究竟需要什么样的三层交换产品呢？现有的三层交换产品从功能、性能、安全等各个方面能满足我们对网络建设的需求吗？
基于以上考虑，赛迪评测从应用的角度出发，对产品多方面的性能做了综合的评测。表一为此次参测的三层交换机中性能出色的几款产品。
测试内容
通过对网络建设现状与发展趋势的分析，从产品应用的角度出发，赛迪评测提出了本次产品测试的测试内容：
1.数据转发性能测试:
·二/三层吞吐量测试
·二/三层延时测试
2.RIPv2与OSPF所支持的三层路由性能:
·会聚时间
·不稳定路由对性能的影响
·路由抖动对性能的影响
3.服务质量功能（QoS）:
·基于二/三/四层服务质量能力
·服务质量支持策略
测试环境
赛迪评测使用思博伦通信（Spirent Communications）公司的硬件测试平台SmartBits 6000B以及相关的软件作为此次测试的测试工具，其中测试软件包括SmartApllication、TeraRouting Tester、SmartFlow，图一为测试网络环境示意图。
图一 测试网络环境示意图
在不同的测试中，交换机与SmartBits 6000B的连接略有不同，使用的测试软件也不一样。测试描述如下：
1.数据转发性能测试
数据转发性能测试是对三层交换机分别在二层与三层工作状态下，针对吞吐量、延迟、丢包率等性能参数而进行的测试。在该测试中，“帧尺寸变化方式”遵循RFC 2544建议的3种，分别为64、512、1518字节。二层与三层转发性能测试使用的测试软件分别是SmartApllication与SmartFlow，其中延迟是在各款被测试产品最大吞吐量下的测试结果。
吞吐量（Throughput）是用户选择交换机产品和衡量交换机性能时所需要考虑的最重要指标之一，它直接反映了交换机背板转发数据的能力，吞吐量的高低决定了交换机在没有丢帧的情况下发送和接收帧的最大速率。
本次测试中，测试时长为3个周期，每个周期为120秒。测试结果显示，在二层吞吐量测试中，参测的各个厂商都表现出色，三种帧长吞吐量全部达到线速，测试结果如表二所示；在三层吞吐量测试中，全向QS8324表现出色，其次是三一通讯的CrossKey 3526，测试结果数据如表三中所示。
延迟是指数据包通过交换机的时间，它是考察一台交换机的重要性能指标之一，以微秒（μs）为单位。该参数决定于被测试产品所使用的数据转发方式，参测的四种产品都采用了存储转发（Store and Forwarding）方式。
在延迟测试中，测试时长为10个周期，每个周期为30秒。测试结果显示，全向QS8324在二层延迟测试中表现出色，其次是三一通讯的CrossKey 3526。详细结果请参阅表四；在三层延迟测试中， 三一通讯的CrossKey 3526表现不错， 详细结果请参阅表五。
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2.路由性能的测试
赛迪评测使用TeraRouting Tester测试软件对被测试设备的路由性能进行了测试。被测设备的两个千兆端口与SmartBits 6000B的两个千兆端口相连，在SmartBits 6000B一个端口上模拟主路由，另一个端口上模拟次路由，在主路由端口模拟10个路由器，每个路由器上模拟100个网络；在次路由端口发送数据，包大小为1024B，速率为1%线速。
(1)会聚时间测试结果
会聚时间指的是从网络结构发生变化开始，到网络中所有路由设备中路由表重新保持一致的时间，可以从单台的被测试设备中体现出来。会聚时间测试考察的是被测试设备对网络变化的反应能力。
在会聚时间的测试中，在次路由端口发送流量30秒以后，将其中100%的主路由撤消，读出从第一次路由被撤消到路由撤消后流量平稳的时间，该时间即为会聚时间。
表六为会聚时间的测试结果，从表中可以看出，在RIPv2会聚时间测试中，三一通讯的CrossKey 3526产品表现不错，在网络发生变化后3秒，路由表重新保持一致。图二为三一通讯CrossKey 3526工作在RIPv2协议时的会聚时间测试结果。
在OSPF的会聚时间测试中，将Hello间隔时间设置为1秒，路由死亡时间设置为4秒。从测试结果可以看出，参测产品工作在OSPF协议时，具备良好的会聚能力，尤其是安奈特的AT-8724XL表现不错，在16位掩码与24位掩码时的会聚时间都为7秒，图三为安奈特AT-8724XL工作在OSPF协议时的会聚时间测试结果。
(2)不稳定路由对性能影响的测试结果
不稳定路由产生的原因很多，但是在协议中的最终表现为网络中的某一路由时而存在，时而消失。在此次不稳定路由对性能影响的测试中，我们模拟的是物理链路的中断。当物理链路中断一段时间以后，网络流量应该消失；当物理链路重新恢复以后，网络流量应该在一定时间内恢复，被测试设备应该能准确无误地工作。
在测试中，当次路由端口发送流量30秒以后，将其中主路由端口进行物理中断；次路由端口持续发送一段时间的流量以后（RIPv2协议测试中为30秒，OSPF协议测试中为100秒），再恢复主路由端口物理链路。如此循环进行3 次，观察流量变化过程。通过模拟一个因物理链路而不稳定的网络测试环境，以考察被测试设备对不稳定路由的处理能力。
图二 CrossKey 3526工作在RIPv2时会聚时间测试结果
图三 安奈特AT-8724XL工作在OSPF时会聚时间测试结果
测试结果表明，在RIPv2协议不稳定路由对性能影响的测试中，安奈特AT-8724XL表现不错，在物理链路恢复25秒左右的时间内，网络中的流量重新恢复。图四为安奈特AT-8724XL工作在RIPv2协议时对不稳定路由处理能力的测试结果。
在OSPF协议不稳定路由对性能影响的测试中，被测试的产品都能很好地处理因为物理链路不稳定而带来的网络不稳定的问题。测试结果显示，安奈特AT-8724XL在此次测试中表现最好，在网络中的物理链路恢复16秒后，网络中的流量重新恢复；其它依次为全向QS8324与三一通讯CrossKey 3526，恢复时间分别为19秒与20秒。图五为安奈特AT-8724XL工作在OSPF协议时对不稳定路由处理能力的测试结果。
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(3)路由抖动对性能影响测试结果
路由抖动主要是由时延抖动所致，时延抖动不但影响数据业务的传输，同时也会影响到网络中的路由同步，体现在路由协议中的直接结果为路由抖动。赛迪评测使用SmartBits 6000B模拟路由抖动的工作环境，将网络时而存在，时而撤消，从而能够很好地测试被测产品对路由抖动的处理能力。
图四 安奈特AT-8724XL对不稳定RIPv2路由的处理能力
图五 安奈特AT-8724XL对不稳定OSPF路由的处理能力
在测试中，当次路由端口发送流量30秒以后，将模拟的部分网络（RIPv2为模拟网络的50%，OSPF为模拟网络的100%）撤消，次路由端口发送流量的时间继续30秒以后，再恢复主路由端口的所有网络，如此循环进行3 次，通过观察流量的变化过程来考察被测试设备对路由抖动的处理能力。
测试结果显示，在RIPv2路由抖动对性能影响的测试中，被测产品都能很好地处理因路由抖动而带来的网络不稳定问题，在网络撤消50%以后，流量在短时间内减半；当网络重新恢复以后，流量在短时间内恢复。在此测试中，三一通讯CrossKey 3526表现不错，主要表现为不但能很好地处理路由抖动带来的不稳定问题，而且能很好地保持稳定的流量。图六为三一通讯CrossKey 3526对RIPv2路由抖动处理能力的测试结果，图中显示流量曲线比较平整。
图六 三一通讯CrossKey 3526对RIPv2路由抖动处理能力的测试结果
图七 全向QS8324对OSPF路由抖动处理能力的测试结果
图八 三一通讯CrossKey 3526
基于IP地址与严格优先级算法的测试结果
在OSPF路由抖动对性能影响的测试中，被测产品都能较好地处理因路由抖动而带来的网络不稳定问题，在全部网络撤消以后，流量在一段时间内消失；当网络重新恢复以后，流量又在一段时间内恢复。在此测试中，全向QS8324表现不错，能够在短时间（7秒）内恢复网络的流量，其次分别为安奈特AT-8724XL与三一通讯CrossKey 3526，恢复时间分别为8秒与11秒，图七为全向QS8324对OSPF路由抖动处理能力的测试结果。
3.服务质量功能测试（QoS）
在服务质量(QoS)功能测试中，赛迪评测基于各个产品所支持的不同QoS策略分别对其进行了测试，主要验证被测设备是否支持基于二/三/四层（如基于物理端口、IP地址、TOS与DSCP、TCP/UDP端口号等）的严格优先级算法、加权分配队列算法（WRR）等。
该测试使用Smartbits 6000B的五个不同端口来仿真数据流，四个源端口向一个目的端口发送不同类型的数据流（因针对的物理端口、IP TOS、IP DSCP与TCP/UDP端口测试类型不同而不同）。在交换机的四个源端口，为四个不同数据流加上不同的优先级标签，在交换机的目的端口识别不同的数据流优先级，并设置严格优先级策略，最后分别测试所有数据流的丢包率，验证既定的队列数是否符合相应的策略。
测试结果显示，参加测试的产品都能准确地执行该产品说明书中所表明的服务质量功能，其中三一通讯CrossKey 3526支持比较完善的服务质量功能，他们支持严格优先级（PQ）与WRR算法，每个端口支持4个硬件队列，除此之外，还支持基于IP服务类型（ToS）、DSCP、TCP/UDP端口号等QoS功能，可以在第三/四层报头实施分类和标记，并能根据第三/四层报头实施输入和输出管制；而安奈特AT-8724XL虽然支持4个硬件队列，但是只支持严格优先级（PQ）算法，全向QS8324支持两个硬件队列。
图八为三一通讯CrossKey 3526基于严格优先级算法的服务质量功能的测试结果。从图中可以看出，4个源端口向同一目的端口发送速率相同的数据流，当速率超过25%时，目的端口速率达到100%，优先级最低数据流（FTP）开始丢帧；当速率超过33%时，优先级为二的数据流（Http）开始丢帧； 当速率超过50%时，优先级为三的数据流（Telnet）开始丢帧。
测试结论
在本次测试中，赛迪评测从应用的角度出发，对被测试设备进行了综合的评测，从测试结果可以看出，被测试的产品都能满足网络实际应用的需要，并各有各的优势，如全向QS8324在数据转发性能测试中表现出色，三一通讯CrossKey 3526与安奈特的AT-8724XL在路由性能上表现不错，三一通讯CrossKey 3526支持比较完善的服务质量功能。
在此次三层交换机横向评测中，赛迪评测使用了比较严格的测试条件，参测的几个厂商的产品都能接收这种测试，并在测试中表现不错；同时，测试中我们也看到，国内不断涌现新的产品品牌，如三一通讯CrossKey 3526，这些产品在测试中的很多指标都接近或达到国外同类主流产品的性能，可以说它们是三层交换产品中的新秀。
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