本文详细介绍了对多款全千兆交换机的性能测试，包括转发性能、端口拥塞控制、地址学习速率、地址表深度等关键指标。测试结果显示，大部分交换机表现出色，但在某些测试项中，如华硕的GigaX 2124X在1518字节下的吞吐量和丢包率上存在不足。此外，QoS测试中，部分交换机在处理高优先级数据包时出现丢包现象。测试涉及的厂商包括安奈特、上海贝尔阿尔卡特、D-Link、华硕和SMC。
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。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。
二层竞技篇
二层性能测试包括转发性能、端口拥塞控制、地址学习速率、地址表深度、错误帧过滤及广播帧转发测试、广播延迟和QoS测试。测试软件采用了思博伦通信的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 | 否 | 是 | 是 | 是 |
| 512字节 | 否 | 否 | 否 | 否 |
| 1518字节 | 否 | 否 | 是 | 否 |
| 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 |
错误帧过滤测试
交换机应该可以过滤掉某些错误的数据帧。此次测试，测试仪模拟了3种错误帧以考察交换机过滤错误帧的能力，这3种错误帧包括过小帧（小于64字节的帧）、超大帧（大于1523字节的数据帧）以及CRC错误帧。测试结果见表5。
| 表5 错误帧过滤测试 | ||||
| Alcatel | 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）。
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。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。
二层竞技篇
二层性能测试包括转发性能、端口拥塞控制、地址学习速率、地址表深度、错误帧过滤及广播帧转发测试、广播延迟和QoS测试。测试软件采用了思博伦通信的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 | 否 | 是 | 是 | 是 |
| 512字节 | 否 | 否 | 否 | 否 |
| 1518字节 | 否 | 否 | 是 | 否 |
| 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 |
错误帧过滤测试
交换机应该可以过滤掉某些错误的数据帧。此次测试，测试仪模拟了3种错误帧以考察交换机过滤错误帧的能力，这3种错误帧包括过小帧（小于64字节的帧）、超大帧（大于1523字节的数据帧）以及CRC错误帧。测试结果见表5。
| 表5 错误帧过滤测试 | ||||
| Alcatel | 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）。
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