Термины сетевого тестирования простыми словами

Память порта, где кадры ждут, пока выход занят. Глубокий буфер переживает более длинные всплески, но добавляет задержку, а когда он полон, кадры отбрасываются.

Коммутатор читает MAC-адрес источника в каждом кадре и запоминает порт, с которого тот пришел, чтобы следующие кадры на этот адрес шли в один порт без флуда. RFC 2889 измеряет, как быстро заполняется таблица и сколько адресов в нее помещается.

Сколько открытых TCP-сессий firewall или балансировщик держит одновременно, ничего не сбрасывая. Каждая занимает память в таблице состояний, поэтому предел задает память больше, чем скорость портов.

Сколько байтов отправитель TCP может держать в пути, прежде чем ждать подтверждения. Throughput не превысит окно, деленное на RTT, какой бы быстрой ни была линия.

Доля кадров, которые генератор отправил, а из устройства они так и не вышли

Что именно шлет генератор: смесь приложений, размеры пакетов и темп сессий. Где можно, собираем его по данным вашей сети.

Длина кадра Ethernet от MAC-адреса получателя до FCS. RFC 2544 берет 7 размеров от 64 до 1518 байт, jumbo-кадры доходят до 9000 байт и больше. Мелкие кадры нагружают обработку пакетов, крупные – полосу.

Переход клиента Wi-Fi от одной точки доступа к другой без обрыва сессии. Каждый переход меряем от последнего кадра через старую точку до первого кадра через новую, пока идут голос и видео.

Время, за которое сеть находит и начинает использовать новый путь после отказа канала или узла. Трафик, потерянный за это время, и замечают пользователи.

Реальный канал, воспроизведенный на стенде: задержка, jitter, потери и ограничение полосы для каждого направления. Устройство проверяют на дальнем или плохом канале, не выходя из лаборатории.

Упорядоченный список правил на маршрутизаторе, коммутаторе или firewall: пропускает или отбрасывает пакеты по адресу, порту и протоколу. Длинные списки и заголовки расширения IPv6 могут увести обработку с аппаратного пути, поэтому тестируем с вашим набором правил.

После аварии на своем уровне MEP шлет AIS вверх, на уровень клиента, и MEP там не поднимают собственных аварий. Без AIS один обрыв волокна дает аварии сразу на всех уровнях.

Функция ядра 5G, которая регистрирует устройства, отправляет их на аутентификацию и следит за ними, когда они переходят между сотами. Предел AMF виден в шторме регистраций, когда после аварии в сеть разом возвращается целый регион.

Находит MAC-адрес по IPv4-адресу в локальном сегменте и хранит ответ в кэше. Перед каждым прогоном генератор заполняет этот кэш, иначе в первые секунды пакеты теряются на разрешении адресов.

Пачка кадров на line rate с минимальными промежутками. Тест ищет самую длинную пачку, которую устройство примет без потерь.

Скорость канала, умноженная на RTT, то есть объем данных в пути. Если окно TCP меньше BDP, throughput упирается в окно.

Быстрый hello-протокол: замечает упавший канал или соседа за десятки миллисекунд и дает маршрутизации сигнал переключиться

Протокол маршрутизации между сетями и провайдерами. Полная таблица IPv4 интернета приближается к миллиону маршрутов.

Сколько байт сервис может отправить разом сверх своей скорости: CBS для гарантированного трафика, EBS для избыточного. Если их задать слишком малыми, policer режет короткие пачки, которых не видно по средней скорости.

Сообщение проверки связности, которым обмениваются MEP в Ethernet OAM. Если подряд пропало несколько, поднимается авария.

Гарантированная полоса сервиса. Трафик в ее пределах должен проходить с оговоренными задержкой и потерями.

Сколько новых сессий в секунду устанавливает firewall или балансировщик

Контрольная сумма из 4 байт в конце каждого кадра Ethernet. Приемник пересчитывает ее и отбрасывает кадр при несовпадении, а растущий счетчик CRC-ошибок обычно указывает на кабель, оптику или порт.

Управление перегрузкой для RoCEv2: коммутаторы помечают пакеты ECN, получатель отправляет уведомление обратно, сетевая карта отправителя снижает скорость, а потом поднимает ее по шагам. От настроек DCQCN зависит, как часто срабатывают паузы PFC.

Сообщение Y.1731 для измерения двусторонней задержки между MEP

Библиотеки, с которыми приложение забирает пакеты прямо из сетевой карты в пространстве пользователя, в обход ядра ОС. Виртуальный маршрутизатор или firewall на DPDK пересылает на одно ядро CPU в разы больше пакетов, чем через сетевой стек ОС.

Разбор пакета дальше заголовков, до содержимого, чтобы понять, какому приложению принадлежит поток. Throughput DPI зависит от смеси приложений, поэтому цифры, снятые на однородном потоке пакетов, в реальной сети не подтверждаются.

6-битное поле в заголовке IP, которое задает класс трафика пакета, например 46 (EF) для голоса. Каждый узел ставит пакет в очередь по этому полю, а тест проверяет, что метка доходит до конца пути и попадает в нужную очередь.

Тестируемое устройство. Все остальное на стенде служит для измерений.

Распределение трафика по нескольким путям равной стоимости по хешу заголовков. Неудачный хеш грузит один путь, остальные простаивают.

Коммутатор помечает пакеты вместо того, чтобы их отбрасывать, и отправитель снижает скорость

Полоса сверх CIR, которую сеть пропускает, когда есть запас, без гарантий по задержке и потерям

Ethernet-сервис, который провайдер продает между двумя или несколькими UNI, точка-точка или многоточечный, со своими CIR, EIR и SLA. Y.1564 проверяет каждый EVC отдельно, потом нагружает все вместе.

Control plane на BGP для VPN уровней L2 и L3. В дата-центрах обычно работает в паре с VXLAN.

Избыточные биты, по которым приемник восстанавливает потерянные или битые данные без повторного запроса

RIB – таблица маршрутов, которую control plane собирает от всех протоколов, FIB – лучшие из них, загруженные в чипы пересылки. Тест проверяет, сколько маршрутов реально помещается в FIB и как быстро туда доходят изменения.

Базовая станция 5G. Сигнализацию она ведет с AMF, а трафик абонентов отправляет в UPF по GTP-U. На стенде gNB эмулируем вместе с тысячами абонентов.

Полезные данные приложения, доставленные за секунду, без заголовков, повторных передач и дубликатов. На канале с потерями goodput падает намного ниже сырого throughput.

Пока control plane маршрутизатора перезапускается, соседи держат его маршруты, а чипы пересылки (NSF) продолжают слать пакеты по старой таблице. Тест перезапускает процесс под трафиком и считает потери.

Туннель, по которому пакеты абонентов идут между базовой станцией и UPF: каждый пакет завернут в UDP с идентификатором туннеля. UPF снимает или добавляет этот заголовок и находит туннель для каждого пакета на скоростях от 10G до 100G.

Два устройства в кластере, одно подхватывает работу, если второе отказало. Тест измеряет, сколько трафика теряется при переключении.

Кадры на свободный порт стоят в очереди за кадром, который ждет перегруженный порт. RFC 2889 проверяет это на 4 портах: если трафик на неперегруженный порт теряет кадры, у коммутатора есть HOLB.

Протокол веба. HTTP/1.1 передает один запрос за раз в каждом TCP-соединении, HTTP/2 ведет много потоков в одном соединении, HTTP/3 делает то же поверх QUIC.

Минимальная пауза между кадрами Ethernet: 96 бит, или 12 байт. Вместе с 8 байтами преамбулы она добавляет 20 байт к каждому кадру на линии, а RFC 2889 шлет кадры с паузой 88 бит, чтобы поймать коммутатор, который сам сокращает паузу.

Протокол, который поднимает туннели IPsec: стороны проверяют друг друга, согласуют шифры и ключи и меняют ключи по таймеру. Несовместимость устройств разных производителей часто всплывает именно здесь, при установке туннеля или смене ключей.

Смесь мелких, средних и крупных кадров вместо одного фиксированного размера. Классический simple IMIX: 64, 570 и 1518 байт в пропорции 7:4:1.

Много отправителей отвечают одному получателю в один момент, их трафик сходится на одном порту коммутатора и переполняет буфер. Так работают обучение AI и системы хранения, и тест по шагам добавляет отправителей и считает потери и паузы на порту.

Сколько операций чтения или записи система хранения выполняет за секунду. Без размера блока, глубины очереди и задержки, при которых его сняли, это число мало что говорит.

Система предотвращения вторжений: сверяет трафик с сигнатурами на лету и блокирует совпадения

Набор протоколов, который шифрует IP-пакеты и проверяет их подлинность в туннелях между площадками или от удаленных пользователей. Шифрование отнимает throughput, поэтому шлюз меряем с вашим числом туннелей, шифрами и размерами пакетов.

Link-state протокол маршрутизации, частый в ядре операторских сетей. По идее близок к OSPF, работает прямо поверх L2.

Разброс задержки от пакета к пакету. Голос и видео страдают от него задолго до того, как средняя задержка выглядит плохо.

Цифра, о которой договорились до теста и по которой решают, прошло устройство или нет, например 0 потерь на 40 Гбит/с или переключение быстрее 50 мс

Удаленные клавиатура, экран и мышь устройства на стенде, открытые в браузере. Ваш инженер видит консоль с момента включения и может переустановить или восстановить устройство, и никому не нужно подходить к стойке.

Объединяет несколько физических каналов между двумя устройствами в один логический и следит, чтобы обе стороны одинаково видели его состав. Тест измеряет, насколько ровно делится трафик и сколько теряется при отказе одного канала.

Время, за которое кадр проходит через устройство или канал в одну сторону. RFC 2544 измеряет задержку на скорости throughput для каждого размера кадра, и максимум часто говорит больше среднего.

Раздает соседям метки MPLS, по одной на префикс, вдоль путей, которые уже выбрал OSPF или IS-IS. Если маршрутизация перешла на новый путь раньше, чем LDP раздал для него метки, трафик в этом промежутке теряется.

Полная скорость порта. На 10GbE это около 14,88 млн кадров по 64 байта в секунду.

Каждое устройство раз в 30 с сообщает прямым соседям свое имя, порт и возможности. По этим данным мониторинг и автоматизация строят карту топологии, а в тестах коммутаторов кадры LLDP вычитают из счетчиков.

Измерение потерь в Y.1731 на рабочем трафике: MEP обмениваются счетчиками кадров в LMM и LMR и считают потери на ближнем и дальнем конце. Метод зависит от точности счетчиков сервиса, поэтому результат сверяем со счетом генератора.

Шифрование кадров Ethernet на каждом участке между двумя соседними портами, обычно в железе порта на line rate. Тест проверяет, что throughput и задержка не меняются при включенном MACsec.

Группа MEP, которые вместе контролируют один Ethernet-сервис. У каждой MEG есть уровень от 0 до 7, поэтому клиент, провайдер и оператор ведут свой OAM на одном канале, не смешивая кадры.

Конечная точка домена Ethernet OAM, которая отправляет проверки и измерения и отвечает на них

Всплеск трафика на line rate длиной в микросекунды или миллисекунды. Посекундные счетчики его усредняют, а буфер порта в это время переполняется и теряет кадры.

Наибольшая частота кадров, которую источник трафика может подать на тестируемое устройство. RFC 2889 измеряет скорость пересылки при этой нагрузке, чтобы показать поведение коммутатора при перегрузке.

Оценка качества голоса или видео по шкале от 1 до 5, которую считают по потерям, задержке и jitter

Пересылка пакетов по коротким меткам вместо полного поиска по IP. На MPLS операторы строят VPN и traffic engineering.

Наибольшая полезная нагрузка TCP в одном пакете, которую стороны объявляют при установке соединения. При MTU 1500 байт это 1460 байт для IPv4 и 1440 для IPv6.

Наибольший пакет, который канал пропускает без фрагментации. Несовпадение MTU на пути часто выглядит как медленные или зависшие сессии.

Точка доступа одновременно передает отдельные потоки нескольким клиентам и направляет каждый поток своими антеннами. Тест сравнивает суммарный throughput с обслуживанием тех же клиентов по очереди.

Подмена адресов и портов, когда пакет проходит через маршрутизатор или firewall, например много внутренних хостов за одним публичным адресом. На каждую сессию устройство держит запись, и мы измеряем, до какого размера растет эта таблица и как быстро в ней появляются новые записи.

Шлюз, через который клиенты только с IPv6 получают доступ к IPv4-серверам: он переводит каждый пакет из одного протокола в другой. Обычно работает в паре с DNS64, тестируем его по переходным сценариям RFC 8219.

Записи о потоках, которые экспортируют маршрутизаторы: адреса, порты, число пакетов и байтов на поток. IPFIX – стандарт IETF на основе NetFlow v9. По 7 дням такой выгрузки мы собираем профиль трафика.

Несколько логических сетей на одной инфраструктуре 5G, у каждой свои QoS, емкость и изоляция, например одна для телефонов, другая для датчиков на заводе. Тест проверяет, что нагрузка на одном слайсе не задевает остальные.

Перенос сетевых функций со специализированных устройств на стандартные серверы, где их запускает, масштабирует и перемещает оркестратор. Производительность тогда зависит от гипервизора, vSwitch или SR-IOV и привязки ядер.

Firewall, который видит приложения и пользователей и добавляет IPS, фильтрацию URL и инспекцию TLS. Throughput падает с каждой включенной функцией.

Сетевая операционная система коммутатора или маршрутизатора, например SONiC на white-box железе

В сервере с двумя и более процессорами у каждого своя память и свои слоты PCIe. Если ядра, память и сетевая карта VNF оказались на разных процессорах, throughput падает, поэтому узел NUMA указываем в отчете.

Встроенные в протокол средства проверки и измерения рабочего канала

Wi-Fi 6 и новее делит канал на небольшие ресурсные блоки, и точка доступа обслуживает несколько клиентов за одну передачу. Выигрыш виден, когда клиентов много, а пакеты мелкие, так и нагружаем точку доступа на тесте.

Link-state протокол маршрутизации внутри одной сети. Каждый маршрутизатор знает всю топологию и сам считает кратчайшие пути.

Стандартный формат файла с записью пакетов, его открывают Wireshark и tcpdump. Запись вокруг сбоя позволяет любому проверить спорный результат кадр за кадром.

3-битное поле приоритета в теге VLAN, значения от 0 до 7, по стандарту IEEE 802.1p. По нему коммутатор выбирает очередь, и оно пропадает везде, где тег снимают с кадра.

Соединение для данных, которое устройство 5G открывает через ядро: IP-адрес, путь через UPF и правила QoS. Время установки на p95 при массовом подключении входит в цифры, по которым принимают ядро.

Ставит на паузу один класс трафика на канале, чтобы трафик без потерь, например RoCEv2, не отбрасывался под нагрузкой

В FIB заранее лежит резервный next hop, и после отказа маршрутизатор переключает один указатель сразу для всех префиксов. В типичном сценарии на ядре с 1 млн маршрутов BGP настройка BFD и PIC сократила потери с 1,9 с до 180 мс.

Ограничение скорости: трафик сверх лимита сразу отбрасывается или перемаркируется, без буфера. Y.1564 подает на 25% больше CIR + EIR и проверяет, что policer срезает поток до лимита и не трогает кадры в пределах CIR.

Трафик делят на классы, у каждого своя очередь, доля полосы и правила отбрасывания, чтобы голос и служебный трафик проходили, когда канал забит. QoS проявляется только при перегрузке, поэтому в тесте выходной порт нагружают с нескольких входов сразу.

Транспорт поверх UDP со встроенным TLS 1.3, основа HTTP/3. Соединение открывается за 1 RTT, при возобновлении за 0, а потерянный пакет задерживает только свой поток.

Сервер, который проверяет, кто пользователь или устройство, и сообщает сети, что ему разрешено, например при входе в Wi-Fi по 802.1X. Когда подключается много клиентов сразу, от его времени ответа зависит, сколько они ждут.

Флаг, который MEP ставит в своих CCM, когда перестает получать CCM соседа. Так дальняя сторона узнает, что ее кадры не доходят. Тест замеряет, за сколько RDI появляется и снимается.

Методика IETF для тестирования маршрутизаторов и коммутаторов: throughput без потерь, latency, доля потерь кадров и пачки back-to-back на каждом размере кадра

Методика IETF для коммутаторов LAN: пересылка full mesh, поведение при перегрузке, размер MAC-таблицы и скорость изучения адресов

Прежняя методика IETF для firewall: скорость установки соединений, число одновременных соединений и HTTP throughput. Для современных устройств ее сменил RFC 9411.

Тесты RFC 2544 для IPv6: с размерами кадров IPv6 и заголовками расширения

Методика измерения TCP throughput: показывает, сколько реально получит приложение на канале с учетом RTT, узкого места и окна TCP

Методика IETF для NGFW и других устройств безопасности: тест на реальном трафике приложений с включенными функциями защиты

Серверы читают и пишут память друг друга через UDP с задержкой в микросекунды. На нем работают AI-кластеры и сети хранения.

Время, за которое пакет доходит до другой стороны и возвращается ответ

Получатель сообщает, какие блоки пришли после пропуска, и отправитель повторяет только недостающее. Без SACK несколько потерь в одном окне восстанавливаются по одной за RTT, и сильнее всего это бьет по длинным быстрым каналам.

Сетевые функции и функции защиты (SD-WAN, firewall, веб-прокси, контроль доступа), которые работают в облачных точках провайдера вместо устройств в каждом филиале. Тестируем со стенда как клиентская сторона.

WAN филиалов, которым управляют политики: edge выбирает MPLS, интернет или LTE для каждого приложения по измеренному качеству каналов

Источник записывает путь в пакет списком сегментов, и узлам ядра не нужно хранить состояние каждого пути, LDP и RSVP-TE не нужны. В SR-MPLS список передают метками MPLS, в SRv6 адресами IPv6.

Трафик сверх заданной скорости ждет в буфере и уходит позже: пачки сглаживаются ценой лишней задержки. Policer тот же излишек отбрасывает сразу, и тест показывает, что из двух стоит на пути.

Цифры, которые обещает провайдер (доступность, задержка, потери), и что будет, если их не выполнить

Измерение потерь в Y.1731 на тестовых кадрах: MEP шлет пронумерованные SLM, сосед отвечает SLR, и потери считают только по ним. Счетчики сервиса не нужны, метод работает на многоточечных сервисах, но видит лишь малую выборку трафика.

Делит одну физическую сетевую карту на несколько виртуальных, и виртуальные машины работают в обход программного коммутатора

Блокирует лишние каналы в коммутируемой сети, чтобы кадры не ходили по кругу, и открывает резервный, если рабочий путь упал. Классическому STP на переключение нужно 30–50 с, RSTP обычно укладывается в секунду.

Транспорт, который доставляет поток байтов по порядку и повторно передает потерянное. Его скорость зависит от RTT, окна и потерь, поэтому канал, где UDP идет на полной скорости, для TCP может оказаться медленным.

Наибольшая скорость, на которой устройство пересылает все полученные кадры без единой потери. RFC 2544 ищет ее двоичным поиском на каждом размере кадра.

Шифрование под HTTPS и большей частью трафика приложений. Расшифровка TLS для инспекции самая тяжелая работа для firewall.

Число завершенных пар запрос–ответ в секунду, например HTTP GET. RFC 9411 измеряет его на нескольких размерах объектов с включенными функциями защиты.

План тестов Broadband Forum для точек доступа Wi-Fi: throughput, дальность, много клиентов сразу, роуминг и соседство с другими сетями

Время от отправки запроса до первого байта ответа. В тесте firewall оно показывает, сколько добавляют установка TCP и TLS и инспекция.

Время от отправки запроса до последнего байта ответа. Для крупных объектов оно зависит от throughput, для мелких почти совпадает с TTFB.

Транспорт без установки соединения, порядка доставки и повторных передач: каждая датаграмма уходит сама по себе. Поверх UDP работают голос, видео, DNS, QUIC и VXLAN, а с потерями разбирается само приложение.

Порт, где оборудование клиента встречается с сетью провайдера, граница ответственности сторон. Сервисные тесты идут от UNI до UNI, и все узлы и policer провайдера попадают в измерение.

Узел ядра 5G, через который идет трафик абонентов между радиосетью и интернетом

Делит одну физическую сеть на изолированные сегменты L2 по 12-битной метке в кадре, до 4094 сегментов. Тест проверяет, что под полной нагрузкой ни один кадр не попадает из одного VLAN в другой.

Сетевая функция (маршрутизатор, firewall, UPF), которая работает как программа: VNF в виртуальной машине, CNF в контейнерах на Kubernetes. Ее цифры зависят от хоста, поэтому профиль vCPU, памяти и сетевой карты входит в каждый результат.

Частная сеть поверх общей на туннелях: IPsec или SSL между площадками и пользователями, MPLS в сети оператора. У VPN-шлюза меряем число туннелей, скорость их установки и throughput внутри туннелей.

Переносит кадры L2 внутри UDP через IP-сеть, чтобы один сегмент растянулся на несколько стоек и площадок

Фильтр перед веб-приложением: сверяет каждый HTTP-запрос с набором правил и блокирует те, что их нарушают. Измеряем число запросов в секунду и добавленную задержку с полным набором правил.

Поколение IEEE 802.11be: каналы 320 МГц, 4096-QAM и multi-link, когда клиент работает сразу в нескольких диапазонах. Стенд Wi-Fi 7 у нас еще строится, пока такие точки доступа тестируем с клиентами Wi-Fi 6 и 6E.

Текущий стандарт защиты Wi-Fi. В домашнем режиме обмен SAE заменил вход по общему ключу WPA2, в корпоративном клиенты входят по 802.1X через сервер RADIUS. Проверяем, как клиенты подключаются и переходят между точками с WPA3 и как контроллер держит масштаб.

Тест ITU-T для запуска Ethernet-сервисов: каждый сервис проверяют по CIR, EIR, задержке, jitter и потерям, сначала ступенями, потом все вместе в долгом прогоне

OAM для Ethernet от ITU-T: проверка связности, задержка, ее вариация и потери кадров, которые измеряют между MEP на рабочем канале