第四章 SDN 交換機的效能測量實驗結果及分析
4.2 UDP Throughput 實驗數據及分析
4.2 UDP Throughput 實驗數據及分析
圖 4.3 為 UDP/IPv4 和 UDP/IPv6 兩種協定，在 bridge、routing 和 SDN 交換機等不 同模式及在 64 byte、96 byte、128 byte、256 byte、512byte、1024 byte、1500 byte 等不同大小封包下的 throughput 實驗數據。由圖 4.3 可以發現，IPv6 和 IPv4 在直線圖 上的變化，大致呈現一致的情況，IPv4 和 IPv6 在三種模式下，throughput 的數值變化 上並沒有很大的差異，幾乎是相同。封包大小在 64 byte、96 byte、128 byte、256 byte、
512 byte、1024 byte 三種模式下，throughput 隨著封包的變大而變大，在封包大小大 於 1024 byte 後，throughput 才趨近於固定，約可達到 275 Mbps 左右。圖 4.4 為不同
雖然封包傳送數量維持不變，throughput 卻沒有等比例變大。以封包大小 256 byte 為 基準，在封包大小為 512 byte 時，throughput 並不是 256 byte 的兩倍，由主機所發送 的封包數再和 throuhput 做比較，則可以得知有 pacet loss 的狀況發生，即發送端主 機發送一定數量的封包而接收端主機卻沒有收到相同的封包數量，而造成整體
throughput 的下降。
由封包傳送數量和 IPv4 和 IPv6 不同的 IP 封包結構來看，IPv4 和 IPv6 得到幾乎一 致的封包傳送值，另外，在不同的封包轉發設備比較上，也得到一致的結果。壓力測試
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實驗中，由於大量封包會持續發送，throughput 的大小決定於設備封包處理方式、網路 卡的效能、IP 封包結構及封包大小，但由網路卡封包處理的數目來看，無論是在 IPv4 或 IPv6，或者實驗中三種不同的封包處理設備，都可以得到相同的處理效能而不受影 響。
圖 4.3 UDP Throughput(Mbps)比較圖
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圖 4.4 UDP 封包發送數量比較圖
Packet Loss(%)指的是測試中丟失資料封包數量占所發送資料封包數量的比率。TCP 協定是一種連接導向(Connection Oriented)的可靠傳輸協定，並擁有封包重送機制，
因此傳輸過程中，若有發生 packet loss 的情形時，接收端可要求發送端重新發送封包，
而不會造成 packet loss 的情形。相對而言，UDP 則是一個非連接導向(Connectionless Oriented)的非可靠傳輸協定，它並不會運用確認機制來保證封包是否正確的被接收，
因此，UDP 的封包可能會在網路傳送過程中丟失而造成 packet loss 的狀況。由圖 4.3 及圖 4.4 比較可以得知，在系統最大效能的條件下，UDP 封包的發送數量隨著封包的變 大而維持在一定的數值，然而 UDP througput 數值並沒有等比例上升，由此可以判斷在 發送端主機發送固定數量的狀況下，接收端主機必定有 packet loss 的狀況發生。圖 4.5 為 UDP/IPv4 和 UDP/IPv6 兩種協定，在 bridge、routing 和 SDN 交換機等不同模式及在 64 byte、96 byte、128 byte、256 byte、512byte、1024 byte、1500 byte 等不同大 小封包下的 Packet Loss(%)實驗數據。由圖可以發現在 bridge、routing 及 SDN 交換機
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封包大小 64 byte、96 byte、128 byte、256 byte 的狀況下 packet loss(%)幾乎等於 0，但是當封包大小大於 512 byte 之後，packet loss(%)便隨著封包的大小的變大而變 大，並在封包大小為 1500 byte 時達到最大值，約為 48%左右。實驗中 throughput 數值為封包大小和單位時間內封包接收數目的乘積，假設在網 路卡所能傳送最大封包的數目相同條件下，throughput 會隨著封包的變大而等比例增加。
在圖 4.3 UDP throughput 及圖 4.4 UDP 封包發送數量比較圖中，以封包大小 64 byte 為基準，封包發送數量約為 4 萬 3 仟 6 百個，UDP throughput 約為 22 Mbps，當封包大 小為 128 byte 時，封包發送數量約 4 萬 3 仟 6 百個，throughput 為 44 Mbps，約為封 包大小 64 byte 的兩倍。當封包大小為 256 byte 時，封包發送數量維持在約 4 萬 3 仟 6 百個，throughput 為 89 Mbps，約為封包大小 128 byte 的兩倍。當封包大小為 512 byte 時，封包發送數量一樣維持在約 4 萬 3 仟 6 百個，throughput 為 138 Mbps，但卻比封 包大小 256byte 兩倍 178 Mbps 少了約 40 Mbps。由圖 4.5 UDP Packet Loss(%)來看，
封包大小 512 byte 時約為 22%，由換算的結果可以得知，即 throughput 損失的 40 Mbps 則為 packet loss 的數目。由封包大小 512 byte 再和 1024 byte 比較來看的話，封包 發送數量兩者皆一樣維持在約 4 萬 3 仟個，封包大小 1024 byte 為 512 byte 的兩倍，
實驗結果封包大小 1024 byte 的 throughput 約為 512 byte 的兩倍，因此這也是 1024 byte 和 512 byte 會得到大概一致 packet loss 百分比的原因。封包大小 1024 byte 再和 1500 byte 比較的話，封包發送數量一樣皆維持在 4 萬 3 仟個，但兩者 throughput 此時卻都 已達到系統的最高效能值，即轉發設備無法再有效的處理封包狀況下，發送端電腦又不 斷的發送封包，因此，packet loss 百分比在封包大小 1500 byte 的時候，勢必開始大 幅的上升。
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圖 4.5 UDP Packet Loss(%)比較圖