home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1994 March / Internet Info CD-ROM (Walnut Creek) (March 1994).iso / inet / rfc / rfc1242 < prev    next >
Text File  |  1991-07-02  |  22KB  |  675 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                 S. Bradner, Editor
  8. Request for Comments: 1242                            Harvard University
  9.                                                                July 1991
  10.  
  11.  
  12.       Benchmarking Terminology for Network Interconnection Devices
  13.  
  14. Status of this Memo
  15.  
  16.    This memo provides information for the Internet community.  It does
  17.    not specify an Internet standard.  Distribution of this memo is
  18.    unlimited.
  19.  
  20. Abstract
  21.  
  22.    This memo discusses and defines a number of terms that are used in
  23.    describing performance benchmarking tests and the results of such
  24.    tests.  The terms defined in this memo will be used in additional
  25.    memos to define specific benchmarking tests and the suggested format
  26.    to be used in reporting the results of each of the tests.  This memo
  27.    is a product of the Benchmarking Methodology Working Group (BMWG) of
  28.    the Internet Engineering Task Force (IETF).
  29.  
  30. 1.  Introduction
  31.  
  32.    Vendors often engage in "specsmanship" in an attempt to give their
  33.    products a better position in the marketplace.  This usually involves
  34.    much "smoke & mirrors" used to confuse the user.  This memo and
  35.    follow-up memos attempt to define a specific set of terminology and
  36.    tests that vendors can use to measure and report the performance
  37.    characteristics of network devices.  This will provide the user
  38.    comparable data from different vendors with which to evaluate these
  39.    devices.
  40.  
  41. 2.  Definition format
  42.  
  43.         Term to be defined. (e.g., Latency)
  44.  
  45.         Definition:
  46.                 The specific definition for the term.
  47.  
  48.         Discussion:
  49.                 A brief discussion about the term, it's application
  50.                 and any restrictions on measurement procedures.
  51.  
  52.         Measurement units:
  53.                 The units used to report measurements of this
  54.                 term, if applicable.
  55.  
  56.  
  57.  
  58. Benchmarking Methodology Working Group                          [Page 1]
  59.  
  60. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  61.  
  62.  
  63.         Issues:
  64.                 List of issues or conditions that effect this term.
  65.  
  66.         See Also:
  67.                 List of other terms that are relevant to the discussion
  68.                 of this term.
  69.  
  70. 3.  Term definitions
  71.  
  72. 3.1  Back-to-back
  73.  
  74.         Definition:
  75.                 Fixed length frames presented at a rate such that there
  76.                 is the minimum legal separation for a given medium
  77.                 between frames over a short to medium period of time,
  78.                 starting from an idle state.
  79.  
  80.         Discussion:
  81.                 A growing number of devices on a network can produce
  82.                 bursts of back-to-back frames.  Remote disk servers
  83.                 using protocols like NFS, remote disk backup systems
  84.                 like rdump, and remote tape access systems can be
  85.                 configured such that a single request can result in
  86.                 a block of data being returned of as much as 64K octets.
  87.                 Over networks like ethernet with a relatively small MTU
  88.                 this results in many fragments to be transmitted.  Since
  89.                 fragment reassembly will only be attempted if all
  90.                 fragments have been received, the loss of even one
  91.                 fragment because of the failure of some intermediate
  92.                 network device to process enough continuous frames can
  93.                 cause an endless loop as the sender repetitively
  94.                 attempts to send its large data block.
  95.  
  96.                 With the increasing size of the Internet, routing
  97.                 updates can span many frames, with modern routers able
  98.                 to transmit very quickly.  Missing frames of routing
  99.                 information can produce false indications of
  100.                 unreachability.  Tests of this parameter are intended
  101.                 to determine the extent of data buffering in the
  102.                 device.
  103.  
  104.         Measurement units:
  105.                 Number of N-octet frames in burst.
  106.  
  107.         Issues:
  108.  
  109.         See Also:
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114. Benchmarking Methodology Working Group                          [Page 2]
  115.  
  116. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  117.  
  118.  
  119. 3.2  Bridge
  120.  
  121.         Definition:
  122.                 A system which forwards data frames based on information
  123.                 in the data link layer.
  124.  
  125.         Discussion:
  126.  
  127.         Measurement units:
  128.                 n/a
  129.  
  130.         Issues:
  131.  
  132.         See Also:
  133.                 bridge/router (3.3)
  134.                 router (3.15)
  135.  
  136. 3.3  bridge/router
  137.  
  138.         Definition:
  139.                 A bridge/router is a network device that can selectively
  140.                 function as a router and/or a bridge based on the
  141.                 protocol of a specific frame.
  142.  
  143.         Discussion:
  144.  
  145.         Measurement units:
  146.                 n/a
  147.  
  148.         Issues:
  149.  
  150.         See Also:
  151.                 bridge (3.2)
  152.                 router (3.15)
  153.  
  154. 3.4  Constant Load
  155.  
  156.         Definition:
  157.                 Fixed length frames at a fixed interval time.
  158.  
  159.         Discussion:
  160.                 Although it is rare, to say the least, to encounter
  161.                 a steady state load on a network device in the real
  162.                 world, measurement of steady state performance may
  163.                 be useful in evaluating competing devices.  The
  164.                 frame size is specified and constant.  All device
  165.                 parameters are constant.  When there is a checksum
  166.                 in the frame, it must be verified.
  167.  
  168.  
  169.  
  170. Benchmarking Methodology Working Group                          [Page 3]
  171.  
  172. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  173.  
  174.  
  175.         Measurement units:
  176.                 n/a
  177.  
  178.         Issues:
  179.                 unidirectional vs. bidirectional
  180.  
  181.         See Also:
  182.  
  183. 3.5  Data link frame size
  184.  
  185.         Definition:
  186.                 The number of octets in the frame from the first octet
  187.                 following the preamble to the end of the FCS, if
  188.                 present, or to the last octet of the data if there
  189.                 is no FCS.
  190.  
  191.         Discussion:
  192.                 There is much confusion in reporting the frame
  193.                 sizes used in testing network devices or network
  194.                 measurement.  Some authors include the checksum,
  195.                 some do not.  This is a specific definition for use
  196.                 in this and subsequent memos.
  197.  
  198.         Measurement units:
  199.                 octets
  200.  
  201.         Issues:
  202.  
  203.         See Also:
  204.  
  205. 3.6  Frame Loss Rate
  206.  
  207.         Definition:
  208.                 Percentage of frames that should have been forwarded
  209.                 by a network device under steady state (constant)
  210.                 load that were not forwarded due to lack of
  211.                 resources.
  212.  
  213.         Discussion:
  214.                 This measurement can be used in reporting the
  215.                 performance of a network device in an overloaded
  216.                 state.  This can be a useful indication of how a
  217.                 device would perform under pathological network
  218.                 conditions such as broadcast storms.
  219.  
  220.         Measurement units:
  221.                 Percentage of N-octet offered frames that are dropped.
  222.                 To be reported as a graph of offered load vs frame loss.
  223.  
  224.  
  225.  
  226. Benchmarking Methodology Working Group                          [Page 4]
  227.  
  228. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  229.  
  230.  
  231.         Issues:
  232.  
  233.         See Also:
  234.                 overhead behavior (3.11)
  235.                 policy based filtering (3.13)
  236.                 MTU mismatch behavior (3.10)
  237.  
  238. 3.7  Inter Frame Gap
  239.  
  240.         Definition:
  241.                 The delay from the end of a data link frame as defined
  242.                 in section 3.5, to the start of the preamble of the
  243.                 next data link frame.
  244.  
  245.         Discussion:
  246.                 There is much confusion in reporting the between
  247.                 frame time used in testing network devices.  This
  248.                 is a specific definition for use in this and subsequent
  249.                 memos.
  250.  
  251.         Measurement units:
  252.                 Time with fine enough units to distinguish between
  253.                 2 events.
  254.  
  255.         Issues:
  256.                 Link data rate.
  257.  
  258.         See Also:
  259.  
  260. 3.8   Latency
  261.  
  262.         Definition:
  263.                 For store and forward devices:
  264.                 The time interval starting when the last bit of the
  265.                 input frame reaches the input port and ending when
  266.                 the first bit of the output frame is seen on the
  267.                 output port.
  268.  
  269.                 For bit forwarding devices:
  270.                 The time interval starting when the end of the first
  271.                 bit of the input frame reaches the input port and
  272.                 ending when the start of the first bit of the output
  273.                 frame is seen on the output port.
  274.  
  275.         Discussion:
  276.                 Variability of latency can be a problem.
  277.                 Some protocols are timing dependent (e.g., LAT and IPX).
  278.                 Future applications are likely to be sensitive to
  279.  
  280.  
  281.  
  282. Benchmarking Methodology Working Group                          [Page 5]
  283.  
  284. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  285.  
  286.  
  287.                 network latency.  Increased device delay can reduce
  288.                 the useful diameter of net.  It is desired to
  289.                 eliminate the effect of the data rate on the latency
  290.                 measurement.  This measurement should only reflect the
  291.                 actual within device latency.  Measurements should be
  292.                 taken for a spectrum of frame sizes without changing
  293.                 the device setup.
  294.  
  295.                 Ideally, the measurements for all devices would be from
  296.                 the first actual bit of the frame after the preamble.
  297.                 Theoretically a vendor could design a device that
  298.                 normally would be considered a store and forward
  299.                 device, a bridge for example, that begins transmitting
  300.                 a frame before it is fully received.  This type of
  301.                 device is known as a "cut through" device.  The
  302.                 assumption is that the device would somehow invalidate
  303.                 the partially transmitted frame if in receiving the
  304.                 remainder of the input frame, something came up that
  305.                 the frame or this specific forwarding of it was in
  306.                 error.  For example, a bad checksum.  In this case,
  307.                 the device would still be considered a store and
  308.                 forward device and the latency would still be
  309.                 from last bit in to first bit out, even though the
  310.                 value would be negative.  The intent is to treat
  311.                 the device as a unit without regard to the internal
  312.                 structure.
  313.  
  314.         Measurement units:
  315.                 Time with fine enough units to distinguish between
  316.                 2 events.
  317.  
  318.         Issues:
  319.  
  320.         See Also:
  321.                 link speed mismatch (3.9)
  322.                 constant load (3.4)
  323.                 back-to-back (3.1)
  324.                 policy based filtering (3.13)
  325.                 single frame behavior (3.16)
  326.  
  327. 3.9  Link Speed Mismatch
  328.  
  329.         Definition:
  330.                 Speed mismatch between input and output data rates.
  331.  
  332.         Discussion:
  333.                 This does not refer to frame rate per se, it refers to
  334.                 the actual data rate of the data path.  For example,
  335.  
  336.  
  337.  
  338. Benchmarking Methodology Working Group                          [Page 6]
  339.  
  340. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  341.  
  342.  
  343.                 an Ethernet on one side and a 56KB serial link on the
  344.                 other.  This is has also been referred to as the "fire
  345.                 hose effect".  Networks that make use of serial links
  346.                 between local high speed networks will usually have
  347.                 link speed mismatch at each end of the serial links.
  348.  
  349.         Measurement units:
  350.                 Ratio of input and output data rates.
  351.  
  352.         Issues:
  353.  
  354.         See Also:
  355.                 constant load (3.4)
  356.                 back-to-back (3.1)
  357.  
  358. 3.10  MTU-mismatch behavior
  359.  
  360.         Definition:
  361.                 The network MTU (Maximum Transmission Unit) of the
  362.                 output network is smaller than the MTU of the input
  363.                 network, this results in fragmentation.
  364.  
  365.         Discussion:
  366.                 The performance of network devices can be significantly
  367.                 affected by having to fragment frames.
  368.  
  369.         Measurement units:
  370.                 Description of behavior.
  371.  
  372.         Issues:
  373.  
  374.         See Also:
  375.  
  376. 3.11  Overhead behavior
  377.  
  378.         Definition:
  379.                 Processing done other than that for normal data frames.
  380.  
  381.         Discussion:
  382.                 Network devices perform many functions in addition
  383.                 to forwarding frames.  These tasks range from internal
  384.                 hardware testing to the processing of routing
  385.                 information and responding to network management
  386.                 requests.  It is useful to know what the effect of
  387.                 these sorts of tasks is on the device performance.
  388.                 An example would be if a router were to suspend
  389.                 forwarding or accepting frames during the processing
  390.                 of large routing update for a complex protocol like
  391.  
  392.  
  393.  
  394. Benchmarking Methodology Working Group                          [Page 7]
  395.  
  396. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  397.  
  398.  
  399.                 OSPF.  It would be good to know of this sort of
  400.                 behavior.
  401.  
  402.         Measurement units:
  403.                 Any quantitative understanding of this behavior is by
  404.                 the determination of its effect on other measurements.
  405.  
  406.         Issues:
  407.                 bridging and routing protocols
  408.                 control processing
  409.                 icmp
  410.                 ip options processing
  411.                 fragmentation
  412.                 error processing
  413.                 event logging/statistics collection
  414.                 arp
  415.  
  416.         See Also:
  417.                 policy based filtering (3.13)
  418.  
  419. 3.12  Overloaded behavior
  420.  
  421.         Definition:
  422.                 When demand exceeds available system resources.
  423.  
  424.         Discussion:
  425.                 Devices in an overloaded state will lose frames.  The
  426.                 device might lose frames that contain routing or
  427.                 configuration information.  An overloaded state is
  428.                 assumed when there is any frame loss.
  429.  
  430.         Measurement units:
  431.                 Description of behavior of device in any overloaded
  432.                 states for both input and output overload conditions.
  433.  
  434.         Issues:
  435.                 How well does the device recover from overloaded state?
  436.                 How does source quench production effect device?
  437.                 What does device do when its resources are exhausted?
  438.                 What is response to system management in overloaded
  439.                 state?
  440.  
  441.         See Also:
  442.  
  443. 3.13  Policy based filtering
  444.  
  445.         Definition:
  446.                 Filtering is the process of discarding received
  447.  
  448.  
  449.  
  450. Benchmarking Methodology Working Group                          [Page 8]
  451.  
  452. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  453.  
  454.  
  455.                 frames by administrative decision where normal
  456.                 operation would be to forward them.
  457.  
  458.         Discussion:
  459.                 Many network devices have the ability to be
  460.                 configured to discard frames based on a number
  461.                 of criteria.  These criteria can range from simple
  462.                 source or destination addresses to examining
  463.                 specific fields in the data frame itself.
  464.                 Configuring many network devices to perform
  465.                 filtering operations impacts the throughput
  466.                 of the device.
  467.  
  468.         Measurement units:
  469.                 n/a
  470.  
  471.         Issues:
  472.                 flexibility of filter options
  473.                 number of filter conditions
  474.  
  475.         See Also:
  476.  
  477. 3.14  Restart behavior
  478.  
  479.         Definition:
  480.                 Reinitialization of system causing data loss.
  481.  
  482.         Discussion:
  483.                 During a period of time after a power up or
  484.                 reset, network devices do not accept and forward
  485.                 frames.  The duration of this period of unavailability
  486.                 can be useful in evaluating devices.  In addition,
  487.                 some network devices require some form of reset
  488.                 when specific setup variables are modified.  If the
  489.                 reset period were long it might discourage network
  490.                 managers from modifying these variables on production
  491.                 networks.
  492.  
  493.         Measurement units:
  494.                 Description of device behavior under various restart
  495.                 conditions.
  496.  
  497.         Issues:
  498.                 Types:
  499.                         power on
  500.                         reload software image
  501.                         flush port, reset buffers
  502.                         restart current code image, without reconfuration
  503.  
  504.  
  505.  
  506. Benchmarking Methodology Working Group                          [Page 9]
  507.  
  508. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  509.  
  510.  
  511.                 Under what conditions is a restart required?
  512.                 Does the device know when restart needed (i.e., hung
  513.                         state timeout)?
  514.                 Does the device recognize condition of too frequent
  515.                         auto-restart?
  516.                 Does the device run diagnostics on all or some resets?
  517.                 How may restart be initiated?
  518.                         physical intervention
  519.                         remote via terminal line or login over network
  520.  
  521.         See Also:
  522.  
  523. 3.15  Router
  524.  
  525.         Definition:
  526.                 A system which forwards data frames based on
  527.                 information in the network layer.
  528.  
  529.         Discussion:
  530.                 This implies "running" the network level protocol
  531.                 routing algorithm and performing whatever actions
  532.                 that the protocol requires.  For example, decrementing
  533.                 the TTL field in the TCP/IP header.
  534.  
  535.         Measurement units:
  536.                 n/a
  537.  
  538.         Issues:
  539.  
  540.         See Also:
  541.                 bridge (3.2)
  542.                 bridge/router (3.3)
  543.  
  544. 3.16  Single frame behavior
  545.  
  546.         Definition:
  547.                 One frame received on the input to a device.
  548.  
  549.         Discussion:
  550.                 A data "stream" consisting of a single frame can
  551.                 require a network device to do a lot of processing.
  552.                 Figuring routes, performing ARPs, checking
  553.                 permissions etc., in general, setting up cache entries.
  554.                 Devices will often take much more time to process a
  555.                 single frame presented in isolation than it would if
  556.                 the same frame were part of a steady stream.  There
  557.                 is a worry that some devices would even discard a single
  558.                 frame as part of the cache setup procedure under the
  559.  
  560.  
  561.  
  562. Benchmarking Methodology Working Group                         [Page 10]
  563.  
  564. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  565.  
  566.  
  567.                 assumption that the frame is only the first of many.
  568.  
  569.         Measurement units:
  570.                 Description of the behavior of the device.
  571.  
  572.         Issues:
  573.  
  574.         See Also:
  575.                 policy based filtering (3.13)
  576.  
  577. 3.17  Throughput
  578.  
  579.         Definition:
  580.                 The maximum rate at which none of the offered frames
  581.                 are dropped by the device.
  582.  
  583.         Discussion:
  584.                 The throughput figure allows vendors to report a
  585.                 single value which has proven to have use in the
  586.                 marketplace.  Since even the loss of one frame in a
  587.                 data stream can cause significant delays while
  588.                 waiting for the higher level protocols to time out,
  589.                 it is useful to know the actual maximum data
  590.                 rate that the device can support.  Measurements should
  591.                 be taken over a assortment of frame sizes.  Separate
  592.                 measurements for routed and bridged data in those
  593.                 devices that can support both.  If there is a checksum
  594.                 in the received frame, full checksum processing must
  595.                 be done.
  596.  
  597.         Measurement units:
  598.                 N-octet input frames per second
  599.                 input bits per second
  600.  
  601.         Issues:
  602.                 single path vs. aggregate
  603.                 load
  604.                 unidirectional vs bidirectional
  605.                 checksum processing required on some protocols
  606.  
  607.         See Also:
  608.                 frame loss rate (3.6)
  609.                 constant load (3.4)
  610.                 back-to-back (3.1)
  611.  
  612.  
  613.  
  614.  
  615.  
  616.  
  617.  
  618. Benchmarking Methodology Working Group                         [Page 11]
  619.  
  620. RFC 1242                Benchmarking Terminology               July 1991
  621.  
  622.  
  623. 4.  Acknowledgements
  624.  
  625.    This memo is a product of the IETF BMWG working group:
  626.  
  627.         Chet Birger, Coral Networks
  628.         Scott Bradner, Harvard University (chair)
  629.         Steve Butterfield, independant consultant
  630.         Frank Chui, TRW
  631.         Phill Gross, CNRI
  632.         Stev Knowles, FTP Software, Inc.
  633.         Mat Lew, TRW
  634.         Gary Malkin, FTP Software, Inc.
  635.         K.K. Ramakrishnan, Digital Equipment Corp.
  636.         Mick Scully, Ungerman Bass
  637.         William M. Seifert, Wellfleet Communications Corp.
  638.         John Shriver, Proteon, Inc.
  639.         Dick Sterry, Microcom
  640.         Geof Stone, Network Systems Corp.
  641.         Geoff Thompson, SynOptics
  642.         Mary Youssef, IBM
  643.  
  644. Security Considerations
  645.  
  646.    Security issues are not discussed in this memo.
  647.  
  648. Author's Address
  649.  
  650.    Scott Bradner
  651.    Harvard University
  652.    William James Hall 1232
  653.    33 Kirkland Street
  654.    Cambridge, MA 02138
  655.  
  656.    Phone: (617) 495-3864
  657.  
  658.    EMail: SOB@HARVARD.HARVARD.EDU
  659.    Or, send comments to: bmwg@harvisr.harvard.edu.
  660.  
  661.  
  662.  
  663.  
  664.  
  665.  
  666.  
  667.  
  668.  
  669.  
  670.  
  671.  
  672.  
  673.  
  674. Benchmarking Methodology Working Group                         [Page 12]
  675.