使用iperf工具测试网络性能的方法

王 鹏

内蒙古自治区广播电视传输发射中心包头广播发射中心台 内蒙古 包头市 014010

1 概 述

随着广播电视行业监管技术升级，安全播出管理系统、设备运行监控系统已实现了网络化、远程化、综合化、智慧化应用，所有系统能正常工作的基础在于网络性能良好稳定，特别是在跨地域（百公里以上）、跨平台（数据、音视频同网传输）、跨路由（光纤网、以太网、wifi混合联建）基础上建设的局域网，由于网络传输节点增多，网络链路设计不统一，业务需求各异，网络安全漏洞等原因，导致局域网不可避免的存在网络带宽减小、丢包率增加等影响传输性能的因素。要找到网络性能不达标的原因，就需要对网络传输过程和节点状况进行监控，此时就需要用到网络性能评估工具，完成维护管理或故障判断。

2 iperf工具

iperf是一种开源的，基于TCP/IP协议和UDP/IP协议的网络性能测试工具，通过使用命令行模式，实现测量网络带宽和网络质量的功能。相对于通常使用的ping命令工作于网络层，iperf工具命令工作于传输层，所以可以提供更丰富的测试语句实现对网络性能质量的监控。它可以根据网络管理员需要，调整使用具有不同参数特征的命令，更加精准的实现对网络抖动延迟、数据包丢失率、平均传输带宽、分时传输信息的统计报告，依照上述数据分析判断网络性能，监测网络带宽利用率，进而定位网络传输瓶颈，解决网络故障。

iperf可以运行在任何基于IP网络上，包括本地以太网、互联网、有线和Wi-Fi混接局域网等。在工作模式上，iperf运行于C/S（服务器、客户端）模式下，其服务器端主要用于监听接收的测试请求，而客户端主要用于发起连接发送命令和数据，因此要使用iperf，需要两台服务器（主机），一台运行在服务器模式下，另一台运行在客户端模式下（也可使客户端处于双向测试模式）。

iperf使用命令行窗口执行命令，以内存作为发送、接收缓冲区，运行过程不受存储硬盘性能影响，消耗主机硬件资源少，对配置要求较低。iperf有Unix/Linux版、iOS版、Android版、Windows版。以下测试基于Windows系统，使用CMD窗口，iperf3版本进行叙述。

3 测 试

广播电视行业监控系统使用的基础网络包含了数据流、音频流和视频流，特别是重点设施设备使用的高清视频信号，传输一路至少2M带宽，多路同步发送时占用网络资源较大，所以网络带宽是需要特别关注的性能指标；而实时视频通话，设备实时数据刷新等，又需要网络时延和丢包率必须在合理范围内。

依照以上需求，我们重点关注的网络性能测试通常包含带宽和丢包率两项，分别对应TCP测试和UDP测试。TCP（传输控制协议）是面向可靠连接的，基于字节流的传输层通信协议。在局域网中的两台主机依靠TCP提供可靠的通信服务，建立握手协议后，主机间以最大速率进行通信，测定网络带宽。UDP（用户数据报协议）是面向无连接的传输协议，在此协议下，应用程序无需建立连接就可以发送封装的IP数据包，这样互相通信的两台主机就可以计算丢包率信息。

在使用iperf工具中，TCP测试传输数据最大网络带宽，UDP测试可以设置指定带宽的UDP数据流、测试网络抖动值、丢包数。测试点对点上行、下行单向通道性能，将一台主机设为服务器，用以接收数据，程序执行语句是“盘符：地址+文件名.exe-s”。回车后，窗口显示“Serverlisteningon‘端口号’”。表示该主机已经运行iperf程序，正在以服务器状态等待接收数据。另一台主机以客户端模式发送测试命令，程序执行语句是“盘符：地址+文件名.exe-c‘服务器主机IP地址’”。

以下示例：在以50M带宽光纤通路组成的远程局域网内，服务器主机IP地址为：192.168.1.245，客户端主机IP地址为：192.168.1.136。按照通常方式，先在命令窗口使用ping命令测试两台主机（客户端和服务器）之间网络的连通性，输入命令：ping192.168.1.136，回车。执行命令后（如图1所示），可见，两台主机已连接，发送4个数据包没有丢包，平均往返12ms。除以上信息外，该命令测试出网络的基础性能，无法精准的反映带宽、丢包率等。故换用iperf进行测试。

图1 ping命令测试连通性

3.1 测试网络带宽

测试网络带宽：客户端（192.168.1.136）向服务 器（192.168.1.245）发送TCP测试命令：11.exe-c192.168.1.245（如图2第一行所示），命令执行后，两台主机同步显示逐秒测试数据（如图2、3所示）。在该默认状态下，客户端主机每秒发送约5Mbytes数据，共发送10秒，测试结束后，两端主机显示测试结果带宽为43.8Mbits/sec。

图2 TCP测试数据客户端主机显示界面

由上述结果，可知在该局域网的两个主机节点上，网络带宽达不到50M。通过更换不同节点，使用相同命令就可以依次测出不同位置之间传输的网络带宽，进而综合比对分析判断出网络带宽不达标的节点位置和原因。

3.2 测试网络丢包率

客户端（192.168.1.136）命令加入“-u”开始执行UDP测试功能。由于上述测试带宽约为50M，故在命令行中加入UDP模式下发送使用带宽的代码“-b50M”，客户端向服务器（192.168.1.245）发送测试命令：11.exe -u-c192.168.1.245-b 50M（如图4第一行所示）。客户端主机每秒发送约6Mbytes数据，共发送10秒，测试结束后，两端主机同时显示测试结果（如图4、5所示），共发送7500个数据包，丢失了6618个，丢包率为88%，抖动时延为1.979ms。

图3 TCP测试数据服务器主机显示界面

图4 UDP测试数据客户端主机显示界面

由此可知，该网络虽然为50M带宽，但其网络传输性能较差，网络线路发生因路由拥塞、主机占用或其他原因导致的性能下降，网络不能以当前最大带宽完整传输全部数据包。例如视频会议软件等需要通过UDP协议传输数据时，就会出现严重的音频、视频卡顿、分离现象，原因就在于该带宽条件下，实际传输过程中带宽利用率低，丢包率过高。为了测得有效的带宽数据，需要在该命令中调整发送带宽。通过降速（如图6所示），测试带宽为5M，丢包率为0.13%，在该带宽下，可以稳定传输数据，进而判定当前状况可以有效稳定传输的最大带宽为5M。

图5 UDP测试数据服务器主机显示界面

图6 UDP测试丢包率

4 总 结

目前，广播电视监控领域智慧化建设过程中，局域网成为了基础硬件设施之一，传输可靠性和有效性直接关系到主要业务的数据显示是否准确、稳定，操作者体验是否良好。同使用互联网一样，局域网网络性能具有相同的四项评判指标：带宽、时延、抖动、丢包率。在发射台局域网建设和维护中，特别是传输路由增加使网络性能变差的概率增加的情况下，使用iperf工具可以方便的从任意节点间通过测定四项指标，便于网络管理员及时掌握网络指标数据，通过综合分析，逐段排查，解决问题，更好的为广播电视安全播出监测管理服务。