防火墻的性能測試方案設(shè)計(jì)

隨著信息安全要求越來越高，防火墻成為必不可少的網(wǎng)絡(luò)元素。但防火墻設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的主要作用不是報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，而是進(jìn)行報(bào)文檢測和訪問控制，防火墻的存在必然會對安全用戶正常使用網(wǎng)絡(luò)帶來一定影響。因此在滿足安全功能的前提下，選擇一款高性能、滿足網(wǎng)絡(luò)要求、符合預(yù)算的產(chǎn)品是非常重要的。

　　防火墻性能描述指標(biāo)

　　衡量防火墻的性能指標(biāo)主要包括吞吐量、報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)率、最大并發(fā)連接數(shù)、每秒新建連接數(shù)、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延、抖動(dòng)等。

　　圖1 防火墻主要性能指標(biāo)

　　l 防火墻吞吐量是指在沒有幀丟失的情況下，設(shè)備能夠接受的最大速率。其測試方法是：在測試中以一定速率發(fā)送一定數(shù)量的幀，并計(jì)算待測設(shè)備傳輸?shù)膸?，如果發(fā)送的幀與接收的幀數(shù)量相等，那么就將發(fā)送速率提高并重新測試;如果接收幀少于發(fā)送幀則降低發(fā)送速率重新測試，直至滿足沒有幀丟失時(shí)的最大發(fā)送速率，得出最終結(jié)果。吞吐量測試結(jié)果以比特/秒或字節(jié)/秒表示。

　　l 防火墻TCP并發(fā)連接數(shù)是指穿過被測設(shè)備的主機(jī)之間或主機(jī)與被測設(shè)備之間能夠同時(shí)維持的最大TCP聯(lián)接總數(shù)。防火墻TCP并發(fā)連接數(shù)的測試采用一種反復(fù)搜索機(jī)制進(jìn)行，在每次反復(fù)過程中，以低于被測設(shè)備所能承受的連接速率發(fā)送不同數(shù)量的并發(fā)連接，直至得出被測設(shè)備的最大TCP并發(fā)連接數(shù)。

　　l 防火墻最大TCP連接建立速率是指在被測設(shè)備能夠成功建立所有請求連接的條件下，所能承受的最大TCP連接建立速度。其測試采用反復(fù)搜索過程，每次反復(fù)過程中，以低于被測設(shè)備所能承受的最大并發(fā)連接數(shù)發(fā)起速率不同的TCP連接請求，直到得到所有連接被成功建立的最大速率。最大TCP連接建立速率以連接數(shù)/ 秒表示。

　　防火墻性能測試方法

　　對一款防火墻產(chǎn)品進(jìn)行性能評估，分為兩個(gè)步驟。首先要進(jìn)行防火墻基線性能測試，其次是進(jìn)行模擬實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下的性能測試。

　　基線性能是防火墻在理想狀態(tài)下表現(xiàn)出來的性能指標(biāo)，具有測試結(jié)果比較穩(wěn)定、流量模型可控的優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際應(yīng)用中，往往達(dá)不到防火墻產(chǎn)品實(shí)際標(biāo)稱的基線性能。原因是實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)過防火墻的流量要比測試基線性能時(shí)的流量復(fù)雜得多，因此評估防火墻性能時(shí)，不僅需要對基線性能進(jìn)行評估，更重要的是模擬實(shí)際應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行評估。

　　1. 基線性能指標(biāo)測試

　　1) 吞吐量評估

　　防火墻的吞吐量實(shí)際上是一個(gè)靜態(tài)指標(biāo)，反映在理想情況下設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)能力。在實(shí)際應(yīng)用中吞吐量這個(gè)指標(biāo)一般是達(dá)不到的，而且對于用戶而言，實(shí)際感受到的是他的應(yīng)用處理能力，因此單純的吞吐量指標(biāo)不能說明防火墻的轉(zhuǎn)發(fā)性能。

　　一般情況下，防火墻的轉(zhuǎn)發(fā)性能可以用throughput和goodput兩個(gè)指標(biāo)來衡量。而對于防火墻設(shè)備來說，goodput這個(gè)指標(biāo)比throughput更具有實(shí)際意義。因此在測試防火墻吞吐量時(shí)，更多采用goodput指標(biāo)。

　　goodput 有時(shí)候也叫應(yīng)用層的吞吐量。在一定連接新建和并發(fā)的情況下，單個(gè)報(bào)文的應(yīng)用層數(shù)據(jù)承載量很大程度決定了應(yīng)用層報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的能力。所以測試防火墻轉(zhuǎn)發(fā)性能時(shí)，需要明確測試載荷的大小。為了測試得到較全面的吞吐量性能數(shù)據(jù)，需要測試在不同載荷大小情況下的轉(zhuǎn)發(fā)性能。

　　在進(jìn)行吞吐量基線測試中，一般以HTTP作為應(yīng)用層協(xié)議，為了得到最理想的測試效果，通過會選擇HTTP1.1，每個(gè)TCP連接處理盡量多的HTTP事務(wù)(transacTIon)，并且將HTTP載荷設(shè)置較大。圖2是使用IxLoad設(shè)置的例子。

　　圖2 IxLoad設(shè)置