IPv4和IPv6比特转发率和包转发率的关系

IPv4和IPv6比特转发率和包转发率的关系
目录：
一、bps和pps如何换算?
二、为什么以太网最短是64字节？
三、IPv6 的最短包长是多少？
四、Spirent上为什么设置IPv6最短长度为76字节，Spirent仪器上能否发送64字节的IPv6报文?
五、IPv6 包的pps如何计算比价合理？


一、bps和pps如何换算?
比特转发率：bps（bits per second）/包转发率：pps（packets per second）
两者采用最短64字节包进行换算。
1Gbps = 1000M bits/（(84字节)*8(bit 每字节)）=1.488095 Mpps .
包的转发率在最短字节的时候最难达到线速，所以，采用最短字节做为计算包转发率(pps)的包长参数。最短以太包长为64字节，包含DMAC（6）+SMAC(6)+Type(2)+IP Header(20)+填充+CRC（4）。
根据Ethernet的CSMA/CD的工作原理，报文在发送之前，要先侦听一段时间线路是否空闲，空闲才能发送。这个监听时间为帧间隙（IPG Inter-Packet Gap)，为发送12个字节的时间。
为了能接受同步，在以太网帧结构前增加了8个字节的前导码（Preamble），其中7个字节为AA(其二进制形式为01010101)用于与接收端同步，第8个字节为AB(帧定界符)，用于定界，标明从现在开始后面的是以太网帧。
所以，最短帧的实际长度为:
64字节＋12(字节帧间隙)＋8（前导码）= 84字节，从而得出前面的转换公式。


二、为什么以太网最短是64字节？
全双工方式下，允许两个站点通过支持全双工数据传输的点到点链路来交换数据，站点能同时传输和接收。没有别的站点来竞争对链路的访问权限，从而也不会出现冲突，不促要CSMA/CD协议的限制，有帧要传输就可以马上发送。
半双工采用CSMA/CD：一个站点要么传输，要么接收，它不可以同时做这两件事，所以存在冲突。由于半双工来自古老的过去，而恰恰最短64字节来10M的自半双工的机制。
半双工里面的，碰撞槽时间在以太网中是一个极为重要的参数，有如下特点：
（1）它是检测一次碰撞所需的最长时间。
（2）要求帧长度有个下限。（即最短帧长）
（3）产生碰撞，就会出现帧碎片。
（4）如发生碰撞，要等待一定的时间。t=rT。（T为碰撞槽时间）
最坏情况下，检测到冲突所需的时间描述如下：
（1）A和B是网上相距最远的两个主机，设信号在A和B之间传播时延为τ，假定A在t时 刻开始发送一帧，则这个帧在t+τ时刻到达B，若B在t+τ－ε时刻开始发送一帧，则B在t+τ时就会检测到冲突，并发出阻塞信号。
（2）阻塞信号将在t+2τ时到达A。所以A必须在t+2τ时仍在发送才可以检测到冲突，所以一帧的 发送时间必须大于2τ。
（3）按照标准，10Mbps以太网采用中继器时，连接最大长度为2500米，最多经过4个中继器，因 此规定对于10Mbps以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2μs。
（3）51.2μs也就是512位数据在10Mbps以太网速率下的传播时间，常称为512位时。这个时间定 义为以太网时隙。512位时=64字节，因此以太网帧的最小长度为512位时=64字节。
对于半双工：10Mbps以太网的最小帧长为512比特，覆盖的范围可以为2500米，而100Mbps以太网为了能够和10Mbps以太网兼容，同样也要求最小帧长为512比特，这时覆盖的范围只有200米。那么在1Gbps以太网中呢？
1G以太网的半双工对CSMA/CD机制做了修改，在MAC帧的尾部附加了一些特殊的编码，这些编码不会和正常数据相同，这样使得帧的传输时间最少为4096比特时间。
所以，以太网帧采用64字节（512 bits）做为最短帧。


三、IPv6 的最短包长是多少？
IPv6和IPv4区别很小，IPv6的报文头40字节，但这个不会影响到最短的报文长度。实际上IPv6 最短的协议报文应该是ICMP的(destination unreachable )报文,这个报文长度为DMAC（6）＋SMAC（6）＋TYPE（2）＋IP头 （40）＋type（1）＋Code（1）＋Checksum（2）＋payload(xx)+CRC（4）= 62＋payload。
对于数据报文，最短应该和ICMP报文长度一致。所以IPv6的最短包长也来自半双工以太网的限制。


四、 Spirent上为什么设置IPv6最短长度为76字节，Spirent仪器上能否发送64字节的IPv6报文?
Spirent公司为了统计报文的时延，抖动等参数，在payload打邮戳，共18个字节。如果不打这个邮戳，将无法统计测试数据，如果将这个signature去掉，在Spirent公司的仪器上可以发送出长度为64字节的报文。
76 ＝ 40（报文头）＋ 18（Dmac,Smac,CRC,type）＋18（用来打时间邮戳，以便统计报文的时延等）=76字节。


五、 IPv6 包的pps如何计算比价合理？
由于采用64字节无法测试出设备包转发的重要参数，所以，建议使用76字节做为最短的包长来进行pps的计算。也可以直接提供76或64字节能达到的bps转发率，而不提供pps参数