随着网络通信技术的不断发展,网络容量的不断提升,网络设备也得到了快速的发展与大量的应用,随之而来的是大量的以太网性能测试需求。目前我国的网络性能测试仪器市场基本被国外产品垄断,国外产品价格昂贵且对于我国的信息安全可能存在风险。因此,开发一套测试功能完善、测试结果准确以及高性价比的以太网性能测试系统十分必要,并且具有较大的工程应用价值。本文主要完成了基于现场可编程门阵列的以太网性能测试系统的研究与设计。首先,深入分析了万兆以太网和相关理论基础知识,结合性能测试系统功能需求,设计了一种以太网测试帧结构。其次,深入分析了用于评测网络互联设备性能的RFC2544测试标准,通过对RFC2544各项性能指标及测试方法的分析,提出了一套基于RFC2544性能测试的扩展型性能测试方案。再次,根据性能测试方案,设计了针对万兆以太网设备性能测试的测试系统总体设计方案,以及各功能模块的设计方案,并通过Xilinx公司的7系列低功耗FPGA平台,对测试系统的千兆以太网模块、万兆以太网模块、校验和计算模块、命令解析模块、切换模块、流量生成模块、发送时钟周期计算模块、流调度模块、报文处理统计模块、性能测试模块、结果信息返还等模块进行了FPGA实现。最后,对测试系统的各功能模块以及整个系统进行功能仿真,以及实际硬件测试,测试结果表明系统设计满足功能需求,具有一定的理论性与实用性。本文的主要贡献包括:1)在RFC2544测试标准的基础上对各性能指标的测试方法与参数进行了补充,提出了一套扩展型性能测试方案;2)对吞吐量、丢包率、时延、背靠背测试算法进行了设计与实现,对校验和算法的硬件实现方法进行了改进,提高了计算速率;3)完成了以太网测试系统的整体设计与实现,经过测试验证,系统测试速率最高可达10Gbps,可以对万兆以太网设备完成吞吐量、时延、丢包率、背靠背性能指标的测试。