Анализаторы протоколов
Современные анализаторы протоколов должны следить за сетью и собирать подробную статистику об ее работе. Последнее поколение анализаторов протоколов предоставляет возможность всестороннего слежения как за производительностью и загруженностью всей сети, так и за функционированием отдельного приложения индивидуального пользователя. Анализаторы протоколов имеют определенные преимущества перед другими технологиями: анализ и нахождение неисправностей по ходу работы, оценка производительности при планировании сети и решение проблем функционирования сетевых приложений, что недоступно для систем удаленного контроля и управления сетью.
Программные анализаторы локальных сетей
На низшей ступени анализаторов LAN находятся программные анализаторы. Цена получается низкой за счет применения ПО, работающего под обычной операционной системой и использования имеющейся сетевой карты.
Для сетей Ethernet и Token Ring сетевой адаптер должен поддерживать так называемый беспорядочный режим (Promiscuous Mode) при котором в сети обнаруживаются и передаются для дальнейшего анализа в компьютер все фреймы вне зависимости от их конечного адреса. Без этого режима сетевой адаптер будет пропускать в компьютер фреймы только со своим MAC-адресом, что делает анализ малоинформативным.
Поскольку программный анализатор – это программа, выполняемая на компьютере, то, по сути дела, все функции анализа выполняет компьютер. Вычислительная мощь компьютера, количество памяти, возможности сетевого адаптера и степень загруженности сети – все это сказывается на характеристиках программного анализатора.
Аппаратные анализаторы локальных сетей
Когда необходима высокая производительность и подробный анализ протоколов и трафика, то тогда придется покупать аппаратный анализатор протоколов. Возросшие требования по мониторингу скоростного трафика удовлетворяются применением специализированной аппаратной схемы со встроенным программным обеспечением. В аппаратной схеме применяются процессоры, полностью посвященные задачам перехвата и анализа сетевых данных. В отличие от своих программных «братьев» характеристики перехвата и анализа фреймов у аппаратных анализаторов не зависят от производительности процессора компьютера.
Аппаратные анализаторы содержат специальные схемы, которые могут быть настроены для фильтрации по определенным условиям, как входящих, так и исходящих фреймов. Эти схемы позволяют избежать посылки на процессор сигналов прерывания, «предлагающих» ему заняться работой по фильтрации, и уменьшают или исключают возможность пропуска необходимых фреймов в сильно загруженных сетях.
Другой важной особенностью качественных аппаратных анализаторов является возможность мониторинга дуплексных сетей Ethernet. Многие сети, особенно те, в которых применяются коммутаторы, могут проверяться только аппаратными анализаторами, способными поддерживать дуплексный режим. Работа в дуплексном режиме не исключает возможности подключения аппаратного анализатора к стандартному порту коммутатора.
Некоторые программные анализаторы поддерживают многосегментный анализ. При этом производится мониторинг более чем одного сегмента сети одновременно. Например, обе стороны маршрутизатора, локальная и глобальная, могут отслеживаться одновременно для анализа трафика, проходящего через маршрутизатор. Если Вы сталкиваетесь с неисправностями маршрутизации, коммутирования и временными задержками, то многосегметный анализ поможет проверить правильность маршрутизации или коммутации и обнаружить чрезмерные задержки при передаче пакетов.
Анализаторы глобальных сетей
В силу специфики работы глобальных сетей программных анализаторов для них не существует. По своей природе глобальные сети двунаправлены. Это значит, что аппаратура передачи данных (data communications equipment, DCE) и оконечное оборудование (data terminal equipment, DTE) имеют один приемник и один передатчик. Кроме того, для приложений WAN часто необходим специализированный интерфейс, учитывающий множество скоростей и оконечных устройств. Для мониторинга трафика в обоих направлениях анализатор должен следить как за стороной передачи, так и за стороной приема. Для этого необходимо иметь два приемника.
При слежении за трафиком WAN-анализатор должен «понимать» различные типы инкапсуляций (вложений протоколов), применяемых в сети. Таких как PPP, frame relay, SDLC и т.д. При покупке WAN-анализатора необходимо рассматривать его совместимость с LAN-анализатором.
Распределенные анализаторы предназначены для проведения анализа в ключевых точках по всей сети. Идея состоит в том, чтобы разместить анализаторы в различных сегментах сети и управлять ими удаленно, из одного места.
Распределенные анализаторы могут быть как аппаратными, так и программными для локальных сетей, и только аппаратными для глобальных. Программные анализаторы часто размещают на компьютерах пользователей и в случае необходимости запускают их в фоновом режиме. В зависимости от потребностей количество «агентов» распределенного анализатора может составлять от двух до нескольких сотен. При выборе компьютеров для размещения «агентов» следует руководствоваться определенными соображениями. Некоторые пользователи устанавливают компьютеры, полностью посвященные работе приложений анализатора. Это гарантирует постоянный доступ и исключает возможность изменения конфигурации таким образом, что это остановит работу «агента». Кроме того, характеристики анализатора будут лучше, если на компьютере одновременно не будут запускаться конкурирующие приложения.
Блоки аппаратного анализатора размещают в различных местах по всей сети. Аппаратные анализаторы часто применяются как для обычного мониторинга сети, так и для анализа. Текущее состояние сети можно сравнивать с данными собранными ранее, что позволяет увидеть отклонения в степени загруженности сети и принять меры раньше, чем возникнут проблемы. Если Вы собираетесь устанавливать распределенный анализатор в сети, то продумайте способ подключения и управления блоками. Помимо подключения через локальную сеть надо предусмотреть подключение по телефонной линии. Распределенный анализатор, к которому невозможно подключиться по причине выхода сети из строя, принесет мало пользы. Распределенный аппаратный анализатор должен поддерживать метод сегментированной коммутации.
Многие пользователи выбирают комбинацию аппаратных и программных анализаторов в распределенной системе. Аппаратные анализаторы размещают в критически важных участках, таких как магистраль Ethernet или линия ATM, или frame relay глобальной сети. Они дополняются распределенными программными анализаторами, работающими на компьютерах, подключенных к менее критическим участкам Ethernet.
Часто программные анализаторы размещают на компьютерах пользователей в ключевых сегментах по всей сети, а аппаратные анализаторы устанавливают возле маршрутизаторов и коммутаторов в помещении для оборудования. Этот способ выгоден тем, что обеспечивает низкую стоимость анализа индивидуальных сегментов и, в то же время, помещает мощь аппаратных анализаторов в то место, где от них будет максимум пользы.
3. Анализаторы протоколов
В ходе проектирования новой или модернизации старой сети часто возникает необходимость в количественном измерении некоторых характеристик сети таких, например, как интенсивности потоков данных по сетевым линиям связи, задержки, возникающие на различных этапах обработки пакетов, времена реакции на запросы того или иного вида, частота возникновения определенных событий и других характеристик.
Для этих целей могут быть использованы разные средства и прежде всего — средства мониторинга в системах управления сетью, которые уже обсуждались в предыдущих разделах. Некоторые измерения на сети могут быть выполнены и встроенными в операционную систему программными измерителями, примером тому служит компонента ОС WindowsNTPerformanceMonitor. Даже кабельные тестеры в их современном исполнении способны вести захват пакетов и анализ их содержимого.
Но наиболее совершенным средством исследования сети является анализатор протоколов. Процесс анализа протоколов включает захват циркулирующих в сети пакетов, реализующих тот или иной сетевой протокол, и изучение содержимого этих пакетов. Основываясь на результатах анализа, можно осуществлять обоснованное и взвешенное изменение каких-либо компонент сети, оптимизацию ее производительности, поиск и устранение неполадок. Очевидно, что для того, чтобы можно было сделать какие-либо выводы о влиянии некоторого изменения на сеть, необходимо выполнить анализ протоколов и до, и после внесения изменения.
Анализатор протоколов представляет собой либо самостоятельное специализированное устройство, либо персональный компьютер, обычно переносной, класса Notebook, оснащенный специальной сетевой картой и соответствующим программным обеспечением. Применяемые сетевая карта и программное обеспечение должны соответствовать топологии сети (кольцо, шина, звезда). Анализатор подключается к сети точно также, как и обычный узел. Отличие состоит в том, что анализатор может принимать все пакеты данных, передаваемые по сети, в то время как обычная станция — только адресованные ей. Программное обеспечение анализатора состоит из ядра, поддерживающего работу сетевого адаптера и декодирующего получаемые данные, и дополнительного программного кода, зависящего от типа топологии исследуемой сети. Кроме того, поставляется ряд процедур декодирования, ориентированных на определенный протокол, например, IPX. В состав некоторых анализаторов может входить также экспертная система, которая может выдавать пользователю рекомендации о том, какие эксперименты следует проводить в данной ситуации, что могут означать те или иные результаты измерений, как устранить некоторые виды неисправности сети.
Несмотря на относительное многообразие анализаторов протоколов, представленных на рынке, можно назвать некоторые черты, в той или иной мере присущие всем им:
• Пользовательский интерфейс. Большинство анализаторов имеют развитый дружественный интерфейс, базирующийся, как правило, на Windows или Motif. Этот интерфейс позволяет пользователю: выводить результаты анализа интенсивности трафика; получать мгновенную и усредненную статистическую оценку производительности сети; задавать определенные события и критические ситуации для отслеживания их возникновения; производить декодирование протоколов разного уровня и представлять в понятной форме содержимое пакетов.
• Буфер захвата. Буферы различных анализаторов отличаются по объему. Буфер может располагаться на устанавливаемой сетевой карте, либо для него может быть отведено место в оперативной памяти одного из компьютеров сети. Если буфер расположен на сетевой карте, то управление им осуществляется аппаратно, и за счет этого скорость ввода повышается. Однако это приводит к удорожанию анализатора. В случае недостаточной производительности процедуры захвата, часть информации будет теряться, и анализ будет невозможен. Размер буфера определяет возможности анализа по более или менее представительным выборкам захватываемых данных. Но каким бы большим ни был буфер захвата, рано или поздно он заполнится. В этом случае либо прекращается захват, либо заполнение начинается с начала буфера.
• Фильтры. Фильтры позволяют управлять процессом захвата данных, и, тем самым, позволяют экономить пространство буфера. В зависимости от значения определенных полей пакета, заданных в виде условия фильтрации, пакет либо игнорируется, либо записывается в буфер захвата. Использование фильтров значительно ускоряет и упрощает анализ, так как исключает просмотр ненужных в данный момент пакетов.
• Переключатели — это задаваемые оператором некоторые условия начала и прекращения процесса захвата данных из сети. Такими условиями могут быть выполнение ручных команд запуска и остановки процесса захвата, время суток, продолжительность процесса захвата, появление определенных значений в кадрах данных. Переключатели могут использоваться совместно с фильтрами, позволяя более детально и тонко проводить анализ, а также продуктивнее использовать ограниченный объем буфера захвата.
• Поиск. Некоторые анализаторы протоколов позволяют автоматизировать просмотр информации, находящейся в буфере, и находить в ней данные по заданным критериям. В то время, как фильтры проверяют входной поток на предмет соответствия условиям фильтрации, функции поиска применяются к уже накопленным в буфере данным.
Методология проведения анализа может быть представлена в виде следующих шести этапов:
2. Просмотр захваченных данных.
4. Поиск ошибок. (Большинство анализаторов облегчают эту работу, определяя типы ошибок и идентифицируя станцию, от которой пришел пакет с ошибкой.)
5. Исследование производительности. Рассчитывается коэффициент использования пропускной способности сети или среднее время реакции на запрос.
6. Подробное исследование отдельных участков сети. Содержание этого этапа конкретизируется по мере того, как проводится анализ.
Обычно процесс анализа протоколов занимает относительно немного времени — 1-2 рабочих дня.