Процесс диагностики неисправности локальных сетей.
Прежде чем приступить к описанию методики выявления «скрытых дефектов», мы хотели бы определиться с терминами: что, собственно, понимается под локальной сетью, диагностикой локальной сети и какую сеть следует считать «хорошей».
Очень часто под диагностикой локальной сети подразумевают тестирование только ее кабельной системы. Это не совсем верно. Кабельная система является одной из важнейших составляющих локальной сети, но далеко не единственной и не самой сложной с точки зрения диагностики. Помимо состояния кабельной системы на качество работы сети значительное влияние оказывает состояние активного оборудования (сетевых плат, концентраторов, коммутаторов), качество оборудования сервера и настройки сетевой операционной системы. Кроме того, функционирование сети существенно зависит от алгоритмов работы эксплуатируемого в ней прикладного программного обеспечения.
Под термином «локальная сеть» мы будем понимать весь комплекс указанных выше аппаратных и программных средств; а под термином «диагностика локальной сети» — процесс определения причин неудовлетворительной работы прикладного ПО в сети. Именно качество работы прикладного ПО в сети оказывается определяющим, с точки зрения пользователей. Все прочие критерии, такие как число ошибок передачи данных, степень загруженности сетевых ресурсов, производительность оборудования и т. п., являются вторичными. «Хорошая сеть» — это такая сеть, пользователи которой не замечают, как она работает.
Основных причин неудовлетворительной работы прикладного ПО в сети может быть несколько: повреждения кабельной системы, дефекты активного оборудования, перегруженность сетевых ресурсов (канала связи и сервера), ошибки самого прикладного ПО. Часто одни дефекты сети маскируют другие. Таким образом, чтобы достоверно определить, в чем причина неудовлетворительной работы прикладного ПО, локальную сеть требуется подвергнуть комплексной диагностике. Комплексная диагностика предполагает выполнение следующих работ (этапов).
- Выявление дефектов физического уровня сети: кабельной системы, системы электропитания активного оборудования; наличия шума от внешних источников.
- Измерение текущей загруженности канала связи сети и определение влияния величины загрузки канала связи на время реакции прикладного ПО.
- Измерение числа коллизий в сети и выяснение причин их возникновения.
- Измерение числа ошибок передачи данных на уровне канала связи и выяснение причин их возникновения.
- Выявление дефектов архитектуры сети.
- Измерение текущей загруженности сервера и определение влияния степени его загрузки на время реакции прикладного ПО.
- Выявление дефектов прикладного ПО, следствием которых является неэффективное использование пропускной способности сервера и сети.
Лекция 11 Диагностика локальных сетей
При диагностировании локальных сетей более длительным и трудоемким является процесс выявления скрытых дефектов оборудования и программного обеспечения (далее — ПО), а также оценка качества архитектурного решения сети.
Скрытые дефекты — это такие дефекты, которые проявляются нерегулярно. Они имеют особенность проявляться в самые неподходящие моменты. Пока сеть невелика, скрытые дефекты проявляются редко и на них не обращают особого внимания. При расширении сети и увеличении ее загруженности вероятность проявления скрытых дефектов растет.
Существуют два основных подхода к выявлению скрытых дефектов и оценке качества архитектуры локальной сети: пассивная диагностика и стрессовое тестирование.
Метод пассивной диагностики состоит в постоянном наблюдении за состоянием сети и регистрации изменений в ее поведении. Он основан на использовании специальных средств пассивного наблюдения за работой сети: анализаторов протоколов или программ на основе протокола SNMP. Этот метод получил очень широкое распространение, и сегодня уже существуют диагностические средства, содержащие встроенную экспертную систему, которая упрощает процесс диагностики.
Метод стрессового тестирования состоит в создании в сети большой нагрузки и проверке ее работоспособности в этих экстремальных условиях. Метод стрессового тестирования дополняет метод пассивной диагностики. Он позволяет проверить сеть в экстремальных условиях эксплуатации и построить «систему координат», облегчающую интерпретацию данных, полученных в результате пассивной диагностики. Обычно метод стрессового тестирования используется на этапе пуско-наладки сети и после существенных модификаций ее архитектуры или топологии. Метод пассивной диагностики целесообразно использовать в процессе эксплуатации сети после уже проведенного стрессового тестирования.
На качество работы сети значительное влияние оказывает состояние активного оборудования (сетевых плат, концентраторов, коммутаторов), качество оборудования сервера и настройки сетевой операционной системы. Кроме того, функционирование сети существенно зависит от алгоритмов работы эксплуатируемого в ней прикладного ПО (далее – ППО).
Именно качество работы ППО в сети оказывается определяющим, с точки зрения пользователей. Все прочие критерии, такие как число ошибок передачи данных, степень загруженности сетевых ресурсов, производительность оборудования и т. п., являются вторичными.
Основных причин неудовлетворительной работы ППО в сети может быть несколько: повреждения кабельной системы, дефекты активного оборудования, перегруженность сетевых ресурсов (канала связи и сервера), ошибки самого ППО.
Часто одни дефекты сети маскируют другие. Таким образом, чтобы достоверно определить, в чем причина неудовлетворительной работы прикладного ПО, локальную сеть требуется подвергнуть комплексной диагностике.
1) выявление дефектов физического уровня сети: кабельной системы, системы электропитания активного оборудования; наличия шума от внешних источников;
2) измерение текущей загруженности канала связи сети и определение влияния величины загрузки канала связи на время реакции прикладного ПО;
4) измерение числа ошибок передачи данных на уровне канала связи и выяснение причин их возникновения;
6) измерение текущей загруженности сервера и определение влияния степени его загрузки на время реакции ППО;
7) выявление дефектов ППО, следствием которых является неэффективное использование пропускной способности сервера и сети.
Измерение утилизации сети и установление корреляции между замедлением работы сети и перегрузкой канала связи
Утилизация канала связи сети — это процент времени, в течение которого канал связи передает сигналы, или иначе — доля пропускной способности канала связи, занимаемой кадрами, коллизиями и помехами.
Канал связи сети является общим сетевым ресурсом, поэтому его загруженность влияет на время реакции ППО. Первоочередная задача состоит в определении наличия взаимозависимости между плохой работой ППО и утилизацией канала связи сети.
Чтобы определить, какова же максимально допустимая утилизация канала связи в данном конкретном случае, рекомендуется следовать приведенным ниже правилам:
Правило 1 Если в сети Ethernet в любой момент времени обмен данными происходит не более чем между двумя компьютерами, то любая сколь угодно высокая утилизация сети является допустимой.
Правило 2 Высокая утилизация канала связи сети только в том случае замедляет работу конкретного ППО, когда именно канал связи является «узким местом» для работы данного конкретного ПО.
Утилита диагностики Personal NetWare (Network Diagnostics utility) позволяет отслеживать операции сети.
Она позволяет просматривать и отслеживать другие группы в сети, сравнивать трафик клиентов и серверов, сравнивать использование серверов, информацию о диске клиента, просматривать информацию о конфигурации, статистику по серверам и клиентам, а также тестировать подключения сервера и клиента.
Утилита сетевой диагностики имеет версии для DOS и MS Windows, которые имеют аналогичные функции, однако некоторые средства уникальны и имеются только в версии для DOS.
Программа ScanLink предназначена для обработки информации, накопленной прибором в процессе тестирования кабельных сетей. Оно легко устанавливается на любую рабочую станцию. Передача данных из прибора осуществляется через последовательный порт, для чего он комплектуется соответствующим шнуром. Выбором пункта «Upload» данные загружаются в компьютер и сортируются согласно дате проведения тестов. После этого можно удалить информацию из прибора. Программа способна печатать на принтер табличные отчеты, и отчеты для сертификации сетей. Дополнительно ScanLink имеет возможность сохранять данные в стандарте CSV, для обработки информации в таких программах, как Exel, Access и Word, и создавать произвольные для них шаблоны.
Ключевой функцией инструмента диагностики является обеспечение визуального представления реального состояния сети. Традиционно поставляемые производителями инструменты визуализации приблизительно соответствуют уровням модели OSI.
Для разрешения проблем на физическом уровне, а также в электрических или оптических средах передачи данных предназначены кабельные тестеры и такие специализированные инструменты, как временные рефлектометры (Time Domain Reflectometers, TDRs). В кабельных тестерах реализовано множество функций, например выполнение автоматизированных тестовых последовательностей с возможностью печати сертификационных документов на основании результатов тестирования.
В число лидирующих поставщиков кабельных тестеров входят компании Fluke Networks, Microtest, Agilent, Acterna (прежнее название WWG) и Datacom Textron.
Традиционным инструментом решения проблем канального, сетевого и транспортного уровней является анализатор протоколов. Недорогие анализаторы обычно создаются на основе серийно выпускаемых портативных ПК с использованием стандартных сетевых карт с поддержкой режима приема всех пакетов. В результате некоторые виды неполадок на канальном уровне для таких систем остаются невидимыми. Кроме того, они не позволяют выявить проблемы физического уровня в электрических или оптических кабелях. Вместе с тем, со временем в анализаторах протоколов появилась возможность исследования неполадок прикладного уровня, включая транзакции баз данных.
В число лидирующих поставщиков анализаторов протоколов локальных сетей входят Network Associates/Sniffer Technologies, Shomiti, Acterna (прежнее название WWG), Agilent, GN Nettest, WildPackets и Network Instruments.
Третьим основным диагностическим инструментом наряду с кабельными тестерами и анализаторами протоколов является зонд или монитор. Эти устройства обычно подключаются к сети на постоянной основе, а не только в случае возникновения проблемы и функционируют в соответствии со спецификациями удаленного мониторинга RMON и RMON II.
Лидирующими поставщиками устройств RMON являются NetScout, Agilent, 3Com и Nortel. Кроме того, производители коммутаторов Ethernet встраивают поддержку основных функций RMON в каждый порт.
Производители диагностического оборудования объединили функции всех перечисленных традиционных инструментов в портативных устройствах для обнаружения распространенных неисправностей на нескольких уровнях OSI. Например, некоторые из этих устройств осуществляют проверку основных параметров кабеля, отслеживают количество ошибок на уровне Ethernet, обнаруживают дублированные IP-адреса, осуществляют поиск и подключение к серверам Novell NetWare, а также отображают распределение в сегменте протоколов третьего уровня.
В число лидирующих поставщиков интегрированных диагностических инструментов входят Fluke Networks, Datacom Textron, Agilent и Microtest. Компания Fluke недавно представила продукт OptiView Pro, в котором все компоненты для полномасштабной семиуровневой диагностики объединены в едином портативном устройстве. Фактически Optiview Pro представляет собой ПК под управлением ОС Windows с разъемами под платы расширения, где в дополнение к встроенному анализатору протоколов собственной разработки компании можно установить другой анализатор.