Засоби моніторингу та аналізу мережі

Класифікація засобів моніторингу та аналізу

Всі засоби моніторингу та аналізу мереж, можна розділити на кілька великих класів:

• Системи управління мережею (Network Management Systems) - централізовані програмні системи, які збирають дані про стан вузлів і комунікаційних пристроїв мережі, а також дані про трафік в мережі. Ці системи не тільки здійснюють моніторинг і аналіз, а й виконують в автоматичному чи напівавтоматичному режимі управління мережею - включення і відключення портів пристроїв, зміна параметрів мостів адресних таблиць мостів, комутаторів і маршрутизаторів і т.п. Прикладами систем управління можуть служити популярні системи HPOpenView, SunNetManager, IBMNetView.

• Засоби управління системою (System Management). Засоби управління системою часто виконують функції, аналогічні функціям систем управління, але стосовно інших об'єктів. У першому випадку об'єктом управління є програмне і апаратне забезпечення комп'ютерів мережі, а у другому - комунікаційне устаткування. Разом з тим, деякі функції цих двох видів систем управління можуть дублюватися, наприклад, засоби управління системою можуть виконувати найпростіший аналіз мережевого трафіку.До найбільш відомих систем управління системами відносяться LANDesk, IBM Tivoli, Microsoft Systems Management Server, HP OpenView, Novell ZENworks і CA Unicenter.

• Вбудовані системи діагностики і управління (Embedded Systems). Ці системи виконуються у вигляді програмно-апаратних модулів, які встановлюються в комунікаційне обладнання, а також у вигляді програмних модулів, вбудованих в операційні системи. Вони виконують функції діагностики і управління тільки одним пристроєм, і в цьому їх основна відмінність від централізованих систем управління. Прикладом засобів цього класу може служити модуль управління концентратором Distrebuted 5000, реалізує функції автосигментацієї портів при виявленні несправностей, приписування портів внутрішнім сегментам концентратора і деякі інші. Як правило, вбудовані модулі управління також виконують роль SNMP-агентів, які поставляють дані про стан пристрою системам управління.

• Аналізатори протоколів (Protocolanalyzers). Представляють собою програмні або апаратно-програмні системи, які обмежуються на відміну від систем управління лише функціями моніторингу і аналізу трафіку в мережах. Хороший аналізатор протоколів може захоплювати і декодувати пакети великої кількості протоколів, що застосовуються в мережах - зазвичай кілька десятків. Аналізатори протоколів дозволяють встановити деякі логічні умови для захоплення окремих пакетів і виконують повне декодування захоплених пакетів, тобто показувати в зручній для користувача формі вкладеність пакетів протоколів різних рівнів один в одного з розшифруванням змісту окремих полів кожного пакета.

• Обладнання для діагностики і сертифікації кабельних систем. Умовно це устаткування можна поділити на чотири основні групи: мережні монітори, прилади для сертифікації кабельних систем, кабельні сканери і тестери (мультиметри). Мережеві монітори (називають також мережевими аналізаторами) призначені для тестування кабелів різних категорій. Слід розрізняти мережеві монітори і аналізатори протоколів. Мережеві монітори збирають дані лише про статистичні показники трафіку - середньої інтенсивності загального трафіку мережі, середньої інтенсивності потоку пакетів з певним типом помилки і т.п. Призначення пристроїв для сертифікації кабельних систем, безпосередньо випливає з їх назви. Сертифікація виконується відповідно до вимог одного з міжнародних стандартів на кабельні системи. Кабельні сканери використовуються для діагностики мідних кабельних систем. Тестери призначені для перевірки кабелів на відсутність фізичного розриву.

• Експертні системи. Цей вид систем акумулює людські знання про виявлення причин аномальної роботи мереж і можливі способи приведення мережі у працездатний стан. Експертні системи часто реалізуються у вигляді окремих підсистем різних засобів моніторингу та аналізу мереж: систем управління мережами, аналізаторів протоколів, мережевих аналізаторів. Найпростішим варіантом експертної системи є контекстно-залежна help-система. Більш складні експертні системи являють собою так звані бази знань, що володіють елементами штучного інтелекту. Прикладом такої системи є експертна система, вбудована в систему управління Spectrum компанії Cabletron.

• Багатофункціональні пристрої аналізу та діагностики. У зв'язку з розповсюдженням локальних мереж виникла необхідність розробки недорогих портативних приладів, які суміщають функції декількох пристроїв: аналізаторів протоколів, кабельних сканерів і, навіть, деяких можливостей ПЗ мережного управління. Як приклад такого роду пристроїв можна привести Compas компанії MicrotestInc. або 675 LANMeterкомпаніі FlukeCorp.

Системи управління

Відповідно до рекомендацій ISO можна виділити такі функцій засобів управління мережею:

• Управління конфігурацією мережі - полягає в конфігурації компонентів мережі, включаючи їх місце розташування, мережні адреси і ідентифікатори, управління параметрами мережевих операційних систем, підтримку схеми мережі: також ці функції використовуються для іменування об'єктів.

• Обробка помилок - це виявлення і усунення наслідків збоїв у роботі мережі.

• Аналіз продуктивності - допомагає на основі накопиченої статистичної інформації оцінювати час відповіді системи і величину трафіка, а також планувати розвиток мережі.

• Управління безпекою - включає в себе контроль доступу та збереження цілісності даних. У функції входить процедура аутентифікації, перевірки привілеїв, підтримка ключів шифрування, управління правами. До цієї ж групи можна віднести важливі механізми управління паролями, зовнішнім доступом, з'єднання з іншими мережами.

• Облік роботи мережі - включає реєстрацію і управління використовуваними ресурсами і пристроями. Ця функція оперує такими поняттями як час використання і плата за ресурси.

З наведеного списку видно, що системи управління виконують не тільки функції моніторингу та аналізу роботи мережі, необхідні для отримання вихідних даних для налаштування мережі, але і включають функції активного впливу на мережу - управління конфігурацією і безпекою, які потрібні для відпрацювання виробленого плану настройки та оптимізації мережі. Сам етап створення плану налаштування мережі зазвичай залишається за межами функцій системи управління, хоча деякі системи управління мають у своєму складі експертні підсистеми, що допомагають адміністратору або интегратору визначити необхідні заходи з настроювання мережі.

Засоби управління мережею (NetworkManagement), не слід плутати із засобами управління комп'ютерами та їх операційними системами (SystemManagement). Типовими представниками засобів управління мережами є системи HPOpenView, SunNetManager і IBMNetView.

Засоби управління системою зазвичай виконують такі функції:

• Облік використовуваних апаратних і програмних засобів. Система автоматично збирає інформацію про комп'ютери і створює записи в базі даних про апаратні і програмні ресурси. Після цього адміністратор може швидко з'ясувати, що він має і де це знаходиться. Наприклад, дізнатися про те, на яких комп'ютерах потрібно оновити драйвери принтерів, які ПК мають достатню кількість пам'яті і дискового простору і т. п.

• Розподіл й встановлення програмного забезпечення. Після завершення обстеження адміністратор може створити пакети розсилки програмного забезпечення, що являється дуже ефективним способом для зменшення вартості такої процедури. Система може також дозволяти централізовано встановлювати і адмініструвати програми, які запускаються з файлових серверів, а також дати можливість кінцевим користувачам запускати такі програми з будь-якої робочої станції мережі.

• Віддалений аналіз продуктивності і виникаючих проблем. Адміністратор може віддалено управляти ресурсами будь-якого ПК, що працює в мережі. База даних системи управління зберігає детальну інформацію про конфігурацію всіх комп'ютерів в мережі для того, щоб можна було виконувати віддалений аналіз виникаючих проблем.

Прикладами засобів управління системою є такі продукти, як SystemManagementServer компанії Microsoft або LANDeskManager фірми Intel.

Останнім часом в області систем управління спостерігаються дві досить чітко виражені тенденції:

• інтеграція в одному продукті функцій управління мережами і системами;
• розподіленість системи управління, при якій в системі існує кілька консолей, які збирають інформацію про стан пристроїв і систем та видають керуючі дії.

Створення систем управління мережами неможливе без орієнтації на певні стандарти, тому що управляюче програмне забезпечення та мережеве обладнання розробляють сотні компаній. Оскільки корпоративна мережа напевно неоднорідна, керуючі інструменти не можуть відображати специфіки однієї системи або мережі. Найбільш поширеним протоколом управління мережами є протокол SNMP (SimpleNetworkManagementProtocol), його підтримують сотні виробників. Головні переваги протоколу SNMP - простота, доступність, незалежність від виробників. Значною мірою саме популярність SNMP затримала прийняття CMIP, варіанта керуючого протоколу за версією OSI. Протокол SNMP розроблений для управління маршрутизаторами в мережі Internet і є частиною стека TCP / IP.

SNMP - це протокол, що використовується для отримання від мережевих пристроїв інформації про їх статус, продуктивність та характеристики, які зберігаються в спеціальній базі даних мережевих пристроїв, що називається MIB (ManagementInformationBase). Існують стандарти, що визначають структуру MIB, в тому числі набір типів її змінних (об'єктів в термінології ISO), їх імена і допустимі операції цими змінними (наприклад, читати). У MIB, поряд з іншою інформацією, можуть зберігатися мережеві та / або MAC-адреси пристроїв, значення лічильників оброблених пакетів і помилок, номери, пріоритети та інформація про стан портів. Деревоподібна структура MIB містить обов'язкові (стандартні) піддерева, а також в ній можуть знаходитися приватні (private) піддерева, що дозволяють виробнику інтелектуальних пристроїв реалізувати будь-які специфічні функції на основі його специфічних змінних.

Агент в протоколі SNMP - це елемент, який надає менеджерам, розміщеним на керуючих станціях мережі, доступ до значень змінних MIB, і тим самим дає їм можливість реалізовувати функції з управління та спостереження за пристроєм. Типова структура системи управління зображена на наступному малюнку:Файл:Locnop22.gif

Основні операції з управління винесені в керуючу станцію. При цьому пристрій працює з мінімальними витратами на підтримку керуючого протоколу. Він використовує майже всю свою обчислювальну потужність для виконання своїх основних функцій маршрутизатора, мосту або концентратора, а агент займається збором статистики і значень змінних стану пристрою і передачею їх менеджеру системи управління. SNMP - це протокол типу "запит-відповідь", тобто на кожен запит, що надійшов від менеджера, агент повинен передати відповідь. Особливістю протоколу є його надзвичайна простота - він включає в себе всього кілька команд:

• Команда Get-request використовується менеджером для отримання від агента значення будь-якого об'єкта по його імені.

• Команда GetNext-request використовується менеджером для отримання значення наступного об'єкта (без зазначення його імені) при послідовному перегляді таблиці об'єктів.

• За допомогою команди Get-response агент SNMP передає менеджеру відповідь на одну з команд Get-request або GetNext-request.

• Команда Set використовується менеджером для встановлення значення будь-якого об'єкта або умови, при виконанні якого агент SNMP має надіслати менеджеру відповідне повідомлення. Може бути реакція на такі події як ініціалізація агента, рестарт агента, обрив зв'язку, відновлення зв'язку, невірна аутентифікація і втрата найближчого маршрутизатора. Якщо відбувається будь-яка з цих подій, то агент ініціалізує переривання.

• Команда Trap використовується агентом для повідомлення менеджеру про виникнення особливої ситуації.

• Версія SNMPv.2 додає до цього набору команду GetBulk, яка дозволяє менеджеру отримати декілька значень змінних за один запит.

Протокол SNMP служить основою багатьох систем управління, хоча має кілька принципових недоліків, які перераховані нижче:

• Відсутність засобів взаємної аутентифікації агентів і менеджерів. Єдиним засобом, який можна було б віднести до засобів аутентифікації, є використання в повідомленнях так званого рядка «community string». Цей рядок передається по мережі у відкритій формі в повідомленні SNMP і служить основою для поділу агентів і менеджерів на «спільноти», так що агент взаємодіє тільки з тими менеджерами, які вказують в поле community string такий же символьний рядок, що й рядок, який зберігається в пам'яті агента. Це, безумовно, не спосіб аутентифікації, а спосіб структурування агентів і менеджерів. Версія SNMP v.2 повинна була ліквідувати цей недолік, але в результаті розбіжностей між розробниками стандарту нові засоби аутентифікації хоча і з'явилися в цій версії, але як необов'язкові.

• Робота через ненадійний протокол UDP (а саме так працює переважна більшість реалізації агентів SNMP) призводить до втрат аварійних повідомлень (повідомлень trap) від агентів до менеджерів, що може призвести до неякісного управління.

Вбудовані засоби моніторингу і аналізу мереж

Агенти SNMP

На сьогоднішній день існує кілька стандартів на бази даних управляючої інформації. Основними є стандарти MIB-I і MIB-II, а також версія бази даних для віддаленого управління RMON MIB. Крім цього, існують стандарти для спеціальних MIB пристроїв конкретного типу, а також приватні MIB конкретних фірм-виробників обладнання.

Початкова специфікація MIB-I визначала лише операції читання значень змінні величини. Операції зміни чи установки значень об'єкта є частиною специфікацій MIB-II.

Версія MIB-I (RFC 1156) визначає до 114 об'єктів, які поділяються на 8 груп:

• System - загальні дані про пристрій (наприклад, ідентифікатор постачальника, час останньої ініціалізації системи).

• Interfaces - описуються параметри мережевих інтерфейсів пристрою (наприклад, їх кількість, типи, швидкості обміну, максимальний розмір пакету).

• AddressTranslationTable - описується відповідність між мережевими і фізичними адресами (наприклад, за протоколом ARP).

• InternetProtocol - дані, що відносяться до протоколу IP (адреси IP-шлюзів, хостів, статистика про IP-пакети).

• ICMP - дані, що пов'язані з протоколом обміну керуючими повідомленнями ICMP.

• TCP - дані, що належать до протоколу TCP.

• UDP - дані, що належать до протоколу UDP (кількість переданих, прийнятих та помилкових UPD-дейтаграмм).

• EGP - дані, що пов'язані з протоколом обміну маршрутною інформацією ExteriorGatewayProtocol, який використовується в мережі Internet (число прийнятих з помилками і без помилок повідомлень).

З цього переліку груп змінних видно, що стандарт MIB-I розроблявся з жорсткою орієнтацією на управління маршрутизаторами, які підтримують протоколи стека TCP/IP.

У версії MIB-II (RFC 1213), прийнятої в 1992 році, був істотно (до 185) розширено набір стандартних об'єктів, а кількість груп збільшилася до 10.

У число об'єктів, що описують кожен конкретний інтерфейс пристрою, включені наступні:

• IfType - тип протоколу, який підтримує інтерфейс. Цей об'єкт приймає значення всіх стандартних протоколів канального рівня, наприклад, rfc877-x25, ethernet-csmacd, iso88023-csmacd, iso88024-tokenBus, iso88025-tokenRing і т. д.
• IfMtu - максимальний розмір пакета мережного рівня, який можна послати через цей інтерфейс.
• IfSpeed - пропускна здатність інтерфейсу в бітах в секунду (100 для Fast Ethernet).
• IfPhysAddress - фізичну адресу порту, для Fast Ethernet ним буде MAC-адреса.
• IfAdminStatus - бажаний статус порту:

up - готовий передавати пакети;

down - не готовий передавати пакети;

testing - знаходиться в тестовому режимі.

• IfOperStatus - фактичний поточний статус порту, має ті ж значення, що і ifAdminStatus.
• IfInOctets - загальна кількість байт, прийняте даним портом, включаючи службові, з моменту останньої ініціалізації SNMP-агента.
• IfInUcastPkts - кількість пакетів з індивідуальним адресою інтерфейсу, доставлених протоколу верхнього рівня.
• IfInNUcastPkts - кількість пакетів з широкомовним або мультівещательнимі адресою інтерфейсу, доставлених протоколу верхнього рівня.
• IfInDiscards - кількість пакетів, які були прийняті інтерфейсом, виявилися коректними, але не були доставлені протоколу верхнього рівня, швидше за все через переповнення буфера пакетів або ж з іншої причини.
• IfInErrors - кількість пакетів, що прийшли, які не були передані протоколу верхнього рівня через виявлення в них помилок.

Окрім об'єктів, що описують статистику за вхідними пакетів, є аналогічні об'єкти, пов'язані з вихідними пакетами. Як видно з опису об'єктів MIB-II, ця база даних не дає детальної статистики по характерних помилок кадрів Ethernet, крім цього, вона не відображає зміну характеристик у часі, що часто цікавить мережевого адміністратора. Ці обмеження були згодом зняті новим стандартом на MIB - RMON MIB, який спеціально орієнтований на збір детальної статистики по протоколу Ethernet, до того ж з підтримкою такої важливої функції, як побудова агентом залежностей статистичних характеристик від часу.

Агенти RMON

Нововведенням до функціональних можливостей SNMP є специфікація RMON, яка забезпечує віддалену взаємодію з базою MIB. До появи RMON протокол SNMP не міг використовуватися віддалено, він допускав лише локальне управління пристроями. База RMONMIB має поліпшений набір властивостей для віддаленого управління, оскільки містить агреговану інформацію про пристрій, що не вимагає передачі по мережі великих обсягів інформації. Об'єкти RMONMIB включають додаткові лічильники помилок в пакетах, гнучкіші засоби аналізу графічних трендів і статистики, більш потужні засоби фільтрації для захоплення і аналізу окремих пакетів, а також більш складні умови встановлення сигналів попередження. Агенти RMONMIB більш інтелектуальні порівняно з агентами MIB-I або MIB-II і виконують значну частину роботи по обробці інформації про пристрій, яку раніше виконували менеджери. Ці агенти можуть розташовуватися усередині різних комунікаційних пристроїв, а також бути виконані у вигляді окремих програмних модулів, що працюють на універсальних ПК і ноутбуках (прикладом може служити LANalyzerNovell).

Об'єкту RMON присвоєно номер 16 в наборі об'єктів MIB, а сам об'єкт RMON об'єднує 10 груп наступних об'єктів:

• Statistics - поточні накопичені статистичні дані про характеристики пакетів, кількості колізій тощо.

• History - статистичні дані, збережені через певні проміжки часу для подальшого аналізу тенденцій їх змін.

• Alarms - порогові значення статистичних показників, при перевищенні яких агент RMON посилає повідомлення менеджеру.

• Host - дані про хости мережі, у тому числі про їх MAC-адресах.

• HostTopN - таблиця найбільш завантажених хостів мережі.

• TrafficMatrix - статистика про інтенсивність трафіка між кожною парою хостів мережі.

• Filter - умови фільтрації пакетів.

• PacketCapture - умови захоплення пакетів.

• Event - умови реєстрації і генерації подій.

Дані групи пронумеровані у вказаному порядку, тому, наприклад, група Hosts має числове ім'я 1.3.6.1.2.1.16.4.

Десяту групу складають спеціальні об'єкти протоколу TokenRing.

Всього стандарт RMONMIB визначає близько 200 об'єктів в 10 групах, зафіксованих в двох документах - RFC 1271 для мереж Ethernet і RFC 1513 для мереж TokenRing.

Відмінною рисою стандарту RMONMIB є його незалежність від протоколу мережевого рівня (на відміну від стандартів MIB-I і MIB-II, орієнтованих на протоколи TCP / IP). Тому, його зручно використовувати в гетерогенних середовищах, що використовують різні протоколи мережевого рівня.

Аналізатори протоколів

У ході проектування нової або модернізації старої мережі часто виникає необхідність в кількісному вимірі деяких характеристик мережі таких, наприклад, як інтенсивності потоків даних по лініях зв'язку, затримки, що виникають на різних етапах обробки пакетів, часи реакції на запити того чи іншого виду, частота виникнення певних подій та інших характеристик.

Для цих цілей можуть бути використані різні засоби і насамперед - засоби моніторингу в системах управління мережею, які вже обговорювалися в попередніх розділах. Деякі вимірювання мережі можуть бути виконані і вбудованими в операційну систему програмами.

Але найбільш досконалим засобом дослідження мережі є аналізатор протоколів. Процес аналізу протоколів включає захоплення циркулюючих в мережі пакетів, що реалізують той чи інший мережевий протокол, і вивчення вмісту цих пакетів. Ґрунтуючись на результатах аналізу, можна здійснювати обґрунтовану і зважену зміну будь-якого компонента мережі, оптимізацію її продуктивності, пошук і усунення неполадок. Очевидно, що для того, щоб можна було зробити якісь висновки про вплив деякої зміни на мережу, необхідно виконати аналіз протоколів і до, і після внесення змін.

Аналізатор протоколів є самостійним спеціалізованим пристроєм, або персональним комп'ютером, зазвичай переносним, класу Notebook, оснащений спеціальною мережевою картою і відповідним програмним забезпеченням. Мережева карта і програмне забезпечення, що використовуються повинні відповідати топології мережі (кільце, шина, зірка). Аналізатор підключається до мережі точно так, як і звичайний вузол. Відмінність полягає в тому, що аналізатор може приймати всі пакети даних, що передаються по мережі, в той час як звичайна станція - лише адресовані їй. Програмне забезпечення аналізатора складається з ядра, що підтримує роботу мережевого адаптера і декодує одержувані дані, та додаткового програмного коду, що залежить від типу топології досліджуваної мережі. Крім того, поставляється ряд процедур декодування, орієнтованих на певний протокол, наприклад, IPX. До складу деяких аналізаторів може входити також експертна система, яка може видавати користувачеві рекомендації про те, які експерименти слід проводити в даній ситуації, що можуть означати ті чи інші результати вимірювань, як усунути деякі види несправності мережі.

Незважаючи на відносне різноманіття аналізаторів протоколів, представлених на ринку, можна назвати деякі риси, в тій чи іншій мірі притаманні всім їм:

• Інтерфейс користувача. Більшість аналізаторів мають розвинений дружній інтерфейс, який базується, як правило, на Windows чи Motif. Цей інтерфейс дозволяє користувачеві: виводити результати аналізу інтенсивності трафіку; отримувати миттєву і середню статистичну оцінку продуктивності мережі; задавати певні події і критичні ситуації для відстежування їх виникнення; робити декодування протоколів різного рівня і представляти в зрозумілій формі вміст пакетів.

• Буфер захоплення. Буфери різних аналізаторів відрізняються за обсягом. Буфер може розташовуватися на мережевій карті, або для нього може бути відведено місце в оперативній пам'яті одного з комп'ютерів мережі. Якщо буфер розташований на мережевій карті, то управління ним здійснюється апаратно, і за рахунок цього швидкість введення підвищується. Однак це призводить до подорожчання аналізатора. У разі недостатньої продуктивності процедури захоплення, частина інформації буде губитися, і аналіз буде неможливий. Розмір буфера визначає можливості аналізу по більш або менш представницьким вибіркам даних, що захоплюються. Але яким би великим не був буфер захоплення, рано чи пізно він заповниться. У цьому випадку або припиняється захоплення, або заповнення починається з початку буфера.

• Фільтри. Фільтри дозволяють керувати процесом захоплення даних, і, тим самим, дозволяють економити простір буфера. Залежно від значення певних полів пакета, заданих у вигляді умови фільтрації, пакет або ігнорується, або записується в буфер захоплення. Використання фільтрів значно прискорює і спрощує аналіз, оскільки виключає перегляд непотрібних в даний момент пакетів.

• Перемикачі - це деякі умови початку і припинення процесу захоплення даних з мережі, що задаються користувачем. Такими умовами можуть бути виконання ручних команд запуску і зупинки процесу захоплення, тривалість процесу захоплення, поява певних значень в кадрах даних. Перемикачі можуть використовуватися спільно з фільтрами, дозволяючи більш детально й тонко проводити аналіз, а також продуктивніше використовувати обмежений обсяг буфера захоплення.

• Пошук. Деякі аналізатори протоколів дозволяють автоматизувати перегляд інформації, що знаходиться в буфері, і знаходити в ній дані по заданим критеріям. У той час, як фільтри перевіряють вхідний потік на предмет відповідності умовам фільтрації, функції пошуку застосовуються до вже накопичених в буфері даних.

• Багатоканальність. Деякі аналізатори протоколів дозволяють проводити одночасний запис пакетів від декількох мережевих адаптерів, що зручно для зіставлення процесів, що відбуваються в різних сегментах мережі. Можливості аналізу проблем мережі на фізичному рівні у аналізаторів протоколів мінімальні, оскільки всю інформацію вони отримують від стандартних мережевих адаптерів. Тому вони передають і узагальнюють інформацію фізичного рівня, яку повідомляє їм мережевий адаптер, а вона багато в чому залежить від типу мережного адаптера. Деякі мережні адаптери повідомляють більш детальні дані про помилки кадрів та інтенсивності колізій в сегменті, а деякі взагалі не передають таку інформацію верхнім рівням протоколів, на яких працює аналізатор протоколів.

Методологія проведення аналізу може бути представлена у вигляді наступних шести етапів:

• Захоплення даних.

• Перегляд захоплених даних.

• Аналіз даних.

• Пошук помилок (більшість аналізаторів полегшують цю роботу, визначаючи типи помилок і ідентифікуючи станцію, від якої прийшов пакет з помилкою).

• Дослідження продуктивності. Розраховується коефіцієнт використання пропускної здатності мережі або середній час реакції на запит.

• Докладне дослідження окремих ділянок мережі. Зміст цього етапу конкретизується в міру того, як проводиться аналіз.

Зазвичай процес аналізу протоколів займає відносно небагато часу - 1-2 робочих дні.

Обладнання для діагностики та сертифікації кабельних систем

До обладнання даного класу відносяться мережеві аналізатори, прилади для сертифікації кабелів, кабельні сканери і тестери. Перш, ніж перейти до більш докладного огляду цих пристроїв, наведемо деякі необхідні відомості про основні електромагнітні характеристики кабельних систем.

Основні електромагнітні характеристики кабельних систем

Основними електричними характеристиками, що впливають на роботу кабелю, є: затухання, імпеданс (хвильовий опір), перехресні наводки двох кручених пар і рівень зовнішнього електромагнітного випромінювання.

Перехресні наводки між витими парами або NearEndCrosstalk (NEXT) - являють собою результат інтерференції електромагнітних сигналів, що виникають у двох кручених парах. Один з кабелів крученої пари передає сигнал, а другий - приймає. При проходженні сигналу по одному з кабелів, наприклад, по тому, що передає, у кабелі, що приймає сигнал виникають перехресні наводки. Величина NEXT залежить від частоти переданого сигналу - чим вище величина NEXT, тим краще (для категорії 5 NEXT повинен бути не менше 27 Дб при частоті 100 Мгц, для кабелю категорії 3 на частоті 10 МГц NEXT повинен бути не менше 26 Дб).

Затухання (Attenuation) - являє собою втрату амплітуди електричного сигналу при його поширенні по кабелю. Затухання має два основних джерела: електричні характеристики кабелю і поверхневий ефект. Останній пояснює залежність затухання від частоти. Затухання вимірюється в децибелах на метр. Для кабелю категорії 5 при частоті 100 Мгц загасання не повинно перевищувати 23.6 Дб на 100 м, а для кабелю категорії 3, за стандартом IEEE 802.3 10BASE-T, допустима величина затухання на сегменті довжиною 100 м не повинна перевищувати 11,5 Дб при частоті змінного струму 10 МГц.

Імпеданс (хвильовий опір) - це повний (активне і реактивне) опір в електричному ланцюзі. Імпеданс вимірюється в омах і є відносно постійною величиною для кабельних систем. Для неекранованої крученої пари найбільш часті значення імпедансу - 100 і 120 Ом. Характерні значення імпедансу для мереж стандарту Ethernet на коаксіальному кабелі становлять 50 Ом, а для мереж стандарту Arcnet - 93 Ом. Різкі зміни імпедансу по довжині кабелю можуть викликати процеси внутрішнього відображення, що призводять до виникнення стоячих хвиль. Стояча хвиля — тип коливань у неперервному середовищі, при яких кожна точка середовища здійснює періодичний рух зі сталою амплітудою, залежною від її положення. Стоячі хвилі не переносять енергію. Робоча станція, підключена до кабелю у районі вузла стоячої хвилі, не зможе отримувати адресовані їй повідомлення.

Активний опір - це опір постійному струму в електричному ланцюзі. На відміну від імпедансу активний опір не залежить від частоти і зростає зі збільшенням довжини кабелю. Для неекранованої крученої пари категорії 5 активний опір не повинен перевищувати 9.4 Ом на 100 м.

Ємність - це властивість металевих провідників накопичувати енергію. Два електричних провідника в кабелі, розділені діелектриком, являють собою конденсатор, здатний накопичувати заряд. Ємність є небажаною величиною, тому її слід робити якомога менше. Високе значення ємності в кабелі приводить до спотворення сигналу і обмежує смугу пропускання лінії. Для кабельних систем категорії 5 значення ємності не повинен перевищувати 5.6нФ на 100 м.

Рівень зовнішнього електромагнітного випромінювання, або електричний шум - це небажана зміна напруги в провіднику. Електричний шум буває двох типів: фоновий і імпульсний. Електричний шум можна також розділити на низько-, середньо-і високочастотний. Джерелами фонового електричного шуму є в діапазоні до 150 КГц лінії електропередачі, телефони і лампи денного світла; в діапазоні від 150 КГц до 20 Мгц комп'ютери, принтери, ксерокси; в діапазоні від 20 МГц до 1 ГГц – теле- і радіопередавачі, мікрохвильові печі. Основними джерелами імпульсного електричного шуму є мотори, перемикачі і зварювальні агрегати. Електричний шум вимірюється в мВ. Кабельні системи на крученій парі не сильно схильні до впливу електричного шуму (на відміну від впливу NEXT).

Мережеві аналізатори

Мережеві аналізатори (не слід плутати їх з аналізаторами протоколів) являють собою еталонні вимірювальні інструменти для діагностики та сертифікації кабелів і кабельних систем. Як приклад можна привести мережеві аналізатори компанії HewlettPackard - HP 4195A і HP 8510C. Мережеві аналізатори містять високоточний частотний генератор і вузькосмуговий приймач. Передаючи сигнали різних частот в передавальну пару і вимірюючи сигнал у приймальній парі, можна виміряти затухання і NEXT. Мережеві аналізатори - це великогабаритні і дорогі прилади, призначені для використання в лабораторних умовах спеціально навченим технічним персоналом.

Кабельні сканери

Дані прилади дозволяють визначити довжину кабелю, NEXT, затухання, імпеданс, схему розводки, рівень електричних шумів і провести оцінку отриманих результатів. Існує досить багато пристроїв даного класу, наприклад, сканери компаній MicrotestInc., FlukeCorp., DatacomTechnologiesInc., ScopeCommunicationInc. На відміну від мережевих аналізаторів сканери можуть бути використані не тільки спеціально навченим технічним персоналом, але навіть адміністраторами-новачками.

Для визначення місця розташування несправності кабельної системи (обриву, короткого замикання, неправильно встановленого роз'єму і т.д.) використовується метод "кабельного радара", або TimeDomainReflectometry (TDR). Суть цього методу полягає в тому, що сканер випромінює в кабель короткий електричний імпульс і вимірює час затримки до приходу відбитого сигналу. За полярності відображеного імпульсу визначається характер пошкодження кабелю (коротке замикання або обрив). У правильно встановленому і підключеному кабелі відбитий імпульс зовсім відсутній.

Точність вимірювання відстані залежить від того, наскільки точно відома швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль у кабелі. У різних кабелях вона буде різною. Швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль у кабелі (NVP) зазвичай задається у відсотках до швидкості світла у вакуумі. Сучасні сканери містять в собі електронну таблицю даних про NVP для всіх основних типів кабелів і дозволяють користувачеві встановлювати ці параметри самостійно після попереднього калібрування.

Найбільш відомими виробниками компактних кабельних сканерів є компанії MicrotestInc., WaveTekCorp., ScopeCommunicationInc.

Тестери

Тестери кабельних систем - найбільш прості і дешеві прилади для діагностики кабелю. Вони дозволяють визначити пошкодження кабеля, проте, на відміну від кабельних сканерів, не дають відповіді на питання про те, в якому місці стався збій.

Перейти до Засоби аналізу та оптимізації мереж