3.2 Методики тестування Ethernet

Вимірювання коефіцієнта помилок в Ethernet

Цей сценарій тестування використовується для перевірки цілісності лінії в процесі інсталяції та активації лінії Ethernet. Метод грунтується на відправці тестової комбінації по лінії Ethernet і вимірі співвідношення бітів містять помилку до кількості відправлених бітів.

Важливим моментом конфігурації для виміру коефіцієнта помилок (BER) є рівень кадрів (FL). Є різні рівні від Рівня 0 до Рівня 4, кожен рівень описує способи інкапсуляції для відправляємої тестової комбінації. Найбільш часто використовувані рівні це FL1, FL2, FL3 і FL4, оскільки вони представляють собою останні 4 рівня моделі OSI. Кожен з цих рівнів має свої відмінності в обробці даних:

• FL1: Дані відправляються частинами з IFG між тестовими пакетами для забезпечення синхронізації з приймаючим кінцем. FL1 ставиться до формування кадру на самому нижньому рівні і, тому, побічно тестується верхніми рівнями кадрообразованія.

• FL2: Дані інкапсулюються в кадр Ethernet. Це є необхідною умовою для перевірки можливості передачі тестових пакетів через мережу, яка містить комутатори і маршрутизатори.

• FL3: Дані інкапсулюються в заголовок IP і потім інкапсулюються в кадр Ethernet. Це дозволяє перевірити можливість передачі даних мережею, яка містить маршрутизатори.

• FL4: Дані інкапсулюються в заголовок UDP і потім інкапсулюються в заголовок IP і в кадр Ethernet. Ця інкапсуляція дозволяє переконатися в тому, що тестова комбінація може передаватися транспортними сервісами, які набагато більше походять на реальний Інтернет і дозволяють проводити тестування через файрволи.

Гнучкість, забезпечувана різними рівнями, дозволяє проводити вимірювання BER:

• В прозорих мережах, де Ethernet кадри передаются без обробки на різних рівнях

• В комутованих мережах, де Ethernet кадри передаются згідно своїм МАС адресам

• В комутованих мережах, де Ethernet кадри передаются згідно своїм IP адресам

• Між мережами, де тестові кадри можуть бути відправлені в зовнішні мережі через

відповідні шлюзи

Тестування за допомогою мтодики RFC 2544

Серія тестів RFC 2544 була розроблена в якості методу оцінки пов'язаних між собою мережевих елементів. Завдяки своїй можливості вимірювати пропускну здатність, берстность, втрати кадрів і затримку ця методика також використовується для тестування мереж на основі Ethernet і в даний час є стандартом «де-факто» для оцінки продуктивності Ethernet мереж. У цій методиці для тестування визначені різні розміри кадрів (64, 128, 256, 512, 1024, 1280 і 1518 байт), час вимірювання для кожного етапу тесту (повинно бути не менше 60 або 120 секунд (для вимірювання затримки)), формат кадру (IP / UDP) та інші параметри.

• Вимірювання продуктивності (throughput) дозволяє технічним фахівцям отримати значення максимальної швидкості, на якій не відбувається втрати кадрів, що проходять через тестовану систему. За допомогою отриманого значення максимальної швидкості можливо визначити доступну смугу пропускання віртуального Ethernet з'єднання.

• Вимірювання нерівномірної передачі даних - берстності (burstability або back-to-back). Тест являє собою передачу кадрів фіксованої довжини зі швидкістю, при якій дотримується мінімально можливу відстань між кадрами (максимальна швидкість), протягом короткого або середнього проміжку часу, починаючи від стану простою. Результатом тесту є кількість кадрів з найбільш тривалою передачею, при якій тестований пристрій або мережа не втрачає жодного кадру.

• Вимірювання втрати кадрів (frame loss) дозволяє розрахувати відсоток кадрів, що не були передані мережевим елементом при постійному навантаженні через нестачу апаратних ресурсів. Це вимір може бути корисним для отримання інформації про те, як мережевий елемент буде себе вести в разі ненормальних умов навантаження в мережі.

• Вимірювання затримки (latency) (для мережевих елементів з буферизацією) дозволяє виміряти значення тимчасового інтервалу, який обчислюється від моменту, коли останній біт вхідного кадру досягає вхідного порту і закінчується коли перший біт вихідного кадру покидає вихідний порт. Тобто це час, який необхідно біту для проходження мережі та повернення назад. Відхилення затримки в деяких випадках може бути проблемою, оскільки для таких протоколів як VoIP зміни затримки або велика затримка можуть призвести до погіршення якості голосового звя’зку.

Методика RFC 2544 була створена для оцінки різних параметрів. За допомогою вимірювання продуктивності, затримки передачі, берстності та вимірювання цілісності лінії.

Тестування за допомогою зворотного шлейфу.

Типовий тест для Ethernet вимагає наявності тестера на одному кінці лінії для введення трафіку в мережу і тестера на іншому кінці лінії для прийому цього трафіку і вимірювання статистики. При такому підході необхідно наявність двох вимірювачів, по одному на кожному кінці. Більш легке і економічне рішення - це використання одного вимірювального приладу на ближньому кінці лінії (в якості генератора і аналізатора), який підтримує функцію установки логічного шлейфа для виконання прийому і передачі трафіку назад до тестеру для аналізу. Таким чином, усувається необхідність у другому вимірнику на дальньому кінці, і усуваються пов'язані з цим витрати.

Традиційні методи установки шлейфу

Пристрій для установки шлейфу на фізичному рівні є недорогим і легким рішенням, однак воно також має і свої недоліки, які не дозволяють його використовувати в комутованих і маршрутизованих мережах. Проблемою цих пристроїв є те, що використовуваний Ethernet МАС адреса є унікальним для кожного пристрою, тому в мережі неможливо поява двох пристроїв з одним і тим же МАС адресою. З пристроєм для установки фізичного шлейфу за наявності обладнання працюючого на рівні 2, яке займається комутацією трафіку, один і той же МАС адрес буде виявлено на двох різних портах. Також фізичний метод не може використовуватися за певних швидкостей і видів середовища передачі, наприклад 1000 Base-T, оскільки це середовище значно обмежує застосування функцій зі зворотнім шлейфом.

Функція установки зворотного шлейфу також може виконуватися віддаленим пристроєм, яким кінчається лінія. Це пристрій відтворює Ethernet кадри також як і фізичний шлейф. Великою перевагою такого підходу є можливість використання будь-яких швидкостей для теста, оскільки в цьому випадку відтворюється рівень Ethernet. Іншою перевагою є те, що шлейф може бути встановлений або знятий віддалено. Недолік цього методу проявляється в принципі роботи самих пристроїв, а саме оскільки такі пристрої працюють на рівні 2, то вони будуть відкидати кадри з помилками тим самим, спотворюючи статистику. Це обмежує їх застосування для тестування. Також в цьому методі не відбувається заміни адрес на рівні 3, тобто там, де маршрутизатори теж можуть відкидати кадри з неправильними IP адресами. З-за всіх цих обмежень ці пристрої не можуть використовуватися в маршрутизованих мережах.

Інтелектуальний шлейф: Заміна адрес.

Найкращим рішенням є застосування інтелектуального шлейфу, оскільки такий прилад дозволяє встановити шлейф для повернення трафіку назад до тестеру і робить заміну МАС і IP адрес для відповідності правил функціонування Ethernet. Інтелектуальний шлейф повертає назад з заміною МАС і IP адрес тільки трафік, який призначений цьому пристрою і це може бути зроблено на швидкості функціонування середовища (пропускна здатність 100%), незалежно від параметрів VLAN і без будь-яких втрат.

Інтелектуальний шлейф з віддаленим виявленням.

Додатковою корисною функцією є функція віддаленого виявлення. Без неї користувач повинен точно знати МАС і IP адреси віддаленого пристрою для того, щоб мати можливість оперувати шлейфом. Звичайно це вимагає другого учасника, який на дальньому кінці зможе передати необхідну інформацію вимірнику. Це повністю підриває ідею використовувати мінімум персоналу для проведення тестування.

Функція віддаленого виявлення усуває необхідність в наявності додаткових рук, дозволяючи одному вимірнику виявляти наявність усіх підключених блоків в мережі. Докладна інформація включає в себе IP і МАС адреси, ідентифікаційну інформацію віддалених блоків та їх статус. Дистанційна ідентифікація складається з налаштованих користувачем міток, які дозволяють ідентифікувати віддалений блок в процесі виявлення, при цьому також відображається і інформація про їх стан (який тест знаходиться у процесі виконання, чи вільний блок чи ні). Адреси IP і МАС - є параметрами віддаленого порту підключеного до тестованої мережі. При цьому IP адреса також може бути отримана від DHCP сервера.

Після того як сканування завершено користувач може вибирати певний блок та активувати та деактивувати функцію установки віддаленого шлейфу. Всі параметри місця призначення (MAC і IP адреси) автоматично застосовуються до тестових потоків, зменшуючи кількість кроків конфігурації. З цього моменту користувач може запустити будь-який тест з установкою шлейфу на віддаленому блоці. Весь відправляється трафік буде переданий назад і проаналізований локальним тестером. За допомогою цього інструменту один користувач стає повністю самостійною і отримує можливість контролювати обидва кінці (найближчий і віддалений).

Інструменти для перевірки IP з'єднання

Тестування IP підключення дозволяє перевіряти досяжність віддаленого IP адреси за допомогою функцій Ping і Traceroute.

Інструмент Ping використовується для перевірки досяжності певної адреси всередині або за межами підмережі. Інструмент Traceroute є зміненою версією команди Ping і використовується для визначення маршруту або кількості стрибків, які потрібні для досягнення потрібної адреси.

Ці базові інструменти є необхідними для проведення тестування через маршрутизовані мережі, оскільки вони дозволяють адміністратору мережі переконатися в досяжності потрібної адреси. У разі ж затримки при спробі протестувати віддалену адресу, інструмент допоможе визначити чи знаходиться джерело проблеми у вибраному маршруті. Узагальнюючи можна сказати, що результати, одержані за допомогою цих тестів, дозволяють виявити проблеми, пов'язані з конфігурацією мережі.

3.3 Показники оцінки ефективності.

Головною вимогою, що ставиться до мереж є виконання мережею того набору послуг, для надання яких вона призначена. Всі інші вимоги – продуктивність, надійність, сумісність, керованість, захищеність, розширюваність і масштабованість – пов'язані з якістю виконання цього основного завдання. До основних характеристик продуктивності мережі відносяться: час реакції, пропускна спроможність і затримка передачі. Час реакції визначається як час між виникненням запиту до якого-небудь мережевого сервісу і здобуттям відповіді на нього. Пропускна спроможність відображає об'єм даних, переданих мережею за одиницю часу. Затримка передачі дорівнює інтервалу між моментом отримання пакету на вхід мережевого пристрою і моментом його появи на виході цього пристрою. Для оцінки надійності мереж використовуються різні характеристики, у тому числі: коефіцієнт готовності, що означає час, протягом якого система може бути задіяна; безпека, тобто здатність системи захистити дані від несанкціонованого доступу; відмовостійкість – здатність системи працювати в умовах відмови деяких її елементів. Сумісність означає, що мережа здатна включати найрізноманітніше програмне і апаратне забезпечення.

Керованість мережі має на увазі, можливість централізовано контролювати стан основних елементів мережі, виявляти і вирішувати проблеми, що виникають при роботі мережі, виконувати аналіз продуктивності і планувати розвиток мережі. Масштабованість означає можливість порівняно легко додавати і нарощувати кількість вузлів мережі і протяжность зв’язків в досить широких масштабах, при цьому продуктивність мережі не погіршується. Прозорість – властивість мережі приховувати від користувача деталі свого внутрішнього стану, спрощуючи тим самим його роботу в мережі. Якість обслуговування визначає кількісні оцінки вірогідності того, що мережа передаватиме певний потік даних між двома певними вузлами відповідно до потреб додатка або користувача.

У міру збільшення мережі ускладнюється її обслуговування і діагностика, з чим зіштовхується адміністратор при першій же відмові. Найскладніше діагностувати багатосегментні мережі, де обладнання розкидане по великому числу приміщень, далеко віддалених один від одного. З цієї причини мережевий адміністратор повинен починати вивчати особливості своєї мережі вже на фазі її формування і готувати себе і мережу до майбутнього ремонту. При виникненні нештатної ситуації адміністратор повинен зуміти відповісти на ряд питань:

• чи пов’язана проблема з устаткуванням або програмним забезпеченням;

• відмова викликана пошкодженням програми, невірним вибором конфігурації або помилковими діями користувача.

Починати треба з вичерпного документування апаратної і програмної частини мережі. Адміністратор завжди повинен мати під рукою схему мережі, що відповідає реальному стану на даний момент, і ґрунтовний опис конфігурації програмного забезпечення з вказівкою всіх параметрів (фізичні і IP-адреси всіх інтерфейсів, маски, імена пристроїв, маршрутизаторів, значення MTU, MSS, TTL і інших системних змінних, типові значення RTT і інших параметрів мережі, виміряних в різних режимах.). В межах локальної мережі пошук несправності можливий за допомогою тимчасового ділення її на частини. У міру інтеграції мережі в Інтернет такі прості способи стають недостатніми або неможливими.