1. Основные понятия и определения технической диагностики

Техническое состояние объекта – совокупность изменяемых в процессе эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент признаками, установленными технической документацией.

Виды технического состояния: состояние исправности, работоспособности, неисправности, неработоспособности, функционирования и т.д.

Контроль технического состояния – это определение вида технического состояния.

Техническое диагностирование – процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью, реализуется в системе ТД (СТД).

Система технического диагностирования -совокупность средств, объекта диагностирования и исполнителей, подготовленных к проведению диагностирования по определенным методам и правилам, установленным в технической документации.

Отказы в зависимости от причин возникновения разделяются на две группы:

• внезапные (непрогнозируемые),

• постепенные (прогнозируемые).

Основой технического обслуживания является техническое диагностирование и прогнозирование состояния сети.

2. Задачи контроля и диагностики сети.Виды диагностики сети.

Диагностика сети – измерение характеристик работы сети.

Диагностику сети можно проводить в процессе ее эксплуатации, без остановки работы пользователей.

Задачи контроля и диагностики сети:

• Проверка работоспособности объекта контроля (ОК) сети;

• Диагностика неисправностей ОК;

• Локализация неисправностей ОК;

• Анализ неисправностей с целью предотвращения их возникновения;

• Проверка запаса работоспособности ОК сети;

• Исследование процесса функционирования ОК с целью выработки рекомендаций для последующей эксплуатации.

• Реактивная диагностика;

• Упреждающая диагностика

Реактивная диагностика применяется для выявления отказов оборудования или узлов компьютерной сети, а также поиска места отказа.

Она выполняется, когда в сети уже произошел сбой и надо быстро локализовать источник и выявить причину.

Упреждающая диагностика должна проводиться в процессе эксплуатации ежедневно.

Основная цель упреждающей диагностики – предотвращение сбоев в работе сети.

Применяя упреждающую диагностику можно заранее знать состояние технических устройств, их ресурс, производительность сети и т.д.

3. Классификация средств диагностики сети.

Средства для диагностики сети условно разделяются на две категории:

Средства мониторинга и управления работой сети.

Анализаторы сетевых протоколов.

Диагностические средства можно по назначению классифицировать по следующим признакам.

Средство предназначено для диагностики или тестирования сети.

Средство предназначены для упреждающей диагностики.

Средство предназначенное для выявления отказов и сбоя сети.

4. Система эксплуатации компьютерной сети

Система эксплуатации – это совокупность взаимосвязанных элементов КС, средств их эксплуатации, исполнителей и документации, взаимодействие которых осуществляется в соответствии с задачами каждого этапа эксплуатации.

Целью исследования эксплуатации КС является обеспечение высокой надежности, эффективности функционирования или применения эксплуатируемой системы по назначению в установленные сроки, большой длительности и готовности к применению.

Большая часть характеристик и показателей эффективности системы эксплуатации КС прямо или косвенно учитывает надежность системы и ее составляющие: безотказность, сохраняемость, долговечность, восстанавливаемость и ремонтопригодность.

5. Основные задачи оптимизации локальных сетей

Для эффективного функционирования сети необходимо решить следующие задачи:

1. Определить критерии эффективности работы сети.

Основные критерии эффективности:

• производительность,

• надежность,

для которых требуется выбрать конкретные показатели оценки.

2. Определить множество варьируемых параметров сети, влияющих на критерии эффективности.

Все варьируемые параметры могут быть сгруппированы различным образом:

• параметры отдельных конкретных протоколов (максимальный размер кадра протокола Ethernet или размер окна неподтвержденных пакетов протокола TCP),

• параметры устройств (размер адресной таблицы или скорость фильтрации моста, пропускная способность внутренней шины маршрутизатора).

3. Определить порог чувствительности для значений критерия эффективности.

Под оптимизацией сети понимают некоторый промежуточный вариант, при котором требуется выбрать такие значения параметров сети, чтобы показатели ее эффективности существенно улучшились. Существуют следующие задачи оптимизации работы сети:

1. Приведение сети в любое работоспособное состояние, которая включает:

• поиск неисправных элементов сети - кабелей, разъемов, адаптеров, компьютеров;

• проверку совместимости оборудования и программного обеспечения;

• выбор корректных значений ключевых параметров программ и устройств, обеспечивающих прохождение сообщений между всеми узлами сети - адресов сетей и узлов, используемых протоколов, типов кадров Ethernet и т.п.

2. Грубая настройка сети - выбор параметров, резко влияющих на характеристики (надежность, производительность) сети.

3. Тонкая настройка параметров сети (собственно оптимизация)

6. критерии эффективности работы сети

Критерии эффективности работы сети могут быть разделены на две группы:

Первая группа характеризует производительность работы сети, вторая группа - надежность.

Производительность сети измеряется с помощью показателей двух типов - временных, оценивающих задержку, вносимую сетью при выполнении обмена данными, и показателей пропускной способности, отражающих количество информации, переданной сетью в единицу времени.

В качестве временной характеристики производительности сети используется время реакции.

Значения этого показателя зависят от типа сервиса, к которому обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому серверу обращается, а также от текущего состояния других элементов сети - загруженности сегментов, через которые проходит запрос, загруженности сервера и т.п.

7.Производительность сети . Основные Показатели производительности сети

Под временем реакции понимается время, которое проходит с момента обращения пользователя к сервису FTP для передачи файла с сервера 1 на клиентский компьютер 1 до момента завершения этой передачи.

Составляющие времени реакции такие как:

• время обработки запросов на передачу файла на сервере,

• время обработки получаемых в пакетах IP частей файла на клиентском компьютере,

время передачи пакетов между сервером и клиентским компьютером по протоколу Ethernet в пределах одного сегмента

Критерием производительности сети является время задержки между передачей кадра Ethernet в сеть сетевым адаптером клиентского компьютера 1 и поступлением его на сетевой адаптер сервера 3.

Этот критерий также относится к критериям типа "время реакции", но соответствует сервису нижнего - канального уровня.

Под временем реакции в данном случае понимается время прохождения кадра от узла-источника до узла-получателя.

При оценке производительности сети по всем узлам в целом используются критерии двух типов:

• средневзвешенные,

• пороговые.

Средневзвешенный критерий представляет собой сумму времен реакции всех или некоторых узлов при взаимодействии со всеми или некоторыми серверами сети по определенному сервису, то есть сумму вида:

где Tij - время реакции i-го клиента при обращении к j-му серверу,

n - число клиентов, m - число серверов.

Пороговый критерий отражает наихудшее время реакции по всем возможным сочетаниям клиентов, серверов и сервисов:

k обозначает тип сервиса.

8. Показатели надежности и отказоустойчивости

Важнейшей характеристикой вычислительной сети является надежность - способность правильно функционировать в течение продолжительного периода времени.

Это свойство имеет три составляющих: собственно надежность, готовность и удобство обслуживания.

Повышение надежности заключается в предотвращении неисправностей, отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечения тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Надежность измеряется интенсивностью отказов и средним временем наработки на отказ.

Надежность сетей как распределенных систем во многом определяется надежностью кабельных систем и коммутационной аппаратуры - разъемов, кроссовых панелей, коммутационных шкафов и т.п., обеспечивающих собственно электрическую или оптическую связность отдельных узлов между собой.

Повышение готовности предполагает подавление в определенных пределах влияния отказов и сбоев на работу системы с помощью средств контроля и коррекции ошибок, а также средств автоматического восстановления циркуляции информации в сети после обнаружения неисправности.

Повышение готовности представляет собой борьбу за снижение времени простоя системы.

Критерием оценки готовности является коэффициент готовности, который равен доле времени пребывания системы в работоспособном состоянии и может интерпретироваться как вероятность нахождения системы в работоспособном состоянии.

Основной эксплуатационный показатель составных частей КС – коэффициент технической готовности, который характеризует одновременно два показателя: безотказность и ремонтопригодность.

9. Основные электромагнитные характеристики кабельных систем.

Все кабели можно разделить на три большие группы:

1) электрические (медные) кабели на основе витых пар проводов (twisted pair), которые делятся на:

• экранированные (shielded twisted pair, STP),

• неэкранированные (unshielded twisted pair, UTP);

2) электрические (медные) коаксиальные кабели (coaxial cable);

3) оптоволоконные кабели (fibre optic).

В настоящее время действуют следующие стандарты на кабели:

• EIA/TIA 568 (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) – американский;

• ISO/IEC IS 11801 (Generic cabling for customer premises) – международный;

• CENELEC EN 50173 (Generic cabling systems) – европейский.

Согласно стандарту EIA/TIA 568, существуют пять основных и две дополнительные категории кабелей на основе неэкранированной витой пары (UTP):

• Кабель категории 1 – это обычный телефонный кабель (пары проводов не витые), по которому можно передавать только речь. Этот тип кабеля имеет большой разброс параметров (волнового сопротивления, полосы пропускания, перекрестных наводок).

• Кабель категории 2 – это кабель из витых пар для передачи данных в полосе частот до 1 МГц. Кабель не тестируется на уровень перекрестных наводок. В настоящее время он используется очень редко. Стандарт EIA/TIA 568 не различает кабели категорий 1 и 2.

• Кабель категории 3 – это кабель для передачи данных в полосе частот до 16 МГц, состоящий из витых пар с девятью витками проводов на метр длины. Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Это самый простой тип кабелей, рекомендованный стандартом для локальных сетей. Еще недавно он был самым распространенным, но сейчас повсеместно вытесняется кабелем категории 5.

Кабель категории 4 – это кабель, передающий данные в полосе частот до 20 МГц. Используется редко, так как не слишком заметно отличается от категории 3. Стандартом рекомендуется вместо кабеля категории 3 переходить сразу на кабель категории 5. Кабель категории 4 тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Кабель был создан для работы в сетях по стандарту IEEE 802.5.

Кабель категории 5 – кабель, рассчитанный на передачу данных в полосе частот до 100 МГц. Состоит из витых пар, имеющих не менее 27 витков на метр длины (8 витков на фут). Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом.

Рекомендуется применять его в сетях типа Fast Ethernet и TPFDDI. Кабель категории 5 примерно на 30—50% дороже, чем кабель категории 3.

Кабель категории 6 – тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 200 (или 250) МГц.

Кабель категории 7 – перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 600 МГц.

10. Методы измерения и диагностики кабельной системы.

Физическая длина кабелей Ethernet ограничивается несколькими факторами:

• Длина носителя и задержка распространения сигнала

• Задержки в повторителях и концентраторах

• Сокращение минимального времени между пакетами (gap), связанное с повторителями

• Задержки в устройствах DTE, связанные с механизмом «прослушивания» носителя

• Время отклика на обнаруженные конфликты

Расщепленная (split) пара — это нарушение витой пары, когда входящий или исходящий сигнал пересылается лишь по одному проводнику пары (т.е. второй проводник витой пары, перекрученный с первым, не используется). Второй проводник помогает отфильтровать нежелательные внешние помехи и перекрестные наводки от соседних пар.

Расщепленные пары появляются при неправильном подключении кабеля к коммутационному блоку или нарушении порядка контактов в обжимном разъеме RJ-45. Стандарт 568-А предписывает для кабелей категории 5 прямое соединение контактов — одинаковый цвет и номер контакта на обоих оконечных соединителях.

11. Оборудование для диагностики и сертификации кабельных систем.

Сетевые анализаторы - эталонные измерительные приборы для диагностики и сертификации кабелей и кабельных систем. Они могут с высокой точностью измерить все электрические параметры кабельных систем, а также работают на более высоких уровнях стека протоколов.

Сетевые анализаторы - это прецизионные крупногабаритные и дорогие (стоимостью более $20000) приборы, предназначенные для использования в лабораторных условиях специально обученным техническим персоналом.

В качестве примера можно привести сетевые анализаторы компании Hewlett Packard - HP 4195A и HP 8510C.

Разъем-заглушку (Hardware loopback) - это разъем, замыкающий выходную линию на входную, что позволяет компьютеру передавать данные самому себе. Разъем-заглушка используется при диагностике оборудования.

2) Расширенный тестер кабеля (Advanced cable tester; Cable tester) - специальное средство позволяющее вести мониторинг трафика сети и отдельного компьютера и выявлять определенные виды ошибок, неисправный кабель или сетевую плату.

Рефлектометр (Time-domain reflectometer) - устройство, предназначенное для выявления дефектов в кабельных линиях рефлектометрическим методом. Суть этого метода состоит в том, что он излучает в кабель короткий электрический импульс и измеряет время задержки до прихода отраженного сигнала. Рефлектометр обнаруживает и классифицирует разрывы, короткие замыкания и другие дефекты, также измеряет длину кабеля и его волновое сопротивление и выдает результаты на экран.

4) Тоновый генератор (Tone generator) - прибор, генерирующий в кабеле переменный или непрерывный тоновый сигнал, по которому тоновый определитель проверяет целостность и качество кабеля. Тоновый определитель - прибор, определяющий целостность и качество кабеля, на основе анализа сигналов, испускаемых тоновым генератором.

5) Цифровой вольтметр (Digital voltmeter) - электронное измерительное устройство общего назначения. Вольтметр позволяет измерять падение напряжения при прохождении тока через резистор, и определять целостность сетевых кабелей.

Кабельные сканеры

Основное назначение кабельных сканеров - измерение электрических и механических параметров кабелей: длины кабеля, параметра NEXT, затухания, импеданса, схемы разводки пар проводников, уровня электрических шумов в кабеле.

Тестеры

Тестер кабеля позволяет проверить основные электрические параметры, от которых зависит работоспособность кабельной линии:

• целостность цепи (connectivity):короткие замыкания и обрывы кабеля, представленные определенным уровнем емкостного сопротивления.

• импеданс (impedance) и обратные потери (return loss);

• погонное затухание (attenuation), вызванное чрезмерно длинными сегментами кабеля или неподходящей категорией кабеля;

• переходное затухание (crosstalk);

• задержка распространения сигнала (propagation delay) и длина линии (cable length);

• сопротивление линии по постоянному току (loop resistance);

• емкость линии (capacitance);

• электрическая симметричность (balance);

наличие шумов в линии (electrical noise, electromagnetic interference).

12. Модель OSI. Уровни модели OSI.Назначение основные задачи каждого уровня

Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, модель OSI ) определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней:

• прикладной,

• представительный,

• сеансовый,

• транспортный,

• сетевой,

• канальный

• физический.

Физический уровень (Physical layer) обеспечивает передачу битов по физическим каналам связи.

Физический уровень определяет:

• характеристики физических сред передачи данных: полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие,

• характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, (например, крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов).

Задачи канального уровня (Data Link layer):

проверка доступности среды передачи,

реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.

На канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames).

Канальный уровень :

обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, для его выделения,

вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру.

Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, которые могут использовать различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей.

Основные функции сетевого уровня:

• доставка данных между сетями,

• возможность правильного выбора маршрута передачи сообщения – маршрутизация.

Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets).

• сетевые протоколы (routed protocols) - реализуют продвижение пакетов через сеть,

Основные функции транспортного уровня:

разделение данных на блоки для пересылки или сборка блоков при приеме,

управление потоком данных и коррекция ошибок,

обеспечение передачи данных с требуемой степенью надежности приложениям или верхним уровням стека (прикладному и сеансовому).

Сеансовый уровень (Session layer)

• Устанавливает сеансы связи между службами,

• Управляет службой логических имен,

• Создает контрольные точки для повторной синхронизации

обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент.

Представительный уровень (Presentation layer):

• обеспечивает форму представления передаваемой по сети информации,

• определяет общие синтаксис и семантику данных,

преобразует данные в формат компьютера путем их кодирования.

Прикладной уровень (Application layer) - это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу.