Способы и меры по устранению неисправностей компьютерной сети

Введение

На сегодняшний день деятельность огромного количества компаний основана на работе компьютерных сетей.
Поэтому любое нарушение в работе сети считается недопустимым.
В связи с этим задача поиска неисправностей в сети
стала одним из самых важных направлений работы на многих предприятиях.
Целью данной работы является изучение способов и мер по устранению неисправностей компьютерных сетей.
Для этого необходимо решить следующие задачи:
- классифицировать основные неисправности компьютерных сетей;
- рассмотреть методы выявления и устранения неисправностей компьютерных систем;
- выделить основные средства для выявления неисправностей компьютерных сетей.
 
1. Классификация неисправностей компьютерных систем.
Неисправности, которые негативно влияют на критерий качества работы компьютерной сети, принято разделять на следующие группы:
- явные адресуемые дефекты,
- явные сетевые дефекты,
- скрытые сетевые дефекты,
- явные узкие места,
- скрытые узкие места.
Явно адресуемые дефекты – это дефекты, причиной возникновения которых является недостижимость конечных либо промежуточных узлов компьютерной сети, выявляемая в процессе попытки получения доступа к ресурсам недостижимого узла. Недостижимость узлов сети может быть следствием физического дефекта сетевых компонентов (некорректный монтаж кабельной системы, отказы повторителей, концентраторов, внешние наводки, отказы сетевых адаптеров) либо некорректной конфигурации сетевого подключения (установка сетевой карты с неподдерживаемым протоколом, неверно заданная маска подсети, дублированный IP-адрес).
Явные сетевые дефекты - это дефекты, следствие которых искажение кадров в процессе их передачи по сети. Основная причина искажения кадров в сети - это дефекты пассивного сетевого оборудования, влияние внешних помех и некоторые неисправности приемо-передающих модулей активного сетевого оборудования.
Примером явных дефектов может быть неисправности в кабельной системе, они проявляются или в виде ошибок соединения, сообщения о которых выдаются операционной системой клиента, или в виде ошибок канального уровня, перехватывающихся анализатором протоколов и многофункциональным сканером. Доля дефектов только пассивного сетевого оборудования может составлять от 65 до 85%.
В отличие от скрытых, явные дефекты сети достаточно просто обнаружить с помощью средств пассивной диагностики. Для этого все проходящие по сети кадры необходимо проанализировать на предмет наличия в них искажений. Тенденция развития сетевых технологий такова, что относительная доля явных дефектов постоянно снижается. С одной стороны, это вызвано переходом с коаксиального кабеля на витую пару и оптику, что повышает помехоустойчивость каналов передачи информации. С другой стороны, активное сетевое оборудование становится все более сложным, и это повышает вероятность появления в нем скрытых дефектов.
Скрытые дефекты замедляют работу сети, но не вызывают появления искаженных кадров. К таким относятся: некорректная настройка датчика межкадровой паузы на сетевой плате, приводящая либо к захвату сети дефектной сетевой платой, либо к ее постоянному простою; искажение информации после проверки контрольной суммы в активном сетевом оборудовании; дефекты в микропрограммном обеспечении коммутаторов, приводящие к необоснованному удалению кадров из портов либо к взаимной блокировке портов.
Кроме адресуемых, явных и скрытых сетевых дефектов на приведенный выше критерий качества работы сети влияет пропускная способность сети как объекта диагностирования, которая соответствует уровню ее самого низкопроизводительного компонента, так называемого узкого места. Им могут быть активное оборудование (коммутатор, концентратор, маршрутизатор, сервер), программное обеспечение, один или несколько параметров настройки оборудования или программного обеспечения, настройки сетевой операционной системы.
Рассмотрим примеры скрытых дефектов.
«Сетевая плата плохо слышит паузу». Одним из широко распространенных недостатков сетевых плат является дефект, когда датчик паузы в сетевой плате настроен на время, несколько большее, чем 9,6 мкс (для Ethernet). В этом случае, при наличии нескольких активных станций, станция с такой сетевой платой будет ждать более длинной паузы и, следовательно, уступать канал всем остальным станциям, когда те одновременно с ней хотят передавать данные. Свои кадры «глухая» станция будет передавать только в те моменты, когда ни одна другая станция коллизионного домена не имеет кадров для передачи. В результате «глухая станция» будет работать медленней всех остальных станций, однако никаких искаженных кадров в сети не появится.
«Искажение информации после проверки контрольной последовательности CRC». Этот недостаток может встречаться в любом активном сетевом оборудовании и заключается в том, что искажение информации происходит уже после ее приема из сети и проверки CRC. Предположим, что сетевая плата или коммутатор принимает кадр из сети, проверяет поле CRC и, не обнаружив ошибки, передает данные драйверу. Если из-за какой-либо ошибки, например дефекта приемного буфера сетевой платы, данные окажутся искажены, то такое искажение информации может остаться незамеченным сетевой ОС (при отсутствии проверки контрольной суммы на транспортном уровне). Как и в предыдущем случае, никаких искаженных кадров в сети не появится.
«Скрытые дефекты» в микропрограммном обеспечении коммутаторов». Недостатки в микропрограммном обеспечении коммутаторов приводят к удалению кадров из обращения при высокой пиковой нагрузке или к взаимной блокировке портов (высокая пиковая загрузка одного порта вызывает блокировку другого порта). Разработчики пассивных средств диагностики отреагировали на тенденцию увеличения доли «скрытых дефектов» выпуском экспертных систем для обнаружения симптомов «скрытых дефектов». Первой это сделала компания Network General (сейчас Network Associates) в анализаторе протоколов Sniffer, обеспечив себе в течение двух лет доминирующую позицию на рынке анализаторов протоколов. Затем в гонку вступила компания Hewlett-Packard с продуктом LAN Internetwork Advisor, а вслед за ней компания Wandel & Goltermann (сейчас Wavetek Wandel Goltermann) с продуктом Mentor. Сегодня все серьезные игроки на рынке диагностических средств предлагают экспертные системы в качестве интегральной составляющей анализатора сетевых протоколов или дополнительной опции. Таким образом, экспертная система становится обязательным атрибутом для эффективной диагностики сети, что иногда очень существенно удорожает стоимость диагностического средства.
К явным узким местам относятся общие сетевые ресурсы с недостаточной пропускной способностью: неадекватная прикладным задачам, выполняемым в наблюдаемой сети, производительность процессора или дисковой подсистемы сервера, недостаточная пропускная способность коммутатора или канала связи. Узкие места явного типа можно обнаружить с помощью измерения основных системных характеристик компонентов сети, их сравнения между собой и выявления наиболее загруженного компонента, который и будет узким местом.
Скрытыми узкими местами являются такие алгоритмы, процессы или параметры настройки оборудования либо программного обеспечения, из-за которых пропускная способность сети оказывается неадекватно низкой. К категории скрытых узких мест относятся параметры настройки оборудования, вызывающие широковещательные штормы, или параметры настройки прикладного ПО, приводящие к увеличению доли коротких кадров. К категории скрытых узких мест следует отнести и алгоритмы работы прикладного ПО, следствием которых является неэффективное использование пропускной способности сети, например, некорректно реализованная методология поиска файлов, зацикливание запроса, перекрытие запросов с ответами. Для выявления скрытых узких мест пассивные измерения характеристик компонентов сети являются недостаточными, здесь требуется проведение дополнительных экспериментов с воздействием на уровень нагрузки сетевого трафика.
Повышение эффективности работы прикладного ПО не входит в задачи диагностирования сетей. Тем не менее, именно неэффективные алгоритмы работы либо настройки прикладного ПО могут являться причиной неудовлетворительного времени реакции сервера на запрос клиента. Таким образом, в задачи диагностирования компьютерных сетей должна быть включена задача определения среды-носителя неисправности: сеть либо прикладное ПО.
Дж. Хогдалл предлагает классификацию сетевых неисправностей в соответствии с уровнями модели OSI (таблица 1). Здесь явно указываются причины сетевых дефектов, что является преимуществом по сравнению с компонентным представлением КС, где оперируемым является только местонахождение дефекта. Тем не менее, здесь модель неисправностей сети не включает в себя структуру сети по ее компонентам, а базируется на уровнях модели OSI, в соответствии с которыми выполняются разработка и функционирование аппаратного и программного обеспечения сети. Таким образом, компонент-носитель дефекта не указан явно, а подразумевается, исходя из наборов функций, задействованных на каждом уровне модели OSI и являющихся стандартными.