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  • 以太网业务维护测试工具浅谈

  •    如何保证新建企业网的通信质量和改善现有网络性能一直是困扰企业网维护人员的问题。用户有时会有这种经验:当向企业网络维护人员报告网络浏览或通信速度过慢等问题时,似乎系统管理员也是一头雾水。通常,在网络规模与组织不大的情况下,资深的网络维护人员凭借经验和网管平台可以解决基本的网络故障;若网络规模较大或结构复杂,故障的解决也许不会简单。在对整个网络与业务影响不大的情况下,甚至个别问题会因得不到充分重视而悬而不决。当然申请升级更快的系统或者增加更多带宽可以部分或暂时解决问题,而随之而来的网络运营成本也是企业不得不面对的两难。
      
       显然改善网络性能应该标本兼治。业界目前没有成型的企业网维护规范,就经验而看,维护测试所需的必要工具、网络定期审计管理、网络维护流程的规范化与系统化都是减少维护成本,提高维护效率的有力手段。这些手段可以隔离、定位与排除网络故障,预测现有网络健康状况、潜在的失效与长期发展趋势。其中,尤以测试工具更为重要,因为其成效立竿见影,并成为其他网络维护手段的基础。以太网是企业网的重要组成部分。目前大多数企业网的内部通信服务与外部业务支持都是建构在以太网基础上的。下面将就10/100M 以太网网络性能测试工具的要求进行探讨。
      
       低层物理设施的验证测试
      
       物理设施的检测是隔离与排除故障的基本方法,而对线缆的检测与验证是以太网网络全面故障诊断的重要步骤。测试工具应能够以简捷快速的方式实现对线长、衰减、近端串扰(NEXT)、回波损耗等关键运行参数的测试,并根据测试结果准确地诊断与排除故障。这些测试参数应该能与相关标准规定的门限进行比对,从而直观地指示与比对指标参数。主要测试指标的含义与规定如下所示。
      
       衰减 衰减测量主要是测量信号在给定网段中传输的幅度损耗,衰减常以dB来表示,任何传输路径上的总衰减值都不能超过标准所规定的极限值,传输通路所能允许的最大衰减称为损耗预算。除了线缆本身会引起的衰减之外,用于扩展网段跨距的连接器也会产生很大的衰减。
      
       串扰和近端串扰 串扰是使用双绞线介质的局域网中最主要的噪声源,它是一根双绞线对中的信号在相邻双绞线对中产生的容性和感性耦合现象。串扰的大小以实际信号幅度与耦合信号幅度之比来衡量。如果实际信号与耦合信号的幅度都是在同一端测量的,则称为近端串扰(NEXT),以dB来表示。NEXT的值越大,线路上的串扰就越小,传输通路的质量也就越高。由于串扰与数据信号的频率有关,因而要测量不同频率下所有线对组合的串扰大小。例如,如果被测对绞电缆中有四根双绞线对,则至少要测量12次。在TSB 67技术规范中,描述了频率范围在1~31.25MHz,间隔为250KHz的NEXT测量方法。在实际应用中,为了减轻串扰干扰,将对绞电缆中的线对绞合起来,这也是为什么局域网中使用的对绞电缆(TIA/EIA 3类、4类或5类线)的绞合度比电话电缆(TIA/EIA一类线)要高得多的原因。
      
       衰减/串扰比 为了正确评价衰减和串扰对传输通路误码率的影响,还需要测量双绞线的衰减/串扰比(ACR,Attenuation-to-Crosstalk Ratio)。ACR的计算很简单,只要拿被测线路的NEXT(单位为dB)减去被测线路的衰减(单位也为dB)即可。ACR的值越趋近于0dB,通信差错的概率就越大。
      
       回波损耗 回波损耗是由电缆连接器的阻抗异常引起的,反射信号叠加在有用信号上就会产生信号抖动,将测得的实际信号波形与相关标准给出的样图相比较,就可以得出信号抖动的大小。与NEXT相同,反射也以dB来表示,也应在不同频率下进行多次测量。
      
       线缆长度 可以用时域反射计(TDR,Time-Domain Reflectometer)来测量,即由TDR向被测线缆插入测试信号脉冲,并记录脉冲从被测线缆对端返回所经历的时间(以ns为单位),然后再乘以该线缆中的信号传播速度即可得到被测线缆的长度。因为被测线缆段的两端及沿途的连接点处均会产生反射信号,所以这种测试方法能够检测线缆的故障数量及其位置。
      
       网络业务层面的基本测试要求
      
       网络设备的自动发现与查找 网络设备的自动发现与查找是以太网的基本测试要求。通过这一功能可以一目了然网络节点信息。通常情况下,仪表一经接驳到网络上,它就会自动发现相关的设备,如Web服务器和电子邮件服务器,并应形成完整列表显示重要设备,包括文件服务器、域控制器、WINS服务器和DHCP服务器,还应该包括Novell服务器、Unix服务器、SNMP代理和路由器等设备。用户可以根据列表选择测试单台服务器或设备的基本性能。
      
       网络业务性能的关联与评估 用户在享受网络服务的同时也会考虑相关的问题,比如怎样才能迅速登录服务器?如何高效地在文件服务器上读写信息?能够以多快的速度从Web服务器或电子邮件服务器上检索文件或网页?能否在可以接受的时间内,从DHCP服务器上获得基本配置信息?
      
       网络的测试工具应该能够将收集到的下层电路/设备相关信息与网络的业务性能相关联。这种关联应该以一种量化值,并能够对业务性能加以区分的方式来直观地告诉网络维护人员网络的可用性,网络发生故障是在节点还是线路连接。仪表应具备相应的评估机制来实现这种量化等级评估。如果网络发生拥塞、链路故障或产生网络瓶颈,系统就应指示该服务器的性能等级,而不应该对网络业务劣化视而不见,直到网络业务中断才告警指示。一旦确定评估等级,用户就可以采用其他测试来确定性能劣化是源于物理连接还是服务器性能问题,这也就可以进一步确定责任面。到目前为止,用户通常使用两种工具解决这类问题。第一种工具是使用手持式设备,其只能解决下三层的问题。它提供与利用率、地址、第一层到第三层协议与路由的有关信息,但是它的功能简单,甚至不能查看一个TCP会话。第二种工具是专用软件产品,这些产品可以在网络中模拟发送某类业务,但是这类产品成本高昂。应该充分考虑到不同的应用与需求,针对最根本的问题,即服务器对客户端请求的响应性能如何,从而确定故障原因。为了更便捷地实现这种服务,仪表应该可以定制创建基本的性能评估测试套件,下次测试就无需设置而直接调用已存的测试套件与配置,提高测试效率。
      
       值得一提的是,这种评估和关联应该包括现行以太网中主要服务器和设备,包括Web服务器、NT文件服务器、电子邮件服务器、DNS服务器、WINS服务器、DHCP服务器、FTP服务器、Novell服务器和打印服务器,以及路由器等。
      
       网络资源与业务仿真功能 网络中的每台服务器都有一个或多个存在的目的或用途,这些统称为服务,例如一台设备可能提供邮件服务、Web服务或地址分配服务,根据其提供服务的类型来定义该种设备的服务器类别。仪表应具有简单的网络资源与业务仿真功能,通过仿真网络中的一台客户端设备,来衡量网络提供的速度和效率。这样向关键设备发出服务请求,然后把结果与合理的预期情况进行比较,实现对网络关键资源的性能评估。
      
       网络基本测试工具 网络的基本通断的验证、网络开通前流量模拟,或确定网络中站点的响应需要用到某些网络基本工具,比如Ping、TraceRoute,包括流量发生测试,都是实用而便捷的工具。这些小测试工具可以直观地帮助维护人员判断基本的网络可用性。
      
       网络数据库的完备性 当以太网发生故障时,比如配置错误或是站点的可用性发生问题,差错情况都应该保留记录,同时每次网络测试结果也应该存在相应的测试数据库中,从而为了解网络状况或对今后维护工作提供帮助。另外,网络常常由于升级或拓扑改变而发生变化,包括安装软件、PC机、工作站、网桥、路由器和交换机等;相应的管理任务,如需要配置用户接入权限等。所有的这些任务都必须严格遵照相应的管理流程并记录在案。由于很大一部分网络故障都出在没能很好地规划网络,以及在网络实施中配置会发生变动,因而需要详细记录网络中近期发生的全部变动情况,为今后的故障定位提供详细的文档资料,所以网络数据库也是必须的功能。
      
       网络协议层面的专家分析系统
      
       网络专家分析系统是基于对协议与数据包全面统计与分析基础上,软硬件相结合的网络分析系统。它应该支持局域网、广域网与ATM等各类网络的协议统计分析,可以直观、全面、系统地反映网络健康状况与节点设备信息,帮助测试维护人员诊断定位与排除解决网络故障。它主要着眼于协议层面,深入分析与统计协议特性,对大多数更关心应用与服务的企业网络维护的技术人员而言,应该是基于前面主要功能基础上深化分析工具,可视网络维护的需求进行配置。
      
       实际上,如果仪表具有上述主要功能就可以解决基本的物理层与一些高层业务问题。当然也可以在此基础上进行扩展。然而所谓“术业有专攻”,如果从测试工具的体系设计、应用与成本角度考虑,“万金油”是很不现实的,我们更应强调的是仪表专项功能的全面与完善。如果仪表具有强大的专家分析系统,可以进行详细的数据解码,并深入统计分析网络协议、数据包,同时又能实现很多物理设施的测试;或者低端网络测试仪表具备详尽地协议解码功能都是没有很大必要的。这样的结果将是要么应该深入发展的功能不够全面,要么成本不被市场认同。
      
       随着网络技术的发展,维护测试技术自身也在不断成熟和完善之中,网络维护测试的分工也在细化。根据用户不同层次的需求,针对性地开发高效、便捷与功能丰富的适用测试工具,将真正帮助网络维护人员更好地实现网络良性运行,确保网络服务质量的目标。
      
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