LAN TESTING. LAN (Local Area Network) Esse si distinguono dagli altri tipi di rete per tre caratteristiche: dimensioni tecnologia di trasmissione topologia.

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1 LAN TESTING

2 LAN (Local Area Network) Esse si distinguono dagli altri tipi di rete per tre caratteristiche: dimensioni tecnologia di trasmissione topologia Le LAN, o reti locali, sono reti di calcolatori private impiegate per consentire lo scambio di informazioni e la condivisione di risorse tra calcolatori.

3 LAN: topologia a bus Ogni sistema è collegato a tutti gli altri attraverso un unico mezzo trasmissivo broadcast così che, quando un sistema trasmette, tutti gli altri ricevono simultaneamente Il bus è realizzato tipicamente con cavi coassiali

4 LAN: topologia ad anello(1) Ogni sistema è collegato al successivo con un mezzo trasmissivo punto-punto e l’ultimo sistema è poi collegato al primo così da formare un anello unidirezionale, in cui ogni nodo ha anche una funzionalità di ripetizione dei messaggi inviati dagli altri.

5 LAN: topologia ad anello(2)  L’operatività dell’intera rete è compromessa nel caso in cui un sistema si guasti oppure semplicemente venga spento. Per ovviare a questo problema si può ricorrere a:  un concentratore di fili  un doppio anello controrotante  È molto semplice ottenere una conferma della avvenuta ricezione di un messaggio da parte di un nodo di destinazione

6 LAN: topologia a stella Tutte le stazioni sono collegate tra loro attraverso un dispositivo centrale, detto hub, a cui ogni nodo è collegato attraverso mezzi trasmissivi punto-punto Il corretto funzionamento di questo centro stella rappresenta un punto critico per l’affidabilità della rete Qualora ci fosse un nodo malfunzionante, l’hub sarebbe in grado di rilevare il problema e automaticamente scollegarlo

7 Procedure di collaudo e misurazione Forniscono: Parametri prestazionali Indicazioni su dispositivi e servizi Vanno effettuate durante l’intero ciclo di vita di una rete Sono utili per assicurarsi che una qualunque rete di comunicazione funzioni correttamente; quindi in particolare sono utili per le LAN

8 Test di monitoraggio Si dividono in: Test in service: effettuati mentre la rete è attraversata da traffico convenzionale Test out of service: richiedono l’interruzione delle normali attività svolte  Vengono effettuati durante la fase operativa Obiettivi: Rilevare malfunzionamenti Verificare che i parametri prestazionali seguano l’andamento desiderato

9 Test in-service: misurazioni dell’integrità del segnale (1) Tali misurazioni sono volte a confrontare le informazioni effettivamente estratte dal segnale con quelle attese Date le ridotte dimensioni di una LAN queste misurazioni non sono “molto” significative Tali test richiedono l’uso di un oscilloscopio per: determinare la forma fisica del segnale verificare, ad esempio, che essa rientri in una maschera I segnali sono misurati a connettori o interfacce di componenti attivi

10 Test in-service: misurazioni dell’integrità del segnale(2) È molto importante che l’oscilloscopio non funga da carico adattato ma anzi da carico elevato, teoricamente infinito, in quanto l’adattamento è, nel caso di test in service, già garantito dal restante troncone di rete collegato all’interfaccia Nel caso di test out of service al contrario sarebbe necessario l’adattamento dell’oscilloscopio Tali test permettono di individuare malfunzionamenti dovuti a: bassa qualità dell’infrastruttura di cablaggio interfacce difettose

11 Test in-service: analisi dei protocolli (1)  E’ necessario un analizzatore di protocollo che:  Cattura i pacchetti  Recupera l’informazione in essi contenuta  Visualizza a video tale informazione  I più moderni riportano anche statistiche e trend sul traffico analizzato  A differenza dei test precedenti, sostanzialmente di livello fisico, con questi test si intende salire nella pila protocollare

12 Test in-service: analisi dei protocolli (2) Nelle topologie broadcast un analizzatore di protocollo : E’ collegato, come ogni altro nodo, al segmento LAN sotto test Può monitorare tutte e sole le comunicazioni in atto sul segmento su cui è installato Non può testare invece il traffico presente oltre un bridge o un router

13 Test in-service: analisi dei protocolli (3)

14 Test in-service: analisi dei protocolli (4) Per effettuare il monitoraggio di una rete più ampia: Occorrono sistemi di monitoraggio distribuiti Essi sono composti da una stazione centrale e degli agent Essi offrono una visione real-time di una vasta area della rete, il che rende più facile l’analisi in caso di malfunzionamenti Se si desidera analizzare il traffico in due segmenti simultaneamente, bisogna ricorrere ad un analizzatore di protocollo a due porte

15 Test in-service: analisi dei protocolli (5) Nelle topologie basate su un principio di commutazione: L’analisi è più complessa a causa della presenza degli switch Affinché l’analizzatore possa monitorare almeno il traffico relativo ad una porta dello switch sarà necessario interporlo fra questa stessa porta e il server, la workstation o il segmento di LAN, che normalmente è ad essa connesso

16 Test in-service: analisi dei protocolli (6) Per monitorare tutte le porte dello switch contemporaneamente, bisogna ricorrere a: analizzatori multiporta analizzatori a singola porta, collegati a “mirror port “ di uno switch, il cui limite consiste nel fatto che l’affidabilità della informazione ottenuta decresce all’aumentare del traffico prodotto sulle porte attive

17 Test out of service: test su cavi Le caratteristiche misurate dipendono dallo specifico cavo adoperato: doppino cavo coassiale fibra ottica Richiedono l’interruzione dell’attività svolta da un intero segmento LAN

18 Test sui doppini: assegnazione dei pin Una scorretta assegnazione può essere dovuta a: Un errore manuale durante il cablaggio Uso di differenti sistemi di codifica basati sui colori Le assegnazioni sono testate ricorrendo a misurazioni di resistenza

19 Test sui doppini: attenuazione È il rapporto, in decibel, fra l’ampiezza del segnale in ingresso al cavo e quella misurabile all’altra estremità Dipende dalla lunghezza del cavo e dalla frequenza Tali misurazioni sono utili per verificare che non si ecceda il “loss budget”

20 Test sui doppini: diafonia Dipende dalla frequenza Indica quanto un cavo ne disturba un altro ad esso vicino È il rapporto, in decibel, fra l’ampiezza del segnale trasmesso, che genera disturbo, e quella del segnale indotto nel cavo vicino  NEXT e FEXT

21 Test sui doppini : ACR e SNR SNR (signal to noise ratio): differisce dall’ACR, in quanto tiene conto dei disturbi causati da tutte le possibili sorgenti di rumore e non solo dalla diafonia ACR (Attenuation to Crosstalk ratio): è il rapporto fra il segnale attenuato presente su una coppia ed il segnale indotto dalla coppia vicina è la differenza fra attenuazione e NEXT (espresse in dB) è utile per stimare gli effetti dell’attenuazione e della diafonia sul BER

22 Test sui doppini: impedenza È una grandezza complessa che sintetizza resistenze, capacità ed induttanze presenti sul cavo È un indice della capacità del cavo di trasferire informazioni ad alta frequenza senza che si generino ad esempio riflessioni È necessario che rimanga quanto più possibile costante e vicina all’impedenza caratteristica del cavo attraverso l’intero segmento

23 Test sui doppini: resistenza È una caratteristica del materiale da cui il cavo è costituito. Varia in dipendenza della lunghezza del cavo Misurazioni di resistenza possono fornire indicazioni sull’integrità del cavo stesso: presenza di corto circuiti, cavi rotti, connessioni scorrette

24 Test sui doppini: riflessioni e lunghezza del cavo Lunghezza del cavo: È misurata attraverso un TDR (Time domain reflectometer) È necessario sia al di sotto del limite massimo consentito Ricorrendo al metodo riflettometrico, si possono anche individuare punti di guasto Riflessioni: Sono originate da anomalie d’impedenza Causano distorsioni nella forma del segnale trasmesso Contribuiscono all’insorgere di jitter

25 Test su cavi coassiali Le caratteristiche da misurare sono: Lunghezza del segmento Attenuazione Resistenze di terminazione Se si effettuano test TDR, ad esempio, è importante disattivare ogni ripetitore presente nel segmento sotto test Sta gradualmente cadendo in disuso nelle LAN soppiantato da fibre e doppini

26 Test sulle fibre ottiche Tipici test effettuati sono quelli volti alla misurazione di: Attenuazioni e riflessioni (OTDR) Potenza del segnale al trasmettitore e ricevitore Tali test evidenziano problemi legati ad interruzioni lungo la linea, a perdite alle giunture e ad attenuazioni eccessive  Il grande successo delle fibre è dovuto a:  Immunità ai disturbi elettromagnetici  Alta capacità trasmissiva  Bassa attenuazione  Dimensioni ridotte e costi contenuti

27 Test out of service: rilevazioni di interferenze esterne Qualora non si riesca ad individuare delle ovvie sorgenti di tali disturbi nelle vicinanze, potrebbe essere d’aiuto ricorrere ad un analizzatore di spettro. Il modo più sicuro di prevenire tali problemi di interferenza consiste nell’adoperare delle fibre ottiche piuttosto che cavi in rame

28 Test di conformità ed interoperabilità (1) I test di interoperabilità: mirano a verificare il comportamento congiunto di due (o più) elementi di rete nel caso in cui falliscano non è possibile attribuire un malfunzionamento né a uno dei due dispositivi né ad entrambi I test di conformità : mirano a verificare che il dispositivo sotto test funzioni in accordo alle sue specifiche di progetto tipicamente si sollecita un apparato con un set di messaggi protocollari, si osserva la risposta e la si confronta con un riferimento

29 Test di conformità ed interoperabilità (2) Essendo le tecnologie LAN usate in reti dati private l’aderenza a standard nazionali ed internazionali per i dispositivi di rete non è prescritta per legge Nonostante ciò vari forum industriali (Fast Ethernet Consortium, Gigabit Ethernet Alliance), hanno sviluppato un certo numero di suite di test forzando una certa standardizzazione

30 Test di carico(1) Generalmente tali test sono realizzati catturando il traffico presente sulla rete reale e replicandolo su una rete di test a cui è connesso il dispositivo da testare (emulazione) Mirano a valutare quali siano le prestazioni limite dell’elemento di rete in esame  Sebbene tipicamente i costruttori pubblichino esiti di test prestazionali da loro eseguiti, tali risultati debbono poi essere interpretati in termini del traffico presente sulla rete in cui l’apparato si trova

31 Test di carico(2) E’ importante che tutti i costruttori specifichino dei parametri prestazionali dei propri apparati adoperando un’adeguata terminologia e metodologia, per questo l’IETF Benchmarking Working Group ha steso una serie di documenti, volti a specificare quanto detto: Benchmarking Methodology for LAN Switching Devices (RFC 2889) Methodology for IP Multicast Benchmarking (RFC Draft) Terminology for IP Multicast Benchmarking (RFC 2432) Methodology for ATM Benchmarking (RFC Draft) Terminology for ATM ABR Benchmarking (RFC Draft) Terminology for ATM Benchmarking (RFC 2761) ATM Forum Performance Testing Specification (af-test-tm-0131.000.pdf) Benchmarking Terminology for Network Interconnection Devices RFC 1242) Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices (RFC 2544) Benchmarking Terminology for Firewall Performance (RFC 2647)

32 TROUBLESHOOTING IN ETHERNET

33 TROUBLESHOOTING IN 10/100/1000 Mbit/s ETHERNET  Il Troubleshooting è una tipologia di collaudo delle reti  Gli obiettivi del troubleshooting sono: identificare e localizzare i problemi nel funzionamento della rete e dei suoi componenti una volta che questi si siano presentati  Non esiste una procedura generale per fare troubleshooting ma si possono seguire delle linee guida ed utilizzare opportuni strumenti

34 STRUMENTI  Il monitoraggio di un singolo segmento Ethernet è realizzato con l’analizzatore di protocollo  Il monitoraggio di più segmenti si effettua con sistemi distribuiti basati su SNMP  Il troubleshooting per individuare, invece, problemi di livello fisico può essere realizzato mediante “cable tester” (oscilloscopio, stumenti specifici per una data tecnologia)e multimetri

35 LINEE GUIDA DEL TROUBLESHOOTING(1) Analisi della topologia della rete Raccolta dei sintomi e caratteristiche di un problema Se la rete è già in opera si utilizza un analizzatore di protocollo per la rilevazione delle principali statistiche operative di un segmento di rete:  Percentuale d’uso della capacità di una rete  Tasso di trasmissione delle frame (throughput)  Errori FCS (Frame check sequence)  Tasso di collisioni  Percentuale dei pacchetti broadcast e multicast  Numero di pacchetti sovradimensionati  Numero di pacchetti sottodimensionati  Numero di stazioni trasmittenti

36 LINEE GUIDA DEL TROUBLESHOOTING(2)

37 LINEE GUIDA DEL TROUBLESHOOTING(3) Analisi delle statistiche operative, ovvero, individuazione dell’esistenza o meno di correlazioni tra le informazioni rilevate in modo da risalire direttamente alla sorgente del problema. Ad esempio se viene osservata una correlazione tra:  il numero di stazioni attive  l’uso della capacità della rete  il numero di collisioni è altamente probabile che il problema riguardi componenti attivi nella rete (nodi di rete, ripetitori)

38 LINEE GUIDA DEL TROUBLESHOOTING(4)  Se il problema non è localizzabile nel segmento in cui è rilevato il sintomo si effettuano misurazioni contemporanee nei diversi segmenti mediante sistemi di monitoraggio distribuiti  la raccolta dei dati ad intervalli regolari  la creazione dei report  l’interpretazione dei risultati  La localizzazione del segmento responsabile del problema che occorre è conseguita, anche, grazie ad un’analisi proattiva conosciuta come “baseling”, realizzata su più segmenti contemporaneamente nelle normali condizioni operative, che comprende le seguenti fasi :  Tale fase presenta enormi difficoltà in quanto chi gestisce la rete deve essere in grado di costruirsi, sulla base della propria esperienza i trend della rete ovvero un riferimento

39 LINEE GUIDA DEL TROUBLESHOOTING(5)  Localizzato il segmento responsabile del problema segue una fase che ha come obiettivo l’individuazione del guasto a tal fine si rilevano le principali statistiche operative del segmento in questione  La procedura di troubleshooting è applicata ai componenti della rete più vicini al problema mediante un’analisi che viene effettuata su tutti i livelli della pila OSI  Se i sintomi sono periodici o continui sono sufficienti delle misurazioni a breve termine ma se i sintomi occorrono ad intermittenza sono necessarie misurazioni a lungo termine, perché devono essere realizzate finchè le statistiche operative non sono misurate durante l’occorrenza del problema

40 LINEE GUIDA DEL TROUBLESHOOTING(6)  Se il problema non viene localizzato o se il problema che si pensava potesse essere localizzato effettivamente non lo è, si cerca la sorgente del problema mediante una segmentazione sistematica della rete  Se la sorgente del problema non è individuata il dominio di analisi è di volta in volta allargato

41 LINEE GUIDA DEL TROUBLESHOOTING(7)  Tale metodo viene usato poco perché gli odierni elementi di rete sono raramente identici o magari soggetti ad usura differente  Un altro metodo efficiente di troubleshooting consiste nel metodo di analisi e confronto che prevede il confronto di elementi di rete affetti da problemi con elementi di rete identici

42 SINTOMI DEI PROBLEMI IN ETHERNET  Problemi che non rientrano nel regolare funzionamento della rete possono essere rilevati analizzando pacchetti difettosi:  frammenti di collisioni locali (local collision)  frammenti di collisioni remote (remote collision)  frammenti di collisioni ritardate (late collision)  pacchetti sottodimensionati  pacchetti sovradimensionati  errori FCS (Frame Check Sequence)  errori di allineamento  errori di rumore

43 COLLISIONI  Le collisioni occorrono quando due stazioni appartenenti allo stesso dominio di collisione cominciano a trasmettere frame Ethernet contemporaneamente 12 25.51μs  I frammenti di collisione sono di lunghezza inferiore a 64 byte; i contenuti della frame sono distrutti e il checksum non è riconoscibile

44 COLLISIONI  Local Collision (Collisioni Locali):  occorrono in un segmento locale  i frammenti di collisione presentano un segnale di tensione più elevato delle normali frame e un FCS non valido  Remote Collision (Collisioni Remote):  sono visibili in un segmento ma sono causate in un diverso segmento collegato ad esso mediante un ripetitore o hub

45 COLLISIONI  resistori di terminazione difettosi o non installati  connettori a T difettosi  numero eccessivo di stazioni in un segmento  curvatura dei cavi  cavi non conformi allo standard 802.3  Il numero eccessivo di collisioni può dipendere da: multimetro controllare le connessioni lungo il percorso 100 (10Base5) 30 (10Base2) cable tester controllare specifiche dei cavi

46 COLLISIONI  Late Collision (Collisioni Ritardate):  occorrono quando due stazioni trasmettono contemporaneamente ma nessuna delle due rileva la collisione prima di aver trasmesso 64 byte  i frammenti di collisione sono più lunghi di 64 byte

47 COLLISIONI  Le cause sono:  NIC (Network interface Card) difettose analizzatore di protocollo  eccessivo numero di ripetitori in cascata sostituire i ripetitori con bridge o cambiare la configurazione di rete

48 COLLISIONI  cavi difettosi cable tester  cavi più lunghi della lunghezza massima consentita dallo standard cable tester

49 Pacchetti sottodimensionati  Runt:  frame di lunghezza minore di 64 byte con una FCS non valida  le cause sono  collisioni locali o remote  NIC difettose analizzatore di protocollo

50 Pacchetti sovradimensionati  Jabber:  frame di lunghezza maggiore di 1518 byte con una FCS non valida  le cause sono  NIC difettose  differenti riferimenti di potenziale analizzatore di protocollo multimetro

51 Errori FCS  Le cause sono  collisioni  connettori allentati o difettosi su NIC o hub  NIC difettose  rumore sulla rete prodotto da un riferimento di potenziale difettoso o non presente  energia elettromagnetica dell’ambiente esterno  attenuazione del segnale trasmesso  Le frame presentano una FCS non valida

52 Errori di allineamento  Le cause sono  collisioni  NIC difettose  problemi elettrici nella rete  Sono frame che non terminano con un ottetto di bit, ovvero il numero di bit in tali frame non è un multiplo intero di 8 analizzatore di protocollo

53 Errori di rumore e Errori di lunghezza  le cause sono  riferimenti di potenziale difettosi  interferenza elettromagnetica  Errori di rumore:  tensioni indotte nei cavi da sorgenti esterne tali da far ritenere agli altri nodi che il mezzo sia occupato  Errori di lunghezza:  disaccordo tra campo length della frame Ethernet e l’effettiva lunghezza multimetro

54 Network Interface Card e MAU Connessione di un nodo alla rete:  Network Interface Card con transceiver (MAU) integrato o esterno  MAU (Medium Attachment Unit): per trasmettere e ricevere segnali sul mezzo fisico

55 Network Interface Card Link della rete Bus I/O del nodo Interfaccia con il bus Interfaccia con il link  Interfaccia con il bus: comunicazione tra la CPU e la NIC  Interfaccia con il link: responsabile dell’implementazione del protocollo dello strato di collegamento come framing, deframing, accesso casuale, controllo errori

56 Network Interface Card La NIC è scelta tenendo conto di :  tipo di rete  tipo di cavo (COAX, UTP, FDDI)  tipo di BUS nel computer Nell’installazione attenzione a :  linea di interrupt assegnata alla NIC per interagire con una certa priorità con la CPU. L’interrupt deve essere diverso per ogni periferica collegata al computer  schede recenti: plug and play

57 Medium Attachment Unit Livello fisico nel modello IEEE 802: MDI: Medium Dependent Interface insieme con PMA: Physical Medium Attachment Costituiscono il MAU L’MDI conterrà i circuiti driver e receiver diversi a seconda del cavo: cavo coassiale o doppino (per esempio)

58 Attachment Unit Interface (AUI) AUI: definisce le specifiche del cavo transceiver (cavo AUI o cavo drop) costituito da coppie di conduttori con il seguente significato  coppia Data Out: trasmette i dati dalla stazione al MAU  coppia Data In: trasmette i dati dal MAU alla stazione  coppia Control In: trasmette i segnali di collisione dal MAU alla stazione  coppia Control Out: trasmette segnali di controllo opzionali tra il MAU e la stazione  coppia Voltage: usata dalla stazione per alimentare il MAU

59 Attachment Unit Interface (AUI)  Connettore AUI ha 15 contatti  Cavo AUI ha impedenza 78 ohm e lunghezza limitata di 50 metri  AUI e MAU sono sempre presenti ma non sempre visibili

60 Contatto n. Ethernetv2.0IEEE 802.3 1shieldControl in shield 2Collision presence +Control in A 3Transmit +Data out A 4ReservedData in shield 5Receive +Data in A 6Power returnVoltage common 7ReservedControl out A 8ReservedControl out shield 9Collision presence -Control in B 10Transmit -Data out B 11ReservedData out shield 12Receive -Data in B 13PowerVoltage 14ReservedVoltage shield 15ReservedControl out B Connector shield-Protective ground

61 Funzioni del MAU  PMA: interfaccia funzionale con il mezzo fisico, definisce le seguenti operazioni eseguite dal transceiver  trasmissione di segnali elettrici sul mezzo fisico  ricezione di segnali elettrici dal mezzo fisico  funzione di rilevamento della collisione: invio di Signal Quality Error (differenza con Ethernet v2.0 che opera in heartbeat mode)  funzione di jabber: evitare che una stazione monopolizzi il canale, se si supera una finestra temporale di trasmissione il MAU automaticamente interrompe la trasmissione

62 Problemi con schede Ethernet Procedura per localizzare una NIC malfunzionante: 1. Identificare i nodi sospetti:  l’analizzatore di protocollo può dare informazioni sui nodi che trasmettono pacchetti difettosi e risalire ad essi mediante indirizzo sorgente  ricorrere al metodo di correlazione qualora gli indirizzi non sono decodificabili o validi: mappare l’attività dei nodi sospetti e il numero di pacchetti difettosi per vedere se esiste una correlazione.  se anche il metodo di correlazione fallisce: ricorrere alla segmentazione

63 Problemi con schede Ethernet 2. Testare singolarmente i nodi sospetti dopo averli isolati  Le NIC con MAU esterno e i connettori AUI sono testati con un adattatore di test che indica lo stato dei segnali di linea, l’SQE e la potenza di alimentazione. Se i pacchetti non attivano i corrispondenti LED sul test adapter allora la scheda d’interfaccia non è configurata correttamente o è difettosa 3. Controllare la configurazione della scheda  Se la configurazione è corretta il problema sarà nell’hardware  Le NIC con MAU integrato sono testate collegandole in una minirete. In tal caso per verificare se la scheda funziona correttamente si inviano loopback packet (pacchetti IP all’indirizzo 127.0.0.1 elaborati dal localhost)

64 Sintomi e Cause di malfunzionamenti di NIC e MAU Sintomi:  Pacchetti con campo FCS non valido  Alti tassi di collisione  Jabber, short packet e late collision  Perdita di connessione di un singolo nodo di rete Principali Cause:  MAU non funzionante correttamente  Blown fuse (protezioni fuse) sulla scheda  Errori nella configurazione della scheda

65 Sintomo: pacchetti con FCS non valide  Usando l’analizzatore di protocollo si può misurare il numero di collisioni e il numero di errori FCS in un periodo di tempo: C’è correlazione: gli errori FCS sono dovuti a collisioni Non c’è corrispondenza: errori FCS provocati da NIC difettose  Utilizzare la procedura vista per localizzare la NIC difettosa  La natura intermittente dei problemi con NIC (causati da alte temperature) richiede misurazioni su un lungo periodo

66 Sintomo: alti tassi di collisioni  Alti tassi di collisione sono causati da MAU malfunzionanti: la funzione di carrier sense non opera e la stazione trasmette i pacchetti senza tener conto del traffico trasmesso da altre stazioni sul segmento  Usare l’analizzatore di protocollo per cercare la correlazione tra il numero di collisioni e il numero di pacchetti inviati da un nodo così da risalire al nodo malfunzionante

67 Sintomo: jabber, short packet e late collision  NIC difettose possono essere la causa di pacchetti jabber, che danno luogo a problemi di connessioni, o short packet, che possono creare collisioni non rilevate e perdita di prestazioni di una data applicazione  NIC difettose sono la causa di late collision Usare analizzatori di protocollo per correlare numero di late collision e attività dei nodi Usare l’analizzatore di protocollo per risalire alla NIC difettosa

68 Sintomo: perdita di connessione di un singolo nodo di rete  Il breakdown della connessione è causato da:  loose connector  errori nella configurazione della NIC  problemi di Signal Quality Error  cablaggio IEEE 802.3 invece di Ethernet v2.0  scheda di rete difettosa: blown fuse

69 Loose connector  Testare i connettori AUI non è sempre facile: il cavo AUI potrebbe essere sotto il pavimento, si ricorre allora a test di loopback  Se le connessioni AUI sono testate ma il problema persiste bisogna disconnettere il MAU e collegarlo in una minirete Se il test di loopback riesce: il MAU, cavo AUI e la NIC non hanno problemi Se il test di loopback fallisce: continuare a testare per localizzare il problema

70 Errori di configurazione della NIC  Se la stazione non può trasmettere o ricevere pacchetti: controllare i parametri settati sulla scheda  sulla scheda è attivata una porta errata (RJ-45 invece di connettore AUI o viceversa)  interrupt già in uso da qualche altro dispositivo del PC  Inviando pacchetti di loopback si verifica se la scheda lavora correttamente

71 Problemi di Signal Quality Error  Se si connette un MAU che lavora in modalità heartbeat ad una scheda di rete conforme allo standard IEEE, essa interpreterà tutti i segnali SQE, inviati dal MAU in seguito ad ogni trasmissione o ricezione, come collisioni e perciò interromperà la trasmissione  Per accorgersi di tale problema bisogna monitorare i LED sul MAU relativi al segnale SQE

72 Cablaggio IEEE 802.3 invece di Ethernet v2.0  Usare un cablaggio AUI conforme allo standard IEEE 802.3 insieme con schede di rete e MAU Ethernet 2.0 può creare problemi perché, come abbiamo visto, il pinning è un po’ diverso

73 Schede di rete difettose: blown fuse  Alcune schede di rete hanno delle protezioni (una sorta di fusibile) per prevenire danneggiamenti hardware dovuti a picchi di tensione. Se tali protezioni si fondono la NIC non alimenta più il MAU e il nodo non è più connesso alla rete

74 RIPETITORI E HUB Sono apparati di livello fisico che vengono impiegati per connettere differenti segmenti LAN Permettono di aumentare le dimensioni massime della rete definite dallo standard Ripetono i segnali ricevuti da una porta a tutte le altre I ripetitori multiporta sono chiamati Hub

75 RIPETITORI E HUB Le loro funzioni sono definite dallo standard 802.3: rigenerazione dell’ampiezza del segnale e rimozione del jitter immagazzinamento temporaneo delle frame per ritemporizzare i bit da trasmettere Carrier-Sense reintroduzione dei bit persi nel preambolo (‘10101010’)

76 RIPETITORI E HUB estensione dei frammenti con sequenze di jam (‘1010...’) propagazione delle collisioni Collision Detection e generazione dei bit di jam Automatic Partitioning protezione dal jabber monitoraggio dello stato del transceiver 10BaseT collegato ad ogni porta

77 RIPETITORI E HUB Gli hub moderni sono modulari Tutti i segmenti connessi ad un hub formano un unico dominio di collisione Si hanno quindi limiti imposti dallo standard per: numero massimo di nodi distanza massima tra due nodi numero di livelli consentiti

78 Problemi causati dall’impiego di HUB Localizzazione del dominio di collisione: una collisione che avviene in un segmento viene percepita in un altro come remote collision 10Base5 o 10Base2 Misurazioni simultanee in tutti i segmenti per trovare una correlazione tra remote collision in un segmento e local collision in un altro 10BaseT 100BaseT 1000BaseT Correlazione tra il carico di rete dovuto ai nodi più attivi e il tasso di collisione

79 Problemi causati dall’impiego di HUB Phantom Address (Indirizzi Fantasma): un analizzatore di protocollo potrebbe rilevare degli strani indirizzi di sorgente e destinazione del tipo 5555 Analizzandone la corrispondente rappresentazione binaria troviamo 1010 1010 1010 1010 Che corrisponde alla sequenza di jam inviata dall’hub a tutti i segmenti ed esso connessi

80 Problemi connessi agli HUB: “Sintomi” Sintomi:  Degrado delle prestazioni della rete  Perdite intermittenti di connessione  Alti tassi di collisione

81 Problemi connessi agli HUB: “Cause” Perdita dei pacchetti dovuta a Inter Frame Gap (IFG) troppo breve: l’IFG minimo è di 9.6µs Esso può risultare breve a causa di NIC Frammenti di pacchetti Perdite intermittenti di connessione

82 Problemi connessi agli HUB: “Cause” Differenti riferimenti di potenziale: Circolerà una corrente nel cavo Perdite intermittenti di connessione

83 Problemi connessi agli HUB: “Cause” Problemi dovuti ad un eccessivo numero di Hub nel path di trasmissione: Late Collision  Degrado delle prestazioni  Perdite intermittenti di connessione E’ necessario limitare il numero di ripetitori a 4

84 Problemi connessi agli HUB: “Cause” Errori nell’installazione e configurazione: Porte non configurate in modo corretto Perdite di connessione di un nodo collegato ad un hub Connettori non agganciati bene Automatic Partitioning da parte dell’hub Interruzione del funzionamento dell’hub dopo poco tempo dalla sua installazione Temperatura dell’ambiente circostante Aperture per il riciclo d’aria ostruite Perdita di potenza, potenza fluttuante o mancata potenza di alimentazione

85 Problemi connessi agli HUB: “Cause” Errori nell’hardware: anche l’hardware può avere problemi che possono essere localizzati con Monitoraggio sui connettori Monitoraggio sulla potenza di alimentazione Attivazione della funzione di Self-Test

86 Problemi con i ripetitori ottici in reti Ethernet 10BaseF introduce e regolamenta l’utilizzo della fibra ottica come mezzo trasmissivo. Esistono vari tipi di cablaggi e tra questi 10BaseFP (Fiber Passive) che impiega una stella passiva 10BaseFB (Fiber Backbone) che impiega una stella attiva

87 Problemi con i ripetitori ottici in reti Ethernet Il cablaggio 10BaseFP adotta una topologia a stella La stella passiva è basata sul concetto di splitter ottico ovvero un ripartitore di segnale luminoso. In essa si perde parte del segnale che transita

88 Problemi con i ripetitori ottici in reti Ethernet Il cablaggio 10BaseFB è impiegato nelle dorsali per connettere due ripetitori ottici attivi Le funzioni dello splitter ottico attivo sono definite dallo standard 802.3 Rigenerazione del segnale Estensione dei frammenti Collision Detection Generazione dei bit di jam

89 Problemi con i ripetitori ottici in reti Ethernet Se la potenza ottica è di scarsa intensità Problemi di attenuazione Diminuzione delle prestazioni della rete o l’occorrenza di short packet E’ necessario monitorare o modificare il livello di potenza emesso da un ripetitore

90 Problemi con ripetitori ottici non standard In luogo dei ripetitori definiti dallo standard IEEE 802.3 è possibile impiegare convertitori elettro- ottici Quando il loro numero è elevato scaturiscono problemi i cui sintomi sono Runt IFG insufficiente Rumore (spesso tali convertitori non provvedono all’amplificazione dei segnali e all’eliminazione del jitter)

91 BRIDGE Sono dispositivi di livello 2 della pila OSI  Interconnettono segmenti LAN

92 BRIDGE Gli indirizzi LAN sono contenuti nelle “Tabelle di Instradamento” settate: Manualmente Tramite un Processo di Apprendimento, se la topologia della rete è ad albero Con l’algoritmo di Spanning Tree, se la topologia della rete è a maglia Operano in modalità Store-and-Forward

93 BRIDGE I Bridge a differenza dei ripetitori, mantengono separati i domini di collisione consentendo di: Evitare diffusione di traffico inutile in rete Superare i limiti sulla distanza, sul massimo numero di nodi e sul ritardo di trasmissione

94 BRIDGE I Bridge di versioni più recenti sono in grado di instradare contemporaneamente diversi pacchetti Tali apparati garantiscono un incremento considerevole della larghezza di banda I Bridge eseguono il controllo del campo FCS e inoltrano i pacchetti nell’esatto ordine di arrivo  I Bridge possono essere plug-and-play

95 Diagnostica dei problemi dei bridge  Localizzazione del problema :  Verifica di eventuali variazioni nella rete precedenti all’insorgere del problema  Analisi dei segmenti LAN con sonde e sistemi di monitoraggio per individuare una correlazione tra i sintomi:  basse prestazioni in alcuni segmenti di rete  perdita permanente o intermittente di connessioni  fallimento di servizi e la causa stessa. 

96  Confronto tra parametri prestazionali correnti nei nodi di rete quali:  throughput  uso della capacità di memorizzazione  uso della capacità del CPU e statistiche delle normali condizioni operative Diagnostica dei problemi dei bridge  Individuazione di stazioni, connessioni e servizi affetti dal problema

97 Diagnostica dei problemi dei bridge  Per misurare i tempi di risposta delle connessioni attraverso i bridge in analisi si trasmettono dei loop-back packets (Ethernet configuration test packets, IP pings).  Misure sui tempi di risposta a lungo termine (utili nel caso di problemi intermittenti) possono essere effettuate utilizzando degli agent distribuiti nella rete

98 Problemi di configurazione e Hardware  Errata configurazione delle porte dei bridge  Errori di connessioni (loose connectors and cables)  Problemi con NIC meno recenti non in grado di cambiare automaticamente la modalità operativa  Perdita di una o più connessioni  Problemi Hardware:  Controllo della potenza fornita  Attività di automonitoraggio dei bridge.

99 Problemi di throughput  Se inondati da una mole di traffico maggiore della loro capacità di gestione andranno in sovraccarico e ciò causerà:  colli di bottiglia  rallentamenti nella rete  perdita di frame integre  I bridge hanno capacità limitate di gestione del traffico

100  Unità di misura della capacità di throughput dei bridge é frame/s  Provvedimenti:  Monitoraggio costante della rete  Confronto tra il throughput corrente e quello nominale Problemi di throughput  Si noti che i bridge impostano un tempo limite di memorizzazione delle frame nel buffer

101 Bridge Filter Sono configurati manualmente in modo da operare come filtri secondo criteri quali: Indirizzo di sorgente e destinazione Campo tipo Possono essere strumenti in grado di limitare il traffico su una rete  Il loro impiego è limitato perché sono dispositivi statici

102 Problemi connessi ai Bridge Filter  Sintomi :  Blocco di interi flussi dati (rotte di backup)  Calo delle prestazioni  Cause:  Configurazioni errate  Provvedimenti:  Consultazione dei manuali dei dispositivi forniti dai produttori

103 Pacchetti fuori sequenze I bridge inoltrano i pacchetti nello stesso ordine nel quale sono ricevuti Variazione dell’ordine di inoltro a causa della funzionalità di distribuzione del carico (Load Balancing) Situazioni d’allarme Sospensione di tale funzionalità

104 Problemi connessi alla tabella degli indirizzi  modalità dinamica:  eliminazione delle entry alla scadenza del timer  interruzione delle relative comunicazioni  modalità statica :  impossibilità di inserimento automatico nelle tabelle degli indirizzi delle nuove stazioni, incapaci perciò di comunicare  provvediment i:  politica di monitoraggio della tabella degli indirizzi

105 Interconnessione di LAN I bridge tramite una conversione della frame possono mettere in comunicazione LAN eterogenee

106 Problemi connessi alla lunghezza delle frame  Lunghezza massima di frame inoltrabili dal bridge é settata manualmente ad un valore sufficientemente alto  Causa:  Mancanza del meccanismo di frammentazione e impossibilità di violare le dimensioni massime  Sintomi:  Scarto di frame di lunghezza superiore alla massima prevista dalla LAN di destinazione (1518 byte per 802.3, 4478 byte per FDDI)

107 Altri problemi  Interconnessione tra una Token Ring e una LAN Ethernet: I bit A e C della frame token ring sono settati per default a 1 (pacchetto ricevuto, frame copiato) Conseguenze : il trasmettitore crederà che il suo pacchetto sia stato processato con successo  La differente velocità di trasmissione può causare il sovraccarico dei buffer e perdita di pacchetti

108 Bridge Remoti Sono bridge modificati in grado di interconnettere LAN su scala geografica mediante link WAN

109 Problemi con Bridge remoti  Soluzioni:  compressione dei dati  controlli sullo stato di utilizzo della capacità dei link  introduzione di collegamenti a banda maggiore  Cause:  larghezza di banda insufficiente e basse velocità di trasmissione dei link WAN  Sintomi:  perdita dei pacchetti e scadenza dei timeout

110 I router e lo strato di rete  I router sono componenti inter-networking di livello 3 del modello ISO-OSI composti da :  porte di ingresso  porte di uscita  dispositivo di commutazione  processore di instradamento  Lo strato di rete determina il tragitto appropriato che devono seguire i pacchetti da una sorgente ad una destinazione

111 Router e Bridge  Analogie:  sono commutatori store and forward  scartano i pacchetti danneggiati  mantengono domini di collisione isolati  Differenze:  non sono plug-and-play  utilizzano indirizzi dello strato di rete che provocano un aumento dei tempi di elaborazione ma evitano il formarsi di percorsi ciclici  resistono meglio alle tempeste broadcast

112 Router Multi-protocol La necessità di connettere tra loro reti eterogenee l’utilizzo di router capaci cioè di gestire contemporaneamente diversi stack protocollari.  I router possono essere normali computer che fanno girare un software apposito o apparati specializzati dedicati a questo solo scopo che ottengono prestazioni wire-speed

113 Instradamento  Per garantire la massima affidabilità e lo sfruttamento ottimale dei collegamenti, i router si scambiano periodicamente informazioni su come raggiungere le varie reti che collegano  Gli algoritmi di instradamento si possono classificare in:  Globali o decentralizzati  Statici o dinamici

114 Algoritmi dinamici  Shortest path first algorithm: Ciascun nodo trasmette i costi dei link ad essi collegati a tutti i router della rete che calcolano indipendentemente le proprie tabelle di instradamento  Distance Vector: Ciascun nodo costruisce una tabella di instradamento contenente per tutte le destinazioni la linea di uscita prescelta e il rispettivo costo e la distribuisce solo ai nodi vicini ogni T secondi

115 Instradamento gerarchico  Aggregazione di router in regioni o Autonomous System, all’interno delle quali è utilizzato lo stesso algoritmo di instradamento detto intra-system (es. RIP, OSPF, IGRP)  Interconnessione degli Autonomous System mediante router gateway preposti alla comunicazione inter-system che utilizzeranno lo stesso protocollo di instradamento (es. BGP)

116 Diagnostica dei problemi dei router  porzione del traffico IP rispetto al carico totale della rete  pacchetti di routing  broadcast IP  messaggi ICMP  Per avere una panoramica dello stato operativo della rete è necessario un analizzatore di protocollo per ottenere le statistiche quali:

117 Diagnostica dei problemi dei router  uso della capacità di memorizzazione  numero di pacchetti trasmessi e ricevuti per protocollo  timeout  frammentazioni  numero di connessioni  Analisi delle statistiche operative di tutti i router attivi per recuperare dati quali:

118 Diagnostica dei problemi dei router  per ciascun router sospetto è poi necessario controllare che siano corretti:  gli indirizzi presenti nelle tabelle di instradamento  le rotte scelte per raggiungere la rete di destinazione  i valori configurati per i vari timer  la configurazione del default gateway  le porte e le connessioni verso link WAN  Se i problemi riscontrati sono relazionati ad una particolare connessione si può iniziare con il controllare tutti i router presenti su quel path

119 Problemi hardware e software  Problemi hardware  Controllo di: connettori e livelli di potenza  Attivare funzioni di automonitoraggio nei router stessi  Problemi software  Monitorare l’attività di Routing  Analizzare il contenuto dei protocolli di instradamento

120 Errori di configurazione e installazione  Errata configurazione sui router dei timer previsti nei protocolli di instradamento  Ritardi nella distribuzione delle informazioni di routing  Errata configurazione delle maschere di sottorete  Gravi problemi di indirizzamento e fallimento di connessioni

121 Errori di configurazione e installazione  Durante la fase di installazione verificare che il numero di router interconnessi non sia tale da provocare:  ritardi di trasmissione inaccettabili  la scadenza dei timeout previsti dai protocolli di routing Alcuni router possiedono anche un firewall incorporatofirewall una errata configurazione delle porte di accesso può causare il blocco di intere rotte di backup e di connessioni di un intero segmento di rete al resto della rete

122 Problemi di throughput Se inondati da una mole di traffico maggiore della loro capacità di gestione andranno in sovraccarico e ciò causerà:  perdita di pacchetti  ingorghi  rallentamenti nella rete  elevati tempi di risposta Anche i router hanno capacità limitate di gestione del traffico

123 Problemi di throughput  Prevenzione:  Confronto tra caratteristiche operative fornite dai produttori e picchi di traffico nella rete  Provvedimenti:  Riconfigurare i dispositivi riducendone il carico  Rilevazione del problema:  Analisi delle statistiche operative (numero di porte utilizzate, uso della capacità di memoria)

124 Problemi connessi alla tabella degli indirizzi  Tabelle degli indirizzi affette da errori o non aggiornate, a seguito di cambiamenti nella configurazione della rete  perdita di connessioni e disservizi nella rete quali problemi in un database, mancato accesso ad Internet  Rilevare una correlazione tra la comparsa di un disservizio e una alterazione nella configurazione nella rete può essere estremamente problematico e oneroso in termini temporali

125 Problemi connessi a un Default Gateway  La mancanza del Default Gateway o l’errata configurazione dell’indirizzo di Default sul router interessato alla trasmissione  può provocare il fallimento di connessioni verso reti non elencate nella tabella di instradamento

126 Problemi connessi alle WAN  Router possono interconnettere reti LAN su area geografica in tal caso ci possono essere problemi quali:  insufficienza della larghezza di banda  lunghi tempi di ritardo  elevati BER  attuare una politica di controllo della capacità e del carico dei link, del BER e del tasso di frame con FCS invalide usando un analizzatore di protocollo.