以太網業務維護測試工具淺談

2019-11-05 01:56:11

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　以太網業務維護測試工具淺談如何保證新建企業網的通信質量和改善現有網絡性能一直是困擾企業網維護人員的問題。用戶有時會有這種經驗：當向企業網絡維護人員報告網絡瀏覽或通信速度過慢等問題時，似乎系統治理員也是一頭霧水。通常，在網絡規模與組織不大的情況下，資深的網絡維護人員憑借經驗和網管平臺可以解決基本的網絡故障；若網絡規模較大或結構復雜，故障的解決也許不會簡單。在對整個網絡與業務影響不大的情況下，甚至個別問題會因得不到充分重視而懸而不決。當然申請升級更快的系統或者增加更多帶寬可以部分或暫時解決問題，而隨之而來的網絡運營成本也是企業不得不面對的兩難。

顯然改善網絡性能應該標本兼治。業界目前沒有成型的企業網維護規范，就經驗而看，維護測試所需的必要工具、網絡定期審計治理、網絡維護流程的規范化與系統化都是減少維護成本，提高維護效率的有力手段。這些手段可以隔離、定位與排除網絡故障，猜測現有網絡健康狀況、潛在的失效與長期發展趨勢。其中，尤以測試工具更為重要，因為其成效立竿見影，并成為其他網絡維護手段的基礎。以太網是企業網的重要組成部分。目前大多數企業網的內部通信服務與外部業務支持都是建構在以太網基礎上的。下面將就10/100M 以太網網絡性能測試工具的要求進行探討。

低層物理設施的驗證測試

物理設施的檢測是隔離與排除故障的基本方法，而對線纜的檢測與驗證是以太網網絡全面故障診斷的重要步驟。測試工具應能夠以簡捷快速的方式實現對線長、衰減、近端串擾（NEXT）、回波損耗等要害運行參數的測試，并根據測試結果準確地診斷與排除故障。這些測試參數應該能與相關標準規定的門限進行比對，從而直觀地指示與比對指標參數。主要測試指標的含義與規定如下所示。

衰減衰減測量主要是測量信號在給定網段中傳輸的幅度損耗，衰減常以dB來表示，任何傳輸路徑上的總衰減值都不能超過標準所規定的極限值，傳輸通路所能答應的最大衰減稱為損耗預算。除了線纜本身會引起的衰減之外，用于擴展網段跨距的連接器也會產生很大的衰減。

串擾和近端串擾串擾是使用雙絞線介質的局域網中最主要的噪聲源，它是一根雙絞線對中的信號在相鄰雙絞線對中產生的容性和感性耦合現象。串擾的大小以實際信號幅度與耦合信號幅度之比來衡量。假如實際信號與耦合信號的幅度都是在同一端測量的，則稱為近端串擾（NEXT），以dB來表示。NEXT的值越大，線路上的串擾就越小，傳輸通路的質量也就越高。由于串擾與數據信號的頻率有關，因而要測量不同頻率下所有線對組合的串擾大小。例如，假如被測對絞電纜中有四根雙絞線對，則至少要測量12次。在TSB 67技術規范中，描述了頻率范圍在1～31.25MHz，間隔為250KHz的NEXT測量方法。在實際應用中，為了減輕串擾干擾，將對絞電纜中的線對絞合起來，這也是為什么局域網中使用的對絞電纜（TIA/EIA 3類、4類或5類線）的絞合度比電話電纜（TIA/EIA一類線）要高得多的原因。

衰減/串擾比為了正確評價衰減和串擾對傳輸通路誤碼率的影響，還需要測量雙絞線的衰減/串擾比（ACR，Attenuation-to-Crosstalk Ratio）。ACR的計算很簡單，只要拿被測線路的NEXT（單位為dB）減去被測線路的衰減（單位也為dB）即可。ACR的值越趨近于0dB，通信差錯的概率就越大。

回波損耗回波損耗是由電纜連接器的阻抗異常引起的，反射信號疊加在有用信號上就會產生信號抖動，將測得的實際信號波形與相關標準給出的樣圖相比較，就可以得出信號抖動的大小。與NEXT相同，反射也以dB來表示，也應在不同頻率下進行多次測量。

線纜長度可以用時域反射計（TDR，Time-Domain Reflectometer）來測量，即由TDR向被測線纜插入測試信號脈沖，并記錄脈沖從被測線纜對端返回所經歷的時間（以ns為單位），然后再乘以該線纜中的信號傳播速度即可得到被測線纜的長度。因為被測線纜段的兩端及沿途的連接點處均會產生反射信號，所以這種測試方法能夠檢測線纜的故障數量及其位置。

網絡業務層面的基本測試要求

網絡設備的自動發現與查找網絡設備的自動發現與查找是以太網的基本測試要求。通過這一功能可以一目了然網絡節點信息。通常情況下，儀表一經接駁到網絡上，它就會自動發現相關的設備，如Web服務器和電子郵件服務器，并應形成完整列表顯示重要設備，包括文件服務器、域控制器、WINS服務器和DHCP服務器，還應該包括Novell服務器、Unix服務器、SNMP代理和路由器等設備。用戶可以根據列表選擇測試單臺服務器或設備的基本性能。

網絡業務性能的關聯與評估用戶在享受網絡服務的同時也會考慮相關的問題，比如怎樣才能迅速登錄服務器？如何高效地在文件服務器上讀寫信息？能夠以多快的速度從Web服務器或電子郵件服務器上檢索文件或網頁？能否在可以接受的時間內，從DHCP服務器上獲得基本配置信息？

網絡的測試工具應該能夠將收集到的下層電路/設備相關信息與網絡的業務性能相關聯。這種關聯應該以一種量化值，并能夠對業務性能加以區分的方式來直觀地告訴網絡維護人員網絡的可用性，網絡發生故障是在節點還是線路連接。儀表應具備相應的評估機制來實現這種量化等級評估。假如網絡發生擁塞、鏈路故障或產生網絡瓶頸，系統就應指示該服務器的性能等級，而不應該對網絡業務劣化視而不見，直到網絡業務中斷才告警指示。一旦確定評估等級，用戶就可以采用其他測試來確定性能劣化是源于物理連接還是服務器性能問題，這也就可以進一步確定責任面。到目前為止，用戶通常使用兩種工具解決這類問題。第一種工具是使用手持式設備，其只能解決下三層的問題。它提供與利用率、地址、第一層到第三層協議與路由的有關信息，但是它的功能簡單，甚至不能查看一個TCP會話。第二種工具是專用軟件產品，這些產品可以在網絡中模擬發送某類業務，但是這類產品成本高昂。應該充分考慮到不同的應用與需求，針對最根本的問題，即服務器對客戶端請求的響應性能如何，從而確定故障原因。為了更便捷地實現這種服務，儀表應該可以定制創建基本的性能評估測試套件，下次測試就無需設置而直接調用已存的測試套件與配置，提高測試效率。

值得一提的是，這種評估和關聯應該包括現行以太網中主要服務器和設備，包括Web服務器、NT文件服務器、電子郵件服務器、DNS服務器、WINS服務器、DHCP服務器、FTP服務器、Novell服務器和打印服務器，以及路由器等。

網絡資源與業務仿真功能網絡中的每臺服務器都有一個或多個存在的目的或用途，這些統稱為服務，例如一臺設備可能提供郵件服務、Web服務或地址分配服務，根據其提供服務的類型來定義該種設備的服務器類別。儀表應具有簡單的網絡資源與業務仿真功能，通過仿真網絡中的一臺客戶端設備，來衡量網絡提供的速度和效率。這樣向要害設備發出服務請求，然后把結果與合理的預期情況進行比較，實現對網絡要害資源的性能評估。

網絡基本測試工具網絡的基本通斷的驗證、網絡開通前流量模擬，或確定網絡中站點的響應需要用到某些網絡基本工具，比如Ping、TraceRoute，包括流量發生測試，都是實用而便捷的工具。這些小測試工具可以直觀地幫助維護人員判定基本的網絡可用性。

網絡數據庫的完備性當以太網發生故障時，比如配置錯誤或是站點的可用性發生問題，差錯情況都應該保留記錄，同時每次網絡測試結果也應該存在相應的測試數據庫中，從而為了解網絡狀況或對今后維護工作提供幫助。另外，網絡經常由于升級或拓撲改變而發生變化，包括安裝軟件、PC機、工作站、網橋、路由器和交換機等；相應的治理任務，如需要配置用戶接入權限等。所有的這些任務都必須嚴格遵照相應的治理流程并記錄在案。由于很大一部分網絡故障都出在沒能很好地規劃網絡，以及在網絡實施中配置會發生變動，因而需要具體記錄網絡中近期發生的全部變動情況，為今后的故障定位提供具體的文檔資料，所以網絡數據庫也是必須的功能。

網絡協議層面的專家分析系統

網絡專家分析系統是基于對協議與數據包全面統計與分析基礎上，軟硬件相結合的網絡分析系統。它應該支持局域網、廣域網與ATM等各類網絡的協議統計分析，可以直觀、全面、系統地反映網絡健康狀況與節點設備信息，幫助測試維護人員診斷定位與排除解決網絡故障。它主要著眼于協議層面，深入分析與統計協議特性，對大多數更關心應用與服務的企業網絡維護的技術人員而言，應該是基于前面主要功能基礎上深化分析工具，可視網絡維護的需求進行配置。

實際上，假如儀表具有上述主要功能就可以解決基本的物理層與一些高層業務問題。當然也可以在此基礎上進行擴展。然而所謂“術業有專攻”，假如從測試工具的體系設計、應用與成本角度考慮，“萬金油”是很不現實的，我們更應強調的是儀表專項功能的全面與完善。假如儀表具有強大的專家分析系統，可以進行具體的數據解碼，并深入統計分析網絡協議、數據包，同時又能實現很多物理設施的測試；或者低端網絡測試儀表具備詳盡地協議解碼功能都是沒有很大必要的。這樣的結果將是要么應該深入發展的功能不夠全面，要么成本不被市場認同。

隨著網絡技術的發展，維護測試技術自身也在不斷成熟和完善之中，網絡維護測試的分工也在細化。根據用戶不同層次的需求，針對性地開發高效、便捷與功能豐富的適用測試工具，將真正幫助網絡維護人員更好地實現網絡良性運行，確保網絡服務質量的目標。

上一篇：100G以太網，離實際應用還有多遠

下一篇：如何排除以太網故障