فقدان الحزمة: كيفية القياس وكيفية الإصلاح

الشبكات هي العمود الفقري لمعظم الحديثالمنظمات. فهي تسمح بالوصول إلى البيانات من قبل من يحتاج إليها أينما كانت. ولكن على الرغم من أهميتها وحرجتها ، يمكن أن تعاني الشبكات أيضًا من عدد قليل من المشكلات. في الواقع ، هناك ثلاثة مشاكل رئيسية تتسبب في الغالبية العظمى من جميع مشكلات الشبكة: زمن الاستجابة ، والارتعاش ، وفقدان الحزمة. نتحدث اليوم عن الأخير. سنحاول إلقاء نظرة على سبب وكيفية فقدان الحزم وأيضًا الأدوات التي يمكن استخدامها لقياسها وتحديد مصدرها وكذلك استكشاف ما يمكن فعله لتقليله ، إن لم يكن التخلص منه.

سنبدأ بمحاولة تحديد فقد الحزمةلأنه من المهم أن نبدأ جميعًا في نفس الصفحة. بعد ذلك ، سوف نستكشف الأسباب المختلفة لفقدان الحزمة. الأسباب الفعلية لا حصر لها ، لكننا اخترنا الأسباب الخمسة الأكثر شيوعًا ، وسنلقي نظرة أعمق على كل واحدة منها. بعد ذلك ، سوف نلقي نظرة على بعض الأدوات التي يمكن للمرء استخدامها لقياس وتحديد فاقد الحزمة. بعد كل شيء ، قبل أن نتمكن من إصلاح أي شيء ، نحتاج أن نعرف أنه موجود ويجب أن نعرف مكانه. والحديث عن إصلاح فقدان الحزمة ، سيكون هذا هو آخر عمل لدينا.

ما هو فقدان الحزمة

أناشروط بسيطة ، وفقدان الحزمة هو فشلحزم البيانات المرسلة من مصدر للوصول إلى وجهتها. حزم البيانات ، إذا كنت لا تعرف ، عبارة عن مجموعات صغيرة من البيانات التي يتم إرسالها على شبكات الكمبيوتر. يتم تقسيم كل جزء من البيانات ، بغض النظر عن حجمها ، إلى حزم يتم إرسالها بالتتابع عبر الشبكات قبل أن يتم تجميعها في بيانات ذات مغزى من قبل الطرف المتلقي. لأسباب مختلفة على وشك الاستكشاف ، يحدث فقدان بعض الحزم أثناء النقل. وقياسًا على ذلك ، تخيل خطابًا متعدد الصفحات يتم إرساله بالبريد مع كل صفحة في مظروف منفصل. هذا هو بالضبط كيف يتم نقل البيانات عبر الشبكة. في هذا المثال ، يحدث فقدان الحزمة في حالة فقد أحد الأظرف أثناء النقل.

ال أسباب فقدان الحزمة

على الرغم من أن هناك العديد من الأسباب لفقدان الحزمة - الكثير منها لتغطية جميعها ، فقد حددنا خمسة من الأسباب الأكثر شيوعًا.

1. ازدحام الشبكة

ازدحام الشبكة هو السبب الرئيسيمن فقدان الحزمة. إنه مشابه لازدحام المرور ويحدث عادةً عندما يكون هناك بيانات أكثر مما تستطيع الشبكة معالجته. عندما يحدث ذلك ، يمكن لأجهزة الشبكات مثل أجهزة التوجيه في النهاية إسقاط الحزم التي تم وضعها في قائمة الانتظار لفترة طويلة جدًا ، مما يؤدي إلى فقد الحزمة.

بعض الروابط WAN ودوائر الإنترنت هيعرض النطاق الترددي في بعض الأحيان محدودة من قبل مزود. على سبيل المثال ، يمكنهم توفير 2 ميغابت في الثانية من عرض النطاق الترددي على دارة فعلية 10 ميغابت في الثانية. إذا حاولت إرسال أكثر من 2 ميغابت في الثانية من البيانات على هذه الدائرة ، فغالبًا ما يسقط WAN أو جهاز توجيه الإنترنت حركة المرور الإضافية ، مما يؤدي إلى فقد الحزمة.

يمكن أن يحدث ازدحام الشبكة أيضًا عند الخدمةمزودي المفرط الزائد رابط. يفعلون ذلك بناءً على الأساس المنطقي الذي مفاده أن ليس جميع المشتركين في الخدمة سيستخدمون النطاق الترددي في وقت واحد. ومع ذلك ، في فترات الذروة ، عندما يستخدم المزيد من الناس الخدمة ويتجاوز الطلب طاقتها ، فمن المحتمل أن تكون هناك خسارة في الرزم ناتجة عن الازدحام.

2. الإفراط في الجهاز

سبب شائع آخر لجهاز فقدان الحزمةoverutilization. يحدث ذلك عندما يعمل الجهاز بسعة غير مصممة له. في الشبكة ، قد تصل الحزم إلى جهاز التوجيه بشكل أسرع من معالجتها / إرسالها. للتعامل مع هذه المواقف ، تحتوي الأجهزة على مخازن مؤقتة حيث تحتفظ بالحزم مؤقتًا حتى تتم معالجتها وإرسالها. هذه المخازن المؤقتة ليست لانهائية ، ويمكن أن تملأ في النهاية ، مما أدى إلى إسقاط الحزم.

في كثير من الحالات ، سوف يؤدي الجهاز فيطريقة مقبولة خلال أوقات التشغيل العادية (خارج أوقات الذروة) وتوجيه جميع الحزم بشكل صحيح. خلال فترات الذروة ، ومع ذلك ، يمكن أن يكون هناك زيادة ملحوظة في قطرات الحزمة.

3. مشاكل الأجهزة والبرامج

الأجهزة المعيبة هي سبب آخر للحزمةخسارة. لقد رأينا مثيلات ، على سبيل المثال ، لأجهزة توجيه WAN مع واجهات 100 ميغابت في الثانية والتي لم تتمكن من نقل أكثر من 30 ميغابت في الثانية من البيانات. عندما كانت حركة المرور منخفضة ، لم تكن المشكلة ملحوظة ، ولكن بمجرد تجاوزها 30 ميغابت في الثانية ، بدأ إسقاط الحزم. نقل المشكلة إلى واجهة مختلفة من نفس الجهاز مع تكوين واجهة بالضبط نفسه إصلاح المشكلة ، مؤكدا أنه كان مشكلة جهاز التوجيه.

والسبب المرتبط ارتباطًا وثيقًا بفقدان الحزمة هو العربات التي تجرها الدواببرنامج يعمل على جهاز الشبكة. البرامج الثابتة لأجهزة الشبكة هي برامج كمبيوتر ، وبالتالي فهي تتعرض لأخطاء البرمجة. إنها برامج معقدة بشكل متزايد ، وغالبًا ما يكون من المستحيل على فريق التطوير اكتشاف كل الأخطاء في البرامج الثابتة لأجهزة الشبكة.

4. عمل ضار

عمل ضار - بشكل رئيسي في شكل رفضهجمات الخدمة (DoS) - سبب شائع آخر لفقدان الحزمة. ومع ذلك ، فإنه في كثير من الأحيان لدينا سيطرة تذكر عليها. يحدث ذلك عندما يتدفق المستخدمون الخبيثون على جهاز شبكة مزود بحركة مرور كافية بحيث لا يستطيع أداء واجباته ويبدأ في إسقاط الحزم.

بما أننا لا نملك السيطرة على هذه الحالاتهم عمل طرف ثالث ، وأفضل طريقة هي تجنبهم تمامًا. توجد العديد من الخدمات التي تدعي أنها تحمي شبكتك من هجمات حجب الخدمة. البعض منهم يقومون بعمل جيد إلى حد ما على الرغم من أنها يمكن أن تكون مكلفة بعض الشيء. ولكن إذا كان بإمكانهم حمايتك من أي هجوم لا يمكن الدفاع عنه ، فقد يكون الأمر يستحق الاستثمار.

5. أخطاء التكوين

غالبًا ما يقع الخطأ البشري في كثير من الحالاتوفقدان الحزمة لا يختلف. يعد خطأ تهيئة الجهاز أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لفقدان الحزمة. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي سرعة الواجهة وعدم التطابق المزدوج إلى فقد الحزمة. يحدث ذلك ، على سبيل المثال عندما يتم تعيين أحد نهايتي الرابط على وضع الطباعة على الوجهين بينما يتم تعيين الطرف الآخر على وضع الطباعة على الوجهين. عندما يحدث ذلك ، يحدث تصادم مع فقدان الحزمة الناتجة. معدات الشبكات معقدة بشكل متزايد ومن السهل ارتكاب الأخطاء. يمكن أن تساعدك أدوات إدارة التكوين في ضمان خلو التكوينات من الأخطاء عن طريق تطبيق عناصر التكوين القياسية.

آثار فقدان الحزمة

فقدان الحزم شائع ويحدث في معظم الشبكات. نادرا ما يكون له تأثير ملحوظ حتى يصل إلى مستويات حرجة. عندما يحدث ذلك ، يمكن أن يسبب أخطاء مختلفة. نقل الملفات -التي تستخدم بروتوكول TCP الموجه للاتصال - هي غير متأثر نسبيًا نظرًا لوجود بعض تصحيح الأخطاء المضمن في معظم البروتوكولات ويمكن إعادة إرسال حزمة مفقودة. إنها أكثر إشكالية في عمليات النقل في الوقت الفعلي أو في الوقت الفعلي -التي تستخدم بروتوكول UDP بدون اتصال — مثل مثل دفق الفيديو أو الصوت أو الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) حيث يمكن أن يتسبب في تخطي وثغرات أو تجميد الصور أو الكلام غير المفهوم.

بعض الأدوات لقياس وتحديد موقع فقدان الحزمة

إذا كنت تريد تقليل أو القضاء على فقدان الحزمة ،أول ما عليك القيام به هو القياس إذا كانت شبكتك تواجه أيًا منها ، وإذا كانت موجودة ، فأين تحدث. كما قلنا سابقًا ، فإن فقد الحزمة أمر طبيعي وسيظهر في معظم الشبكات. ومع ذلك ، يجب أن تظل أقل من عتبة معينة لضمان عدم ملاحظة أي آثار سيئة. توصي Cisco Systems ، على سبيل المثال ، بذلكيجب أن تظل خسارة الحزمة على حركة نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) - ربما نوع الحركة الأكثر تأثراً به - أقل من 1 ٪. بالنسبة لدفق الفيديو ، يجب أن تظل بين 0.05٪ و 5٪ حسب نوع الفيديو.

منذ VoIP حركة المرور هو نوع حركة المرور أكثرتأثرًا بفقدان الحزمة ، فلن يكون من المفاجئ أن معظم الأدوات التي وجدناها لقياسها وتحديد موقعها هي أدوات مراقبة شبكة VoIP بشكل أساسي.

1. SolarWinds الصوت عبر بروتوكول الإنترنت ومدير جودة الشبكة (تجربة مجانية)

سولارويندز تم صنع بعض من أفضل أدوات إدارة الشبكات على مدار العشرين عامًا الماضية أو نحو ذلك. المنتج الرئيسي ، و مراقبة أداء الشبكة، عشرات باستمرار بين أفضل شبكة SNMPأدوات الرصد. وتشتهر الشركة أيضًا بأدواتها المجانية المصممة لتلبية الاحتياجات الخاصة لمسؤولي الشبكات. وتشمل هذه الأدوات المجانية منتجات مثل TFTP سerver أو ال المتقدمة Subnet Calculator.

ال SolarWinds الصوت عبر بروتوكول الإنترنت وجودة مدير الشبكة هي أداة مخصصة لرصد الصوت عبر بروتوكول الإنترنتمعبأة مع ميزات كبيرة. يمكن استخدام هذه الأداة لرصد مقاييس جودة مكالمات VoIP بما في ذلك فقد الحزمة ، وكذلك زمن الوصول ، والارتعاش ، و MOS. يمكن أن يساعد في استكشاف أخطاء أداء مكالمات VoIP عن طريق ربط مشكلات الاتصال وأداء الشبكة. تتضمن الأداة أيضًا مراقبة شبكة WAN في الوقت الحقيقي باستخدام تقنية Cisco IP SLA. تتيح لك ميزة تتبع مسار الاتصال عبر بروتوكول VoIP للأداة رؤية مشاكل الاتصال وتحديدها على طول مسار الشبكة بالكامل.

• تجربة مجانية: SolarWinds الصوت عبر بروتوكول الإنترنت وجودة مدير الشبكة
• رابط التحميل: https://www.solarwinds.com/voip-network-quality-manager/registration

هذه الأداة يمكن أن تؤدي في الوقت الحقيقي رصدأداء WAN من موقع إلى آخر ولديه أيضًا ميزات تنبيه لإعلامك بأي موقف غير طبيعي. يمكن أن يساعد على ضمان أداء دوائر WAN بالشكل المتوقع من خلال استخدام مقاييس Cisco IP SLA واختبار حركة المرور الاصطناعية وعتبات وتنبيهات الأداء المخصصة.

لكن ال SolarWinds الصوت عبر بروتوكول الإنترنت وجودة مدير الشبكة لن تراقب فقط دوائر WAN الخاصة بك ، بل يمكنها أيضًا مراقبةعرض مقاييس الاستخدام والأداء لبوابات VoIP وجذوع PRI. يمكن أن يساعد في تخطيط السعة من خلال السماح لك بتقييم جودة الصوت عند التخطيط لعمليات نشر VoIP الجديدة.

أسعار ل SolarWinds الصوت عبر بروتوكول الإنترنت وجودة مدير الشبكة قم ببدء تشغيل $ 1 615 لما يصل إلى 5 أجهزة مصدر IP SLA و 300 هاتف IP. تتوفر أيضًا مستويات ترخيص أخرى - بما في ذلك ترخيص غير محدود للأجهزة. حر تتوفر تجربة لمدة 30 يومًا يجب أن تريد أن تأخذ المنتج لاختبار التشغيل.

2. PRTG مراقبة الشبكة

ال PRTG مراقب الشبكة من عند Paessler هو نظام مراقبة شبكة متعددة الأغراض. من خلال استخدام أجهزة الاستشعار ، والتي يمكن مقارنتها بالوظائف الإضافية على الرغم من أنها مضمنة في المنتج ، PRTG يمكن استخدامها لمراقبة العديد من المعلمات المختلفة للشبكات والأنظمة. يمكن للأداة مراقبة أي نظام أو جهاز أو حركة مرور أو تطبيق تقريبًا في بنية تكنولوجيا المعلومات لديك.

لغرض قياس وتحديد موقع الحزمةالخسارة ، تقترح PRTG ما لا يقل عن ثلاثة أجهزة استشعار مختلفة. يمكنك استخدام Ping Sensor لقياس مدى توفر أجهزتك وحساب فقد الحزمة كنسبة مئوية. يتيح لك جهاز استشعار جودة الخدمة مراقبة مسارات الشبكة بالكامل ، وبالتالي قياسها وتحديد موقعها. أخيرًا ، يمكن استخدام مستشعر Cisco IP SLA Sensor لقياس معدل فقدان الحزمة على أجهزة Cisco. يمكنك اختيار أن يتم إشعارك عبر البريد الإلكتروني أو الرسائل النصية القصيرة أو إشعارات الدفع على جهاز محمول كلما تم تجاوز الحد حتى تتمكن من اتخاذ التدابير المناسبة.

ال PRTG مراقبة الشبكة سهل وسريع التثبيت. سيقوم نظام الاكتشاف التلقائي للأداة بفحص مقاطع الشبكة والتعرف تلقائيًا على مجموعة واسعة من الأجهزة والأنظمة. سيقوم بعد ذلك بإنشاء أجهزة استشعار من قوالب الأجهزة المحددة مسبقًا. يلزم في بعض الأحيان إعداد مستشعرات VoIP المحددة يدويًا بعد ذلك ، مما يجعل التثبيت أطول قليلاً ولكن هذا لا يزال أحد أسرع الأدوات للإعداد.

ال PRTG مراقبة الشبكة متاح في نسخة مجانية كاملة المواصفاتتقتصر على 100 أجهزة الاستشعار. لاحظ أن أي معلمة مراقبة واحدة تعتبر كمستشعر واحد لمراقبة أكثر من 100 جهاز استشعار ، ستحتاج إلى ترخيص. تختلف الأسعار بعدد المستشعرات وتبدأ من 600 دولار مقابل 500 مستشعر حتى 14500 دولار لأجهزة استشعار غير محدودة. يتوفر إصدار تجريبي مجاني لمدة 30 يومًا بدون حدود للجهاز.

3. إدارة OpManager مع مراقب الصوت عبر بروتوكول الإنترنت

ال ManageEngine OpManager هو أداة مراقبة شبكة ممتازة أخرى. ستقوم بمراقبة العلامات الحيوية للمعدات الخاصة بك وتنبيهك بمجرد نفاد المواصفات. تتميز الأداة بواجهة مستخدم بديهية تتيح لك بسهولة العثور على المعلومات التي تحتاج إليها. كما أنه يتميز بمحرك تقارير ممتاز إلى جانب بعض التقارير المعدة مسبقًا والمخصصة. لإكمال الحزمة ، تكون ميزات التنبيه الخاصة بالمنتج شاملة للغاية.

عندما يتعلق الأمر برصد غضب ، فإن ManageEngine OpManager'س رصد الصوت عبر بروتوكول الإنترنت الخيار يمكن رصد استباقي والإبلاغ عنقدرة البنية التحتية على التعامل مع مكالمات VoIP. تستخدم الأداة Cisco IP SLA لمراقبة معلمات جودة الخدمة الهامة لشبكات VoIP بشكل مستمر. تتضمن معلمات VoIP التي يتم مراقبتها فقدان الحزمة والتأخير والارتعاش ودرجات متوسط ​​الرأي (MOS) ووقت الرحلة ذهابًا وإيابًا (RTT).

ال ManageEngine OpManager يتم تسعيرها بناءً على عدد الأجهزة المراقبة. تتراوح الأسعار من 715 دولارًا لـ 25 جهازًا إلى 995 14 دولارًا لكل 1000 جهاز. ال رصد الصوت عبر بروتوكول الإنترنت يضيف الخيار 125 دولارًا لكل جهاز يتطلب ذلك. تتوفر نسخة تجريبية مجانية مدتها 30 يومًا حتى تتمكن من تجربة المنتج ومعرفة مدى ملاءمته لاحتياجاتك الخاصة.

4. VoIPmonitor

VoIPmonitor هو حزمة شبكة مفتوحة المصدر الشم مع أالواجهة الأمامية التجارية لرصد معظم بروتوكولات الصوت عبر بروتوكول الإنترنت. إنه يعمل على Linux وهو مصمم لتحليل جودة مكالمات VoIP المستمرة استنادًا إلى معلمات الشبكة مثل فقد الرزم والارتعاش وفقًا للنموذج ITU-T G.107 E. يتم حفظ معلومات الاتصال ، جنبًا إلى جنب مع مقاييسها ، في قاعدة بيانات. يمكن حفظ كل مكالمة في ملف pcap لمزيد من التحليل باستخدام أدوات خارجية مثل Wireshark.

VoIPmonitor يمكن أيضا فك شفرة الكلام واللعب بهاواجهة المستخدم الرسومية المستندة إلى الويب وكذلك حفظها على القرص كملف WAV. من خارج الصندوق ، يدعم المنتج برامج ترميز G.711 alaw و ulaw والإضافات التجارية إضافة دعم G.722 و G.729a و G.723 و iLBC و Speex و GSM و Silk و iSAC و OPUS. VoIPmonitor هو أيضا قادر على تحويل T.38 الفاكس إلى PDF.

ال VoIPmonitor واجهة المستخدم الرسومية الأمامية متاحة إما محلياخادم مستضاف بأسعار تتراوح من 42 دولارًا شهريًا لـ 10 قنوات إلى 917 دولارًا شهريًا لـ 6000 قناة أو كخدمة قائمة على الحوسبة السحابية تتراوح الأسعار من 20 دولارًا شهريًا لثلاث قنوات إلى 200 دولار شهريًا لـ 200 قناة. يتوفر كلا الإصدارين في نسخة تجريبية مجانية وغير محدودة مدتها 30 يومًا.

تحديد فقدان الحزمة

قياس وتحديد موقع فقدان الحزمة إذا كان الأولخطوة في إصلاحه. أي من الأدوات المذكورة أعلاه سوف تساعدك في ذلك. عادةً ما يكون سبب فقد الحزمة واضحًا بمجرد تحديد مكان حدوثها وتحديدها كمسألة بسيطة لمعالجة السبب.

إذا كان ازدحام الشبكة ، وزيادةيبدو أن عرض النطاق الترددي بحيث يمكنك دفع حركة مرور أكثر هو الإجابة الواضحة. يمكنك أيضًا التفكير في تطبيق ميزات جودة الخدمة (QoS). يمكن أن يمكّن بعض أنواع حركة المرور - VoIP ، على سبيل المثال - من منح الأولوية لحركة المرور الأخرى التي لا تكون شديدة الحساسية لفقدان الحزمة أو المهم بالنسبة للعمليات.

إذا كان سبب فقدان الحزمة يكون الجهازالاستخدام الزائد ، ثم قد يكون الحل الوحيد هو الترقية إلى جهاز عالي الأداء. في بعض الحالات ، قد يكون فقط مكونًا من مكونات الجهاز يحتاج إلى ترقية. على سبيل المثال ، يمكنك في بعض الأحيان استبدال واجهة جهاز توجيه بسرعة 100 ميجابت في الثانية بواحدة جيجابت في الثانية.

يمكن معالجة الأجهزة المعيبة عن طريق استبدالهاأو ، إذا كان أكثر ملاءمة ، باستخدام مكون غير معيب آخر من نفس الجهاز. على سبيل المثال ، إذا كانت واجهة جهاز التوجيه معيبة ، ربما يمكنك ببساطة استخدام واجهة مختلفة على نفس الجهاز. رغم أن هذا ليس بأي حال من الأحوال حلاً جيدًا ، إلا أنه مناسب للاختبار أو لتوفير إصلاح مؤقت حتى يمكن استبدال الوحدة.

غالبًا ما تكون الشبكات اللاسلكية أكثر عرضة للحزمخسارة بسبب تدخل الراديو. يمكن أن يكون التبديل إلى اتصال سلكي وسيلة لمعالجة هذا النوع من المشكلات على الرغم من أن ذلك غير ممكن دائمًا. على سبيل المثال ، إذا كان الجهاز المتأثر عبارة عن هاتف IP محمول ، فقد يدعم الاتصال اللاسلكي فقط. في هذه الحالات ، قد يؤدي التبديل إلى قناة مختلفة أو استخدام تردد مختلف إلى تحسين الموقف أو حتى حل المشكلة تمامًا.

إذا كان فقدان الحزمة ناتجًا عن أنشطة ضارة ،تحتاج إلى تخفيف الهجوم في أسرع وقت ممكن. قد يكون ذلك بسيطًا مثل استخدام قائمة التحكم في الوصول لحظر عنوان IP للمهاجم (إذا كان ثابتًا ومعروفًا). في الحالات الأكثر تعقيدًا ، يمكنك استخدام ميزات مثل توجيه Black Hole Triggered عن بُعد.

يجب عليك أيضا التحقق من أن التكوين الخاص بك هولا يسبب فقدان الحزمة. تأكد من تطابق إعدادات الطباعة على الوجهين في أي من طرفي الاتصال. أنا شخصياً أميل إلى الابتعاد عن السرعة التلقائية وإعدادات الطباعة على الوجهين لأن ذلك وضعني في مأزق أكثر من واحد. أفضل كثيرًا فرض سرعة كل واجهة وتعيينها على وضع مزدوج الاتجاه. في الوقت الحاضر ، لا يوجد سبب مقنع لاستخدام أحادي الاتجاه على أي حال. وإذا قمت بتكوين جودة الخدمة (QoS) على أجهزة الشبكات الخاصة بك ، فتأكد من أن حجم المخزن المؤقت الخاص بك يكفي. خلاف ذلك ، فإنك تواجه خطر تجاوز سعة المخزن المؤقت مما يؤدي إلى فقدان الحزمة.