ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ - ΕΜΠ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Τομέας Επικοινωνιών, Ηλεκτρονικής & Συστημάτων Πληροφορικής Εργαστήριο Διαχείρισης & Βελτίστου Σχεδιασμού Δικτύων Τηλεματικής - NETMODE Χρήση βασικών εργαλείων συλλογής πληροφοριών για τη διαμόρφωση και την κατάσταση λειτουργίας του δικτύου Διαχείριση Δικτύων - Ευφυή Δίκτυα, 9 ο Εξάμηνο, 2013-2014
Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.
Περιεχόμενα Ανάλυση καθυστέρησης σε δίκτυα υπολογιστών Στοίβα πρωτοκόλλων TCP/IP Πρωτόκολλο IP Πρωτόκολλο ICMP Αυτόνομα συστήματα Εργαλεία ελέγχου δικτύων ping, traceroute, nslookup, whois 3
Loss (Απώλεια) και Delay (Καθυστέρηση) Τα πακέτα μπαίνουν σε ουρές από buffers Ο ρυθμός εισόδου πακέτων (packet rate) ξεπερνά τη διαθέσιμη χωρητικότητα του output link Τα πακέτα περιμένουν για εξυπηρέτηση, ουρά αναμονής πακέτων (packet queue) source: Computer Networking: A Top Down Approach, 6 th edition, J. Kurose, K. Ross, Addison-Wesley, March 2012 4
Καθυστέρηση σε packet-switched networks - Αιτίες Καθυστέρησης Πακέτων (Ι) Επεξεργασία κόμβου (Nodal Processing): Έλεγχος bit errors Καθορισμός output link Queueing Delay: Χρόνος περιμένοντας το output link για μετάδοση Εξαρτάται από τη συμφόρηση (congestion) του δρομολογητή source: Computer Networking: A Top Down Approach, 6 th edition, J. Kurose, K. Ross, Addison-Wesley, March 2012 5
Καθυστέρηση σε packet-switched networks - Αιτίες Καθυστέρησης Πακέτων (ΙI) Καθυστέρηση μετάδοσης (Transmission Delay): R = link bandwidth (bps) L = packet length (bits) Χρόνος αποστολής bits = L R Καθυστέρηση διάδοσης (Propagation Delay): d = μήκος του φυσικού μέσου s = ταχύτητα διάδοσης στο μέσο ( ~ 2 10 8 m/sec) Καθυστέρηση διάδοσης = d s Σημείωση: s και R διαφορετικές ποσότητες! 6
Υπολογισμός καθυστέρησης d nodal = d proc + d queue + d trans + d prop d proc : processing delay λίγα microsecs ή λιγότερο d queue : queueing delay εξαρτάται από τη συμφόρηση d trans : transmission delay = L, σημαντικό για μικρής ταχύτητας link R d prop : propagation delay λίγα microsecs έως εκαντοντάδες msecs 7
Σχεδιάγραμμα της στοίβας TCP/IP source: Barr, Michael. "TCP/IP or Not TCP/IP?," Embedded Systems Programming, April 2000, pp. 49-52 8
Internet Protocol (IP) RFC 791 Μοναδικές διευθύνσεις IP σε όλο το δίκτυο Η διεύθυνση αναφέρεται σε μία μοναδική σύνδεση-interface H/Y με Χ συνδέσεις έχει Χ IP διευθύνσεις Κάθε πακέτο IP έχει διεύθυνση προέλευσης και προορισμού "Store and forward" Εξέταση του πακέτου σε κάθε ενδιάμεσο κόμβο Απόφαση για τον επόμενο κόμβο Επιλογή επόμενου κόμβου με βάση: τον πίνακα δρομολόγησης τη διεύθυνση προορισμού στο πακέτο Πεδίο Time To Live (TTL) Σε κάθε ενδιάμεσο κόμβο μειώνεται κατά 1 Αν ενδιάμεσος κόμβος διαβάσει TTL=0 απορρίπτει το πακέτο 9
Τι ΔΕΝ προσφέρει το IP Εγγυήσεις Ρυθμού Μετάδοσης Σε κάθε σύνδεση πολυπλέκονται πολλές πηγές κίνησης Η Διαθέσιμη Χωρητικότητα μοιράζεται σε απροσδιόριστο πλήθος χρηστών Εγγυήσεις Καθυστέρησης Καθυστέρηση = Επεξεργασία + Αναμονή + Μετάδοση + Διάδοση Η Αναμονή εξαρτάται από το πλήθος των πακέτων στις ουρές των ενδιάμεσων κόμβων Αξιοπιστία IP πακέτα απορρίπτονται από κόμβους με γεμάτες ουρές IP πακέτα μπορεί να αλλοιωθούν λόγω λαθών μετάδοσης 10
Προώθηση πακέτων στο IP G3 A1 G1 G2 C1 G4 11
ICMP (Internet Control Message Protocol) RFC 792 Αποτελεί το μηχανισμό αποστολής μηνυμάτων ελέγχου και αναφοράς λαθών για τη λειτουργία ενός δικτύου IP ICMP πακέτα: IP πακέτα ειδικού τύπου (χωρίς L4 payload) Echo_request Echo_reply Time exceeded Host_unreachable Port_unreachable 12
Αυτόνομα Συστήματα - Autonomous Systems Σύνολο δικτύων που τελούν υπό κοινή διαχειριστική ευθύνη Διαφορετική δρομολόγηση εντός Α. Σ. (intra-as) και μεταξύ Α. Σ. (inter-as) ASNs - Autonomous System Numbers: 32-bit number space source: http://resources.potaroo.net/iso3166/ascc.html 3c 3b 3a AS3 1a 1c 1d 1b AS1 2a 2c 2b AS2 13
Εργαλεία ελέγχου δικτύων Το πρόγραμμα ping Ελέγχει τη συνδεσιμότητα και την ποιότητα της σύνδεσης με τον υπό εξέταση κόμβο του δικτύου Πληροφορίες που παρέχει: Αν υπάρχει επικοινωνία με τον κόμβο Καθυστέρηση για αποστολή και επιστροφή ενός πακέτου Ρυθμοί απωλειών στη σύνδεση Στέλνει πακέτα ICMP ECHO_REQUEST στον υπό εξέταση κόμβο Ο υπό εξέταση κόμβος απαντά με ICMP ECHO_REPLY 14
Εργαλεία ελέγχου δικτύων Το πρόγραμμα ping (συνέχεια) Δυνατότητα του IP πρωτοκόλλου για την καταγραφή της διαδρομής που ακολουθεί ένα πακέτο (Record Route - RFC 791) Ενα πακέτο ping στέλνεται από ένα κόμβο σε έναν προορισμό Οι ενδιάμεσοι κόμβοι βλέποντας ενεργοποιημένη την επιλογή για καταγραφή της διαδρομής (record route) ενθυλακώνουν στο IP header του PING πακέτου, τη δική τους IP διεύθυνση (εξερχόμενο interface) 15
Εργαλεία ελέγχου δικτύων Το πρόγραμμα traceroute Χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της διαδρομής (κόμβων IP) που ακολουθούν τα πακέτα μεταξύ δύο σημείων στο δίκτυο Στέλνει πακέτα UDP (ή ICMP) με διεύθυνση προορισμού αυτή που μας ενδιαφέρει και Time to Live (TTL) αυξανόμενο κατά 1 σε κάθε βήμα Από κάθε κόμβο όπου εξαντλείται το TTL λαμβάνει ICMP Time_Exceeded Ποιοτικά χαρακτηριστικά για κάθε κόμβο αντίστοιχα με αυτά του ping Καθυστερήσεις Ρυθμούς Απωλειών 16
Εργαλεία ελέγχου δικτύων Το πρόγραμμα traceroute (συνέχεια) G3 A1 G1 G2 C1 G1 G2 C1 G4
Εργαλεία ελέγχου δικτύων nslookup Εντολή που δείχνει την αντιστοίχηση διευθύνσεων IP και ονομάτων (DNS) Παράδειγμα: > nslookup maria.netmode.ntua.gr Server: dolly.netmode.ece.ntua.gr Address: 147.102.13.10 maria.netmode.ntua.gr canonical name = maria.netmode.ece.ntua.gr. Name: maria.netmode.ece.ntua.gr Address: 147.102.13.19 > nslookup 147.102.13.19 Server: dolly.netmode.ece.ntua.gr Address: 147.102.13.10 Name: maria.netmode.ece.ntua.gr Address: 147.102.13.19 18
Εργαλεία ελέγχου δικτύων whois Πρωτόκολλο (RFC 3912) για την εκτέλεση ερωτήσεων (queries) και τη λήψη απαντήσεων (responses) πρός/από δημόσιους διακοσμιστές (whois servers) που περιέχουν καταχωρήσεις σχετικά με internet resources, όπως συσχετίσεις μεταξύ block IP διευθύνσεων και ASNs, ανακοινώσεις πολιτικών δρομολόγησης, κλπ. Υλοποίηση αναζητήσεων whois μέσω γραμμής εντολών ή με τη βοήθεια web-based εργαλείων Για παράδειγμα, http://www.ntua.gr/nmc/nettest/whois.html Παραδείγματα whois servers: whois.ripe.net, whois.apnic.net, κλπ. (Regional Internet Registries - RIRs) whois.nic.net, whois.cnnic.cn, whois.cira.ca, whois.aunic.net, κ.α. 19
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.