فقدان الحزمة: كيفية القياس وكيفية الإصلاح

الشبكات هي العمود الفقري لمعظم المنظمات الحديثة. أنها تسمح بالوصول إلى البيانات من قبل من يحتاج إليها أينما كانوا. ولكن على الرغم من أهميتها وحسمها ، فقد تعاني الشبكات أيضًا من بعض المشكلات. في الواقع ، هناك ثلاث مشاكل رئيسية تتسبب في الغالبية العظمى من جميع مشاكل الشبكة: الكمون ، التشويش ، وفقدان الحزمة. اليوم ، نحن نتحدث عن هذا الأخير. سنحاول إلقاء نظرة على سبب وكيفية فقدان الحزم وأيضًا الأدوات التي يمكن استخدامها للقياس وتحديد موقع مصدرها واستكشافها بإيجاز ما يمكن فعله للحد ، إن لم يكن القضاء عليه ، عليه.

سنبدأ بمحاولة تعريف فقدان الحزمة لأنه من المهم أن نبدأ جميعًا في نفس الصفحة. بعد ذلك ، سنستكشف الأسباب المختلفة لفقدان الحزم. الأسباب الفعلية لا تعد ولا تحصى لكننا اخترنا الأسباب الخمسة الأكثر شيوعًا وسنلقي نظرة أعمق على كل سبب. بعد ذلك ، سنلقي نظرة على بعض الأدوات التي يمكن للمرء استخدامها لقياس وتحديد فقدان الحزمة. بعد كل شيء ، قبل أن نتمكن من إصلاح أي شيء ، نحتاج إلى معرفة أنه موجود ونحتاج إلى معرفة مكانه. والحديث عن إصلاح فقدان الحزمة ، سيكون هذا هو آخر عمل لنا.

ما هو فقدان الحزمة

أنابعبارات بسيطة ، فقدان الحزم هو فشل حزم البيانات المرسلة من مصدر للوصول إلى وجهتها. حزم البيانات ، في حالة عدم معرفتك ، هي أجزاء صغيرة من البيانات التي يتم إرسالها على شبكات الكمبيوتر. تنقسم كل قطعة من البيانات ، بغض النظر عن حجمها ، إلى حزم يتم إرسالها بالتسلسل عبر الشبكات قبل إعادة تجميعها في بيانات ذات معنى من قبل الطرف المتلقي. لأسباب مختلفة نحن على وشك استكشافها ، يحدث بالفعل فقدان بعض الحزم أثناء النقل. كمثال ، تخيل حرفًا متعدد الصفحات سيتم إرساله مع كل صفحة في مغلف منفصل. هذه هي الطريقة التي يتم بها نقل البيانات عبر الشبكة. في هذا المثال ، يحدث فقد الحزمة إذا ضاع أحد الأظرف أثناء النقل.

ال أسباب فقد الحزمة

في حين أن هناك أسبابًا عديدة لفقدان الحزم - وهي كثيرة جدًا بحيث لا تغطيها جميعًا ، فقد حددنا خمسة من الأسباب الأكثر شيوعًا.

1. ازدحام الشبكة

ربما يكون ازدحام الشبكة هو السبب الرئيسي لفقدان الرزم. وهو يشبه الازدحام المروري ويحدث عادة عندما يكون هناك بيانات أكثر مما يمكن للشبكة التعامل معه. 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 فقدان الحزمة.

في بعض الأحيان يتم تقييد عرض النطاق الترددي لبعض روابط WAN ودوائر الإنترنت من قبل الموفر. على سبيل المثال ، يمكنهم توفير عرض النطاق الترددي 2 ميجابت في الثانية على دائرة فعلية 10 ميجابت في الثانية. إذا حاولت إرسال أكثر من 2 ميجابت في الثانية من البيانات على مثل هذه الدائرة ، فغالبًا ما يسقط WAN أو موجه الإنترنت حركة المرور الإضافية ، مما يؤدي إلى فقدان الحزمة.

يمكن أن يحدث ازدحام الشبكة أيضًا عندما يقوم مقدمو الخدمة بإلغاء الاشتراك في الارتباط. يفعلون ذلك بناءً على الأساس المنطقي الذي مفاده أنه لن يستخدم جميع المشتركين في الخدمة النطاق الترددي في نفس الوقت. ومع ذلك ، في فترات الذروة ، عندما يستخدم المزيد من الأشخاص الخدمة ويتجاوز الطلب سعتها ، من المحتمل أن يكون هناك فقدان للحزم ناتج عن الازدحام.

2. الاستخدام المفرط للجهاز

سبب آخر شائع لفرط استخدام جهاز فقدان الحزم. يحدث عندما يعمل الجهاز بسعة لم يتم تصميمه من أجلها. في الشبكة ، قد تصل الحزم إلى جهاز توجيه أسرع مما يمكن معالجته / إرساله. للتعامل مع هذه المواقف ، تحتوي الأجهزة على مخازن مؤقتة تحتوي على حزم مؤقتًا حتى تتم معالجتها وإرسالها. هذه المخازن المؤقتة ليست لانهائية ، ويمكن أن تملأ في النهاية ، مما يؤدي إلى إسقاط الحزم.

في كثير من الحالات ، سيعمل الجهاز بطريقة مقبولة خلال أوقات التشغيل العادية (خارج أوقات الذروة) ويوجه جميع الحزم بشكل صحيح. ومع ذلك ، خلال فترات الذروة ، يمكن أن تكون هناك زيادة ملحوظة في قطرات الحزمة.

3. مشاكل الأجهزة والبرامج

الأجهزة المعيبة هي سبب آخر لفقدان الحزمة. لقد رأينا أمثلة ، على سبيل المثال ، لأجهزة توجيه WAN ذات واجهات 100 ميجابت في الثانية لم تكن قادرة على إرسال أكثر من 30 ميجابت في الثانية من البيانات. عندما كانت حركة المرور منخفضة ، لم تكن المشكلة ملحوظة ولكن بمجرد تجاوزها 30 ميجابت في الثانية ، بدأ إسقاط الحزم. أدى نقل الدائرة إلى واجهة مختلفة للجهاز نفسه مع تكوين الواجهة نفسه بالضبط إلى إصلاح المشكلة ، مما يؤكد أنها كانت مشكلة في جهاز التوجيه.

من الأسباب الوثيقة الصلة بفقدان الحزم هو برنامج عربات التي تجرها الدواب يعمل على جهاز شبكة. البرامج الثابتة لأجهزة الشبكة هي برامج كمبيوتر ، وبالتالي فهي عرضة لأخطاء البرمجة. إنها برامج معقدة بشكل متزايد وغالبًا ما يكون من المستحيل على فريق التطوير أن يمسك بجميع الأخطاء في البرامج الثابتة لأجهزة الشبكة.

4. العمل الضار

يعد الإجراء الضار - بشكل رئيسي في شكل هجمات رفض الخدمة (DoS) - سببًا شائعًا آخر لفقدان الحزم. ومع ذلك ، فهي واحدة لا نسيطر عليها كثيرًا. يحدث ذلك عندما يغمر المستخدمون الضارون جهاز شبكة به حركة مرور كافية بحيث لم يعد بإمكانه أداء واجباته وبدء إسقاط الحزم.

نظرًا لأننا لا نتحكم في هذه المواقف لأنها من عمل طرف ثالث ، فإن أفضل طريقة هي تجنبها تمامًا. توجد العديد من الخدمات التي تدعي حماية شبكتك من هجمات DoS. يقوم البعض منهم بعمل جيد إلى حد ما على الرغم من أنهم قد يميلون إلى أن يكونوا باهظة الثمن بعض الشيء. ولكن إذا كان بإمكانهم حمايتك من هجوم ستصبح غير قادر على الدفاع عنه ، فقد يكون الأمر يستحق الاستثمار.

5. أخطاء التكوين

غالبًا ما يقع اللوم على الخطأ البشري في العديد من المواقف ولا يختلف فقدان الحزمة. يعد خطأ تكوين الجهاز أحد الأسباب الأخرى الأكثر شيوعًا لفقدان الحزم. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي سرعة الواجهة وعدم تطابق الازدواج إلى فقدان الحزمة. يحدث ذلك ، على سبيل المثال عندما يتم تعيين أحد طرفي الارتباط على وضع مزدوج الاتجاه بينما يتم تعيين الطرف الآخر على أحادي الاتجاه. عندما يحدث ذلك ، تحدث التصادمات مع فقدان الحزمة الناتج. معدات الشبكات معقدة بشكل متزايد ومن السهل ارتكاب الأخطاء. أدوات إدارة التكوين يمكن أن تساعدك على التأكد من أن التكوينات الخاصة بك خالية من الأخطاء من خلال تنفيذ عناصر التكوين الموحدة.

آثار فقدان الحزمة

فقدان الحزمة أمر شائع ويحدث في معظم الشبكات. نادرًا 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 إلى الاتصال غير متأثر نسبيًا نظرًا لوجود بعض تصحيح الأخطاء المضمّن في معظم البروتوكولات ويمكن إعادة إرسال الحزمة المفقودة. إنها أكثر إشكالية في عمليات النقل في الوقت الفعلي أو في الوقت الفعلي تقريبًا—والتي تستخدم بدلاً من ذلك بروتوكول UDP بدون اتصال — مثل مثل دفق الفيديو أو الصوت أو الصوت عبر IP (VoIP) حيث يمكن أن يتسبب في التخطي والفجوات أو تجميد الصورة أو الكلام غير الواضح.

بعض الأدوات لقياس وتحديد فقدان الحزمة

إذا كنت تريد تقليل فقدان الحزم أو القضاء عليه ، فإن أول شيء عليك القيام به هو قياس ما إذا كانت شبكتك تعاني من أي شيء ، وإذا كان الأمر كذلك ، فأين يحدث. كما قلنا سابقًا ، يعد فقدان الحزمة أمرًا طبيعيًا وسيكون موجودًا في معظم الشبكات. ومع ذلك ، يجب أن تظل تحت عتبة معينة لضمان عدم ملاحظة أي آثار سيئة. توصي شركة Cisco Systems ، على سبيل المثال ، بأن تظل خسارة الحزم في حركة مرور VoIP - ربما نوع حركة المرور الأكثر تأثرًا بها - أقل من 1٪. لبث الفيديو ، يجب أن يبقى بين 0.05٪ و 5٪ حسب نوع الفيديو.

نظرًا لأن حركة مرور VoIP هي نوع حركة المرور الأكثر تأثرًا بفقدان الحزم ، فلن تكون مفاجأة أن معظم الأدوات التي وجدناها لقياسها وتحديد موقعها هي في الأساس مراقبة شبكة VoIP أدوات.

الرياح الشمسية تم صنع بعض من أفضل أدوات إدارة الشبكة منذ 20 عامًا أو نحو ذلك. منتجها الرئيسي ، مراقب أداء الشبكة، يسجل باستمرار من بين أفضل أدوات مراقبة شبكة SNMP. تشتهر الشركة أيضًا بأدواتها المجانية ، المصممة لتلبية الاحتياجات المحددة لمسؤولي الشبكات. وتشمل هذه الأدوات المجانية منتجات مثل TFTP سerver أو ال متقدم Subnet جalculator.

ال SolarWinds VoIP ومدير جودة الشبكة هي أداة مخصصة لمراقبة VoIP مليئة بالميزات الرائعة. يمكن استخدام هذه الأداة لمراقبة مقاييس جودة المكالمات عبر بروتوكول الإنترنت بما في ذلك فقدان الحزم ، ولكن أيضًا الكمون والارتعاش و MOS. يمكن أن يساعد في استكشاف أخطاء أداء المكالمات عبر بروتوكول الإنترنت عن طريق ربط مشكلات المكالمات وأداء الشبكة. تتضمن الأداة أيضًا مراقبة WAN في الوقت الفعلي تستخدم تقنية Cisco IP SLA. تتيح لك ميزة تتبع مسار مكالمات VoIP في الأداة رؤية مشاكل المكالمة وتحديدها على طول مسار الشبكة بالكامل.

• تجربة مجانية: SolarWinds VoIP ومدير جودة الشبكة
• رابط التحميل:https://www.solarwinds.com/voip-network-quality-manager/registration

يمكن لهذه الأداة إجراء مراقبة في الوقت الحقيقي لأداء WAN من موقع إلى موقع ولها أيضًا ميزات تنبيه لإعلامك بأي موقف غير طبيعي. يمكن أن يساعد في ضمان أداء دوائر WAN بالشكل المتوقع من خلال استخدام مقاييس Cisco IP SLA ، واختبار حركة المرور الاصطناعية ، وحدود وتنبيهات الأداء المخصصة.

لكن ال SolarWinds VoIP ومدير جودة الشبكة لن تراقب دوائر WAN الخاصة بك فقط ، بل يمكنها أيضًا عرض مقاييس الاستخدام والأداء لمداخل VoIP وجذوع PRI. يمكن أن يساعد في تخطيط السعة من خلال السماح لك بتقييم جودة الصوت عند التخطيط لعمليات نشر VoIP جديدة.

أسعار SolarWinds VoIP ومدير جودة الشبكة ابدأ 1615 دولارًا لما يصل إلى 5 أجهزة مصدر IP SLA و 300 هاتف IP. تتوفر أيضًا مستويات ترخيص أخرى - بما في ذلك ترخيص الجهاز غير المحدود. حر تجربة لمدة 30 يومًا متاحة إذا كنت ترغب في أخذ المنتج لإجراء اختبار.

2. مراقب شبكة PRTG

ال صRTGمراقب الشبكة من عند بيسلر هو نظام مراقبة شبكة متعددة الأغراض. من خلال استخدام المستشعرات ، والتي يمكن مقارنتها بالوظائف الإضافية على الرغم من تضمينها مع المنتج ، PRTG يمكن استخدامها لرصد العديد من المعلمات المختلفة للشبكات والأنظمة. يمكن للأداة مراقبة أي نظام أو جهاز أو حركة مرور أو تطبيق تقريبًا في البنية الأساسية لتكنولوجيا المعلومات لديك.

لغرض قياس وتحديد موقع فقدان الحزمة ، تقترح PRTG ثلاثة أجهزة استشعار مختلفة على الأقل. يمكنك استخدام Ping Sensor لقياس مدى توفر أجهزتك ولحساب فقدان الحزمة كنسبة مئوية. يتيح لك مستشعر جودة الخدمة مراقبة مسارات الشبكة بالكامل ، وبالتالي قياسها وتحديد موقعها. أخيرًا ، يمكن استخدام مستشعر Cisco IP SLA لقياس معدل فقدان الحزمة على أجهزة Cisco الخاصة بك. يمكنك اختيار أن يتم إعلامك عبر البريد الإلكتروني أو الرسائل القصيرة أو دفع الإخطارات على جهاز محمول كلما تم تجاوز العتبة حتى تتمكن من اتخاذ التدابير المناسبة.

ال مراقب شبكة PRTG سهل للغاية وسريع التثبيت. سيقوم نظام الاكتشاف التلقائي للأداة بفحص أجزاء الشبكة والتعرف تلقائيًا على مجموعة واسعة من الأجهزة والأنظمة. سيقوم بعد ذلك بإنشاء مستشعرات من قوالب الجهاز المحددة مسبقًا. تحتاج أجهزة استشعار VoIP المحددة أحيانًا إلى الإعداد يدويًا بعد ذلك ، مما يجعل التثبيت أطول قليلاً ولكن هذا لا يزال أحد أسرع الأدوات لإعداده.

ال مراقب شبكة PRTG يتوفر في إصدار مجاني كامل المواصفات يقتصر على 100 مستشعر. لاحظ أن أي معلمة يتم رصدها يتم حسابها كمستشعر واحد. لمراقبة أكثر من 100 مستشعر ، ستحتاج إلى ترخيص. تختلف الأسعار مع عدد أجهزة الاستشعار وتبدأ من 600 دولارًا مقابل 500 جهاز استشعار حتى 14500 دولارًا لأجهزة الاستشعار غير المحدودة. يتوفر إصدار تجريبي مجاني غير محدود للجهاز لمدة 30 يومًا.

3. ManageEngine OpManager مع VoIP Monitor

ال ManageEngine OpManager أداة أخرى ممتازة لمراقبة الشبكة. سيراقب العلامات الحيوية لمعداتك وينبهك بمجرد أن يكون هناك شيء خارج المواصفات. تتميز الأداة بواجهة مستخدم بديهية تتيح لك العثور بسهولة على المعلومات التي تحتاجها. كما يتميز بمحرك تقارير ممتاز إلى جانب بعض التقارير المعدة مسبقًا والمخصصة. لإكمال الحزمة ، فإن ميزات التنبيه الخاصة بالمنتج شاملة جدًا أيضًا.

عندما يتعلق الأمر بمراقبة الارتعاش ، فإن ManageEngine OpManager'س شاشة VoIP الخيار يمكن أن يراقب بشكل استباقي ويبلغ عن قدرة البنية التحتية للتعامل مع مكالمات VoIP. تستخدم الأداة Cisco IP SLA للمراقبة المستمرة لمعلمات جودة الخدمة الحرجة لشبكات VoIP. تتضمن معلمات VoIP التي تتم مراقبتها فقدان الحزمة والتأخير والارتعاش ومتوسط ​​نتيجة الرأي (MOS) ووقت الرحلة المستديرة (RTT).

ال ManageEngine OpManager يتم تحديد سعره بناءً على عدد الأجهزة المراقبة. تتراوح الأسعار من 715 دولارًا مقابل 25 جهازًا إلى 14995 دولارًا مقابل 1000 جهاز. ال شاشة VoIP يضيف الخيار 125 دولارًا لكل جهاز يتطلب ذلك. يتوفر إصدار تجريبي مجاني لمدة 30 يومًا حتى تتمكن من تجربة المنتج ومعرفة كيف يناسب احتياجاتك الخاصة.

4. VoIPmonitor

VoIPmonitor عبارة عن حزمة شبكة مفتوحة المصدر مع واجهة أمامية تجارية لرصد معظم بروتوكولات VoIP. يتم تشغيله على Linux وهو مصمم لتحليل جودة مكالمات VoIP الجارية استنادًا إلى معلمات الشبكة مثل فقدان الحزمة والارتعاش وفقًا لنموذج ITU-T G.107 E. يتم حفظ معلومات المكالمة ، إلى جانب مقاييسها ، في قاعدة بيانات. يمكن حفظ كل مكالمة في ملف pcap لمزيد من التحليل باستخدام أدوات خارجية مثل Wireshark.

VoIPmonitor يمكن أيضًا فك تشفير الكلام وتشغيله عبر واجهة المستخدم الرسومية المستندة إلى الويب بالإضافة إلى حفظه على القرص كملف WAV. خارج الصندوق ، يدعم المنتج برامج الترميز G.711 alaw و ulaw والمكونات الإضافية التجارية التي تدعم دعم G.722 و G.729a و G.723 و iLBC و Speex و GSM و Silk و iSAC و OPUS. VoIPmonitor قادر أيضًا على تحويل T.38 FAX إلى PDF.

ال VoIPmonitor الواجهة الأمامية لواجهة المستخدم الرسومية متاحة إما كخادم مستضاف محليًا بأسعار تتراوح من 42 دولارًا / شهريًا لـ 10 قنوات إلى 917 دولارًا شهريًا لـ 6000 قناة أو كخدمة قائمة على السحابة بأسعار تتراوح من 20 دولارًا شهريًا لـ 3 قنوات إلى 200 دولار شهريًا مقابل 200 القنوات. يتوفر كلا الإصدارين في إصدار تجريبي مجاني وغير محدود لمدة 30 يومًا.

إصلاح فقدان الحزمة

قياس وتحديد خسارة الحزم إذا كانت الخطوة الأولى في إصلاحها. ستساعدك أي من الأدوات التي تمت مراجعتها أعلاه في ذلك. عادة ، يكون سبب فقدان الحزم واضحًا بمجرد تحديد مكان حدوثه وإصلاحه هو مسألة بسيطة لمعالجة السبب.

إذا كانت الشبكة مزدحمة ، فإن زيادة عرض النطاق الترددي حتى تتمكن من دفع المزيد من حركة المرور من خلال يبدو الجواب الواضح. يمكنك أيضًا التفكير في تطبيق ميزات جودة الخدمة (QoS). يمكن أن يمكّن أنواعًا معينة من حركة المرور - VoIP ، على سبيل المثال - من إعطاء الأولوية على حركة المرور الأخرى التي ليست حساسة جدًا لفقدان الحزم أو حرجة للعمليات.

إذا كان فقدان الحزمة ناتجًا عن الإفراط في استخدام الجهاز ، فقد يكون الحل الوحيد هو الترقية إلى جهاز عالي الأداء. في بعض الحالات ، قد يكون فقط أحد مكونات الجهاز الذي يحتاج إلى ترقية. على سبيل المثال ، يمكنك أحيانًا استبدال واجهة جهاز توجيه بسرعة 100 ميجابت في الثانية بواجهة 1 جيجابت في الثانية.

يمكن معالجة الأجهزة المعيبة عن طريق استبدالها أو ، إذا كان ذلك أكثر ملاءمة ، باستخدام مكون آخر غير تالف في نفس الجهاز. على سبيل المثال ، إذا كانت واجهة جهاز التوجيه معيبة ، فربما يمكنك ببساطة استخدام واجهة مختلفة على نفس الجهاز. على الرغم من 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 لفقدان الحزم بسبب التداخل اللاسلكي. قد يكون التبديل إلى اتصال سلكي طريقة لمعالجة هذا النوع من المشاكل على الرغم من أنه ليس ممكنًا دائمًا. على سبيل المثال ، إذا كان الجهاز المتأثر عبارة عن هاتف IP محمول باليد ، 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 ، فأنت بحاجة إلى التخفيف من الهجوم في أسرع وقت ممكن. يمكن أن يكون هذا بسيطًا مثل استخدام قائمة التحكم في الوصول لحظر عنوان IP للمهاجم (إذا كان ثابتًا ومعروفًا). في الحالات الأكثر تعقيدًا ، يمكنك استخدام ميزات مثل توجيه الثقب الأسود المشغول عن بُعد.

يجب عليك أيضًا التحقق من أن التكوين الخاص بك لا يتسبب في فقد الحزمة. تأكد من تطابق إعدادات الطباعة على الوجهين عند طرفي الاتصال. أنا شخصياً أميل إلى الابتعاد عن السرعة التلقائية وإعدادات الطباعة على الوجهين لأنها تسببت في مشاكل أكثر من واحدة. أفضّل كثيرًا فرض سرعة كل واجهة وتعيينها على وضع الازدواج الكامل. في الوقت الحاضر ، لا يوجد سبب مقنع لاستخدام أحادي الاتجاه على أي حال. وإذا قمت بتكوين QoS على أجهزة الشبكة الخاصة بك ، تأكد من أن حجم المخزن المؤقت الخاص بك يكفي. خلاف ذلك ، فإنك تتعرض لخطر تجاوز سعة المخزن المؤقت مما يؤدي إلى فقدان الحزمة.