Paketverlust: Wie man misst und wie man es behebt

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Netzwerke sind das Rückgrat der meisten modernen Organisationen. Sie ermöglichen den Zugriff auf Daten für jeden, der sie benötigt, wo immer er sich befindet. So wichtig und kritisch sie auch sein mögen, Netzwerke können auch unter einigen Problemen leiden. Tatsächlich gibt es hauptsächlich drei Hauptprobleme, die die überwiegende Mehrheit aller Netzwerkprobleme verursachen: Latenz, Jitter und Paketverlust. Heute sprechen wir über Letzteres. Wir werden versuchen, das Warum und das Wie des Paketverlusts zu untersuchen, aber auch, welche Tools zum Messen verwendet werden können es und lokalisieren Sie seine Quelle sowie untersuchen Sie kurz, was getan werden kann, um zu reduzieren, wenn nicht zu beseitigen, es.

Zunächst versuchen wir, den Paketverlust zu definieren, da es wichtig ist, dass wir alle auf derselben Seite beginnen. Anschließend werden wir die verschiedenen Ursachen für Paketverlust untersuchen. Die tatsächlichen Ursachen sind unzählig, aber wir haben die fünf häufigsten ausgewählt und werden uns die einzelnen genauer ansehen. Anschließend sehen wir uns einige Tools an, mit denen der Paketverlust gemessen und lokalisiert werden kann. Bevor wir etwas reparieren können, müssen wir wissen, dass es da ist und wo es ist. Und wenn wir über die Behebung von Paketverlusten sprechen, wird dies unsere letzte Aufgabe sein.

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Was ist Paketverlust?

ichIn einfachen Worten, Paketverlust ist das Versagen von Datenpaketen, die von einer Quelle gesendet wurden, um ihr Ziel zu erreichen. Datenpakete sind, falls Sie es nicht wissen, kleine Datenblöcke, die in Computernetzwerken übertragen werden. Jedes Datenelement, unabhängig von seiner Größe, wird in Pakete unterteilt, die nacheinander über Netzwerke gesendet werden, bevor sie von der empfangenden Partei wieder zu aussagekräftigen Daten zusammengesetzt werden. Aus verschiedenen Gründen, die wir untersuchen werden, kommt es vor, dass einige Pakete während der Übertragung verloren gehen. Stellen Sie sich als Analogie einen mehrseitigen Brief vor, der mit jeder Seite in einem separaten Umschlag verschickt wird. Genau so werden Daten über ein Netzwerk übertragen. In diesem Beispiel tritt ein Paketverlust auf, wenn einer der Umschläge während der Übertragung verloren geht.

Das Ursachen für Paketverlust

Obwohl es zahlreiche Ursachen für Paketverluste gibt - viel zu viele, um sie alle abzudecken, haben wir fünf der häufigsten identifiziert.

1. Netzüberlastung

Eine Überlastung des Netzwerks ist möglicherweise die Hauptursache für Paketverlust. Dies ähnelt einer Verkehrsüberlastung und tritt normalerweise auf, wenn mehr Daten vorhanden sind, als das Netzwerk verarbeiten kann. In diesem Fall können Netzwerkgeräte wie Router möglicherweise Pakete verwerfen, die zu lange in der Warteschlange stehen, was zu einem Paketverlust führt.

Einige WAN-Verbindungen und Internetverbindungen sind manchmal vom Anbieter bandbreitenbegrenzt. Zum Beispiel könnten sie 2 Mbit / s Bandbreite auf einer physischen 10-Mbit / s-Schaltung liefern. Wenn Sie versuchen, mehr als 2 Mbit / s Daten auf einer solchen Verbindung zu senden, wird das WAN oder der Internet-Router häufig den zusätzlichen Datenverkehr löschen, was zu einem Paketverlust führt.

Eine Überlastung des Netzwerks kann auch auftreten, wenn Dienstanbieter einen Link absichtlich überzeichnen. Sie tun dies auf der Grundlage der Begründung, dass nicht alle Teilnehmer des Dienstes die Bandbreite gleichzeitig nutzen werden. In Spitzenzeiten, wenn mehr Menschen den Dienst nutzen und die Nachfrage seine Kapazität überschreitet, kommt es wahrscheinlich zu Paketverlusten aufgrund von Überlastung.

2. Überlastung des Geräts

Eine weitere häufige Ursache für die Überlastung von Geräten mit Paketverlust. Dies geschieht, wenn ein Gerät mit einer Kapazität betrieben wird, für die es nicht ausgelegt ist. In einem Netzwerk können Pakete schneller bei einem Router ankommen, als sie verarbeitet / gesendet werden können. Um diese Situationen zu bewältigen, verfügen Geräte über Puffer, in denen sie Pakete vorübergehend speichern, bis sie verarbeitet und gesendet werden. Diese Puffer sind jedoch nicht unendlich und können sich schließlich füllen, was dazu führt, dass Pakete verworfen werden.

In vielen Fällen arbeitet ein Gerät während normaler Betriebszeiten (außerhalb der Spitzenzeiten) auf akzeptable Weise und leitet alle Pakete ordnungsgemäß weiter. In Spitzenzeiten kann es jedoch zu einem spürbaren Anstieg der Paketverluste kommen.

3. Hardware- und Softwareprobleme

Fehlerhafte Hardware ist eine weitere Ursache für Paketverlust. Wir haben beispielsweise Fälle von WAN-Routern mit 100-Mbit / s-Schnittstellen gesehen, die nicht mehr als 30 Mbit / s Daten übertragen konnten. Wenn der Datenverkehr gering war, war das Problem nicht erkennbar, aber sobald es 30 Mbit / s überschritt, wurden Pakete verworfen. Durch Verschieben der Schaltung auf eine andere Schnittstelle desselben Geräts mit genau derselben Schnittstellenkonfiguration wurde das Problem behoben und bestätigt, dass es sich um ein Router-Hardwareproblem handelte.

Eine eng verwandte Ursache für Paketverlust ist fehlerhafte Software, die auf einem Netzwerkgerät ausgeführt wird. Die Firmware von Netzwerkgeräten sind Computerprogramme und daher Programmierfehlern ausgesetzt. Sie sind zunehmend komplizierte Softwareteile und es ist für ihr Entwicklungsteam oft unmöglich, alle Fehler in der Firmware von Netzwerkgeräten zu erkennen.

4. Böswillige Handlung

Böswillige Aktionen - hauptsächlich in Form von DoS-Angriffen (Denial of Service) - sind eine weitere häufige Ursache für Paketverlust. Es ist jedoch eines, über das wir oft wenig Kontrolle haben. Dies passiert, wenn böswillige Benutzer ein Netzwerkgerät mit genügend Datenverkehr überfluten, damit es seine Aufgaben nicht mehr erfüllen kann, und Pakete verwerfen.

Da wir keine Kontrolle über diese Situationen haben, da sie von Dritten durchgeführt werden, ist es am besten, sie insgesamt zu vermeiden. Es gibt mehrere Dienste, die behaupten, Ihr Netzwerk vor DoS-Angriffen zu schützen. Einige von ihnen machen einen ziemlich guten Job, obwohl sie dazu neigen können, ein bisschen teuer zu sein. Aber wenn sie Sie vor einem Angriff schützen können, gegen den Sie sonst wehrlos wären, könnte sich die Investition lohnen.

5. Konfigurationsfehler

In vielen Situationen ist oft menschliches Versagen schuld, und der Paketverlust ist nicht anders. Gerätekonfigurationsfehler sind eine weitere der häufigsten Ursachen für Paketverluste. Beispielsweise können Schnittstellengeschwindigkeit und Duplex-Fehlanpassung zu Paketverlust führen. Dies geschieht beispielsweise, wenn ein Ende einer Verbindung auf Vollduplex eingestellt ist, während das andere auf Halbduplex eingestellt ist. In diesem Fall treten Kollisionen mit daraus resultierendem Paketverlust auf. Netzwerkgeräte werden immer komplexer und es ist leicht, Fehler zu machen. Konfigurationsverwaltungstools Sie können sicherstellen, dass Ihre Konfigurationen fehlerfrei sind, indem Sie standardisierte Konfigurationselemente implementieren.

Die Auswirkungen von Paketverlust

Paketverlust ist häufig und tritt in den meisten Netzwerken auf. Es macht sich selten bemerkbar, bis es kritische Werte erreicht. In diesem Fall kann es zu verschiedenen Fehlern kommen. Dateiübertragungen -die das verbindungsorientierte TCP-Protokoll verwenden - sind relativ unberührt, da in den meisten Protokollen eine Fehlerkorrektur integriert ist und ein fehlendes Paket erneut übertragen werden kann. Bei Übertragungen in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit ist dies problematischer.die stattdessen das verbindungslose UDP-Protokoll verwenden - wie z B. Streaming von Video oder Audio oder Voice over IP (VoIP), wo es zu Sprüngen und Lücken, Bildstillstand oder unverständlicher Sprache kommen kann.

Einige Tools zum Messen und Auffinden von Paketverlusten

Wenn Sie den Paketverlust reduzieren oder eliminieren möchten, müssen Sie zunächst messen, ob in Ihrem Netzwerk Probleme auftreten und wo dies geschieht. Wie bereits erwähnt, ist der Paketverlust normal und in den meisten Netzwerken vorhanden. Es muss jedoch unter einer bestimmten Schwelle bleiben, um sicherzustellen, dass keine negativen Auswirkungen beobachtet werden. Cisco Systems empfiehlt beispielsweise, den Paketverlust im VoIP-Verkehr - möglicherweise die Art des am stärksten betroffenen Verkehrs - unter 1% zu halten. Für Video-Streaming sollte es je nach Videotyp zwischen 0,05% und 5% bleiben.

Da VoIP-Verkehr die Art von Verkehr ist, die am stärksten vom Paketverlust betroffen ist, ist dies keine Überraschung Die meisten Tools, die wir zum Messen und Auffinden gefunden haben, sind in erster Linie die Überwachung von VoIP-Netzwerken Werkzeuge.

SolarWinds hat in den letzten 20 Jahren einige der besten Tools für die Netzwerkadministration entwickelt. Sein Flaggschiff, das Netzwerkleistungsmonitorpunktet durchweg unter den besten SNMP-Netzwerküberwachungstools. Das Unternehmen ist auch bekannt für seine kostenlosen Tools, die speziell auf die Bedürfnisse von Netzwerkadministratoren zugeschnitten sind. Diese kostenlosen Tools umfassen Produkte wie das TFTP S.erver oder der Fortgeschrittene S.ubnet C.alculator.

Das SolarWinds VoIP und Network Quality Manager ist ein dediziertes VoIP-Überwachungstool mit großartigen Funktionen. Mit diesem Tool können VoIP-Anrufqualitätsmetriken einschließlich Paketverlust, aber auch Latenz, Jitter und MOS überwacht werden. Es kann zur Fehlerbehebung bei der VoIP-Anrufleistung beitragen, indem Anrufprobleme und die Netzwerkleistung in Beziehung gesetzt werden. Das Tool umfasst auch die Echtzeit-WAN-Überwachung unter Verwendung der Cisco IP SLA-Technologie. Mit der VoIP-Funktion zur Verfolgung des Anrufpfads des Tools können Sie Anrufprobleme entlang des gesamten Netzwerkpfads anzeigen und lokalisieren.

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  • KOSTENLOSE TESTPHASE: SolarWinds VoIP und Network Quality Manager
  • Download-Link:https://www.solarwinds.com/voip-network-quality-manager/registration

Dieses Tool kann die WAN-Leistung von Standort zu Standort in Echtzeit überwachen und verfügt über Warnfunktionen, die Sie über ungewöhnliche Situationen informieren. Mithilfe von Cisco IP SLA-Metriken, synthetischen Verkehrstests sowie benutzerdefinierten Leistungsschwellenwerten und Warnungen kann sichergestellt werden, dass WAN-Verbindungen wie erwartet funktionieren.

Aber die SolarWinds VoIP und Network Quality Manager Es überwacht nicht nur Ihre WAN-Verbindungen, sondern kann auch die Auslastungs- und Leistungsmetriken Ihrer VoIP-Gateways und PRI-Amtsleitungen anzeigen. Es kann bei der Kapazitätsplanung hilfreich sein, indem Sie die Sprachqualität bei der Planung neuer VoIP-Bereitstellungen bewerten können.

Preise für die SolarWinds VoIP und Network Quality Manager Starten Sie $ 1 615 für bis zu 5 IP SLA-Quellgeräte und 300 IP-Telefone. Andere Lizenzierungsstufen - einschließlich einer Geräte-unbegrenzten Lizenz - sind ebenfalls verfügbar. Eine kostenlose Eine 30-Tage-Testversion ist verfügbar sollten Sie das Produkt für einen Testlauf nehmen wollen.

2. PRTG-Netzwerkmonitor

Das P.RTGNetzwerkmonitor von Paessler ist ein Mehrzweck-Netzwerküberwachungssystem. Durch die Verwendung von Sensoren, die mit Add-Ons verglichen werden können, obwohl sie im Produkt enthalten sind, PRTG kann verwendet werden, um viele verschiedene Parameter von Netzwerken und Systemen zu überwachen. Das Tool kann praktisch jedes System, jedes Gerät, jeden Datenverkehr und jede Anwendung in Ihrer IT-Infrastruktur überwachen.

Um den Paketverlust zu messen und zu lokalisieren, schlägt PRTG nicht weniger als drei verschiedene Sensoren vor. Mit dem Ping-Sensor können Sie die Verfügbarkeit Ihrer Geräte messen und den Paketverlust als Prozentsatz berechnen. Mit dem Quality of Service-Sensor können Sie ganze Netzwerkpfade überwachen und damit messen und lokalisieren. Schließlich kann der Cisco IP SLA-Sensor verwendet werden, um die Paketverlustrate auf Ihren Cisco-Geräten zu messen. Sie können wählen, ob Sie auf einem mobilen Gerät per E-Mail, SMS oder Push benachrichtigt werden möchten, wenn der Schwellenwert überschritten wird, damit Sie geeignete Maßnahmen ergreifen können.

PRTG - QoS-Umlaufsensor

Das PRTG-Netzwerkmonitor ist super einfach und schnell zu installieren. Das Auto-Discovery-System des Tools scannt Netzwerksegmente und erkennt automatisch eine Vielzahl von Geräten und Systemen. Anschließend werden Sensoren aus vordefinierten Gerätevorlagen erstellt. Bestimmte VoIP-Sensoren müssen manchmal später manuell eingerichtet werden, wodurch die Installation etwas länger wird. Dies ist jedoch immer noch eines der am schnellsten einzurichtenden Tools.

Das PRTG-Netzwerkmonitor ist in einer kostenlosen Vollversion erhältlich, die auf 100 Sensoren beschränkt ist. Beachten Sie, dass jeder einzelne überwachte Parameter als ein Sensor zählt. Um mehr als 100 Sensoren zu überwachen, benötigen Sie eine Lizenz. Die Preise variieren mit der Anzahl der Sensoren und beginnen bei 600 USD für 500 Sensoren bis zu 14.500 USD für unbegrenzte Sensoren. Eine kostenlose, unbegrenzte 30-Tage-Testversion ist verfügbar.

3. ManageEngine OpManager mit VoIP-Monitor

Das ManageEngine OpManager ist ein weiteres hervorragendes Tool zur Netzwerküberwachung. Es überwacht die Vitalfunktionen Ihrer Ausrüstung und alarmiert Sie, sobald etwas nicht den Spezifikationen entspricht. Das Tool verfügt über eine intuitive Benutzeroberfläche, mit der Sie die benötigten Informationen leicht finden können. Es verfügt außerdem über eine hervorragende Berichts-Engine sowie einige vorgefertigte und benutzerdefinierte Berichte. Um das Paket zu vervollständigen, sind auch die Warnfunktionen des Produkts sehr umfassend.

ManageEngine OpManager - VoIP-Überwachung

Wenn es um die Überwachung auf Jitter geht, ist die ManageEngine OpManager'S VoIP-Monitor Mit der Option können Sie proaktiv die Kapazität Ihrer Infrastruktur zur Abwicklung von VoIP-Anrufen überwachen und darüber Bericht erstatten. Das Tool verwendet Cisco IP SLA, um kritische Quality of Service-Parameter von VoIP-Netzwerken kontinuierlich zu überwachen. Die überwachten VoIP-Parameter umfassen Paketverlust, Verzögerung, Jitter, den Mean Opinion Score (MOS) und die Round Trip Time (RTT).

Das ManageEngine OpManager Der Preis richtet sich nach der Anzahl der überwachten Geräte. Die Preise reichen von 715 USD für 25 Geräte bis zu 14.995 USD für 1 000 Geräte. Das VoIP-Monitor Mit dieser Option werden 125 US-Dollar pro Gerät hinzugefügt, für das dies erforderlich ist. Es steht eine kostenlose 30-Tage-Testversion zur Verfügung, mit der Sie das Produkt testen und sehen können, wie es Ihren spezifischen Anforderungen entspricht.

4. VoIPmonitor

VoIPmonitor ist ein Open-Source-Netzwerkpaket-Sniffer mit einem kommerziellen Front-End zur Überwachung der meisten VoIP-Protokolle. Es läuft unter Linux und wurde entwickelt, um die Qualität laufender VoIP-Anrufe basierend auf Netzwerkparametern wie Paketverlust und Jitter gemäß dem ITU-T G.107 E-Modell zu analysieren. Anrufinformationen werden zusammen mit ihren Metriken in einer Datenbank gespeichert. Jeder Aufruf kann zur weiteren Analyse mit externen Tools wie Wireshark in einer PCAP-Datei gespeichert werden.

VoIPmonitor Sie können Sprache auch dekodieren und über die webbasierte Benutzeroberfläche wiedergeben sowie als WAV-Datei auf der Festplatte speichern. Das Produkt unterstützt standardmäßig die G.711-Codecs alaw und ulaw, und kommerzielle Plugins unterstützen G.722, G.729a, G.723, iLBC, Speex, GSM, Silk, iSAC und OPUS. VoIPmonitor kann auch T.38 FAX in PDF konvertieren.

VoIPmonitor Screenshot

Das VoIPmonitor Das GUI-Frontend ist entweder als lokal gehosteter Server zu Preisen zwischen 42 USD / Monat für 10 Kanäle und 917 USD / Monat erhältlich für 6 000 Kanäle oder als Cloud-basierter Dienst mit Preisen zwischen 20 USD / Monat für 3 Kanäle und 200 USD / Monat für 200 Kanäle Kanäle. Beide Versionen sind in einer kostenlosen und unbegrenzten 30-Tage-Testversion verfügbar.

Paketverlust beheben

Messen und Lokalisieren von Paketverlusten als erster Schritt zur Behebung. Jedes der oben beschriebenen Tools hilft Ihnen dabei. Normalerweise ist die Ursache für den Paketverlust offensichtlich, sobald Sie den Ort gefunden haben, an dem er auftritt, und die Behebung ist eine einfache Angelegenheit, um die Ursache zu beheben.

Wenn das Netzwerk überlastet ist, scheint es die offensichtliche Antwort zu sein, die Bandbreite zu erhöhen, damit Sie mehr Verkehr durchlassen können. Sie können auch QoS-Funktionen (Quality of Service) anwenden. Es könnte ermöglichen, bestimmten Verkehrstypen - beispielsweise VoIP - Vorrang vor anderem Verkehr zu geben, der nicht so empfindlich auf Paketverlust reagiert oder für den Betrieb kritisch ist.

Wenn ein Paketverlust durch eine Überlastung des Geräts verursacht wird, besteht die einzige Lösung möglicherweise darin, ein Upgrade auf ein Gerät mit höherer Leistung durchzuführen. In einigen Fällen muss möglicherweise nur eine Komponente des Geräts aktualisiert werden. Beispielsweise können Sie manchmal eine 100-Mbit / s-Router-Schnittstelle durch eine 1-Gbit / s-Schnittstelle ersetzen.

Fehlerhafte Hardware kann durch Ersetzen oder, falls dies zweckmäßiger ist, durch Verwendung einer anderen nicht fehlerhaften Komponente desselben Geräts behoben werden. Wenn beispielsweise eine Router-Schnittstelle defekt ist, können Sie möglicherweise einfach eine andere Schnittstelle auf demselben Gerät verwenden. Dies ist zwar keine gute Lösung, reicht jedoch zum Testen oder zur vorübergehenden Reparatur aus, bis das Gerät ausgetauscht werden kann.

Drahtlose Netzwerke sind häufig anfälliger für Paketverluste aufgrund von Funkstörungen. Das Umschalten auf eine Kabelverbindung könnte eine Möglichkeit sein, diese Art von Problemen zu beheben, obwohl dies nicht immer möglich ist. Wenn es sich bei dem betroffenen Gerät beispielsweise um ein tragbares Handheld-IP-Telefon handelt, wird möglicherweise nur eine drahtlose Verbindung unterstützt. In diesen Situationen kann das Umschalten auf einen anderen Kanal oder die Verwendung einer anderen Frequenz die Situation verbessern oder das Problem sogar insgesamt lösen.

Wenn der Paketverlust durch böswillige Aktivitäten verursacht wird, müssen Sie den Angriff so schnell wie möglich abwehren. Dies kann so einfach sein wie die Verwendung einer Zugriffssteuerungsliste zum Blockieren der IP-Adresse des Angreifers (falls statisch und bekannt). In komplexeren Fällen können Sie Funktionen wie ferngesteuertes Black-Hole-Routing verwenden.

Sie sollten auch überprüfen, ob Ihre Konfiguration keinen Paketverlust verursacht. Stellen Sie sicher, dass die Duplexeinstellungen an beiden Enden einer Verbindung übereinstimmen. Ich persönlich neige dazu, mich von den Einstellungen für automatische Geschwindigkeit und Duplex fernzuhalten, da ich dadurch mehr als einmal in Schwierigkeiten geraten bin. Ich ziehe es vor, die Geschwindigkeit jeder Schnittstelle zu erzwingen und auf Vollduplex einzustellen. Es gibt heutzutage sowieso keinen zwingenden Grund, Halbduplex zu verwenden. Wenn Sie QoS auf Ihren Netzwerkgeräten konfiguriert haben, stellen Sie sicher, dass die Größe Ihres Puffers ausreicht. Andernfalls besteht die Gefahr eines Pufferüberlaufs, der zu Paketverlust führt.

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