Geschrieben von Timur Özcan - Erstellt: 15. November 2014

 

Die Netzwerk Paketanalyse ist eine großartige Methode für die Diagnose von Netzwerkproblemen. Dabei werden die Daten im Netzwerk oder auf den betroffenen Geräten aufgezeichnet und mit speziellen Analysegeräten untersucht. Durch diese Technik bekommt man einen tiefen Einblick in die Datenpakete und kann so, sehr präzise Fehler identifizieren und beheben. Die Netzwerkanalyse mittels „capturing“ Verfahren gehört zu den zuverlässigsten Analysemethoden, da Sie dabei unverfälschte Informationen aus den entsprechenden Netzwerkverbindungen zu Ihrem Netzwerk, Server, Client und Applikation erhalten und diese Daten verlustfrei und ohne Beeinträchtigung auswerten können. Dabei werden die zu analysierenden Daten vollständig und transparent unter Beibehaltung der Datenintegrität von sogenannten Netzwerk TAPs zum Analysegerät weitergereicht.

 

 

Messpunkt – Single oder Multiple?

Als Messpunkt kommt oft ein SPAN Port zum Einsatz, da hier der geringste Installationsaufwand betrieben werden muss, um an die relevanten Netzwerkdaten heranzukommen. Der bessere Messpunkt ist ein Netzwerk TAP. Die Vorteile von Netzwerk (Ethernet) TAPs habe ich in meinem vorherigen Beitrag beschrieben und gehe davon aus, dass diese bekannt sind. Sicherlich ist es möglich mittels einem einzelnen Messpunkt im Netzwerk die Ursache des Problems zu untersuchen, doch, um die Position des Problems zu bestimmen, können weitere Messpunkte von Vorteil sein. Je nachdem wo man die Daten aufzeichnet, bekommt man ein unterschiedliches Bild über die Kommunikation. Speziell um „one-way-delay“ oder den Ort von Paketverlusten zu ermitteln, ist es ratsam mehrere Messpunkte in Betracht zu ziehen. Zudem kann durch die Nutzung von mehreren Analysepunkten die Qualität der Messung und Problemanalyse deutlich gesteigert werden. So kann man die aufgezeichneten Daten bequem miteinander vergleichen und dabei Latenz, one-way-delay, Paketverluste und andere wichtige Parameter ermitteln. Ohne Zweifel lassen sich auch mit nur einem Messpunkt Standard Fehler eingrenzen bzw. diagnostizieren, aber aufgrund von immer komplexeren Netzwerkinfrastrukturen, ergeben sich wesentliche Vorteile der Mehrpunktanalyse. Sie selbst bestimmen die Capture Punkte und können so einfacher und genauer den Transportweg der Pakete analysieren und die Identifizierung von Problemstellen schneller diagnostizieren. Anomalien erkennen und Ihrem Netzwerk wieder auf die Sprünge helfen wird dadurch zum Kinderspiel.


 

Wie funktioniert eine Multi-Segment Analyse?

Bei dieser Methode werden die Netzwerkdaten an mehreren Stellen im Netzwerk untersucht und miteinander verglichen. Gerade aber bei der Multi-Segment-Analyse ist die Zeitsynchronisierung immens wichtig, da das Ergebnis durch unsaubere Methoden stark beeinflusst und verfälscht wird. Wenn ich Latenz und Delays präzise und akkurat messen möchte, dann benötige ich eine Hardware womit ich die Pakete Nanosekundengenau erfassen und mit einer absoluten Zeit versehen kann. Mit speziellen Netzwerk Capture Karten die mittels FPGA die Daten aufnehmen, kann man heute Datenpakete mit 8ns Genauigkeit aufzeichnen. Diese Methode wird auch Timestamping genannt und wird von allen professionellen Analyse und Messwerkzeugen unterstützt. Aber auch ohne solche FPGA Karten kann man Mehrpunkt Analysen durchführen, nämlich indem man die Daten an einem Analysepunkt korreliert, z.B. mit Link Aggregation TAPs, aufnimmt oder OmniPeek Enterprise zur Analyse verwendet. Werden die Daten beim Abgriff aggregiert ist es wichtig, den Datenverkehr vorher mit einem VLAN Tag zu markieren oder man kennzeichnet die Messpunkte direkt beim Capturen, um so die Herkunft der Daten bei der Analyse erkennen zu können. Nicht selten kommt es vor, dass man aus zeitlichen Gründen, den schnellen Weg zum Capturen von Daten bevorzugt und die Netzwerkdaten auf den betroffenen Systemen sammelt. Dabei kann man auf Tools wie TCPDump oder Wireshark (PCAP) zurückgreifen oder aber auch den OmniPeek Remote Assistant zur Hilfe heranziehen. Liegen die Trace Daten nun von verschieden Systemen (TAP, Client, Server etc.) vor, bedarf es einer Korrektur der absoluten Zeit, da sonst eine Analyse nahezu unmöglich ist. Eine spezielle Funktion in OmniPeek Enterprise erlaubt es mittels Offset Anpassungen die Zeitdifferenzen von den verschiedenen Trace Files manuell zu korrigieren. Gerne übernimmt OmniPeek diese Aufgabe für Sie und synchronisiert die Zeitabstände, damit Sie sich auf das Wesentliche konzentrieren können. Je mehr Messpunkte ich im Netzwerk ausrollen möchte, desto mehr Netzwerk Schnittstellen benötigt man auf dem Analyse Rechner. Wir gehen in unserem Beispiel von wir 4 Messpunkten aus. Bei diesem Setup liegen die Daten in 4 facher Form vor und müssen entsprechend weggeschrieben werden. Ist man aber nur an den Daten einer einzelnen Applikation interessiert, kann man mit Filtern den ungewünschten Traffic vor dem Capturen ignorieren und die Last auf dem Analysetool reduzieren.


 

Welchen Vorteil bringt mir die Multi-Segment Analyse?

Nun es geht darum die Qualität der Messung zu erhöhen und wertvolle Informationen aus dem Netzwerk zu gewinnen. Idealerweise greift man die Daten einmal am Client und einmal am Server ab und die anderen Messpunkte platziert man im Netzwerk z.B. im Distribution und Core Bereich. Damit wären wir technisch in der Lage die Datenpakete und Transaktionen von einem bestimmten Client zum Server genauestens zu analysieren und den Ort von möglichen Fehlern zu lokalisieren. Proxy’s und viele andere Security Tools können aufgrund von Performance Problemen Latenzen erzeugen oder andere kritische Fehler verursachen, diese gilt es festzustellen. Warum treten Retransmissions auf und wodurch werden diese verursacht. Wo treten Paketverluste auf und was ist die Ursache; liegt es an passiven Komponenten oder sind Netzwerkkomponenten Schuld? Habe ich Latenz oder Jitter dann möchte ich wissen wo genau diese entstehen. Diese und viele andere Fragen lassen sich mittels einer Multi-Segment Analyse beantworten.


Anwendung der Multi-Segment-Analyse

Heutzutage gibt es Analysetools, die eine automatisierte Multi-Segment Analyse ermöglichen und das manuelle Durchforsten von Paketen überflüssig machen. Erfreulicherweise unterstützt das Produkt OmniPeek die Multi-Segment Analyse und zeigt Ihnen die Laufwege der Pakete grafisch an und vereinfacht so die Auswertung dieser Daten. Die Netzwerkdaten werden korreliert auf einem Bildschirm gemeinsam mit den Paketpfaden und den einzelnen Hops angezeigt. Dabei sieht man auf einem Blick, ohne intensiv analysieren zu müssen, die verursachten Latenzen und aufgetretenen Paketverluste. Das Wertvolle daran ist, man sieht sofort wo die Latenzen und Paketverluste entstehen und vor allem in welcher Richtung. Ferner lassen sich so die Routen und Hops von Netzwerkpaketen analysieren und man könnte damit die Laufzeiten oder die Qualität bzw. Konvergenzzeit von HA Verbindungen messen. Insbesondere bei Echtzeitanwendungen wie VoIP möchte ich wissen, wo Jitter bzw. Delay entsteht. Gerade bei VoIP ist es nicht schwierig Qualitätsprobleme zu erkennen, diese aber präzise zu orten stellt einen Netzwerk Administrator meist vor schwierigen Herausforderungen. Auch die Latenzzeit oder andere Netzwerkfehler zwischen dem WLAN und dem LAN Netzwerk kann man mit OmniPeek’s Multi-Segment Analyse messen und diagnostizieren.

Proaktiv nicht reaktiv

Daher ist es bei Netzwerk Analysen und Troubleshooting Aufgaben vorteilhaft feste Messpunkte im Netzwerk zu haben, worüber man unkompliziert im Bedarfsfall an die Netzwerkpakete heran kommt. Des Weiteren ist eine proaktive Analyse sehr hilfreich, da Fehler oftmals auftreten und kurze Zeit später wieder verschwinden. Insbesondere bei sporadisch auftretenden Fehlern ist es sehr ratsam feste Messpunkte zu haben und die Daten für einen bestimmten Zeitraum aufzuzeichnen. Dies erleichtert die Fehlersuche enorm und erlaubt es in der Vergangenheit aufgetretene Fehler rasch zu identifizieren. Andernfalls tappt man im Dunkeln und kann gegebenenfalls den Fehler nicht eingrenzen, da dieser nicht mehr vorhanden ist oder nur bei bestimmten Events auftritt.

 

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