Лучшие инструменты пен-тестера: сниферы и работа с пакетами. Мониторинг сети с использование утилиты TCPView и netstat Программа для анализа трафика в локальной сети

Анализаторы сетевых пакетов, или снифферы, первоначально были разработаны как средство решения сетевых проблем. Они умеют перехватывать, интерпретировать и сохранять для последующего анализа пакеты, передаваемые по сети. С одной стороны, это позволяет системным администраторам и инженерам службы технической поддержки наблюдать за тем, как данные передаются по сети, диагностировать и устранять возникающие проблемы. В этом смысле пакетные снифферы представляют собой мощный инструмент диагностики сетевых проблем. С другой стороны, подобно многим другим мощным средствам, изначально предназначавшимся для администрирования, с течением времени снифферы стали применяться абсолютно для других целей. Действительно, сниффер в руках злоумышленника представляет собой довольно опасное средство и может использоваться для завладения паролями и другой конфиденциальной информацией. Однако не стоит думать, что снифферы это некий магический инструмент, посредством которого любой хакер сможет легко просматривать конфиденциальную информацию, передаваемую по сети. И прежде чем доказать, что опасность, исходящая от снифферов, не столь велика, как нередко преподносят, рассмотрим более детально принципы их функционирования.

Принципы работы пакетных снифферов

Дальнейшем в рамках данной статьи мы будем рассматривать только программные снифферы, предназначенные для сетей Ethernet. Сниффер это программа, которая работает на уровне сетевого адаптера NIC (Network Interface Card) (канальный уровень) и скрытым образом перехватывает весь трафик. Поскольку снифферы работают на канальном уровне модели OSI, они не должны играть по правилам протоколов более высокого уровня. Снифферы обходят механизмы фильтрации (адреса, порты и т.д.), которые драйверы Ethernet и стек TCP/IP используют для интерпретации данных. Пакетные снифферы захватывают из провода все, что по нему приходит. Снифферы могут сохранять кадры в двоичном формате и позже расшифровывать их, чтобы раскрыть информацию более высокого уровня, спрятанную внутри (рис. 1).

Для того чтобы сниффер мог перехватывать все пакеты, проходящие через сетевой адаптер, драйвер сетевого адаптера должен поддерживать режим функционирования promiscuous mode (беспорядочный режим). Именно в этом режиме работы сетевого адаптера сниффер способен перехватывать все пакеты. Данный режим работы сетевого адаптера автоматически активизируется при запуске сниффера или устанавливается вручную соответствующими настройками сниффера.

Весь перехваченный трафик передается декодеру пакетов, который идентифицирует и расщепляет пакеты по соответствующим уровням иерархии. В зависимости от возможностей конкретного сниффера представленная информация о пакетах может впоследствии дополнительно анализироваться и отфильтровываться.

Ограничения использования снифферов

аибольшую опасность снифферы представляли в те времена, когда информация передавалась по сети в открытом виде (без шифрования), а локальные сети строились на основе концентраторов (хабов). Однако эти времена безвозвратно ушли, и в настоящее время использование снифферов для получения доступа к конфиденциальной информации задача отнюдь не из простых.

Дело в том, что при построении локальных сетей на основе концентраторов существует некая общая среда передачи данных (сетевой кабель) и все узлы сети обмениваются пакетами, конкурируя за доступ к этой среде (рис. 2), причем пакет, посылаемый одним узлом сети, передается на все порты концентратора и этот пакет прослушивают все остальные узлы сети, но принимает его только тот узел, которому он адресован. При этом если на одном из узлов сети установлен пакетный сниффер, то он может перехватывать все сетевые пакеты, относящиеся к данному сегменту сети (сети, образованной концентратором).

Коммутаторы являются более интеллектуальными устройствами, чем широковещательные концентраторы, и изолируют сетевой трафик. Коммутатор знает адреса устройств, подключенных к каждому порту, и передает пакеты только между нужными портами. Это позволяет разгрузить другие порты, не передавая на них каждый пакет, как это делает концентратор. Таким образом, посланный неким узлом сети пакет передается только на тот порт коммутатора, к которому подключен получатель пакета, а все остальные узлы сети не имеют возможности обнаружить данный пакет (рис. 3).

Поэтому если сеть построена на основе коммутатора, то сниффер, установленный на одном из компьютеров сети, способен перехватывать только те пакеты, которыми обменивается данный компьютер с другими узлами сети. В результате, чтобы иметь возможность перехватывать пакеты, которыми интересующий злоумышленника компьютер или сервер обменивается с остальными узлами сети, необходимо установить сниффер именно на этом компьютере (сервере), что на самом деле не так-то просто. Правда, следует иметь в виду, что некоторые пакетные снифферы запускаются из командной строки и могут не иметь графического интерфейса. Такие снифферы, в принципе, можно устанавливать и запускать удаленно и незаметно для пользователя.

Кроме того, необходимо также иметь в виду, что, хотя коммутаторы изолируют сетевой трафик, все управляемые коммутаторы имеют функцию перенаправления или зеркалирования портов. То есть порт коммутатора можно настроить таким образом, чтобы на него дублировались все пакеты, приходящие на другие порты коммутатора. Если в этом случае к такому порту подключен компьютер с пакетным сниффером, то он может перехватывать все пакеты, которыми обмениваются компьютеры в данном сетевом сегменте. Однако, как правило, возможность конфигурирования коммутатора доступна только сетевому администратору. Это, конечно, не означает, что он не может быть злоумышленником, но у сетевого администратора существует множество других способов контролировать всех пользователей локальной сети, и вряд ли он будет следить за вами столь изощренным способом.

Другая причина, по которой снифферы перестали быть настолько опасными, как раньше, заключается в том, что в настоящее время наиболее важные данные передаются в зашифрованном виде. Открытые, незашифрованные службы быстро исчезают из Интернета. К примеру, при посещении web-сайтов все чаще используется протокол SSL (Secure Sockets Layer); вместо открытого FTP используется SFTP (Secure FTP), а для других служб, которые не применяют шифрование по умолчанию, все чаще используются виртуальные частные сети (VPN).

Итак, те, кто беспокоится о возможности злонамеренного применения пакетных снифферов, должны иметь в виду следующее. Во-первых, чтобы представлять серьезную угрозу для вашей сети, снифферы должны находиться внутри самой сети. Во-вторых, сегодняшние стандарты шифрования чрезвычайно затрудняют процесс перехвата конфиденциальной информации. Поэтому в настоящее время пакетные снифферы постепенно утрачивают свою актуальность в качестве инструментов хакеров, но в то же время остаются действенным и мощным средством для диагностирования сетей. Более того, снифферы могут с успехом использоваться не только для диагностики и локализации сетевых проблем, но и для аудита сетевой безопасности. В частности, применение пакетных анализаторов позволяет обнаружить несанкционированный трафик, обнаружить и идентифицировать несанкционированное программное обеспечение, идентифицировать неиспользуемые протоколы для удаления их из сети, осуществлять генерацию трафика для испытания на вторжение (penetration test) с целью проверки системы защиты, работать с системами обнаружения вторжений (Intrusion Detection System, IDS).

Обзор программных пакетных снифферов

се программные снифферы можно условно разделить на две категории: снифферы, поддерживающие запуск из командной строки, и снифферы, имеющие графический интерфейс. При этом отметим, что существуют снифферы, которые объединяют в себе обе эти возможности. Кроме того, снифферы отличаются друг от друга протоколами, которые они поддерживают, глубиной анализа перехваченных пакетов, возможностями по настройке фильтров, а также возможностью совместимости с другими программами.

Обычно окно любого сниффера с графическим интерфейсом состоит их трех областей. В первой из них отображаются итоговые данные перехваченных пакетов. Обычно в этой области отображается минимум полей, а именно: время перехвата пакета; IP-адреса отправителя и получателя пакета; MAC-адреса отправителя и получателя пакета, исходные и целевые адреса портов; тип протокола (сетевой, транспортный или прикладного уровня); некоторая суммарная информация о перехваченных данных. Во второй области выводится статистическая информация об отдельном выбранном пакете, и, наконец, в третьей области пакет представлен в шестнадцатеричном виде или в символьной форме ASCII.

Практически все пакетные снифферы позволяют производить анализ декодированных пакетов (именно поэтому пакетные снифферы также называют пакетными анализаторами, или протокольными анализаторами). Сниффер распределяет перехваченные пакеты по уровням и протоколам. Некоторые анализаторы пакетов способны распознавать протокол и отображать перехваченную информацию. Этот тип информации обычно отображается во второй области окна сниффера. К примеру, любой сниффер способен распознавать протокол TCP, а продвинутые снифферы умеют определять, каким приложением порожден данный трафик. Большинство анализаторов протоколов распознают свыше 500 различных протоколов и умеют описывать и декодировать их по именам. Чем больше информации в состоянии декодировать и представить на экране сниффер, тем меньше придется декодировать вручную.

Одна из проблем, с которой могут сталкиваться анализаторы пакетов, невозможность корректной идентификации протокола, использующего порт, отличный от порта по умолчанию. К примеру, с целью повышения безопасности некоторые известные приложения могут настраиваться на применение портов, отличных от портов по умолчанию. Так, вместо традиционного порта 80, зарезервированного для web-сервера, данный сервер можно принудительно перенастроить на порт 8088 или на любой другой. Некоторые анализаторы пакетов в подобной ситуации не способны корректно определить протокол и отображают лишь информацию о протоколе нижнего уровня (TCP или UDP).

Существуют программные снифферы, к которым в качестве плагинов или встроенных модулей прилагаются программные аналитические модули, позволяющие создавать отчеты с полезной аналитической информацией о перехваченном трафике.

Другая характерная черта большинства программных анализаторов пакетов возможность настройки фильтров до и после захвата трафика. Фильтры выделяют из общего трафика определенные пакеты по заданному критерию, что позволяет при анализе трафика избавиться от лишней информации.

Недавно, при обсуждении в одном чате вопроса: как из Wireshark вытащить файл , всплыла утилита NetworkMiner. Пообщавшись с коллегами и по гуглив в Интернете, я сделал вывод, что об этой утилите знает не так много народу. Так как утилита в разы упрощает жизнь исследователя/пентестера, то исправляю этот недостаток и расскажу сообществу о том, что же такое NetworkMiner.

NetworkMiner – утилита для перехвата и анализа сетевого траффика между хостами локальной сети, написанная под ОС Windows (но также работает в Linux, Mac OS X, FreeBSD).

NetworkMiner может быть использована в качестве пассивного сниффера сетевых пакетов, анализ которых позволит обнаружить фингерпринт операционных систем, сессий, хостов, а также открытые порты. NetworkMiner также позволяет анализировать PCAP файлы в автономном режиме и восстановить передаваемые файлы и сертификаты безопасности.

Официальная страница утилиты: http://www.netresec.com/?page=Networkminer

И так, приступим к рассмотрению.

Утилита доступна в двух редакциях: Free и Professional (стоимость 700 USD).

В редакции Free доступны следующие опции:

перехват траффика;
разбор PCAP файла;
прием PCAP файла по IP;
определение ОС.

В редакции Professional добавляются опции:

разбор PcapNG файла,
Определение протокола порта,
Экспорт данных в CSV / Excel,
Проверка DNS имен по сайту http://www.alexa.com/topsites ,
Локализация по IP,
Поддержка командной строки.

В данной статье рассмотрим опцию разбор PCAP файла, полученного от Wireshark.

Но для начала установим NetworkMiner в Kali Linux.

По умолчанию, пакеты Mono уже стоят в KaliLinux, но если они не установлены, то выполняем следующее действие:

sudo apt-get install libmono-winforms2.0-cil

Далее скачиваем и устанавливаем NetworkMiner

wget sf.net/projects/networkminer/files/latest -O /tmp/nm.zip
sudo unzip /tmp/nm.zip -d /opt/
cd /opt/NetworkMiner*
sudo chmod +x NetworkMiner.exe
sudo chmod -R go+w AsscodebledFiles/
sudo chmod -R go+w Captures/

Чтобы запустить NetworkMiner используем следующую команду:

mono NetworkMiner.exe

Для информации. Пять минут перехвата траффика у себя в тестовой сети собрало более 30 000 различных пакетов.

Как понимаете, анализировать такой трафик достаточно трудоемко и по времени затратно. Wireshark обладает встроенными фильтрами и достаточно гибок, но что делать когда надо быстро проанализировать траффик, не изучая всего многообразия Wireshark?

Попробуем посмотреть какую информацию нам предоставит NetworkMiner.

Открываем полученный PCAP в NetworkMiner. Понадобилось меньше минуты, чтобы проанализировать дамп траффика из более 30 000 пакетов.

На вкладке Hosts приводится список всех хостов, участвующих в формирование траффика, с детальной информацией по каждому хосту:

На вкладке Frames, трафик приводится в виде пакетов с информацией по каждому уровню модели OSI (Канальному, Сетевому и Транспортному).

Следующая вкладка Credentials покажет перехваченные попытки авторизации в открытом виде. Вот так потратив меньше минуты можно из большого дампа трафика сразу получить логин и пароль на авторизацию. Я это делал на примере своего роутера.

И еще одна вкладка, которая облегчает получение данных из трафика – это Files.

В нашем примере мне попался pdf файл, который можно сразу открыть и посмотреть.

Но больше всего я удивился, когда обнаружил в дампе трафика — txt файл, как оказалось от моего роутера DIR-620. Так вот этот роутер, при авторизации на нем, передает в текстовом виде все свои настройки и пароли, в том числе от WPA2.

В итоге, утилита оказалась довольно интересная и полезная.

Тебе, дорогой читатель, отдаю на прочтение данную статью, а я пошел покупать новый роутер.

Общие сведения

Инструментальные средства, называемые сетевыми анализаторами, получили свое имя в честь Sniffer Network Analyzer. Этот продукт был выпущен в 1988 году компанией Network General (теперь -- Network Associates) и стал одним из первых устройств, позволяющих менеджерам буквально не выходя из-за стола узнать о том, что происходит в крупной сети. Первые анализаторы считывали заголовки сообщений в пакетах данных, пересылаемых по сети, предоставляя, таким образом, администраторам информацию об адресах отправителей и получателей, размере файлов и другие сведения низкого уровня. Причем все это -- в дополнение к проверке корректности передачи пакетов. С помощью графов и текстовых описаний анализаторы помогали сетевым администраторам провести диагностику серверов, сетевых каналов, концентраторов и коммутаторов, а также приложений. Грубо говоря, сетевой анализатор прослушивает или "обнюхивает" ("sniffs") пакеты определенного физического сегмента сети. Это позволяет анализировать трафик на наличие некоторых шаблонов, исправлять определенные проблемы и выявлять подозрительную активность. Сетевая система обнаружения вторжений является ничем иным, как развитым анализатором, который сопоставляет каждый пакет в сети с базой данных известных образцов вредоносного трафика, аналогично тому, как антивирусная программа поступает с файлами в компьютере. В отличие от средств, описанных ранее, анализаторы действуют на более низком уровне.

Если обратиться к эталонной модели ВОС, то анализаторы проверяют два нижних уровня - физический и канальный.

Номер уровня модели ВОС	Название уровня	Примеры протоколов
Уровень 7	Прикладной уровень	DNS, FTP, HTTP, SMTP, SNMP, Telnet
Уровень 6	Уровень представления
Уровень 5	Уровень сеанса
Уровень 4	Транспортный уровень	NetBIOS, TCP, UDP
Уровень 3	Сетевой уровень	ARP, IP, IPX, OSPF
Уровень 2	Канальный уровень	Arcnet, Ethernet, Token ring
Уровень 1	Физический уровень	Коаксиальный кабель, оптоволокно, витая пара

Физический уровень - это реальная физическая проводка или иная среда, примененная для создания сети. На канальном уровне происходит первоначальное кодирование данных для передачи через конкретную среду. Сетевые стандарты канального уровня включают беспроводной 802.11, Arcnet, коаксиальный кабель, Ethernet, Token Ring и многое другое. Анализаторы обычно зависят от типа сети, в которой они работают. Например, для анализа трафика в сети Ethernet вы должны иметь анализатор Ethernet.

Существуют анализаторы коммерческого класса, от таких производителей, как Fluke, Network General и других. Обычно это специальные аппаратные устройства, которые могут стоить десятки тысяч долларов. Хотя эти аппаратные средства способны осуществлять более глубокий анализ, можно создать недорогой сетевой анализатор с помощью программного обеспечения с открытыми исходными текстами и недорогого ПК на Intel-платформе.

Виды анализаторов

Сейчас выпускается множество анализаторов, которые подразделяются на два вида. К первому относятся автономные продукты, устанавливаемые на мобильном компьютере. Консультант может брать его с собой при посещении офиса клиента и подключать к сети, чтобы собрать данные диагностики.

Первоначально портативные устройства, предназначенные для тестирования работы сетей, были рассчитаны исключительно на проверку технических параметров кабеля. Однако со временем производители наделили свое оборудование рядом функций анализаторов протоколов. Современные сетевые анализаторы способны обнаруживать широчайший спектр возможных неполадок -- от физического повреждения кабеля до перегрузки сетевых ресурсов.

Второй вид анализаторов является частью более широкой категории аппаратного и программного обеспечения, предназначенного для мониторинга сети и позволяющего организациям контролировать свои локальные и глобальные сетевые службы, в том числе Web. Эти программы дают администраторам целостное представление о состоянии сети. Например, с помощью таких продуктов можно определить, какие из приложений выполняются в данный момент, какие пользователи зарегистрировались в сети и кто из них генерирует основной объем трафика.

Помимо выявления низкоуровневых характеристик сети, например источник пакетов и пункт их назначения, современные анализаторы декодируют полученные сведения на всех семи уровнях сетевого стека Open System Interconnection (OSI) и зачастую выдают рекомендации по устранению проблем. Если же анализ на уровне приложения не позволяет дать адекватную рекомендацию, анализаторы производят исследование на более низком, сетевом уровне.

Современные анализаторы обычно поддерживают стандарты удаленного мониторинга (Rmon и Rmon 2), которые обеспечивают автоматическое получение основных данных о производительности, таких как информация о нагрузке на доступные ресурсы. Анализаторы, поддерживающие Rmon, могут регулярно проверять состояние сетевых компонентов и сравнивать полученные данные с накопленными ранее. Если необходимо, они выдадут предупреждение о том, что уровень трафика или производительность превосходит ограничения, установленные сетевыми администраторами.

Компания NetScout Systems представила систему nGenius Application Service Level Manager, предназначенную для контроля времени реакции на отдельных участках канала доступа к Web-сайту и определения текущей производительности серверов. Это приложение может анализировать производительность в общедоступной сети, с тем, чтобы воссоздавать общую картину на компьютере пользователя. Датская фирма NetTest (бывшая GN Nettest) начала предлагать Fastnet -- систему сетевого мониторинга, которая помогает компаниям, занимающимся электронным бизнесом, планировать емкость каналов, искать и устранять неисправности в сети.

Анализ конвергентных (мультисервисных) сетей

Распространение мультисервисных сетей (converged networks) может оказать решающее влияние на развитие телекоммуникационных систем и систем передач данных в будущем. Идея объединить в единой сетевой инфраструктуре, основанной на пакетном протоколе, возможность передачи и данных, и голосовых потоков, и видеоинформации - оказалась весьма заманчивой для провайдеров, специализирующихся на предоставлении телекоммуникационных сервисов, ведь она в одно мгновенье способна существенно расширить спектр предоставляемых ими услуг.

По мере того как корпорации начинают осознавать эффективность и ценовые преимущества конвергентных сетей на базе протокола IP, производители сетевых инструментальных средств активно разрабатывают соответствующие анализаторы. В первой половине года многие фирмы представили компоненты для своих продуктов сетевого администрирования, рассчитанные на передачу голоса по IP-сетям.

«Конвергенция породила новые сложности, с которыми приходится иметь дело сетевым администраторам, -- заметил Гленн Гроссман, директор по управлению продуктами компании NetScout Systems. -- Голосовой трафик очень чувствителен к временным задержкам. Анализаторы могут просматривать каждый бит и байт, передаваемый по проводам, интерпретировать заголовки и автоматически определять приоритет данных».

Использование технологий конвергенции голоса и данных может пробудить новую волну интереса к анализаторам, поскольку поддержка приоритетности трафика на уровне IP-пакетов становится существенной для функционирования голосовых и видеослужб. Например, фирма Sniffer Technologies выпустила Sniffer Voice -- инструментарий, предназначенный для администраторов мультисервисных сетей. Этот продукт не только предоставляет традиционные службы диагностики для управления трафиком электронной почты, Internet и баз данных, но и выявляет сетевые проблемы, а также дает рекомендации по их устранению, дабы обеспечить корректную передачу голосового трафика по IP-сетям.

Обратная сторона использования анализаторов

Следует помнить, что с анализаторами связаны две стороны медали. Они помогают поддерживать сеть в рабочем состоянии, но их могут применять и хакеры для поиска в пакетах данных имен пользователей и паролей. Для предотвращения перехвата паролей посредством анализаторов служит шифрование заголовков пакетов (например, с помощью стандарта Secure Sockets Layer).

В конце концов, пока не существует альтернативы сетевому анализатору в тех ситуациях, когда необходимо понять, что же происходит в глобальной или корпоративной сети. Хороший анализатор позволяет разобраться в состоянии сетевого сегмента и определить объем трафика, а также установить, как этот объем варьируется в течение дня, какие пользователи создают самую большую нагрузку, в каких ситуациях возникают проблемы с распространением трафика или возникает нехватка полосы пропускания. Благодаря применению анализатора можно получить и проанализировать все фрагменты данных в сетевом сегменте за данный период.

Однако сетевые анализаторы стоят дорого. Если вы планируете приобрести его, то прежде четко сформулируйте, чего вы от него ожидаете.

Особенности применения сетевых анализаторов

Чтобы применять сетевые анализаторы этично и продуктивно, необходимо выполнять следующие рекомендации.

Всегда необходимо разрешение

Анализ сети, как и многие другие функции безопасности, имеет потенциал для ненадлежащего использования. Перехватывая все данные, передаваемые по сети, можно подсмотреть пароли для различных систем, содержимое почтовых сообщений и другие критичные данные, как внутренние, так и внешние, так как большинство систем не шифрует свой трафик в локальной сети. Если подобные данные попадут в нехорошие руки, это, очевидно, может привести к серьезным нарушениям безопасности. Кроме того, это может стать нарушением приватности служащих. Прежде всего, следует получить письменное разрешение руководства, желательно высшего, прежде чем начинать подобную деятельность. Следует также предусмотреть, что делать с данными после их получения. Помимо паролей, это могут быть другие критичные данные. Как правило, протоколы сетевого анализа должны вычищаться из системы, если только они не нужны для уголовного или гражданского преследования. Существуют документированные прецеденты, когда благонамеренных системных администраторов увольняли за несанкционированный перехват данных.

Нужно понимать топологию сети

Прежде чем настраивать анализатор, необходимо полностью разобраться в физической и логической организацию данной сети. Проводя анализ в неправильном месте сети, можно получит ь ошибочные результаты или просто не найти то, что нужно. Необходимо проверить отсутствие маршрутизаторов между анализирующей рабочей станцией и местом наблюдения. Маршрутизаторы будут направлять трафик в сегмент сети, только если происходит обращение к расположенному там узлу. Аналогично, в коммутируемой сети, понадобится сконфигурировать порт, с которым установлено подключение, как порт "монитора" или "зеркала". Разные производители используют различную терминологию, но, по сути, необходимо, чтобы порт действовал как концентратор, а не как коммутатор, так как он должен видеть весь трафик, идущий через коммутатор, а не только тот, что направлен на рабочую станцию. Без такой настройки порт монитора будет видеть только то, что направлено в порт, с которым установлено подключение, и сетевой широковещательный трафик.

Необходимо использовать жесткие критерии поиска

В зависимости от того, что требуется найти, использование открытого фильтра (то есть показ всего) сделает вывод данных объемным и трудным для анализа. Лучше использовать специальные критерии поиска, чтобы сократить вывод, который выдает анализатор. Даже если не известно точно, что нужно искать, можно, тем не менее, написать фильтр для ограничения результатов поиска. Если требуется найти внутреннюю машину, правильно будет задать критерии для просмотра только исходных адресов внутри данной сети. Если необходимо отследить определенный тип трафика, скажем, трафик FTP, то можно ограничить результаты только тем, что приходит в порт, используемый приложением. Поступая таким образом, можно добиться значительно лучших результатов анализа.

Установка эталонного состояния сети

Применив сетевой анализатор во время нормальной работы , и записав итоговые результаты, достигается эталонное состояние, которое можно сравнивать с результатами, полученными во время попыток выделения проблемы. Анализатор Ethereal, рассматриваемый ниже, создает для этого несколько удобных отчетов. Будут получены также некоторые данные для отслеживания использования сети в зависимости от времени. При помощи этих данных можно определить, когда сеть насыщается и каковы основные причины этого - перегруженный сервер, рост числа пользователей, изменение типа трафика и т.п. Если есть точка отсчета, проще понять, кто и в чем виноват.

Сетевые анализаторы представляют собой эталонные измерительные приборы для диагностики и сертификации кабелей и кабельных систем. Они могут с высокой точностью измерить все электрические параметры кабельных систем, а также работают на более высоких уровнях стека протоколов. Сетевые анализаторы генерируют синусоидальные сигналы в широком диапазоне частот, что позволяет измерять на приемной паре амплитудно-частотную характеристику и перекрестные наводки, затухание и суммарное затухание. Сетевой анализатор представляет собой лабораторный прибор больших размеров, достаточно сложный в обращении.

Многие производители дополняют сетевые анализаторы функциями статистического анализа трафика - коэффициента использования сегмента, уровня широковещательного трафика, процента ошибочных кадров, а также функциями анализатора протоколов, которые обеспечивают захват пакетов разных протоколов в соответствии с условиями фильтров и декодирование пакетов.

7.3.4. Кабельные сканеры и тестеры

Основное назначение кабельных сканеров - измерение электрических и механических параметров кабелей: длины кабеля, параметра NEXT, затухания, импеданса, схемы разводки пар проводников, уровня электрических шумов в кабеле. Точность измерений, произведенных этими устройствами, ниже, чем у сетевых анализаторов, но вполне достаточна для оценки соответствия кабеля стандарту.

Для определения местоположения неисправности кабельной системы (обрыва, короткого замыкания, неправильно установленного разъема и т. д.) используется метод «отраженного импульса» (Time Domain Reflectometry, TDR). Суть этого метода состоит в том, что сканер излучает в кабель короткий электрический импульс и измеряет время задержки до прихода отраженного сигнала. По полярности отраженного импульса определяется характер повреждения кабеля (короткое замыкание или обрыв). В правильно установленном и подключенном кабеле отраженный импульс почти отсутствует.

Точность измерения расстояния зависит от того, насколько точно известна скорость распространения электромагнитных волн в кабеле. В различных кабелях она будет разной. Скорость распространения электромагнитных волн в кабеле (Nominal Velocity of Propagation, NVP) обычно задается в процентах от скорости света в вакууме. Современные сканеры содержат в себе электронную таблицу данных о NVP для всех основных типов кабелей, что дает возможность пользователю устанавливать эти параметры самостоятельно после предварительной калибровки.

Кабельные сканеры - это портативные приборы, которые обслуживающий персонал может постоянно носить с собой.

Кабельные тестеры - наиболее простые и дешевые приборы для диагностики кабеля. Они позволяют определить непрерывность кабеля, однако, в отличие от кабельных сканеров, не дают ответа на вопрос о том, в каком месте произошел сбой.

7.3.5. Многофункциональные портативные приборы мониторинга

В последнее время начали выпускаться многофункциональные портативные приборы, которые объединяют в себе возможности кабельных сканеров, анализаторов протоколов и даже некоторые функции систем управления, сохраняя в то же время такое важное свойство, как портативность. Многофункциональные приборы мониторинга имеют специализированный физический интерфейс, позволяющий выявлять проблемы и тестировать кабели на физическом уровне, который дополняется микропроцессором с программным обеспечением для выполнения высокоуровневых функций.

Рассмотрим типичный набор функций и свойств такого прибора, который оказывается очень полезным для диагностики причин разнообразных неполадок в сети, происходящих на всех уровнях стека протоколов, от физического до прикладного.

Интерфейс пользователя

Прибор обычно предоставляет пользователю удобный и интуитивно понятный интерфейс, основанный на системе меню. Графический интерфейс пользователя реализован на многострочном жидкокристаллическом дисплее и индикаторах состояния на светодиодах, извещающих пользователя о наиболее общих проблемах наблюдаемых сетей. Имеется обширный файл подсказок оператору с уровневым

доступом в соответствии с контекстом. Информация о состоянии сети представляется таким образом, что пользователи любой квалификации могут ее быстро понять.

Функции проверки аппаратуры и кабелей

Многофункциональные приборы сочетают наиболее часто используемые на практике функции кабельных сканеров с рядом новых возможностей тестирования.

Сканирование кабеля

Функция позволяет измерять длину кабеля, расстояние до самого серьезного дефекта и распределение импеданса по длине кабеля. При проверке неэкранированной витой пары могут быть выявлены следующие ошибки: расщепленная пара, обрывы, короткое замыкание и другие виды нарушения соединения.

Для сетей Ethernet на коаксиальном кабеле эти проверки могут быть осуществлены на работающей сети.

Функция определения распределения кабельных жил Осуществляет проверку правильности подсоединения жил, наличие промежуточных разрывов и перемычек на витых парах. На дисплей выводится перечень связанных между собой контактных групп.

Функция определения карты кабелей

Используется для составления карты основных кабелей и кабелей, ответвляющихся от центрального помещения.

Автоматическая проверка кабеля

В зависимости от конфигурации возможно определить длину, импеданс, схему подключения жил, затухание и параметр NEXT на частоте до 100 МГц. Автоматическая проверка выполняется для:

коаксиальных кабелей;

экранированной витой пары с импедансом 150 Ом;

неэкранированной витой пары с сопротивлением 100 Ом.

Целостность цепи при проверке постоянным током

Эта функция используется при проверке коаксиальных кабелей для верификации правильности используемых терминаторов и их установки.

Определение номинальной скорости распространения

Функция вычисляет номинальную скорость распространения (Nominal Velocity of Propagation, NVP) по кабелю известной длины и дополнительно сохраняет полученные результаты в файле для определяемого пользователем типа кабеля (User Defined cable type) или стандартного кабеля.

Комплексная автоматическая проверка пары «сетевой адаптер-концентратор»

Этот комплексный тест позволяет последовательно подключить прибор между конечным узлом сети и концентратором. Тест дает возможность автоматически опре-

делить местонахождение источника неисправности - кабель, концентратор, сетевой адаптер или программное обеспечение станции.

Автоматическая проверка сетевых адаптеров

Проверяет правильность функционирования вновь установленных или «подозрительных» сетевых адаптеров. Для сетей Ethernet по итогам проверки сообщаются: МАС-адрес, уровень напряжения сигналов (а также присутствие и полярность импульсов Link Test для 10BASE-T). Если сигнал не обнаружен на сетевом адаптере, то тест автоматически сканирует соединительный разъем и кабель для их диагностики.

Функции сбора статистики

Эти функции позволяют в реальном масштабе времени проследить за изменением наиболее важных параметров, характеризующих «здоровье» сегментов сети. Статистика обычно собирается с разной степенью детализации по разным группам.

Сетевая статистика

В этой группе собраны наиболее важные статистические показатели - коэффициент использования сегмента (utilization), уровень коллизий, уровень ошибок и уровень широковещательного трафика. Превышение этими показателями определенных порогов в первую очередь говорят о проблемах в том сегменте сети, к которому подключен многофункциональный прибор.

Статистика ошибочных кадров

Эта функция позволяет отслеживать все типы ошибочных кадров для определенной технологии. Например, для технологии Ethernet характерны следующие типы ошибочных кадров.

Укороченные кадры (Short frames). Это кадры, имеющие длину, меньше допустимой, то есть меньше 64 байт. Иногда этот тип кадров дифференцируют на два класса - просто короткие кадры (short), у которых имеется корректная контрольная сумма, и «коротышки» (runts), не имеющие корректной контрольной суммы. Наиболее вероятными причинами появления укороченных кадров являются неисправные сетевые адаптеры и их драйверы.

Удлиненные кадры (Jabbers). Это кадры, имеющие длину, превышающую допустимое значение в 1518 байт с хорошей или плохой контрольной суммой. Удлиненные кадры являются следствием затянувшейся передачи, которая появляется из-за неисправностей сетевых адаптеров.

Кадры нормальных размеров, но с плохой контрольной суммой (Bad FCS) и кадры с ошибками выравнивания по границе байта. Кадры с неверной контрольной суммой являются следствием множества причин - плохих адаптеров, помех на кабелях, плохих контактов, некорректно работающих портов повторителей, мостов, коммутаторов и маршрутизаторов. Ошибка выравнивания всегда сопровождается ошибкой по контрольной сумме, поэтому некоторые средства анализа-трафика не делают между ними различий. Ошибка выравнивания может быть следствием прекращения передачи кадра при распознавании коллизии передающим адаптером.

Кадры-призраки (ghosts) являются результатом электромагнитных наводок на кабеле. Они воспринимаются сетевыми адаптерами как кадры, не имеющие нормального признака начала кадра - 10101011. Кадры-призраки имеют длину более 72 байт, в противном случае они классифицируются как удаленные коллизии. Количество обнаруженных кадров-призраков в большой степени зависит от точки подключения сетевого анализатора. Причинами их возникновения являются петли заземления и другие проблемы с кабельной системой.

Знание процентного распределения общего количества ошибочных кадров по их типам может многое подсказать администратору о возможных причинах неполадок в сети. Даже небольшой процент ошибочных кадров может привести к значительному снижению полезной пропускной способности сети, если протоколы, восстанавливающие искаженные кадры, работают с большими тайм-аутами ожидания квитанций. Считается, что в нормально работающей сети процент ошибочных кадров не должен превышать 0,01 %, то есть не более 1 ошибочного кадра из 10 000.

Статистика по коллизиям

Эта группа характеристик дает информацию о количестве и видах коллизий, отмеченных на сегменте сети, позволяет определить наличие и местонахождение проблемы. Анализаторы протоколов обычно не могут дать дифференцированной картины распределения общего числа коллизий по их отдельным типам, в то же время знание преобладающего типа коллизий может помочь понять причину плохой работы сети.

Ниже приведены основные типы коллизий сети Ethernet.

Локальная коллизия (Local Collision). Является результатом одновременной передачи двух или более узлов, принадлежащих к тому сегменту, в котором производятся измерения. Если многофункциональный прибор не генерирует кадры, то в сети на витой паре или волоконно-оптическом кабеле локальные коллизии не фиксируются. Слишком высокий уровень локальных коллизий является следствием проблем с кабельной системой.

Удаленная коллизия (Remote Collision). Эти коллизии происходят на другой стороне повторителя (по отношению к тому сегменту, в котором установлен измерительный прибор). В сетях, построенных на многопортовых повторителях (10Base-T, 10Base-FL/FB, 100Base-TX/FX/T4, Gigabit Ethernet), все измеряемые коллизии являются удаленными (кроме тех случаев, когда анализатор сам генерирует кадры и может быть виновником коллизии). Не все анализаторы протоколов и средства мониторинга одинаковым образом фиксируют удаленные коллизии. Это происходит из-за того, что некоторые измерительные средства и системы не фиксируют коллизии, происходящие при передаче преамбулы.

Поздняя коллизия (Late Collision). Это коллизия, которая происходит после передачи первых 64 байт кадра (по протоколу Ethernet коллизия должна обнаруживаться при передаче первых 64 байт кадра). Результатом поздней коллизии будет кадр, который имеет длину более 64 байт и содержит неверное значение контрольной суммы. Чаще всего это указывает на то, что сетевой адаптер, являющийся источником конфликта, оказывается не в состоянии правильно прослушивать линию и поэтому не может вовремя остановить передачу. Другой причиной поздней коллизии является слишком большая длина кабельной системы или слишком большое количество промежуточных повторителей, приводящее к превышению максимального значения времени двойного оборота сигнала. Средняя интенсивность коллизий в нормально работающей сети должна быть меньше 5 %. Большие всплески (более 20 %) могут быть индикатором кабельных проблем.

Распределение используемых сетевых протоколов

Эта статистическая группа относится к протоколам сетевого уровня. На дисплее отображается список основных протоколов в убывающем порядке относительно процентного соотношения кадров, содержащих пакеты данного протокола к общему числу кадров в сети.

Основные отправители (Top Sendes)

Функция позволяет отслеживать наиболее активные передающие узлы локальной сети. Прибор можно настроить на фильтрацию по единственному адресу и выявить список основных отправителей кадров для данной станции. Данные отражаются на дисплее в виде диаграммы вместе с перечнем основных отправителей кадров.

Основные получотели (Top Receivers)

Функция позволяет следить за наиболее активными узлами-получателями сети. Информация отображается в виде, аналогичном приведенному выше.

Основные генераторы широковещательного трафика (Top Broadcasters)

Функция выявляет станции сети, которые больше остальных генерируют кадры с широковещательными и групповыми адресами.

Генерирование трафика (Traffic Generation)

Прибор может генерировать трафик для проверки работы сети при повышенной нагрузке. Трафик может генерироваться параллельно с активизированными функциями Сетевая статистика, Статистика ошибочных кадров иСтатистика по коллизиям.

Пользователь может задать параметры генерируемого трафика, такие как интенсивность и размер кадров. Для тестирования мостов и маршрутизаторов прибор может автоматически создавать заголовки IP- и IPX-пакетов, и все что требуется от оператора - это внести адреса источника и назначения.

В ходе испытаний пользователь может увеличить на ходу размер и частоту следования кадров с помощью клавиш управления курсором. Это особенно ценно при поиске источника проблем производительности сети и условий возникновения отказов.

Функции анализа протоколов

Обычно портативные многофункциональные приборы поддерживают декодирование и анализ только основных протоколов локальных сетей, таких как протоколы стеков TCP/IP, Novell NetWare, NetBIOS и Banyan VINES.

В некоторых многофункциональных приборах отсутствует возможность декодирования захваченных пакетов, как в анализаторах протоколов, а вместо этого собирается статистика о наиболее важных пакетах, свидетельствующих о наличии проблем в сетях. Например, при анализе протоколов стека TCP/IP собирается статистика по пакетам протокола ICMP, с помощью которого маршрутизаторы сообщают конечным узлам о возникновении разного рода ошибок. Для ручной проверки достижимости узлов сети в приборы включается поддержка утилиты IP Ping, а также аналогичных по назначению утилит NetWare Ping и NetBIOS Ping.

tcpdump

Основным инструментом почти всех сборов сетевого трафика является tcpdump . Это приложение с открытым исходным кодом, которое устанавливается практически во все Unix-подобных операционных системах. Tcpdump - отличный инструмент для сбора данных и поставляется с очень мощным механизмом фильтрации. Важно знать, как фильтровать данные во время сбора, чтобы в итоге получить управляемый фрагмент данных для анализа. Захват всех данных с сетевого устройства даже в умеренно загруженной сети может создать слишком много данных для простого анализа.

В некоторых редких случаях tcpdump позволяет выводить результат работы непосредственно на ваш экран, и этого может быть вполне достаточно, чтобы найти то, что вы ищете. Например, при написании статьи был захвачен некоторый трафик и замечено, что машина отправляет трафик на неизвестный IP-адрес. Оказывается, машина отправляла данные на IP-адрес Google 172.217.11.142. Поскольку не было запущено никаких продуктов Google, возник вопрос, почему это происходит.

Проверка системы показала следующее:

[ ~ ]$ ps -ef | grep google

Оставьте свой комментарий!