Analiza și depanarea latenței rețelei
Latența rețelei reprezintă timpul de întârziere în transferul cererilor sau al datelor de la sursă la destinație într-un mediu de rețea. Vom explora cum putem identifica și corecta problemele de latență.
Orice acțiune care necesită utilizarea rețelei, cum ar fi accesarea unui site web, interacțiunea cu un link sau pornirea unei aplicații online, este considerată activitate. Cererea utilizatorului este inițiatorul, iar timpul necesar unei aplicații web pentru a răspunde cererii este definit ca timp de răspuns.
Această întârziere include și intervalul de timp în care un server procesează cererea. Prin urmare, conceptul de timp de călătorie dus-întors este relevant – acesta reprezintă timpul necesar pentru ca o cerere să fie transmisă, procesată și apoi primită înapoi de utilizator, unde este decriptată.
„Latența scăzută” este un termen care descrie întârzierile minime în transferul datelor. Întârzierile semnificative sau latența ridicată pot afecta negativ experiența utilizatorului.
Metode de remediere a latenței rețelei
Pentru a analiza și depana rețele, există numeroase instrumente software disponibile online, unele gratuite, altele contra cost. Un instrument puternic, open-source și cu licență GPL, este Wireshark. Acesta este un analizor de protocol de rețea recunoscut la nivel mondial.
Wireshark permite capturarea detaliată a pachetelor de rețea în timp real. Aceste pachete pot fi analizate ulterior, fie în direct, fie offline. Aplicația permite examinarea în detaliu a traficului, filtrarea și analiza acestuia pentru a identifica sursa problemelor, contribuind la analiza rețelei și la îmbunătățirea securității.
Factorii care contribuie la latența rețelei
Conexiunile de rețea lente sunt cauzate de mai mulți factori, printre care:
- Latența ridicată
- Dependențele de aplicații
- Pierderea pachetelor
- Dispozitivele de rețea
- Dimensiuni inadecvate ale ferestrelor
Vom analiza fiecare dintre aceste cauze ale latenței și modalitățile de depanare folosind Wireshark.
Analiza cu ajutorul Wireshark
Latența ridicată în detaliu
Latența ridicată este legată de timpul necesar datelor pentru a se deplasa între două puncte finale. Aceasta are un impact semnificativ asupra comunicațiilor în rețea. Un exemplu relevant este timpul de călătorie dus-întors al unui fișier descărcat pe o cale cu latență ridicată. Acest timp poate depăși o secundă, fiind considerat inacceptabil.
- Accesați secțiunea Statistics în Wireshark.
- Selectați opțiunea Grafic Flux TCP.
- Alegeți graficul de timp dus-întors pentru a evalua timpul necesar descărcării unui fișier.
Wireshark poate calcula timpul dus-întors pe o cale, oferind informații despre problemele de performanță în comunicațiile TCP (Transmission Control Protocol). TCP este utilizat în multe aplicații, inclusiv navigarea web, transferul de date și protocoalele de transfer de fișiere. În unele cazuri, sistemul de operare poate fi optimizat pentru canalele cu latență ridicată, în special când gazdele rulează sisteme vechi, precum Windows XP.
Dependențe între aplicații
Unele aplicații depind de alte aplicații, procese sau comunicații între servere. De exemplu, dacă o aplicație de baze de date se conectează la alte servere pentru a obține date, o performanță lentă a acelor servere va afecta timpul de încărcare al aplicației locale.
Un exemplu ilustrativ este navigarea web. Serverul țintă poate face trimiteri la alte site-uri web. De exemplu, încărcarea paginii de start www.espn.com necesită contactarea a peste 16 gazde care furnizează reclame și conținut.
În imaginea de mai sus, fereastra HTTP Load Distribution din Wireshark prezintă lista serverelor contactate de pagina www.espn.com.
Pierderea pachetelor: o problemă frecventă
Pierderea pachetelor este o problemă comună în rețele. Aceasta se produce atunci când pachetele de date nu sunt livrate corect de la expeditor la destinatar. Atunci când un utilizator începe să descarce conținutul unui site web, pachetele pierdute generează retransmisii, încetinind procesul de descărcare.
Pierderea pachetelor are un impact negativ semnificativ asupra aplicațiilor care folosesc TCP. Atunci când TCP detectează un pachet pierdut, rata de transfer încetinește automat pentru a compensa problemele. Rata se îmbunătățește treptat până când următorul pachet este pierdut, ducând la o reducere a debitului de date. Descărcările de fișiere mari sunt afectate în mod special de această problemă.
Cum arată pierderea unui pachet? Dacă programul utilizează TCP, pierderea pachetelor poate avea două forme. Într-un scenariu, receptorul monitorizează pachetele după numerele de secvență și detectează un pachet lipsă. Clientul trimite trei cereri pentru pachetul lipsă (confirmări duble), ceea ce determină o retransmitere. În al doilea scenariu, expeditorul expiră și retransmite pachetul de date atunci când observă că un receptor nu a confirmat primirea acestuia.
Wireshark semnalează congestionarea rețelei și retransmisia traficului prin coduri de culoare. Un număr mare de confirmări duble indică pierderea pachetelor și întârzieri semnificative.
Pentru a îmbunătăți viteza rețelei, identificarea exactă a locului unde se pierde pachetul este vitală. Cu ajutorul Wireshark, se poate urmări traseul până când pierderea pachetelor dispare. În acel punct, se cunoaște sursa problemei.
Rolul dispozitivelor de interceptare
Dispozitivele de interconectare precum switch-urile, routerele și firewall-urile pot contribui la pierderea pachetelor și la creșterea latenței.
Aceste dispozitive pot adăuga latență pe parcursul traseului. De exemplu, activarea prioritizării traficului poate provoca latență suplimentară pentru fluxurile cu prioritate mai mică.
Impactul dimensiunilor ferestrelor asupra rețelei
În rețelele TCP/IP, pe lângă sistemul de operare Microsoft, există și alte tipuri de „ferestre”:
- Fereastra glisantă
- Fereastra receptorului
- Fereastra de control al congestiei
Aceste ferestre afectează performanța de comunicare TCP. Să definim fiecare dintre aceste ferestre și efectul lor asupra lățimii de bandă a rețelei.
Fereastra glisantă
Fereastra glisantă este utilizată pentru a transmite următoarele segmente TCP în rețea. Atunci când expeditorul primește confirmări pentru fragmentele de date transmise, fereastra glisantă se extinde. În cazul în care nu există pierderi, cantități mai mari de date pot fi transmise. Dacă un pachet este pierdut, fereastra glisantă se micșorează, indicând faptul că rețeaua nu poate gestiona cantitatea crescută de date.
Fereastra receptorului
Fereastra receptorului stivei TCP funcționează ca un spațiu tampon. Datele primite sunt stocate aici până când o aplicație le preia. Dacă o aplicație nu face față cu rata de recepție, fereastra receptorului se umple, ducând la o situație de „fereastră zero”. În acest caz, toate transmisiile de date către gazdă trebuie oprite. Debitul scade la zero. Scalarea ferestrei (RFC 1323) permite gazdelor să mărească dimensiunea ferestrei receptorului și să reducă riscul unei ferestre zero.
Imaginea de mai sus ilustrează o întârziere de 32 de secunde în comunicațiile de rețea cauzată de o fereastră zero.
Fereastra de congestie
Fereastra de congestie definește cantitatea maximă de date pe care rețeaua o poate gestiona. Rata de transmisie a pachetelor de către expeditor, rata pierderii pachetelor și dimensiunea ferestrei receptorului contribuie la această valoare. Fereastra de congestie crește continuu în timpul unei comunicări sănătoase în rețea, până la finalizarea transferului sau până când atinge un „plafon” stabilit de sănătatea rețelei, capacitățile de transmisie ale expeditorului sau dimensiunea ferestrei receptorului. Procedura de negociere a dimensiunii ferestrei este reluată la fiecare nouă conexiune.
Recomandări pentru o rețea performantă
- Folosiți Wireshark ca instrument principal pentru a identifica rapid sursa problemelor de performanță.
- Reduceți la un nivel acceptabil latența de pe traseul rețelei.
- Identificați și remediați cauza pierderii pachetelor.
- Analizați și reduceți dimensiunile ferestrelor de transmisie a datelor.
- Examinați performanța dispozitivelor de rețea pentru a vedea dacă acestea adaugă latență sau aruncă pachete.
- Optimizați aplicațiile pentru a gestiona volume mari de date și pentru a prelua date din fereastra receptorului.
Concluzie
Am analizat principalele motive pentru problemele de performanță a rețelei. Un alt aspect esențial este înțelegerea comportamentului comunicațiilor. Wireshark oferă o vizibilitate similară cu razele X în interiorul rețelei, ajutând la diagnosticarea precisă și rapidă a problemelor. Acest instrument este un aliat valoros pentru identificarea și remedierea problemelor rețelei.
Acum puteți analiza și îmbunătăți performanța rețelei folosind Wireshark. 👍