1/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Měření propustnosti sítě a analýza paketů
Petr Holub, David Rohleder
PB156cv
2018–03–14
2/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Cíle cvičení
Získat zpětnou vazbu na tvorbu protokolů na základě protokolů
odevzdaných po minulém cvičení.
Získat zkušenosti s analýzovou síťového provozu.
Získat zkušenosti se základním testováním výkonu sítě.
3/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Odevzdané protokoly
4/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Základy konfigurace
5/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Dataplane a controlplane
Fungování síťových zařízení, zejm. přepínačů:
Data plane – vrstva, která pomocí speciálního hardware
(ASIC/FPGA) provádí hlavní činnost, tj. předávání rámců z jednoho
portu na jiný.
Control plane – vrstva řídící přepínač a konfigurující data plane s
relativně slabým procesorem.
Možnost zahlcení control plane.
⇒ vyšší výkon při dané ceně a spotřebě
6/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Běžné druhy pamětí
ROM – obsahuje základní zavaděč OS (bootstrap).
RAM – slouží k uložení běžícího operačního systému, programů a dat.
flash – uložení OS, náhrada HDD.
NVRAM (Nonvolatile RAM) – ukládání konfigurace, není smazána
při ztrátě napájení.
TCAM – rychlé vyhledávání (např. tabulky pro přepínání/směrování).
7/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Spouštění systému
Spouštění systému sítových prvků probíhá obvykle následovně:
1. spustí se základní zavaděč operačního systému (bootstrap), který
provede základní kontrolu inicializaci hardware. U cisco zařízení je
možné v této fázi zastavit zasláním signálu BREAK po sériové lince
(kermit: CtrlCtrl-B).
V bootstrapu je možné provádět pouze některé základní
operace s nastavením (smazat konfiguraci, nahrát jiný OS)
2. zavaděč zjistí, co má dělat – podle nastavení registrů a pod. nahraje
do paměti plnohodnotný operační systém.
3. operační systém provede inicializaci celého hardware, nahraje
konfiguraci z NVRAM, spustí systémové procesy (podle konfigurace)
– STP, ssh, telnet, NTP, konzolový přístup, atd.
8/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Přístup do systému
konzola – sériová linka RS-232. Přistupuje se pomocí programů typu
kermit nebo minicom. Různí výrobci používají různá nastavení
parametrů. Nejčastější je 9600 bps, 8 bits, no parity, 1 stopbit, no flow
control (Cisco, Juniper, některá novější HP (starší používají buď
autodetekci rychlosti nebo 19200 bps))). Cisco používá ne úplně
standardní konektor RJ-45. Volba tohoto konektoru minimalizuje
použitou plochu (narozdíl od standardního konektoru Canon 9) a
umožnuje jednodušší propojení na konzolové servery standardními
ethernetovými kabely.
vzdálený terminálový přístup (telnet, SSH)
webové rozhraní
http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/ios/12_2/configfun/
command/reference/ffun_r/frf001.html
9/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Úrovně uživatelských oprávnění
standardní – umožňuje provádět základní operace (show, ping,
traceroute, ...). Cisco tento režim označuje user EXEC level, na
příkazové řádce se pozná podle zobáku >
switch>
privilegovaný uživatelský režim – umožňuje provádět změnu
konfigurace, ladění a další nastavení. Cisco tento režim označuje jako
enable EXEC level. Enable má u cisco IOS 15 úrovní, do kterých je
možné jednotlivé příkazy zařadit. Na příkazové řádce se pozná podle
mřížky #. Do privilegovaného režimu se přepíná příkazem enable s
případným označením úrovně (standardně 15):
switch> enable
password:
switch#
Vrátit se do standardního uživatelského režimu je možné příkazem
disable.
10/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Režimy uživatelského přístupu
základní (exec) režim – umožnuje provádět nekonfigurační příkazy.
konfigurační režim – umožnuje provádět konfiguraci, tj. měnit
nastavení parametrů systému (hardware, software, rozložení pamětí,
atd)
switch# configure terminal
switch(config)# interface FastEthernet 0/1
switch(config-if)#exit
switch(config)#end (nebo Ctrl-z)
switch#
11/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Hierarchie konfigurace
Cisco IOS
hostname sw12
aaa group server radius radius-servers
server 1.2.3.4 auth-port 1812 acct-port 1813
server 5.6.7.8 auth-port 1812 acct-port 1813
deadtime 5
!
interface FastEthernet0/1
description C101.1A pokusy
switchport access vlan 71
switchport mode access
load-interval 30
macro description cisco-desktop
ip verify source
!
ntp access-group peer 77
ntp server 1.2.3.4
ntp server 5.6.7.8
12/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Hierarchie konfigurace
Juniper JunOS
version 12.1R2.9;
system {
host-name fwtest;
domain-name test.muni.cz;
authentication-order [ tacplus password ];
root-authentication {
encrypted-password "tadybylonejakeheslo";
}
name-server {
1.2.3.4;
}
services {
ssh;
web-management {
https {
system-generated-certificate;
}
}
}
13/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Hierarchická konfigurace – Cisco
Cisco má poměrně plochou hierarchii, ačkoliv se postupně vyvíví:
global – nastavování globálních parametrů (hostname, SNMP, služby,
...)
interface – nastavování parametrů fyzických i logických rozhraní
line – nastavování parametrů sériových a virtuálních linek
s vývojem vznikají další zanořené části konfigurace (MSTP,
class-mapy, access-listy, atd.), úroven obvykle není příliš hluboká.
14/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Konfigurace
Nastavení parametrů v konfiguraci probíhá pouze v RAM, rozlišujeme dva
druhy konfigurace:
running-config – tato konfigurace je uložená pouze v RAM, v případě
restartu switche dochází ke smazání. Proto je nutné tuto konfiguraci
nejdřív zapsat do
startup-config – která je uložena v NVRAM (nvram:startup-config).
Tato konfigurace se nahrává po spuštění systému. Zápis running
config do startup-config je možný následujícími způsoby
switch# write memory (nebo)
switch# copy running-config startup-config
15/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Ovládání CLI – Cisco
Všechny příkazy mohou být zapisovány jednoznačnými zkratkami:
sh conf show configuration
sh int Te1/6 show interface TenGigabitEthernet 1/6
no příkaz v konfiguračním režimu zruší zadaný příkaz
switch(config-if)# no speed 100
default XXX nastaví defaultní hodnoty
switch(config)# default int range f0/1 - 4 , f0/6 - 48
16/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Ladění
Každý rozumně použitelný síťový prvek musí být vybaven nástroji pro
ladění problémů. Čím více možností a specifičtější zadání, tím lépe.
zapínání ladění
switch# debug ?
vypínání ladění
switch# no debug ?
switch# undebug ?
POZOR: debugování je náročné na zpracování CPU, může dojít k
zahlcení systému. Proto nikdy na provozním stroji nezkoušejte
switch# debug all
17/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Užitečná vylepšení
čas vzniku události je důležitý – zvlášt pro porovnání vzniku události
na různých zařízeních
service timestamps debug datetime msec localtime
service timestamps log datetime msec localtime
synchronizace času – je vhodné, aby čas na jednotlivých zařízeních
byl stejný.
ntp server 1.2.3.4
ntp server 5.6.7.8
posílání logů na vzdálený syslog server
logging trap debugging
logging 1.2.3.4
logging facility <syslog facility>
na virtuálních terminálech je nutné vypisování na terminál nejdřív
zapnout (jinak se zapisuje pouze do bufferu v paměti nebo na syslog
server)
switch# terminal monitor
switch# show logging
18/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Užitečná vylepšení
čas vzniku události je důležitý – zvlášt pro porovnání vzniku události
na různých zařízeních
service timestamps debug datetime msec localtime
service timestamps log datetime msec localtime
synchronizace času – je vhodné, aby čas na jednotlivých zařízeních
byl stejný.
ntp server 1.2.3.4
ntp server 5.6.7.8
posílání logů na vzdálený syslog server
logging trap debugging
logging 1.2.3.4
logging facility <syslog facility>
na virtuálních terminálech je nutné vypisování na terminál nejdřív
zapnout (jinak se zapisuje pouze do bufferu v paměti nebo na syslog
server)
switch# terminal monitor
switch# show logging
19/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Užitečná vylepšení
čas vzniku události je důležitý – zvlášt pro porovnání vzniku události
na různých zařízeních
service timestamps debug datetime msec localtime
service timestamps log datetime msec localtime
synchronizace času – je vhodné, aby čas na jednotlivých zařízeních
byl stejný.
ntp server 1.2.3.4
ntp server 5.6.7.8
posílání logů na vzdálený syslog server
logging trap debugging
logging 1.2.3.4
logging facility <syslog facility>
na virtuálních terminálech je nutné vypisování na terminál nejdřív
zapnout (jinak se zapisuje pouze do bufferu v paměti nebo na syslog
server)
switch# terminal monitor
switch# show logging
20/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Užitečná vylepšení
čas vzniku události je důležitý – zvlášt pro porovnání vzniku události
na různých zařízeních
service timestamps debug datetime msec localtime
service timestamps log datetime msec localtime
synchronizace času – je vhodné, aby čas na jednotlivých zařízeních
byl stejný.
ntp server 1.2.3.4
ntp server 5.6.7.8
posílání logů na vzdálený syslog server
logging trap debugging
logging 1.2.3.4
logging facility <syslog facility>
na virtuálních terminálech je nutné vypisování na terminál nejdřív
zapnout (jinak se zapisuje pouze do bufferu v paměti nebo na syslog
server)
switch# terminal monitor
switch# show logging
21/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Mikrotik
Stromová struktura příkazů
[admin@nekde] > /
certificate ip port routing system blink password setup
driver ipv6 ppp snmp tool export ping undo
file log queue special-login user import quit
interface mpls radius store beep led redo
/ delay find if parse set toid tostr
: do for len pick time toip totime
environment error foreach local put toarray toip6 typeof
terminal execute global nothing resolve tobool tonum while
22/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Mikrotik
[admin@nekde] > /interface bridge print
Flags: X - disabled, R - running
0 R name="trunk-br" mtu=1500 l2mtu=2290 arp=enabled
mac-address=00:0C:42:23:CF:7B protocol-mode=none priority=0x8000
auto-mac=yes admin-mac=00:00:00:00:00:00 max-message-age=20s
forward-delay=15s transmit-hold-count=6 ageing-time=5m
[admin@nekde] > /interface bridge set name="neco"
Zálohování
[admin@nekde] > /export
23/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Mikrotik
WinBox
jednoduché GUI pro správu
možnost připojení jen přes L2 MAC
levé menu imituje strukturu CLI + některé zkratky navíc (např. bridge)
drag & drop funkcionalita: → Files
24/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Mikrotik
Možnosti skriptování
:local interface "wlan2";
/interface wireless monitor $interface once do={
:local status $"status";
:local txrate $"tx-rate";
:local rxrate $"rx-rate";
:local signal $"signal-strength";
:local snr $"signal-to-noise";
:local noise $"noise-floor";
:local thruput $"p-throughput";
:local freq $"frequency";
:local txccq $"tx-ccq";
:local rxccq $"rx-ccq";
:log info ([/system identity get name] . " " . "status: $status, \
rates tx/rx: $txrate/$rxrate, freq: $freq MHz, SNR: $snr dB, signal: \
$signal dBm, noise: $noise dBm, CCQ tx/rx: $txccq%/$rxccq%, thruput: \
$thruput");
};
25/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Analýza síťového provozu
26/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Konfigurace počítačů
Základní konfigurace sítě
ifconfig eth0 inet 10.1.1.2 netmask 255.255.255.0 up
netstat -rn
Konfigurace sítě na Windows pomocí příkazové řádky
ipconfig /all
netsh interface ip show config
netsh interface ip set address name="Local Area Connection"
static 192.168.1.2 255.255.255.0 192.168.1.1 1
netsh interface ip set dns "Local Area Connection" static 192.168.
netsh interface ip set address "Local Area Connection" dhcp
netsh interface ip set dns "Local Area Connection" dhcp
27/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Konfigurace počítačů
Informace o Ethernetových rozhraních:
# ethtool eth2
# ethtool -S eth2
# netstat -s
Nastavení MTU:
ifconfig eth0 mtu 9000
Kontrola síťových bufferů sysctl:
net.core.wmem_max
net.core.wmem_default
net.core.rmem_max
net.core.rmem_default
28/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Konfigurace počítačů
Test průchodu paketů bez fragmentace:
ping -M do -s 8500 -c 5 1.2.3.4
From 1.2.3.4 icmp_seq=1 Frag needed and DF set (mtu = 1500)
tcpdump
tcpdump -i eth0 -c 1000 -s 100 -w /tmp/file icmp
29/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Zadání
Vytvořte z dostupných switchů dvě L2 podsítě propojené jednou
linkou, kde každá z podsítí má fyzickou topologii hvězdy.
V síti bude připojen generátor rámců. Odchytněte minimálně
náhodných 10 rámců (ideálně z různých síťových toků) a proveďte
jejich analýzu.
Při odchytávání provozu dbejte na to, aby vaše počítače neposílaly do
sítě zbytečné rámce.
Vyzkoušejte si zachycení provozu na počítači bez GUI a následnou
analýzu na jiném počítači.
30/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Protokol
Každý samostatně zpracuje a odevzdá protokol. Protokol musí obsahovat
minimálně následující části:
analýzu obsahu zachycených paketů, součástí protokolu bude soubor
obsahující analyzované pakety ve formátu PCAP,
31/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Měření end-to-end propustnosti sítě
32/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Trocha “teorie”
Omezení propustnosti spojů
Omezení propustnosti síťových prvků
Omezení propustnosti koncových zařízení
Závislost na velikosti paketů
33/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Provádění měření
iperf UDP
iperf -s -u -i 1 -l 8500
iperf -u -c hostname -i 1 -l 8500 -b 10M
iperf TCP
iperf -s -i 1 -w 8M
iperf -c hostname -i 1 -w 8M
netperf UDP
netserver -n 4
netperf -H 10.0.10.1 -n 4 -t UDP_STREAM -- -s 8M -S 8M -m nnnn -M nnnn
netperf TCP
netserver -n 4
netperf -H 10.0.10.1 -n 4 -t TCP_STREAM -- -s 8M -S 8M -m nnnn -M nnnn
34/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Provádění měření
nuttcp – trocha zábavy:
for h in 1.2.3.4 2.3.4.5; do for j in r t;
do echo "";
if [ "$j" = "r" ]; then echo "From $h to server";
else echo "From server to $h"; fi;
(for i in 200 400 600 800;
do ./nuttcp -i5 -T10 -u -R${i}M -v -v \
-${j} ${h};
done ) | fgrep loss ;
done;
done
35/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Zadání
V síti přiřaďte L3 adresy (pro jednoduchost IPv4 a není třeba žádných
sofistikovaných dělení).
Pomocí programu iperf na UDP změřte závislost dosažené rychlosti
odesílání na velikosti odesílaných paketů.
O měření vypracujte protokol.
36/36
Odevzdané protokoly Základy konfigurace Analýza síťového provozu Měření end-to-end propustnosti sítě
Protokol
Každý samostatně zpracuje a odevzdá protokol. Protokol musí obsahovat
minimálně následující části:
měření výkonnosti sítě v závislosti na velikosti posílaných paketů,
analýzu závislosti výkonu zachytávání na velikosti zachytávaných
částí rámců.