Потеря сетевых пакетов: Одной статьи достаточно для сетевых инженеров

БЛОГ 2740

00c0909eeae57f737f79953544f19260

1. Что такое потеря сетевых пакетов?

Как следует из названия, потеря пакетов в сети - это ситуация, когда некоторые пакеты данных не могут успешно пройти от адреса источника к адресу назначения во время передачи данных, "теряясь" или "отбрасываясь" на полпути.
Потеря пакетов - это не то же самое, что "отключение сети", но она напрямую влияет на качество сети, например:

 

  • Чрезвычайно медленная загрузка веб-страниц
  • Задержка и высокая латентность в видеоконференциях
  • Прерванная передача файлов или неудачная загрузка
  • Высокая задержка в играх и телепортация персонажей

2. Где происходит потеря пакетов?

Пакеты данных проходят через множество устройств и путей от источника к месту назначения. Потеря пакетов может произойти, если в любом звене цепи возникнут проблемы:

Распространенные причины по месту жительства:

  • Локальные устройства (например, ПК, сетевая карта): Аномалии драйверов, старение сетевых карт или исчерпание ресурсов.
  • Уровень доступа (коммутаторы): Перегрузка портов, широковещательные штормы или петли.
  • Распределение/ядерные уровни: Высокая загрузка процессора в устройствах, ненормальная передача/прием интерфейсов.
  • Брандмауэры: Ошибки ACL или политик, узкие места в ресурсах.
  • Выходные ссылки: Низкое качество на стороне провайдера с большими потерями пакетов.
  • Облачные сервисы: Потеря пакетов на стороне облака (вне контроля пользователя).

3. Как отличить "истинную потерю пакетов" от "ложной потери пакетов"?

Многие новички, увидев неудачные пинги или медленные ответы, сразу же предполагают потерю пакетов. Однако будьте осторожны с "ложной потерей пакетов":

 

  • Брандмауэры или ACL, блокирующие ICMP, не означают, что служебные пакеты действительно потеряны.
  • Потеря пакета на промежуточном переходе при нормальном доступе к пункту назначения не означает реальной потери.
  • Кратковременные колебания сети (например, конвергенция канала) могут вызвать переходные потери, а не проблемы со стабильностью.

 

Ключевые моменты: Истинная потеря пакетов обычно соответствует этим критериям:

 

  • Постоянный (не спорадический)
  • Согласованность между несколькими инструментами (ping, iperf, захват пакетов).
  • Стабильная и воспроизводимая локализация потерь

4. Какие существуют общие средства обнаружения?

  1. пинг
    Самый простой инструмент тестирования потери пакетов. Посылает ICMP-пакеты для проверки нормального прохождения маршрута.
    bash
    ping 192.168.1.1 -t # Непрерывный пинг
    ping -n 50 8.8.8.8 # 50 попыток пинга  
    
    Примечание: блокировка ICMP на некоторых устройствах не означает отключения сети.
  2. трассировка/traceroute
    Определяет, на каком хопе начинается сброс данных.
    bash
    tracert www.baidu.com # Windows
    traceroute www.baidu.com # Linux  
    
  3. iperf
    Профессиональный инструмент для тестирования производительности с поддержкой обнаружения потери пакетов UDP для повышения точности.
    bash
    iperf3 -c 192.168.1.100 -u -b 10M -t 10 # Тест UDP на скорости 10 Мбит/с в течение 10 с.  
    
  4. Захват пакетов (Wireshark/tcpdump)
    Основной метод проверки, позволяющий убедиться в том, что данные отправлены и подтверждены.

5. Что вызывает потерю сетевых пакетов?

Потери пакетов обусловлены двумя основными причинами: проблемами с сетевыми устройствами и проблемами с качеством соединения. Давайте разберемся подробнее:

1. Насыщение полосы пропускания (потери, вызванные перегрузками)

  • Принцип: Интерфейсы не могут обрабатывать избыточные данные, поэтому переполненные буферы заставляют отбрасывать пакеты.
  • Распространенные сценарии:
    • Массивный трафик (например, резервное копирование, передача видео), превышающий пропускную способность порта.
    • Перекрестный доступ к виртуальной локальной сети, насыщающий порт восходящей линии основного коммутатора.
  • Методы суждения:
    • Проверьте использование пропускной способности интерфейса (например, интерфейс отображения).
    • Мониторинг трафика порта (например, отображение счетчиков интерфейса).

2. Ошибки интерфейса и физические проблемы

  • Симптомы: Свободные коммутационные кабели, плохой контакт оптического модуля или неправильная разводка витой пары могут вызывать прерывистые потери.
  • Ключевые показатели:
    • Ошибки CRC (циклическая проверка избыточности)
    • Перепады на входе/выходе
  • Рекомендации по устранению неполадок:
    • Проверьте статистику пакетов ошибок с помощью функции display interface brief.
    • Переподключите коммутационные кабели или протестируйте их с помощью новых витых пар.

3. Высокое использование процессора/памяти

  • Недостаточная производительность устройства приводит к потерям.
  • Общее в:
    • Высокое управляющее давление при укладке нескольких устройств.
    • Сбой брандмауэра при одновременном использовании политик, NAT и сеансов.
    • Маршрутизаторы с процессором 飙升 влияют на возможность пересылки.
  • Методы устранения неполадок:
    • Проверьте использование процессора устройства (отображение cpu-usage).
    • Проверьте избыточные записи пересылки (например, таблица ARP, таблица MAC).

4. Трансляционные штормы/проблемы с петлями

  • Типичные симптомы: Широко распространенные перебои в работе сети, включая неудачные пинги портов управления.
  • Направления расследования:
    • Проверьте, включен ли STP и эффективна ли защита от петель.
    • Перехват пакетов на предмет чрезмерно повторяющихся широковещательных сообщений (шторм).

5. Ошибки в политике (ACL, брандмауэр)

  • Иногда воспринимается как "потеря", но на самом деле трафик отвергается политикой.
  • Контрольные точки:
    • Проверьте, разрешают ли правила ACL трафик.
    • Подтвердите политики отбрасывания брандмауэра.
  • Пример из практики: Клиент столкнулся с тайм-аутом сервера из-за того, что ACL коммутатора блокировал порт TCP 443 (HTTPS).

6. Логика поиска и устранения научных неисправностей: Блок-схема

[Потеря терминала?]
↳ Проверьте драйверы локальной сетевой карты, использование, ARP
[Потери на уровне доступа?]
↳ Проверьте трафик порта, CRC, обучение MAC-адресов.
[Потери на уровне распределения/ядра?]
↳ Проверьте загрузку канала, конфигурацию политики, переадресацию NAT.
[Потери на выходе?]
↳ Качество линии провайдера, SLA, внешние тесты скорости
[Ошибки прикладного уровня?]
↳ Ошибки приложений, контроль сеансов, короткие таймауты  

7. Сценарии высокочастотной потери пакетов и краткое описание случаев

Случай 1: Прерывистые потери при нестабильности линии связи

  • Симптомы: 50% коэффициент успешного пинга, медленная загрузка веб-сайта.
  • Причины:
    • Ослабленные сетевые кабели
    • Аномалии при согласовании интерфейсов (гигабитный против 100 Мбит/с)
    • Брандмауэр Защита от ICMP-флуда, ограничивающая ответы
  • Решения:
    • Замените кабели, обеспечьте последовательное ведение переговоров.
    • Настройте политики брандмауэра, чтобы снизить частоту обнаружения ICMP.

Случай 2: Сбой связи после включения питания

  • Симптомы: Коммутатор не может пропинговать ни один хост в течение нескольких минут после запуска.
  • Причины:
    • Время загрузки конфигурации при запуске
    • STP (Spanning Tree) не сходится, порты находятся в состоянии блокировки
  • Решения:
    • Используйте spanning-tree portfast (Cisco) или stp edged-port enable (Huawei), чтобы ускорить активацию порта.
    • Протестируйте после полной конвергенции STP.

Случай 3: Пятипортовый коммутатор поддерживает только четыре порта

  • Симптомы: Один порт не работает, когда подключен пятый.
  • Причины:
    • Неадекватное электропитание
    • Старение микросхемы или отказ оборудования
  • Решения:
    • Замените переключатель.
    • Проверьте питание микросхемы и колебания тока с помощью профессиональных инструментов.

Случай 4: Переключатель "COL" Свет горит/мигает, связь отсутствует

  • Симптомы: Ненормальное взаимодействие портов, сильные потери при захвате пакетов.
  • Причины:
    • Столкновения! (Указывается светом столкновения)
    • Порт подключен к неполнодуплексным устройствам, сбой согласования
  • Решения:
    • Вручную задайте согласованные режимы дуплекса.
    • Замените кабели или устаревшие устройства, чтобы избежать несовместимости.

Случай 5: Частые отключения услуг после перехода на гигабитную связь

  • Симптомы: Прерывистые соединения с сервером на гигабитных каналах, частые повторные передачи при захвате.
  • Причины:
    • Недостаточное качество кабеля/модуля для гигабитных линий связи
    • Разблокированная скорость порта приводит к нестабильному согласованию
  • Решения:
    • Используйте кабели Cat6+.
    • Ручная блокировка гигабитного полнодуплексного режима.
    • Обновите драйверы сетевой карты и микропрограмму коммутатора.

Пример 6: Серьезная потеря связи между виртуальными локальными сетями

  • Симптомы: Нормальная работа внутри виртуальной локальной сети, но потеря пинга между виртуальными локальными сетями.
  • Причины:
    • Неправильные конфигурации интерфейсов VLAN уровня 3
    • ACL, ограничивающие трафик
    • Неактуальные записи в таблице ARP
  • Решения:
    • Проверьте IP-адреса, подсети и маршруты интерфейса VLAN.
    • Очистите ARP-кэш для повторного обучения.
    • Захват пакетов для проверки фильтрации ICMP.

8. Как предотвратить потерю пакетов на стадии 萌芽 (стадии бутона)?

  1. Надежный выбор устройства:
    • Избегайте использования коммутаторов низкого класса в высококонкурентных средах.
    • Используйте устройства с поддержкой QoS и аппаратной переадресации для критически важных узлов.
  2. Механизмы регулярной проверки:
    • Периодически проверяйте процессор, память, трафик интерфейса и пакеты ошибок.
    • Внедрите SNMP + платформы управления сетью для оповещения 7×24.
  3. Соображения, связанные с окружающей средой:
    • Поддерживайте температуру 机房 (в серверной) на уровне 20-25°C.
    • Обеспечьте чистое питание, надежное заземление и защиту от статического электричества.
  4. Стандартизированные конфигурации и документация:
    • Записывайте в журнал каждую модификацию и план отката.
    • Используйте шаблоны конфигурации, чтобы избежать человеческих ошибок.
  5. Устранение неисправностей триады + захват пакетов:
    • Приоритет отдайте перехвату рукопожатий ARP, ICMP и TCP.
    • Используйте комбинацию ping + traceroute + iperf.
    • Убедитесь в отсутствии ошибок в DNS, VLAN, ACL и маршрутах.

 

Не бойтесь потери пакетов - бойтесь не знать, как устранить неполадки!
Потеря пакетов в сети не является сложной задачей, но она проверяет ваше понимание общей архитектуры сети, знание механизмов работы устройств и умение пользоваться инструментами. Чем более систематично и профессионально вы подойдете к решению этой проблемы, тем эффективнее вы сможете с ней справиться.
Предыстория: Следующий:

Похожие рекомендации

Расширяйтесь!

Мо