Анализаторы протоколов передачи данных: краткий обзор для инженеров учреждений

Сегодня оборудование передачи данных можно найти практически в любом офисе и на каждом промышленном предприятии. В офисе это различные периферийные устройства для персональных компьютеров и оборудование передачи данных по корпоративным или территориальным сетям, на производстве — системы сбора информации и управления. Разнообразие устройств, обменивающихся данными, растет с каждым днем, однако набор используемых при этом интерфейсов не претерпел существенных изменений. К тому же с течением времени отрасль выработала множество приспособлений и инструментов для тестирования интерфейсов на различном уровне и диагностики проблем взаимодействия устройств. А таких проблем немало...

Например, один из самых старых интерфейсов, RS-232, имеет огромное число разновидностей. Несмотря на то что любой специалист по вычислительной технике или микроконтроллерам знает его цоколевку наизусть, тем не менее проблемы могут возникнуть уже на этапе подключения устройств друг к другу. Особенно часто это бывает вызвано отсутствием информации о том, какие управляющие сигналы используются, к какому типу относятся устройства (DTE/DCE), каковы скорость и формат передачи данных. Комплект простейших устройств, который будет описан ниже, существенно облегчает работу тем, кому приходится иметь дело с этим интерфейсом.

Для того чтобы изготовить переходник, совсем не обязательно пользоваться паяльником — достаточно простого приспособления, с помощью которого контакты одного разъема можно было бы соединить с контактами другого в нужной последовательности обычным проводом без пайки. Такой мини-кросс позволяет не только создать устройство с нужной схемой, но и подобрать требуемую схему соединения.

Чтобы понять, почему же обмен не происходит, совсем не обязательно искать анализатор электрических цепей — для диагностики достаточно простого индикатора, если он позволяет провести мониторинг основных сигналов. Его двухцветные светодиоды могут идентифицировать высокий/низкий уровень сигнала, его отсутствие и линии, по которым ведется передача данных.

Иногда функции мини-кросса и индикатора объединяются. Однако рынок предлагает и более универсальные приборы (их английское название — breakout box, специального русского термина пока нет, поэтому мы будем называть их просто тестерами). Изобилие разновидностей этого вида приборов поражает. Помимо кроссировки и индикации состояния линий они позволяют отключать или подключать отдельные линии в процессе отладки,

подавать на них сигналы определенного уровня, фиксировать наличие на линиях коротких импульсов. Появившиеся во времена расцвета интерфейса RS-232/V.24, такие приборы стали настолько популярны, что сегодня производителями выпускается широкая гамма моделей для последовательных синхронных и асинхронных (RS-422/423, RS-449/V.36, X.21, V.35), а также параллельного (Centronics) интерфейсов.

Большинство моделей снабжено встроенным тестером кабелей для проверки или определения электрической схемы. Некоторые модели имеют встроенный мультиметр.

Следующими по уровню сложности являются устройства, выполняющие функции тестера частоты ошибочных битов/блоков (bit/block error rate, BER/BLER ). Они позволяют измерить параметры, используемые для оценки качества канала и его диагностики (количество полученных блоков; долю битов/блоков,

содержащих ошибки; сумму секунд, когда наблюдались ошибки; число случаев потерь синхронизации; сумму секунд, когда имели место сбои синхронизации; количество ошибок четности и фрейминга, а также время выполнения теста и частоту появления ошибок в битах/блоках). Хорошие приборы имеют встроенный генератор тестовых последовательностей для синтеза определенных наборов символов (наиболее часто используются последовательности «quick brown fox» и «barber poles») или передачи задаваемого пользователем набора символов. Некоторые приборы имеют опции для тестирования статистических мультиплексоров (опрос устройств и управление потоком Xon/Xoff), мониторинга каналов SDLC, работы с протоколами SNA и X.25 и т. п.

Особое место занимают устройства регистрации, так называемые логгеры, для фиксации и записи данных в реальном масштабе времени. Сохраненные в их внутреннем буфере данные можно просмотреть на дисплее логгера или распечатать с преобразованием в нужную кодовую таблицу (например, ASCII).

Большинство логгеров реализует и все описанные выше функции. Самые мощные логгеры имеют алфавитно-цифровой дисплей и полноразмерную клавиатуру для редактирования и моделирования сообщений. Подготовленные таким образом сообщения могут использоваться при отладке различных устройств.

Особняком стоят более мощные (и существенно более дорогие) приборы для анализа протоколов передачи данных по глобальным сетям (WAN). Вообще в современном мире, после перехода телефонии на цифровые принципы, граница между данными цифровых телефонных систем и данными вычислительных сетей

становится все более расплывчатой. В случае PDH/SDH на канальном уровне отличия между ними вообще не существуют. Они появляются на более высоком уровне, где используются специфические протоколы. Поскольку все анализаторы выполнены на базе обычных компьютеров (как правило, это ноутбуки с набором дополнительных интерфейсных карт), то почти всегда можно найти несколько однотипных моделей, отличающихся конкретным набором протоколов и ценой. Некоторые производители идут по пути создания сверхуниверсальных приборов, которые могут использоваться как в телефонии, так и при передаче данных. Другие предлагают узкоспециализированные приборы, но за меньшую цену.

Большинство современных приборов этого типа позволяет анализировать сразу несколько протоколов глобальных сетей, таких, как X.25, PPP, SLIP, SDLC/SNA, frame relay, SMDS, ISDN, протоколы мостов/маршрутизаторов (3Com, Cisco, Bay Networks и другие). Такие анализаторы позволяют измерять различные параметры протоколов, анализировать трафик в сети, преобразование между протоколами локальных и глобальных сетей, задержку на маршрутизаторах при этих преобразованиях и т. п. Более совершенные приборы предусматривают возможность моделирования и декодирования протоколов глобальных сетей, «стрессового» тестирования, измерения максимальной пропускной способности, тестирования качества предоставляемых услуг. Стоит отметить и тот факт, что в целях универсальности почти все анализаторы протоколов глобальных сетей реализуют функции тестирования ЛВС и всех основных интерфейсов. Некоторые приборы способны осуществлять анализ протоколов телефонии. А самые современные модели могут декодировать и представлять в удобном варианте все семь уровней OSI. Появление ATM привело к тому, что производители стали снабжать свои анализаторы средствами тестирования этих сетей. Такие приборы могут проводить полное тестирование сетей АТМ уровня E-1/E-3 с поддержкой мониторинга и моделирования. Очень важное значение имеет набор сервисных функций анализатора. Некоторые из них, например возможность удаленного управления прибором, просто незаменимы.

Таким образом, современные анализаторы протоколов WAN/LAN/ATM позволяют обнаружить ошибки в конфигурации маршрутизаторов и мостов; установить тип трафика, пересылаемого по глобальной сети; определить используемый диапазон скоростей, оптимизировать соотношение между пропускной способностью и количеством каналов; локализовать источник неправильного трафика; выполнить тестирование последовательных интерфейсов и полное тестирование АТМ; осуществить полный мониторинг и декодирование основных протоколов по любому каналу; анализировать статистику в реальном времени, включая анализ трафика локальных сетей через глобальные сети.

Учитывая консервативность производителей в отношении интерфейсов передачи данных, вопрос приобретения простого тестового оборудования следует решать очень просто: нужно — купи. Затраченные средства не пропадут даром. Покупку же более сложных и дорогих приборов стоит хорошенько обдумать. Такие приборы без понимающего суть дела человека бесполезны.