Othmar Kyas

LAN/WAN Troubleshooting

Inhaltsverzeichnis Abschnitt I: Grundlagen

1

Verfügbarkeit von Datennetzen

1.1

1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.5 1.5.1 1.5.2 1.6 1.7

Die unternehmensstrategische Bedeutung der Informationstechnik Internet und Intranet - Datennetze im Umbruch Das Verhalten von komplexen Netzstrukturen: Katastrophentheorie Die Ursachen von Ausfällen in der Datenverarbeitung Bedienfehler Massenspeicherprobleme Hardwareprobleme Softwareprobleme Netzwerkprobleme Berechnung und Abschätzung von Netzausfallkosten Unmittelbare Kosten Mittelbare Kosten Hochverfügbarkeit und Fehlertoleranz von Datennetzen Resümee

22 25 25 26 27 28 29 30 31 31 34 36

2

Fehlermanagement in Datennetzen

37

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3

Unternehmensrichtlinien für EDV-Systeme Unternehmensrichtlinien für Mitarbeiter Unternehmensrichtlinien für Hardware-Komponenten Unternehmensrichtlinien für Software Services und Service Level Agreements Planung und Dokumentation des Datennetzes Einsatz von Netzwerkmanagement-Tools Einsatz von Überwachungs- und Diagnosetools Periodische Netzwerk-Audits Prüfung der physikalischen Schicht Prüfung der Übertragungsschicht Prüfung der Netzwerkschicht

39 39 40 41 41 42 44 47 47 48 51 52

1.2 1.3

19

19 21

5

Inhaltsverzeichnis

54

2.9 2.10

Einsatz von Netzwerksimulationstools Prozesse für Veränderungsmanagement und Problembehandlung Dokumentation von Netzwerkproblemen Weiterbildung der Mitarbeiter

3

Werkzeuge zur Fehlersuche

61

3.1 3.1.1

62

3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

Taktische Meßsysteme Meßsysteme für physikalische Parameter (OSI-Schicht-1) in lokalen Netzen Meßsysteme für physikalische Parameter (OSI-Schicht-1) in Weitverkehrsnetzen Meßsysteme für die OSl-Schichten 2 - 7 Strategische Meßsysteme SNMP und Management Information Bases (MIß): RMON-Meßsysteme Meßsysteme auf Basis von Softwareagenten Netzwerkmanagementsysteme

4

Grundlagen der Meßtechnik in Weitverkehrsnetzen

87

4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.3.7

Grundlagen Die Übertragungskapazität von Datenleitungen Analoge Datenübertragung (Breitbandsysteme) Digitale Datenübertragung (Basisbandsysteme) Datenübertragung über Glasfaserstrecken Synchrone und asynchrone Datenübertragung Die Einheit Dezibel Messungen in Weitverkehrsnetzen während des Betriebs Signalzustandsmessungen Schaltzeitmessungen Protokollanalyse und Statistikmessungen Messungen außerhalb des Betriebs Messung der Bitfehlerrate Messung der Signalverzerrung Vermessung elektrischer Übertragungswege Störungsmessungen für elektrische Übertragungswege Messungen und Störungen auf Glasfaserstrecken Konformitätsprüfung und Interoperabilitätstest Lasttests

87 88 89 93 101 104 105 106 108 108 108 110 111 116 118 120 122 123 125

2.7 2.8

3.1.2

6

55 59 59

62 70 74 78 78 81 85 85

Inhaltsverzeichnis

5

Grundlagen der Meßtechnik in lokalen Netzen

127

5.1 5.1.1 5.1.2 5.2 5.2.1 5.2.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4

Grundlagen Topologien lokaler Netze: Bus, Ring, Switch Standards für lokale Datennetze Messungen in lokalen Netzen während des Betriebs Signalzustandsmessungen Protokollanalyse und Statistikmessuhgen Messungen in lokalen Netzen außerhalb des Betriebs Kabelmessungen (Ubertragungswegmessungen) Erfassung externer Störsignale Konformitätsprüfung und Interoperabilitätstests Lasttests

127 128 135 136 137 137 140 140 145 145 146

Abschnitt II: Fehlersuche in lokalen Netzen 6

Kabelinfrastrukturen in lokalen Netzen

151

6.1

Koaxialkabel

153

6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3

Koaxialkabel: Technik und Einsatz Koaxialkabel: Fehlersuche (10Base2, 10Base5) Koaxialkabel: Probleme - Symptome - Ursachen Twisted-Pair-Kabel Twisted-Pair-Kabel: Technik und Einsatz Twisted-Pair-Kabel: Fehlersuche Twisted-Pair-Kabel: Probleme - Symptome - Ursachen Glasfaserkabel Glasfaserkabel: Technik und Einsatz Glasfaserkabel: Fehlersuche Glasfaserkabel: Probleme - Symptome - Ursachen

153 155 158 160 160 164 167 169 169 171 172

7

1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 0 Mbit/s-Ethernet

175

7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.6 7.2 7.2.1 7.2.2

1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 0 Mbit/s-Ethernet: Technik und Einsatz Das Ethernet-Datenformat Topologien von Ethernets Designregeln für das 10 Mbit/s-Ethernet Designregeln für das 100 Mbit/s-Ethernet Designregeln für das 1000 Mbit/s-Ethernet Ethernet Standards 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 0 Mbit/s-Ethernet: Fehlersuche Fehlersymptome im Ethernet Probleme mit der Verkabelungsinfrastruktur

175 177 178 179 181 185 186 187 191 194

7

Inhaltsverzeichnis

194 196 199 205 215

Probleme mit Netzwerkinterfacekarten Probleme mit Media Access Units (MAU) Probleme mit Repeatern, Hubs und Sternkopplern Probleme mit Brücken Probleme mit Routern 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 0 Mbit/s-Ethernet: Probleme - Symptome - Ursachen

220

8

Token Ring

229

8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.1.5 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.2.6 8.2.7

Token Ring: Technik und Einsatz Die physikalische Schicht im Token Ring Das Token-Ring-Datenformat Die Ablaufsteuerung im Token Ring Designregeln für Token-Ring-Netze Token-Ring-Standards Token Ring: Fehlersuche Fehlersymptome im Token Ring Probleme mit der Verkabelungsinfrastruktur Probleme mit Netzwerkinterfacekarten Probleme mit Ringleitungsverteilern Probleme mit Brücken Probleme mit Routern Token Ring: Probleme - Symptome - Ursachen

229 230 234 245 247 250 250 253 256 257 258 259 261 262

9

FDDI

271

9.1 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4 9.1.5 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5 9.2.6

FDDI: Technik und Einsatz Die physikalische FDDI-Schicht Das FDDI-Datenformat Die Ablaufsteuerung im FDDI-Ring Designregeln für FDDI-Netze FDDI Standards FDDI: Fehlersuche Fehlersymptome in FDDI Probleme mit der Verkabelungsinfrastruktur Probleme mit Netzwerkinterfacekarten Probleme mit Brücken Probleme mit Routern FDDI: Probleme - Symptome - Ursachen

271 273 278 285 292 293 294 296 298 299 299 301 301

7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7 7.2.8

8

Inhaltsverzeichnis

10

ATM

305

10.1 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.1.5 10.1.6 10.1.7 10.1.8 10.1.9 10.1.10 10.1.11 10.1.12 10.2 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.2.5 10.2.6 10.2.7

ATM: Technik und Einsatz ATM in homogenen privaten Netzen ATM in heterogenen LAN-Umgebungen ATM in öffentlichen Weitverkehrsnetzen Der Asynchrone Transfer Modus - ATM Das ATM-Schichtenmodell Die physikalische ATM-Schicht Die ATM-Schicht Die AAL-Schicht ATM-Signalisierung ATM-Interworking Designregeln für ATM-Netze ATM-Standards ATM: Fehlersuche Fehlersuche in der physikalischen Schicht Fehlersuche in der ATM-Schicht Fehlersuche in den höheren Schichten Probleme mit der Verkabelungsinfrastruktur Probleme mit Netzwerkinterfacekarten Probleme mit Routern ATM: Probleme - Symptome - Ursachen

305 306 307 308 310 312 313 338 355 367 383 395 397 399 400 405 412 420 420 420 421

11

LAN-Switching

427

11.1 11.2 11.3 11.3.1 11.3.2

LAN-Switching: Technik und Einsatz Designregeln für LAN-Switching LAN-Switching: Fehlersuche Fehlersymptome in LAN-Switching-Netzen LAN-Switching: Probleme - Symptome - Ursachen

427 429 430 433 434

Abschnitt III: Fehlersuche in Weitverkehrsnetzen 12

ISDN

439

12.1

ISDN: Technik und Einsatz

439

12.1.1 12.1.2 12.2 12.2.1 12.2.2 12.3

Terminaladapter Das ISDN-Protokoll Designregeln für ISDN Der Basisanschluß (SO, BRA) Der Primärmultiplexanschluß (S2M, PRA) ISDN-Standards

440 440 456 456 458 459

9

Inhaltsverzeichnis

12.4 12.4.1 12.4.2

ISDN: Fehlersuche Fehlersymptome im ISDN ISDN: Probleme - Symptome - Ursachen

459 461 463

13

Frame Relay

467

13.1 13.2 13.3 13.3.1 13.3.2

Frame Relay: Technik und Einsatz Frame-Relay-Standards Frame Relay: Fehlersuche Fehlersymptome in Frame-Relay-Netzen Frame Relay: Probleme - Symptome - Ursachen

467 476 478 481 482

14

SDH/PDH

485

14.1 14.1.1 14.1.2 14.1.3 14.1.4 14.1.5 14.2 14.3 14.3.1 14.3.2 14.4 14.4.1 14.4.2 14.4.3 14.4.4 14.4.5 14.4.6

SDH/PDH: Technik und Einsatz Die Plesiochrone Digitale Hierarchie - PDH SDH - Synchrone Digitale Hierarchie SDH und SONET SOH & POH: Section Overhead und Path Overhead Die Pointer in SDH SDH/SONET/PDH-Standards PDH: Fehlersuche Fehlersymptome in PDH Netzen PDH: Probleme - Symptome - Ursachen SDH: Fehlersuche SDH-Transport-Tests SDH-Pointer-Tests SDH-Overhead-Tests SDH-Schnittstellen-Tests Fehlersymptome in SDH-Netzen SDH: Probleme - Symptome - Ursachen

485 486 496 504 505 509 512 515 516 516 517 518 519 520 522 522 523

15

Verbindungsschnittstellen der Serie V und X

527

15.1

Verbindungsschnittstellen für die Datenübertragung im Fernsprechnetz ITU V.24/EIA RS232-C ITU V 3 5 / V . 3 6 / V . 3 7 ITUV.lO/V.ll/RS-449 Verbindungsschnittstellen für die Datenübertragung in Datennetzen X.20 X.21

15.1.1 15.1.2 15.1.3 15.2 15.2.1 15.2.2

10

527 527 530 532 534 534 534

Inhaltsverzeichnis

15.2.3 15.3 15.3.1 15.3.2

X.25 Verbindungsschnittstellen der X-und V-Serie: Fehlersuche Fehlersymptome an Verbindungsschnittstellen der X- und V-Serie Verbindungsschnittstellen der X- und V-Serie: Probleme - Symptome - Ursachen

536 536 538 539

Abschnitt IV: Fehlersuche in höheren Protokollschichten 16

Internet-Protokolle

545

16.1 16.2 16.3 16.4 16.4.1 16.4.2 16.5 16.5.1 16.5.2 16.5.3 16.5.4 16.5.5 16.6 16.6.1 16.6.2 16.6.3 16.7 16.8 16.8.2

Das Internet-Protokoll (IP) Das Transmission Control Protocol (TCP) Das User Datagram Protocol (UDP) IP-Enkapsulierung: SLIP, PPP Serial Line Internet Protocol (SLIP) Das Point-to-Point-Protokoll (PPP) Die Adressierung in IP-Netzen Der IP-Adreßraum Besondere Internetadressen Subnet-Adreßmasken Das Internet-Domain-Namensystem Der Host-Befehl und das DNS-Protokoll Internet Protocol Next Generation (IPv6) Das IPv6-Adressenformat Das IPv6-Datenformat Authentifikation und Verschlüsselung mit IPv6 Internet-Protokolle: Standards Internet-Protokolle: Fehlersuche Internet Protokolle: Fehlersymptome

548 550 553 553 553 554 556 558 559 560 562 563 565 566 567 568 570 572 576

Anhang A

Fehlersymptome und Ursachen

581

A.1 A.1.1 A.1.2 A.1.3 A.1.4 A.1.5

1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 0 Mbit/s-Ethernet: Verminderte Netzleistungsfähigkeit und FCS-Fehler Verminderte Netzleistungsfähigkeit und späte Kollisionen Verminderte Netzleistungsfähigkeit und frühe Kollisionen Symptom: Langsames Netz, lange Antwortzeiten Intermittierende Verbindungsprobleme, sporadische Netzleistungsprobleme, Alignment-Fehler Intermittierende Verbindungsprobleme, sporadische Netzleistungsprobleme, kurze Pakete

581 581 582 582 583

A.1.6

583 584

11

Inhaltsverzeichnis

A. 1.7 A. 1.8 A. 1.9 A.1.10 A.l.ll A.1.12 A.1.13 A.2 A.2.1 A.2.2 A.2.3 A.2.4 A.2.5 A.2.6 A.2.7 A.2.8 A.2.9 A.2.10 A.2.11 A.2.12 A.2.13 A.2.14 A.2.15 A.2.16 A.2.17 A.2.18 A.2.19 A.2.20 A.3 A.3.1 A.3.2 A.3.3 A.3.4 A.3.5 A.3.6 A.3.7 A.3.8

Intermittierende Verbindungsprobleme, sporadische Netzleistungsprobleme, Jabber-Pakete Intermittierende Verbindungsprobleme, sporadische Netzleistungsprobleme, geringer Paketabstand Intermittierende Verbindungsprobleme bei über Brücken führenden Kommunikationsbeziehungen Intermittierende Verbindungsprobleme bei über Router führenden Kommunikationsbeziehungen Verbindungsausfall einzelner Stationen Netzwerksegment oder Teilsegment hat keine Verbindung zum übrigen Netzwerk (Brücken) Netzwerksegment oder Teilsegment hat keine Verbindung zum übrigen Netzwerk (Router) Token Ring Active Monitor Error bzw. Active Monitor Change: Address Recognized Error Burst Errors Beaconing, Streaming Beaconing Failed Insertion Frame Copied Error Frequency Error Intermittierende Fehler und Verbindungsausfälle Internal Error Keine Verbindung zum Server Intermittierende Verbindungsausfälle Hohe Netzlast Langsames Netz, Stationen hängen Neighbour Notification Error Netzwerk langsam trotz geringer Auslastung Ring Purges Ring Resetting Receiver Congested Token Error Token-Richtungsumkehr FDDI Häufige Ringinitialisierungen, hohe Bitfehlerrate (LEM) Hohe Anzahl von Status-Report-Paketen (SRF) Hohe Anzahl von Claim-Paketen Hohe Anzahl von Prüfsummenfehler (FCS) FDDI-Pakete mit gesetztem E-Bit (Error-Bit) Zu lange Datenpakete (LE-Bit gesetzt) Zu lange Token Rotation Time (TRT) Ungültige Pakete (Violation Frames)

584 584 584 584 585 585 586 588 588 588 588 589 589 589 590 590 591 591 592 592 592 592 593 594 594 594 594 596 596 596 597 597 597 597 597 599 599

Inhaltsverzeichnis

A.4 A.4.1 A.4.2 A.4.3 A.4.4 A.4.5 A.4.6 A.4.7 A.4.8 A.4.9 A.4.10 A.5 A.5.1 A.5.2 A.5.3 A.6 A.6.1 A.6.2 A.6.3 A.7 A.7.1 A.7.2 A.8 A.8.1 A.8.2 A.9 A.9.1 A.9.2 A.10 A.10.1 A.10.2 A.11 A.11.1 A.11.2 A.11.3

ATM Keine Verbindung über PVCs Keine Verbindung über SCVs (UNI-Signalisierungsprobleme) Zellenfehlrrate ist hoch (Cell Error Rate - CER) Zellenverlustrate ist hoch (Cell Loss Rate - CLR) Zellenfehleinfügungsrate ist hoch (Cell Misinsertion Rate - CMR) Durchschnittliche Zellenübertragungsverzögerung ist hoch (Mean Cell Transfer Delay - MCTD) Varianz der Zellenübertragungsverzögerung ist hoch (Dell Delay Variation - CDV) Keine Verbindung über LANE-Netzabschnitte Keine Verbindung über PNNI-Netzabschnitte ATM-Verbindungsabbrüche LAN-Switching Keine Verbindung zwischen per LAN-Switch verbundenen Segmenten Broadcaststürme Geringer Datendurchsatz ISDN Kein Verbindungsaufbau möglich Unterbrechung bestehender Verbindungen Hohe Antwortzeiten Frame Relay Keine Verbindung lange Antwortzeiten PDH Keine Verbindung PDH-Alarme SDH Keine Verbindung SDH-Alarme Verbindungsschnittstellen der X- und V-Serie Keine Verbindung Verminderte Ubertragungkapazität, lange Antwortzeiten Internet-Protokolle Ping von der Problemstation an die eigene Loopbackadresse 1 27.0.0.1 erfolglos Ping von einer anderen Netzstation im selben Subnetz an die Problemstation erfolglos Ping von der Problemstation an eine andere Station im selben Subnetz erfolglos

599 599 599 600 600 601 601 601 601 602 602 604 604 606 606 606 606 608 608 608 608 608 610 610 610 611 611 611 612 612 614 614 614 614 614

13

Inhaltsverzeichnis

A . l 1.4 A. 11.5

Ping von der Problemstation an den Default-Router erfolglos Ping von der Problemstation an eine Station außerhalb des Subnets ist erfolglos Ping der Problemstation mit dem Domain-Namen erfolglos Ping einer anderen Station im Subnetz mit dem Domain-Namen von der Problemstation aus ist erfolglos Ping einer Station außerhalb des Subnetzes mit dem Domain-Namen ist erfolglos Temporäre Verbindungsabbrüche IP-Verbindung vorhanden, Applikation jedoch nicht verfügbar Diskless-Stationen können nicht booten Schlechte TCP/IP-Netzleistung FTP-Dienst nicht verfügbar oder fehlerhaft Telnet-Dienst nicht verfügbar OSPF-Routing-Probleme RIP-Routing-Probleme

614

Anhang B

Stecker-Pinbelegungen

619

B.l B.2 B.3 B.4 B.5 B.6

1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 0 - M b i t / s - Ethernet: Token Ring FDDI ATM ISDN Verbindungsschnittstellen der X- und V-Serie

619 620 620 621 622 623

Anhang C

Richtlinien für Netzdesign

627

C.l C.2 C.3 C.4 C.5

10/100/1000-Mbit/s-Ethernet: Token Ring FDDI ATM ISDN

627 630 632 633 635

Anhang D

Grenzwerte und Richtlinien für Verkabelungssysteme

637

D.l D.2 D.3

Verbindungsklassen nach ISO/IEC DIS 11801 Kabeldämpfung Minimale Dämpfung des Übersprechens (Verdrillte Kupferkabel) Verhältnis Verbindungsdämpfung zu Dämpfung des Übersprechens (Verdrillte Kupferkabel)

637 638

A . l 1.6 A . l 1.7 A . l 1.8 A. 11.9 A. 11.10 A.l A.l A.l A.l A.l A.l

D.4

14

1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16

615 615 615 616 616 616 616 616 617 617 617 617

639 639

Inhaltsverzeichnis

D.5 D.6 D.7 D.8 D.9 D.9.1 D.9.2 D.9.3 D.10 D.11 D.12 D.13 Anhang E

Elektrische Spezifikationen für symmetrische 100-Ohm-Kabel (Verdrillte Kupferkabel) Elektrische Spezifikationen für 150-Ohm-Kabel Elektrische Spezifikationen für Verbindungskomponenten für 100-Ohm-Verkabelung (Stecker, Wanddosen etc.) Elektrische Spezifikationen für Verbindungskomponenten für 150-Ohm-Verkabelung (Stecker, Wanddosen etc.) Grenzwerte für elektromagnetische Störfelder Funkstörspannungen auf Datenleitungen (Einrichtungen der Klasse B) Grenzwerte für Funkstörfeldstärken Grenzwerte für Funkstörleistung Spezifikationen für Multimode-Glasfasern Spezifikationen für Monomode-Glasfasern Optische Dämpfung Die Einheit Dezibel

640 642 644 645 646 646 646 646 647 647 647 648

Ethernet: O U I , Längenfeldbelegungen, Multicasts und Broadcasts

651

E.l E.2 E.2.1 E.2.2 E.3

Ethernet-Herstellercodes (OUI) Ethernet Multicast-und Broadcast-Adressen Multicastadressen Ethernet Broadcast Adressen Ethernet IEEE 802.3 Längenfeld-Belegung

652 677 677 680 681

Anhang F

Dec/Hex/ASCM/EBCDIC-Konversionstabelle

683

Anhang G

Standards

693

G.l G.2 G.3 G.4 G.4.1 G.4.2 G.4.3 G.5 G.6 G.6.1 G.6.2 G.6.3 G.7

10/100/1000 Mbit/s Ethernet Token Ring FDDI ATM ITU-T Series I: Integrated services digital network ITU-T Series Q: Switching and signalling ATM-Forum-Standards ISDN Frame Relay ITU ANSI Frame-Relay-Forum SDH/SONET/PDH

693 695 696 696 696 702 708 713 713 713 714 714 714

15

Inhaltsverzeichnis

G.7.1 0,1.2 G.8

ITU ANSI Internet Protokolle

714 716 718

Anhang H

Adressen im Internet

721

H.l H.2 H.3 H.4

Troubleshooting Standards und Usergroups Meßgeräte und Protokollanalysatoren Newsgruppen

721 722 722 723

Anhang I

Literaturverzeichnis

725

Anhang J

Stichwortverzeichnis

727

16