05d - Software de rendimiento en red

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Contenidos:

• Teoría
  • Programas básicos
  • Protocolos capa 4 (capa de transporte)
  • Parámetros de calidad de servicio
• Programas
  • ping
  • nmap
  • iperf3
  • tcpdump

Teoría

Programas básicos

Escritorio/server:

• Latencia: ping
• Ocupación de red y detección de puertos abiertos: nmap
• Throughput (ancho de banda efectivo), jitter (UDP), pérdida de paquetes (UDP): iperf3 (usar la última versión, la 3.9 para hacer tests bidireccionales). Comprobar con iperf3 -v

Móvil:

• HE network tools https://networktools.he.net/ | iperf3 https://apps.apple.com/us/app/iperf-3-wifi-speed-test/id1462260546
• Fing https://www.fing.com/products/fing-app

Protocolos capa 4, capa de transporte

Estos son los protocolos más típicos de la capa de transporte:

• TCP, el más habitual con diferencia. Orientado hacia la conexión. Se verifica que cada segmento llega a su destino. Si no es así, se reenvía.
• UDP. No orientado hacia la conexión. Usado en streaming: VoIP, vídeo… mucho más rápido.

TCP garantiza la llegada de todos los segmentos y además estos se pueden colocar en el orden correcto una vez recibidos, ello gracias a los retries y los números de secuencia:

Esto implica que una conversación TCP tenga más complejidad y latencia que una UDP:

Y también que se pierda un poco de ancho de banda:

Protocolo SCTP

Y en el caso de redes móviles 2G-5G, se usa otro tipo de protocolo de transporte, SCTP (Stream Transmission Control Protocol). SCTP es una alternativa a los protocolos de transporte TCP y UDP pues provee confiabilidad, control de flujo y secuenciación como TCP. Sin embargo, SCTP opcionalmente permite el envío de mensajes fuera de orden y a diferencia de TCP, SCTP es un protocolo orientado al mensaje (similar al envío de datagramas UDP). (wikipedia)

En este vídeo se explica el intercambio de paquetes en los protocolos de aplicación (capa 7) más populares:

• HTTP (TCP)
• HTTPS (TCP)
• HTTP/3 QUIC (UDP)
• WebSocket (TCP)
• SMTP (TCP)
• TCP (TCP)

También se explica un poco la diferencia entre los protocolos de capa 4: TCP y UDP.

HTTP/3 QUIC puede ser el futuro. Unifica las ventajas de TCP (secuencia) y TLS (cifrado) manteniendo la simplicidad (baja latencia, bajo overhead) del protocolo UDP:

Fuente de las imágenes: Twitter DMNTR

Parámetros de calidad de servicio

Os parámetros que regulan a calidade do servizo en redes VoIP son:

• Latencia ou retardo: É a cantidade de tempo que lle leva ós paquetes viaxar dun extremo a outro na comunicación (p.ex: dun softphone a outro). Depende da velocidade da luz no medio, das interferencias, e sobre todo, do número de saltos (cambios de rede). Cisco recomenda unha latencia menor de 150 milisegundos para VoIP (menos é mellor). No mercado emerxente dos videoxogos na nube se recomenda menos de 40 ms.
• Jitter (Packet delay variation): Non chega con que haxa pouca latencia, esta debería ser constante. Segundo Cisco, debería ser menor de 30 milisegundos. En casos extermos se poderían chegar a escoitar sílabas intercambiadas.
• Ancho de banda insuficiente: As aplicacións de VoIP consumen moi pouco ancho de banda. Sen embargo, en situacións de moita ocupación dos canais, sen control de QoS (Quality of Service) nin VLAN que segmenten o tráfico, pode ocurrir que o tráfico máis demandante (vídeo, descargas masivas), provoque que a VoIP non chegue a acadar os kbps de throughput necesarios para unha mínima calidade. Dependendo do códec de audio, o ancho de banda necesario son entre 30 e 64 kbps simétricos xa que a comunicación é bidireccional
• Perda de paquetes: Debería ser menor do 1 % dos paquetes enviados por unidade de tempo para que non se perciban microcortes.

Programas

ping - medición de latencia

Podes medir a latencia co comando ping na terminal de Windows (cmd):

Úsalo siempre en modo infinito (por defecto en Linux), en Windows se activa con -t. De este modo sabrás cuando pierdes/recuperas conectividad.

ping -t 10.207.0.1

Detenlo con la combinación CTRL + C

Desde o móbil tamén podes medir o ping coa aplicación Fing (Android | iOS). Antes vimos que a latencia depende do número de saltos. Podes comprobalos co comando traceroute (Linux) ou tracert (Windows).

nmap - análisis de red y puertos

https://nmap.org/

Ejemplos:

Escanear toda la dirección de red para ver quién está ocupando IP (o modificador -sP usa protocolo ICMP (ping) en redes externas e ARP na propia rede local na que te atopas):

sudo nmap -sP 10.207.0.0/24

Escanear puertos de un equipo:

sudo nmap 10.207.0.1

Escanear puertos de un equipo (intensivo, TCP) (-sS envía mensaxes TCP SYN (inicio de conexión TCP) para deducir o estado do porto):

sudo nmap -sS 10.207.0.1

Con -O, o programa trata de deducir o sistema operativo

Unha vez descubertos portos abertos, podemos usar -sV para obter detalles do servizo e da versión que se trata.

Con -v aporta máis información.

Escanear puertos de un equipo (intensivo, UDP):

sudo nmap -sU 10.207.0.1

Escanear red entera usando UDP:

nmap -sU 10.207.0.0/24

Por defecto nmap só escanea os 1000 portos máis probables. Escanear un porto concreto ou un rango (8006 en este caso):

nmap -p8006 10.207.0.11

Evadir sistemas de seguridade:

• -T permite escoller o tempo (0-5). Para acelerar o escaneo. Máis alto é máis rápido.
• -D oculta a IP de orixe para enganar sistemas de seguridade.

Exemplo:

sudo nmap -A -p 1-2000,10000-22100 10.207.0.200 -v -T4 -O

iperf3 - Medición de throughput, perda de paquetes e jitter

A aplicación iperf3 pode medir throughput (TCP/UDP) así como jitter e perda de paquetes en UDP. Instala iperf3 para facer estas medicións:

sudo apt install -y iperf3

iperf3 para Windows:

1. Descarga el programa precompilado en https://files.budman.pw/ (última versión).
2. Descomprímelo en tu carpeta personal: C:\Users\Usuario\
3. Abre la terminal cmd (no hace falta ser administrador). ¿Te encuentras en tu carpeta personal?

Si abres la terminal como administrador, estarás en la carpeta C:\Windows\System32\, y como iperf3 no se encuentra en esa carpeta, no funcionará.

iperf3 para Android: He.net Network Tools

Trátase dunha aplicación cliente-servidor. A aplicación CLI soporta tanto o modo servidor (-s) como cliente (-c 192.168.XXX.YYY). Existen aplicacións de cliente para iOS e para Android.

Por defecto, mide o fluxo de datos TCP desde o cliente ata o servidor (subida).

Co modificador -R mide no sentido de baixada (servidor → cliente). Tamén soporta outros protocolos de capa 4:

• Con -u (--udp) se usa protocolo UDP, no cal aporta información adicional de perda de paquetes (non hai perda en TCP) e jitter (irreleventa en TCP gracias ós números de secuencia).

ATENCIÓN: iperf3 limita o ancho de banda nos tests UDP a 1 Mbps. Para sobrepasar ese límite, debes especificar o flag -b e especificar límite en torno á capacidade do medio. Usar límite “0” ás veces resulta ben, e ás veces da barbaridades. Exemplo: iperf3 -c 192.168.99.18 -b0 Info | Manpage de iperf3 -b

• Con --sctp, iperf3 traballa en protocolo SCTP, usado para encapsulado de datos en redes móbiles 4G/5G. Ademais neste protocolo as medicións parecen ser máis realistas.

Tamén é posible facer unha proba bidireccional simultánea especificando --bidir no cliente (pode fallar en Windows e móbiles):

Comproba o número de versión con iperf3 -v. Se é inferior á 3.10, non funcionará --bidir

Manual de iPerf 3 | Speedtest de Shadow (sistema de gaming na nube) | hping3 (alternativa a iperf3)

TCPdump - ver tráfico filtrado por IP, protocolo, número de puerto

Similar a Wireshark

• https://appsource.microsoft.com/es-es/product/web-apps/microolap.tcpdump?tab=overview
• https://hackertarget.com/tcpdump-examples/

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