Общая структура, типы основные стандартные устройства глобальных сетей

Риc. 12.3 Распределенная система управления на основе нескольких менеджеров и рабочих станций

Наличие нескольких менеджеров позволяет распределить между ними нагрузку по обработке  данных управления, обеспечивая масштабируемость системы.

Как правило, связи  между агентами и менеджерами  носят более упорядоченный характер, чем тот, который показан на рис. 12.3. Чаще всего используются два  подхода к их соединению — одноранговый (рис. 12.4) и иерархический (рис. 12.5).

Рис. 12.4 Одноранговые связи между менеджерами

В случае одноранговых связей каждый менеджер управляет своей  частью сети на основе информации, получаемой от нижележащих агентов. Центральный  менеджер отсутствует. Координация  работы менеджеров достигается за счет обмена информацией между базами данных каждого менеджера.

Одноранговое построение системы управления сегодня считается  неэффективным и устаревшим. Обычно оно вызвано тем обстоятельством, что элементарные системы управления построены как монолитные системы, которые первоначально не были ориентированы  на модульность системы (например, многие системы управления, разработанные  производителями оборудования, не поддерживают стандартные интерфейсы для взаимодействия с другими системами управления). Затем эти менеджеры нижнего  уровня стали объединяться для создания интегрированной системы управления сетью, но связи между ними оказалось  возможным создавать только на уровне обмена между базами данных, что  достаточно медленно. Кроме того, в  базах данных таких менеджеров накапливается  слишком детальная информация об управляемых элементах сети (так  как первоначально эти менеджеры  разрабатывались как менеджеры  нижнего уровня), вследствие чего такая  информация малопригодна для координации  работы всей сети в целом. Такой подход к построению системы управления называется подходом «снизу вверх».

Рис. 12.5 Иерархические связи между менеджерами

Гораздо более гибким является иерархическое построение связей между менеджерами. Каждый менеджер нижнего уровня выполняет также  функции агента для менеджера  верхнего уровня. Такой агент работает уже с гораздо более укрупненной  моделью (MIB) своей части сети, в  которой собирается именно та информация, которая нужна менеджеру верхнего уровня для управления сетью в  целом. Обычно для разработки моделей  сети на разных уровнях проектирование начинают с верхнего уровня, на котором  определяется состав информации, требуемой  от менеджеров-агентов более низкого  уровня, поэтому такой подход назван подходом «сверху вниз». Он сокращает  объемы информации, циркулирующей между  уровнями системы управления, и приводит к гораздо более эффективной  системе управления.

Модель TMN в наибольшей степени соответствует иерархической  архитектуре связей между менеджерами, хотя известны реализации принципов TMN и в одноуровневых архитектурах.

Платформенный подход

При построении систем управления крупными локальными и корпоративными сетями обычно используется платформенный  подход, когда индивидуальные программы  управления разрабатываются не «с нуля», а используют службы и примитивы, предоставляемые специально разработанным  для этих целей программным продуктом  — платформой. Примерами платформ для систем управления являются такие  известные продукты, как HP OpenView, SunNet Manager и Sun Soltice, Cabletron Spectrum, IMB/Tivoli TMN10.

Эти платформы создают  общую операционную среду для  приложений системы управления точно  так же, как универсальные операционные системы, такие как Unix или Windows NT, создают  операционную среду для приложений любого типа, таких как MS Word, Oracle и  т. п. Платформа обычно включает поддержку  протоколов взаимодействия менеджера  с агентами — SNMP и реже CMIP, набор  базовых средств для построения менеджеров и агентов, а также  средства графического интерфейса для  создания консоли управления, В набор базовых средств обычно входят функции, необходимые для построения карты сети, средства фильтрации сообщений от агентов, средства ведения базы данных. Набор интерфейсных функций платформы образует интерфейс прикладного программирования (API) системы управления. Пользуясь этим API, разработчики из третьих фирм создают законченные системы управления, которые могут управлять специфическим оборудованием в соответствии с пятью основными группами функций.

Обычно платформа  управления поставляется с каким-либо универсальным менеджером, который  может выполнять некоторые базовые  функции управления без программирования. Чаще всего к этим функциям относятся  функции построения карты сети (группа Configuration Management), а также функции  отображения состояния управляемых  устройств и функции фильтрации сообщений об ошибках (группа Fault Management). Например, одна из наиболее популярных платформ HP OpenView поставляется с менеджером Network Node Manager, который выполняет перечисленные  функции.

Чем больше функций  выполняет платформа, тем лучше. В том числе и таких, которые  нужны для разработки любых аспектов работы приложений, прямо не связанных  со спецификой управления. В конце  концов, приложения системы управления — это прежде всего приложения, а потом уже приложения системы  управления. Поэтому полезны любые  средства, предоставляемые платформой, которые ускоряют разработку приложений вообще и распределенных приложений в частности.

Компании, которые  производят коммуникационное оборудование, разрабатывают дополнительные менеджеры  для популярных платформ, которые  выполняют функции управления оборудованием  данного производителя более  полно. Примерами таких менеджеров могут служить менеджеры системы Optivity компании Bay Networks и менеджеры  системы Trancsend компании 3Com, которые  могут работать в среде платформ HP OpenView и SunNet Manager.

Выводы

• Желательно, чтобы системы управления сетями выполняли все пять групп функций, определенных стандартами ISO/ITU-T для систем управления объектами любого типа.
• Система управления большой сетью должна иметь многоуровневую иерархическую структуру в соответствии со стандартами Telecommunication Management Network (TMN), позволяющую объединить разрозненные системы управления элементами сети в единую интегрированную систему.
• В основе всех систем управления сетями лежит схема «агент - менеджер». Эта схема использует абстрактную модель управляемого ресурса, называемую базой управляющей информации — Management Information Base, MIB.
• Агент взаимодействует с управляемым ресурсом по нестандартному интерфейсу, а с менеджером — по стандартному протоколу через сеть.
• В больших системах управления используется несколько менеджеров, которые взаимодействуют друг с другом по одной из двух схем — одноранговой и иерархической.
• Иерархическая схема взаимодействия менеджеров соответствует стандартам TMN и является более перспективной.
• При построении систем управления активно используется платформенный подход. Платформа системы управления выполняет для менеджеров роль операционной системы для обычных приложений, так как обеспечивает разработчика менеджеров набором полезных системных вызовов общего для любой системы управления назначения.

7.2 Стандарты систем  управления

7.2.1 Стандартизуемые  элементы системы управления

При формализации схемы  «менеджер - агент» могут быть стандартизованы  следующие аспекты ее функционирования:

• протокол взаимодействия агента и менеджера;
• интерфейс «агент - управляемый ресурс»;
• интерфейс «агент - модель управляемого ресурса»;
• интерфейс «менеджер - модель управляемого ресурса»;
• справочная система о наличии и местоположении агентов и менеджеров, упрощающая построение распределенной системы управления;
• язык описания моделей управляемых ресурсов, то есть язык описания MIB;
• схема наследования классов моделей объектов (дерево наследования), которая позволяет строить модели новых объектов на основе моделей более общих объектов, например, модели маршрутизаторов на основе модели обобщенного коммуникационного устройства;
• схема иерархических отношений моделей управляемых объектов (дерево включения), которая позволяет отразить взаимоотношения между отдельными элементами реальной системы, например, принадлежность модулей коммутации определенному коммутатору или отдельных коммутаторов и концентраторов определенной подсети.

Существующие стандарты  на системы управления отличаются тем, что в них может быть стандартизованы  не все перечисленные выше аспекты  схемы «менеджер - агент».

В стандартах систем управления как минимум стандартизуется  некоторый способ формального описания моделей управляемых объектов, а  также определяется протокол взаимодействия между менеджером и агентом.

Сегодня на практике применяются два семейства стандартов управления сетями — стандарты Internet, построенные на основе протокола SNMP (Simple Network Management Protocol), и международные  стандарты ISO/ITU-T, использующие в качестве протокола взаимодействия агентов  и менеджеров протокол CMIP (Common Management Information Protocol).

Стандарты систем управления, основанных на протоколе SNMP, формализуют  минимум аспектов системы управления, а стандарты ISO/ITU-T — максимум аспектов, как и большинство стандартов, разработанных ITU-T. Традиционно, в локальных  и корпоративных сетях применяются  в основном системы управления на основе SNMP, а стандарты ISO/ITU-T и протокол CMIP находят применение в телекоммуникационных сетях.

7.2.2 Стандарты  систем управления на основе  протокола SNMP

Концепции SNMP-управления

В системах управления, построенных на основе протокола SNMP, стандартизуются следующие элементы:

• протокол взаимодействия агента и менеджера;
• язык описания моделей MIB и сообщений SNMP — язык абстрактной синтаксической нотации ASN.1 (стандарт ISO 8824:1987, рекомендации ITU-T X.208);
• несколько конкретных моделей MIB (MIB-I, MIB-II, RMON, RMON 2), имена объектов которых регистрируются в дереве стандартов ISO. Все остальное отдается на откуп разработчику системы управления.

Протокол SNMP и тесно  связанная с ним концепция SNMP MIB были разработаны для управления маршрутизаторами Internet как временное  решение. Но, как это часто бывает со всем временным, простота и эффективность  решения обеспечили успех этого  протокола, и сегодня он используется при управлении практически любыми видами оборудования и программного обеспечения вычислительных сетей. И хотя в области управления телекоммуникационными  сетями наблюдается устойчивая тенденция  применения стандартов ITU-T, в которые  входит протокол CMIP, и здесь имеется достаточно много примеров успешного использования SNMP-управления. Агенты SNMP встраиваются в аналоговые модемы, модемы ADSL, коммутаторы ATM и т. д.

SNMP — это протокол  прикладного уровня, разработанный  для стека TCP/IP, хотя имеются  его реализации и для других  стеков, например IPX/SPX. Протокол SNMP используется  для получения от сетевых устройств  информации об их статусе, производительности  и других характеристиках, которые  хранятся в базе данных управляющей  информации MIB (Management Information Base). Простота SNMP во многом определяется простотой  MIB SNMP, особенно их первых версий MIB I и MIB II. Кроме того, сам протокол SNMP также весьма несложен.

Существуют стандарты, определяющие структуру MIB, в том  числе набор типов ее объектов, их имена и допустимые операции над  этими объектами (например, «читать»).

Древовидная структура MIB содержит обязательные (стандартные) поддеревья, а также в ней могут  находиться частные (private) поддеревья, позволяющие изготовителю интеллектуальных устройств управлять какими-либо специфическими функциями устройства на основе специфических объектов MIB.

Агент в протоколе SNMP — это обрабатывающий элемент, который обеспечивает менеджерам, размещенным  на управляющих станциях сети, доступ к значениям переменных MIB и тем  самым дает им возможность реализовывать  функции по управлению и наблюдению за устройством.

Основные операции по управлению вынесены в менеджер, а агент SNMP выполняет чаще всего  пассивную роль, передавая в менеджер по его запросу значения накопленных  статистических переменных. При этом устройство работает с минимальными издержками на поддержание управляющего протокола. Оно использует почти  всю свою вычислительную мощность для  выполнения своих основных функций  маршрутизатора, моста или концентратора, а агент занимается сбором статистики и значений переменных состояния  устройства и передачей их менеджеру  системы управления.

Примитивы протокола SNMP

SNMP — это протокол  типа «запрос-ответ», то есть на  каждый запрос, поступивший от  менеджера, агент должен передать  ответ. Особенностью протокола  является его чрезвычайная простота  — он включает в себя всего  несколько команд.

• Команда Get-request используется менеджером для получения от агента значения какого-либо объекта по его имени.
• Команда GetNext- request используется менеджером для извлечения значения следующего объекта (без указания его имени) при последовательном просмотре таблицы объектов.
• С помощью команды Get-response агент SNMP передает менеджеру ответ на команды Get-request или GetNext-request.
• Команда Set используется менеджером для изменения значения какого-либо объекта. С помощью команды Set происходит собственно управление устройством. Агент должен понимать смысл значений объекта, который используется для управления устройством, и на основании этих значений выполнять реальное управляющее воздействие — отключить порт, приписать порт определенной VLAN и т. п. Команда Set пригодна также для установки условия, при выполнении которого агент SNMP должен послать менеджеру соответствующее сообщение. Может быть определена реакция на такие события, как инициализация агента, рестарт агента, обрыв связи, восстановление связи, неверная аутентификация и потеря ближайшего маршрутизатора. Если происходит любое из эти<span class="Normal__C