33. Средства анализа и управления сетями: функции и архитектура систем управления сетями, стандарты систем управления, мониторинг и анализ локальных сетей.

Функции системы управления: 1) управление конфигурацией сети и именованием - конфигурирование параметров как элементов сети, так и сети в целом. Для сети в целом управление конфигурацией обычно начинается с построения карты сети (т. е. отображении реальных связей между элементами сети и из¬менении связей между элементами сети). Управление конфигурацией может вы¬полняться в автоматическом, ручном или полуавтоматическом режимах. 2) обработка ошибок - выявление, опре¬деление и устранение последствий сбоев и отказов в работе сети. Регистрация сообщений об ошибках, фильтрация, маршрутизация и анализ на основе некоторой корреляционной модели. Фильт¬рация позволяет выделить потока сообщений об ошиб¬ках, только важные сообщения, маршрутизация обеспечивает их доставку нужному элементу системы управле¬ния, а корреляционный анализ позволяет найти причину, породившую поток взаимосвязанных сообщений. 3) анализ производительности и надежности, связаны с оценкой на основе накопленной статистической информации времени реакции системы, пропускной способности реального или виртуального канала связи между двумя конечными абонентами сети, интенсив¬ности трафика в отдельных сегментах и каналах сети, вероятности искажения данных при их передаче через сеть, коэффициента готовности сети или ее определенной транспортной службы. 4) управление безопасностью - контроль доступа к ресурсам сети и сохранение целостности данных при их хранении и передаче через сеть. Процедуры аутентификации пользователей, назна¬чение и проверка прав доступа к ресурсам сети, распределение и поддержка клю¬чей шифрования, управления полномочиями и т. п. 5) учет работы сети - регистрация времени использования различных ресурсов сети. Системы управления компьютерами называют системами управления системой. Они выполняет следующие функции: 1) Учет используемых аппаратных и программных средств. 2) Распределение и установка программного обеспечения. 3) Удаленный анализ производительности и возникающих проблем. Для построения интегрированной системы управления разнородными элемента¬ми сети естественно применить многоуровневый иерархический подход. Наиболее эффективным для создания многоуровневой иерархической системы является стандарт Telecommunication Management Network. Нижний уровень - элементы сети состоит из отдельных устройств сети: каналов, усилителей, оконечной аппаратуры, муль¬типлексоров, коммутаторов и т. п. Управление элементами сети представляет собой элементарные системы управления. Элемен¬тарные системы управления автономно управляют отдельными элементами сети — контролируют канал связи SDH, управляют коммутатором или мультиплексором. Управление сетью координирует работу элементарных систем управления, позволяя контролировать конфигурацию составных каналов, согласовывать работу транспортных подсетей разных технологий и т. п. С помощью этого уровня сеть начинает работать как единое целое, передавая данные между своими абонентами. Управление услугами занимается контролем и управлением за транспортными и информационными услугами, которые предоставляются конечным пользователям сети. В задачу этого уровня входит подготовка сети к предоставлению определенной услуги, ее акти¬визация, обработка вызовов клиентов, выдача уровню управления сетью задания на конфигурирование виртуального или физического канала связи для поддержания услуги. После формирования услуги данный уровень занимается контролем за качеством ее реализации. Бизнес-управление занимается вопросами дол¬говременного планирования сети с учетом финансовых аспектов деятельности организации, владеющей сетью. На этом уровне помесячно и поквартально под¬считываются доходы от эксплуатации сети и ее отдельных составляющих, учиты¬ваются расходы на эксплуатацию и модернизацию сети, принимаются решения о развитии сети с учетом финансовых возможностей. Архитектуры систем управления сетями. В основе любой системы управления сетью лежит элементарная схема взаимо¬действия агента с менеджером. Агент является посредником между управляемым ресурсом и основной управ¬ляющей программой-менеджером. Чтобы один и тот же менеджер мог управлять различными реальными ресурсами, создается некоторая модель управляемого ре¬сурса, которая отражает только те характеристики ресурса, которые нужны для его контроля. Менеджер получает от агента только те данные, которые описываются моделью ресурса. Агент поставляет менед¬жеру обработанную и представленную в нормализованном виде информацию. На основе этой информации менеджер принимает решения по управлению, а так¬же выполняет дальнейшее обобщение данных о состоянии управляемого ресур¬са. Схема «менеджер-агент» позволяет строить достаточно сложные в структурном отношении распределенные системы управления. Обычно распределенная система управления включает большое количество свя¬зок менеджер-агент, дополненных рабочими станциями операторов сети, с по¬мощью которых они получают доступ к менеджерам. Чаще всего используют¬ся два подхода к их соединению — одноранговый и иерархический. В случае одноранговых связей каждый менеджер управляет своей частью сети на основе информации, получаемой от нижележащих агентов. Центральный ме¬неджер отсутствует. Координация работы менеджеров достигается за счет обме¬на информацией между базами данных каждого менеджера. Иерархическое построение связей между менед¬жерами более гибкое. Каждый менеджер нижнего уровня выполняет также функции агента для менеджера верхнего уровня. Такой агент работает уже с гораздо более ук¬рупненной моделью (MIB) своей части сети, в которой собирается именно та ин¬формация, которая нужна менеджеру верхнего уровня для управления сетью в целом. Платформенный подход. При построении систем управления крупными локальными и корпоративными сетями обычно используется платформенный подход, когда индивидуальные программы управления разрабатываются не «с нуля», а задействуют службы и примитивы, предоставляемые специально разработанным для этих целей про¬граммным продуктом — платформой. Платформы создают общую операционную среду для приложений системы управления. Набор интерфейсных функций платформы образует интерфейс прикладного программирования (API) системы управления. Платформа управления поставляется с каким-либо универсальным ме¬неджером, который может выполнять некоторые базовые функции управления без программирования. Стандарты систем управления. При формализации схемы «менеджер-агент» могут быть стандартизованы сле¬дующие аспекты ее функционирования: 1) протокол взаимодействия агента и менеджера; 2) интерфейс «агент-управляемый ресурс»; 3) интерфейс «агент-модель управляемого ресурса»; 4) интерфейс «менеджер-модель управляемого ресурса»; 5) справочная система о наличии и местоположении агентов и менеджеров, уп¬рощающая построение распределенной системы управления; 6) язык описания моделей управляемых ресурсов, то есть язык описания MIB; 7) схема наследования классов моделей объектов (дерево наследования), кото¬рая позволяет строить модели новых объектов на основе моделей более об¬щих объектов, например, модели маршрутизаторов на основе модели обоб¬щенного коммуникационного устройства; 8) схема иерархических отношений моделей управляемых объектов (дерево вклю¬чения), которая позволяет отразить взаимоотношения между отдельными элементами реальной системы, например, принадлежность модулей коммута¬ции определенному коммутатору или отдельных коммутаторов и концентра¬торов определенной подсети. Применяются два семейства стандартов управления сетя¬ми — стандарты Интернета, построенные на основе протокола SNMP, и международные стандарты ISO/ITU-T, исполь¬зующие в качестве протокола взаимодействия агентов и менеджеров протокол CMIP. Стандарты систем управления на основе протокола SNMP В системах управления, построенных на основе протокола SNMP, стандартизу¬ются следующие элементы: 1) протокол взаимодействия агента и менеджера; 2) язык описания моделей MIB и сообщений SNMP; 3) несколько конкретных моделей MIB, име¬на объектов которых регистрируются в дереве стандартов ISO. Основные операции по управлению вынесены в менеджер, а агент SNMP выпол¬няет чаще всего пассивную роль, передавая в менеджер по его запросу значения накопленных статистических переменных. Форматы и имена объектов SNMP MIB Для именования переменных базы MIB и однозначного определения их фор¬матов используется дополнительная спецификация, называемая SMI. При описании переменных MIB и форматов протокола SNMP спецификация SMI опирается на формальный язык ASN.1. Нотация ASN.1 поддерживает базовый набор различных типов данных, таких как целое число, строка и т. п., а также позволяет конструировать из этих базовых типов составные данные — массивы, перечисления, структуры. Разработчики зарегистрировали объекты баз MIB SNMP во всемирном дереве регистра¬ции стандартов ISO. От корня этого дерева отходят три ветви, соответствующие стандартам, контролируемым ISO, ITU и совместно ISO-ITU. Формат сообщений SNMP. Протокол SNMP обслуживает передачу данных между агентами и станцией, управляющей сетью. SNMP использует дейтаграммный транспортный протокол UDP. Сообщение SNMP состоит из произвольного количества полей, и каждое поле предваряется описателем его типа и размера. Любое сообщение SNMP состоит из трех основных частей: версии протокола (version), идентификатора общности (community), используемого для группиро¬вания устройств, управляемых определенным менеджером, и области данных, в которой собственно и содержатся описанные выше команды протокола, имена объектов и их значения. Область данных делится на блоки данных протокола (Protocol Data Unit, PDU). Недостатки протокола SNMP Протокол SNMP служит основой многих систем управления, хотя имеет несколь¬ко недостатков: 1) Отсутствие средств взаимной аутентификации агентов и менеджеров. 2) Работа через ненадежный протокол приводит к потерям аварийных сообщений от агентов к менеджерам, что может привести к некачественному управлению. Мониторинг и анализ локальных сетей Процесс контроля работы сети обычно делят на два этапа — мониторинг и анализ. На этапе мониторинга выполняется более простая процедура — процедура сбора первичных данных о работе сети: статистики о количестве циркулирующих в се¬ти кадров и пакетов различных протоколов, состоянии портов концентраторов, коммутаторов и маршрутизаторов и т. п. Далее выполняется этап анализа, под которым понимается более сложный и ин¬теллектуальный процесс осмысления собранной на этапе мониторинга информа¬ции, сопоставления ее с данными, полученными ранее, и выработки предположе¬ний о возможных причинах замедленной или ненадежной работы сети.

Все средства, применяемые для анализа и диагностики вычисли¬тельных сетей, можно разделить на классы: 1) Агенты систем управления, поддерживающие функции одной из стандартных баз MIB и поставляющие информацию по протоколу SNMP или CMIP. 2) Встроенные системы диагностики и управления.

3) Анализаторы протоколов. 4) Экспертные системы. 5) Оборудование для диагностики и сертификации кабельных систем. Условно это оборудование можно поделить на четыре основные группы: 1.Сетевые мониторы предназна¬чены для тестирования кабелей различных категорий. Сетевые мониторы собирают также данные о статистических показателях. 2.Устройства для сертификации кабельных систем выполняют сертифика¬цию в соответствии с требованиями одного из международных стандартов на кабельные системы. 3. Кабельные сканеры используются для диагностики медных кабельных систем. 4. Тестеры предназначены для проверки кабелей на отсутствие физического разрыва. 5. Многофункциональные портативные устройства анализа и диагностики. Анализатор протоколов либо специализированное устройство, либо персональный компьютер, оснащен¬ный специальной сетевой картой и соответствующим ПО. Анализатор подключается к сети точно так же, как и обычный узел. Отличие состоит в том, что анализатор может принимать все пакеты данных, передаваемые по сети, в то время как обычная станция — только адресованные ей. Анализаторы протоколов имеют некоторые общие свойства: 1) Возможность измерения среднестатистических по¬казателей трафика в сегменте локальной сети, в котором установлен сетевой адаптер анализатора. 2) Возможность работы с несколькими агентами, поставляющими захваченные пакеты из разных сегментов локальной сети. 3) Наличие развитого графического интерфейса, позволяющего представить ре¬зультаты декодирования пакетов с разной степенью детализации. 4) Фильтрация захватываемых и отображаемых пакетов. 5) Использование триггеров. Триггеры — это задаваемые администратором неко¬торые условия начала и прекращения процесса захвата данных из сети. 6) Многоканальность. Некоторые анализаторы протоколов позволяют проводить одновременную запись пакетов от нескольких сетевых адаптеров. Сетевые анализаторы Сетевые анализаторы представляют собой эталонные измерительные приборы для диагностики и сертификации кабелей и кабельных систем. Они могут с высокой точностью измерить все электрические параметры кабельных систем, а также ра¬ботают на более высоких уровнях стека протоколов. Кабельные сканеры и тестеры Основное назначение кабельных сканеров — измерение электрических и механи¬ческих параметров кабелей: длины кабеля, параметра NEXT, затухания, импе¬данса, схемы разводки пар проводников, уровня электрических шумов в кабеле. Точность измерений, произведенных этими устройствами, ниже, чем у сетевых анализаторов, но вполне достаточна для оценки соответствия кабеля стандарту. Для определения местоположения неисправности кабельной системы используется метод «отраженного импульса» (TDR). Суть этого метода состоит в том, что сканер излучает в кабель короткий электрический им¬пульс и измеряет время задержки до прихода отраженного сигнала. По полярно¬сти отраженного импульса определяется характер повреждения кабеля. Кабельные тестеры позволяют определить непрерывность кабеля, однако в отличие от ка¬бельных сканеров не дают ответа на вопрос о том, в каком месте произошел сбой. Многофункциональные портативные приборы мониторинга объединяют в себе возможности кабельных сканеров, анали¬заторов протоколов и даже некоторые функции систем управления, сохраняя в то же время такое важное свойство, как портативность. Многофункциональные приборы мониторинга (МПМ) имеют специализированный физический интер¬фейс, позволяющий выявлять проблемы и тестировать кабели на физическом уровне, который дополняется микропроцессором с программным обеспечением для выполнения высокоуровневых функций. Типичный набор функций и свойств такого прибора: 1) прибор обычно предоставляет пользователю удобный и интуитивно понятный интерфейс, основанный на системе меню. 2)функция сканирования позволяет измерять длину кабеля, расстояние до самого серьезного дефекта и распределение импеданса по длине кабеля. 3) функция определения карты кабелей используется для составления карты ос¬новных кабелей и кабелей, ответвляющихся от центрального помещения. 4) функции сбора статистики позволяют в реальном масштабе времени проследить за изменением наиболее важных параметров, характеризующих «здоровье» сег¬ментов сети. 5) в группе сетевой статистики собраны наиболее важные статистические показа¬тели — коэффициент использования сегмента, уровень коллизий, уровень ошибок и уровень широковещательного трафика. 6) статистика ошибочных кадров позволяет отслеживать все типы ошибочных кад¬ров для определенной технологии. Считается, что в нормально работающей сети процент оши¬бочных кадров не должен превышать 0,01 %, то есть не более одного ошибочного кадра из 10 000. 7) статистика по коллизиям дает информа¬цию о количестве и видах коллизий, отмеченных на сегменте сети, позволяя оп¬ределить сам факт коллизии и найти источник проблемы. Средняя интенсивность коллизий в нормально работающей сети должна быть меньше 5 %. Большие всплески (более 20 %) могут быть индикатором кабельных проблем и др.