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WebMan: UMA FERRAMENTA WWW DE GERENCIAMENTO SNMP
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Gilberto Bicalho Braga
1 WebMan: UMA FERRAMENTA WWW DE GERENCIAMENTO SNMP Faculdade de Engenharia Programa de Pós Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul PUCRS Marcelo Cunha de Azambuja Analista de Sistemas formado pela UCPel Mestrando Gerência Redes PPGEE Bolsista PARKS METROPOA Av. Ipiranga, Porto Alegre - Brasil Fone: (051) Prof. Dr. Jorge Guedes Silveira Professor Programa Pós-Graduação Engenharia Elétrica PUCRS Vice-coordenador geral METROPOA Av. Ipiranga, Porto Alegre - Brasil Fone: (051) Prof. Me. Luiz F. Tavares Meirelles Professor Coordenador grupo de redes Escola Informática UCPel Coordenador projeto Ensino à Distância Félix da Cunha, 412 Pelotas Brasil Fone: (053) Resumo Este trabalho apresenta os estudos, especificações e arquitetura implementada no desenvolvimento de uma ferramenta de gerência: WebMan. A plataforma de testes utilizada na validação da ferramenta é baseada em uma rede de alta velocidade ATM (Asynchronous Transfer Mode), no âmbito da rede Metropolitana METROPOA, nome que designa a Rede Metropolitana (MAN) da Grande Porto Alegre. Foram considerados diversos aspectos com diferentes abordagens de gerenciamento, tais como OSI-RM e predominantemente o modelo SNMP. O SNMP foi adotado como protocolo de gerenciamento, sendo a implementação dos elementos de acordo com o modelo de gerência da IETF. Sobretudo, foi definido uma interface baseada na Web, buscando uma abordagem Web-based Network Management, a qual coincide com uma característica atual do mundo da informática: a descentralização do acesso as informações, independência de plataforma para o usuário e interface amigável. Um aspecto importante da metodologia de concepção, é a opção pela utilização de sistemas e fontes free-software. Neste trabalho, é utilizado, por exemplo, alguns dos principais softwares condizentes com esta diretriz, tais como o Sistema Operacional GNU- Linux, o servidor Web Apache e o Banco de Dados MySQL. Abstract This work presents studies, specifications and architecture implemented in the development of a network administration tool: WebMan. The test s plataform used in the instrument authentication is based in high speed network ATM (Asynchronous Transfer Mode) at ambit of a Metropolitan network (MAN) in the Porto Alegre city (METROPOA). Various aspects had been considered with diferent aproach of management, just like OSI-RM and predominantly the SNMP model. The SNMP was used like a protocol management and being the implementation of the elements according to the IETF administration model. Above all, it was definited an interface based in Web, searching an aproach Web-based Network Management, that coincides with an actual caracteristic of informatic world: the decentralization of information access, independence of plataform for user and friendly interface. An important aspect of conception methodology is the choice in the free-software systems and fonts. In this work is utilized, for exemple, some of the main softwares suitables
2 with this guideline, like the GNU-Linux Operational System, the Apache Web Server and the MySql database. 1 Introdução A utilização de redes de computadores pela sociedade tem crescido de forma exponencial nos últimos anos. E o uso de suas aplicações tem sido imprescindível na realização de inúmeras tarefas em vários ambientes de trabalho. A utilização harmônica das tecnologias de telecomunicações e informática, de natureza e porte diferentes, vem atingindo estágios muitas vezes inesperados. Atualmente, com o uso dessas tecnologias, é possível atender milhões de usuários, cujos interesses e necessidades de uso são suportados por aplicações de rede, principalmente as relacionadas ao fornecimento de serviços de informações. Entretanto, com a necessidade de utilização das tecnologias de rede existentes e a inclusão de inúmeras novas tecnologias e aplicações, a degradação da performance foi crescendo na mesma proporção do aumento de sua utilização. Portanto, um novo modelo de tecnologia para a implementação de redes era necessário. Uma área de estudo que foi amplamente pesquisada pela comunidade acadêmica, e por órgãos governamentais e comerciais, através do ATM Forum, resultou na criação de uma rede mais rápida do que as existentes até então: uma tecnologia que funciona em um Modo de Transferência Assíncrono, ou simplesmente ATM. Dentre os esforços existentes para um correto funcionamento das redes, encontram-se os trabalhos desenvolvidos junto ao Internet Engineering Task Force IETF pelo Application MIB Working Group [3], o qual é responsável pela definição de um conjunto de objetos gerenciáveis para o monitoramento e controle de aplicações distribuídas. Esses objetos gerenciáveis deverão fornecer, especialmente, informações sobre a configuração (incluindo aplicações dependentes e associações entre aplicações), falha (incluindo informações de status, tal como: up, down ou degraded) e desempenho (incluindo utilização de recursos) de aplicações. Consequentemente podemos afirmar que, atualmente, duas grandes preocupações, norteiam as áreas de pesquisa e desenvolvimento na área de redes: a criação e desenvolvimento de uma tecnologia que possa vir a satisfazer a crescente necessidade de aplicações em rede; e o correto gerenciamento da referida rede, de modo que possa render o esperado. É esta segunda preocupação que motivou o desenvolvimento de uma ferramenta flexível e modular capaz de gerenciar o ambiente heterogêneo das diferentes redes de comunicação. 2 Uma Ferramenta SNMP O protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol), vem sendo, ao longo dos últimos 12 anos, reconhecido como o padrão de fato para o gerenciamento de equipamentos de rede. E este protocolo tem obtido tanto sucesso em suas implementações, que sua utilização não restringe-se mais somente para gerência dos equipamentos tradicionais de rede. Atualmente, qualquer dispositivo que possua uma interface de rede e que pretenda estar condizente com as perspectivas do mercado, deve possuir a capacidade de ser
3 administrado e/ou gerenciado via SNMP. E esta tendência SNMP tem levado a que fabricantes dos mais diversos equipamentos, tais como fotocopiadoras e impressoras, implementem interfaces de rede para que seus equipamentos possam estar alinhados com esta realidade científica que hoje também virou uma realidade de mercado. E não só na gerência de equipamentos o protocolo SNMP vem obtendo total aceitação. A gerência de softwares também tornou-se algo comum. Não importando o tipo do software propriamente dito, agentes vem sendo criados para possibilitar a gerência dos mais diversos recursos de sistemas. Estes motivos nos levaram a optar pelo desenvolvimento de uma ferramenta de gerencia SNMP: o WebMan. 2.1 A Simplicidade do Modelo O modelo de gerência do SNMP possui a palavra simples no próprio nome. E ele realmente o é, se comparado com o modelo Reference Model Open System Interconnection - RM-OSI, modelo este que foi cuidadosa e demoradamente desenvolvido enquanto o SNMP interinamente cumpria suas tarefas. Mas o SNMP obteve tanto sucesso que, quando o OSI ficou pronto, em 1993, já existiam centenas de produtos com o SNMP implementado [14]. Dentre suas simplicidades, uma que encoraja muito os fabricantes dos equipamentos é a facilidade de implementação em hardware [5]. Esta característica parece ter sido fundamental para a difusão do SNMP Gerente O gerente compreende um tipo de software que permite a obtenção e o envio de informações de gerenciamento junto aos mecanismos gerenciados mediante comunicação com um ou mais agentes. As informações de gerenciamento podem ser obtidas com o uso de requisições efetuadas pelo gerente ao agente, como também, mediante envio automático disparado pelo agente a um determinado gerente. Tipicamente um gerente está presente em uma estação de gerenciamento de rede. [9] Agente O agente compreende um tipo de software presente junto aos dispositivos gerenciados. A função principal de um agente compreende o atendimento das requisições enviadas por um software gerente e o envio automático de informações de gerenciamento ao gerente, indicando a ocorrência de um evento previamente programado. Também compete ao agente efetuar a interface entre os diferentes mecanismos usados na instrumentação das funcionalidades de gerenciamento inseridas em um determinado dispositivo gerenciado. [8] MIB - Base de Informações de Gerenciamento Compreende um conjunto de variáveis usadas para representar informações estáticas ou dinâmicas vinculadas a um determinado dispositivo gerenciado. Grande parte das funcionalidades de um software gerente/agente destinam-se a troca de dados existente na base de informações de gerenciamento, conhecida na literatura como Management Information Base - MIB. [9]
4 operações de gerenciamento Gerente Protocolo de Gerenciamento notificações de objetos ou de eventos Agente notificações de gerenciamento ações de gerenciamento Objetos Gerenciados Figura 2.1: Principais Componentes do Modelo SNMP MIB 2.2 Web-based A Web como ambiente de trabalho Já faz alguns anos que a principal interface da Internet a WWW vem sendo solidificada como um dos principais meios de acesso a informações e entretenimento. Daí a esta interface (estilo dos botões, modo de navegação etc) começar a ser imitada pelos softwares tradicionais foi apenas questão de tempo. Com a padronização e difusão da interface WWW e proliferação das redes e da Internet nos principais ambientes de estudo e trabalho, os softwares não só começaram a imitar a interface WWW, como passaram a ser executados através da Internet. Esta tendência para criação de softwares com interfaces disponíveis através da WWW, além da praticidade envolvendo o treinamento dos usuários finais, que já possuem familiaridade com este tipo de interface, objetiva ainda a praticidade da disponibilização dos serviços e, finalmente, atender aos anseios de usuários cada dia mais habituados aos recursos e facilidades oferecidas pelas redes. 2.3 Comandos SNMP pacote da UCD-SNMP O pacote de comandos SNMP da UCD (University of California, Davis), foi originalmente baseado no CMU-SNMP, pacote da Carnegie Mellon University. São reconhecidos internacionalmente por sua qualidade e possuem milhares de implementações de gerência baseados nestes pacotes de comandos. Estes pacotes implementam os comandos disponíveis no protocolo SNMP. Os comandos servem, basicamente, para requisitar ou gravar informações nos equipamentos gerenciados através dos agentes implementados. Como exemplo, snmpget, snmpset, snmpwalk e snmptrap são alguns dos comandos destes pacotes. São comandos simples, assim como o próprio SNMP, mas que utilizados em conjunto e baseados em profundos estudos das informações disponíveis nas MIBs, podem gerar poderosos sistemas de gerenciamento. Seguindo a tendência de softwares livres e de domínio público, o pacote UCD-SNMP, que será utilizado neste estudo, é disponibilizado através de licença GNU-GPL e possui como principal ambiente de instalação Sistemas Operacionais baseados em Unix, entre eles o GNU- Linux.
5 3 A Necessidade de uma Ferramenta de Gerência O crescimento exponencial do número de equipamentos interconectados através de redes de computadores, tem resultado em enormes dificuldades para os administradores das redes: "O contínuo crescimento em número e diversidade dos componentes das redes tem tornado a atividade de gerenciamento de rede cada vez mais complexa." (Liane M.R. Tarouco, [1]). Além disso, temos uma quantidade enorme de novos equipamentos sendo lançados pelos fabricantes a cada dia que passa: "Existem muitos fabricantes e fornecedores de rede, cada qual com sua própria concepção. Sem coordenação, haveria um caos completo, e os usuários nada conseguiriam." (Tanenbaum, [12]) O estudo de caso utilizado para validar a ferramenta WebMan foram os switches ATM da ReMAV METROPOA 1, cuja implantação foi baseada na tecnologia ATM. O desafio a que nos propusemos foi o de descobrir se o SNMP, que foi padronizado pela IETF e que, assim como o TCP, é um protocolo Internet, servirá como modelo de gerência. Neste ambiente, temos recursos para aplicações de dificílima implementação em redes Ethernet tradicionais, tais como: Teleconferência, Videoconferência, Telemedicina e Educação a Distância, entre outros. Portanto, a correta gerência desta rede poderá ser o grande diferencial entre o funcionamento ou não destes serviços e aplicações tão importantes para a comunidade. Na plataforma de testes (testbed), foi escolhido 1 equipamento chave a ser gerenciado nos laboratórios dos consorciados do METROPOA: o switch ATM IBM Este modelo é um switch para grupos de trabalho, no qual todas as estações dos usuários (que possuem placas de rede ATM) são ligadas. Figura 3.1: Diagrama do Laboratório METROPOA da PUCRS 1 O METROPOA é um consórcio entre 6 grandes instituições da Grande Porto Alegre. Assim como outros 13 consórcios semelhantes em várias cidades do país, é financiado pelo CNPq e pelo Comitê Gestor da Internet Brasil. É uma iniciativa da RNP para a criação de redes metropolitanas de altas velocidades e visa a implantação da Internet2 no Brasil.
6 A solução típica para a gerência de uma rede, é a utilização de Plataformas de Gerenciamento fechadas (ferramentas de software comerciais de gerenciamento) reconhecidas no mercado. Entretanto, além dos custos elevadíssimos envolvidos neste tipo de solução, pois envolvem hardware, Sistema Operacional e finalmente a própria Plataforma praticamente como um grande pacote, temos como agravantes a dificuldade na instalação e uma curva de aprendizado muito elevada por parte dos usuários, exigindo grande especialização. Estes dados foram fundamentais para nos mobilizarmos na tarefa de desenvolver uma ferramenta de gerência aberta. 4 A Ferramenta WebMan Este trabalho visou implementar uma ferramenta modular e evolutiva, que pudesse apresentar um protótipo inicial mais simples mas capaz de analisar os principais parâmetros disponíveis nas MIBs de um switch ATM e a partir deste protótipo evoluir para estudos de casos mais complexos. O switch ATM 8285 IBM possui ao todo 8 MIBs. Para cada característica do equipamento, dos serviços e dos protocolos por ele suportados, uma ou mais MIBs possuem a base de informações de gerenciamento de tais recursos. Destas 8 MIBs, 4 são públicas e outras 4 proprietárias da IBM. Abaixo, temos uma tabela com o nome, RFC (quando existir) e uma breve descrição sobre os grupos e principal função de cada MIB existente no switch ATM 8285 IBM [4]: Tabela 4.1: MIBs do switch ATM 8285 IBM MIB RFC Principais Características e informações contidas na MIB MIB-II Informações gerais sobre o equipamento: nome, local, administrador etc. - Total de tráfego transmitido e recebido - Número de células perdidas IETF AtoM Status da Interface - Informações específicas envolvendo o protocolo ATM: número máximo de VPCs e VCCs por interface, número de VPI e VCI ativos e tipo de endereço ATM, entre outros. - Grupo descritor de tráfego ATM: inclui informações sobre QoS (Quality of Service) - Grupo ATM Virtual Path Link (VPL): configuração e estado do VPL. Aqui, VPs podem ser criados, deletados ou modificados. - Grupo ATM Virtual Channel Link (VCL): configuração e estado do VCL. Aqui, VCs podem ser criados, deletados ou modificados. - Tipo do dado que está encapsulado, dependendo da AAL utilizada. - Grupo AAL5 Virtual Channel Connection Performance Statistics.
7 OSPF Protocolo com informações sobre roteamento ILMI (ATM Forum) Definida pelo ATM Forum para Interfaces de rede do usuário (UNI): - Informações sobre uma porta em particular, como status, tipo de transmissão e cabo. - Estatísticas de células recebidas, perdidas e transmitidas. - Número de VPs e VCs, VP e VC na interface - Grupo de Endereços - Grupo de prefixo da rede IBM Hub-Specific Proprietária MIB IBM para redes ATM: - Configuração de traps - Outros dispositivos ligados ao switch, com IP e descrição - Controla os parâmetros de TFTP - Estatísticas individuais para VP e VC IBM Signalling Proprietária - Número de canais de sinalização suportados - VPs e VCs reservados - VPI/VCI usado utilizado pelo canal de sinalização em uma porta - Conexões Q2931 IBM PVC Proprietária - Gerenciamento de PVCs Management IBM ATM Statistics Proprietária - Diversos valores estatísticos sobre o tráfego 4.1 Implementação do Protótipo Nesta seção, descrevemos as principais tarefas que foram implementadas no protótipo. O objetivo não é o de apresentar um tutorial para o desenvolvimento de uma ferramenta de gerenciamento, apenas a sequência lógica, com alguns detalhes, dos módulos que foram desenvolvidos e implementados Análise das informações disponíveis nas MIBs Nesta tarefa, foi realizado um mapeamento das informações de gerenciamento disponíveis nas MIBs, organizadas por área funcional. O mapeamento foi organizado da seguinte maneira: Tabela 4.2: Mapeamento das MIBs disponíveis no switch RFC Grupo Variável Áreas Funcionais Atividade CFG CTB FAL DES SEG Controle Desempenho 1213 IP IpInReceives X X Legenda: RFC: Número da RFC (se for o caso) que rege a MIB mapeada
8 Grupo: Áreas Funcionais: CFG: CTB: FAL: DES: SEG: Atividade: Nome do Grupo da variável que está sendo classificado Área (s) funcional (is) que a variável abrange no gerenciamento Área Funcional de Configuração Área Funcional de Contabilidade Área Funcional de Falha Área Funcional de Desempenho Área Funcional de Segurança Tipo (Controle ou Desempenho) exercido pela variável Criação do Banco de Dados Todas as coletas de dados lidos nas variáveis das MIBs, são gravadas em um Banco de Dados que faz parte da arquitetura da ferramenta. Este Banco de Dados se fez necessário por uma série de fatores: - Variáveis cujos dados sejam do tipo contador, por exemplo, é necessário saberse o valor anterior da leitura para que seja possível saber o valor do intervalo esta diferença é justamente o valor procurado; - Histórico de leituras para levantamentos estatísticos: horários de maior tráfego; períodos de maior ou menor taxa de erros etc; - Maior segurança na manutenção das informações. Em nosso estudo de caso, dando continuidade a idéia de utilização de ferramentas padronizadas e de domínio público, foi escolhido o Banco de Dados padrão SQL MySQL para GNU-Linux Criação de um Módulo de Comandos SNMP De posse das informações disponíveis nas MIBs, combinada com as necessidades de gerência levantadas no ambiente de rede em questão, foi criado um programa com os comandos SNMP. Os dados coletados através das requisições SNMP são armazenados no Banco de Dados da aplicação. Estes comandos fazem parte do pacote UCD-SNMP para GNU-Linux e implementam os comandos disponíveis para o protocolo, tais como snmpget, snmpset e snmptrap. Em nosso programa, basicamente, utilizamos uma sequência de comandos snmpget nas variáveis adequadas seguidas da gravação destes dados coletados no Banco de Dados. A seguir temos um pequeno exemplo de algoritmo para o programa: Início Fim. var_prog1 := SNMPGET var_mib_x1; insert into tabela_1 (campo_1) values (var_prog1); var_prog2 := SNMPGET var_mib_x2; insert into tabela_1 (campo_2) values (var_prog2);.. var_prog_n := SNMPGET var_mib_xn; insert into tabela_1 (campo_n) values (var_prog_n);
9 Este programa realiza um pooling de coleta de dados ritmado de acordo com os estudos realizados no ambiente e nas MIBs. Seu funcionamento é ininterrupto e programado desta forma através da Cron no Sistema Operacional GNU-Linux Instalação de um servidor Web Esta ferramenta é o que dá o suporte local na Estação de Gerenciamento para os acessos das páginas HTML que são a interface dos usuários com o WebMan. São através destas páginas que os usuários da aplicação obterão acesso as informações de gerenciamento. Para esta tarefa, foi utilizado o servidor Apache para GNU-Linux, reconhecidamente um excelente servidor Web e condizente com a proposta de padronização e utilização de free-softwares Criação das páginas HTML Esta é uma das tarefas cruciais para a aceitação da ferramenta perante os usuários. As páginas HTML serão, de acordo com este modelo, a única interface com as informações de gerenciamento. Neste trabalho, procuramos disponibilizar fotos e figuras representativas do equipamento gerenciado, através das quais os usuários podem obter informações visuais e/ou diretamente através de cliques com o mouse. Foram implementadas páginas HTML com frames, onde em um dos frames é mostrado a foto do equipamento, enquanto em outro frame são mostradas as informações requisitadas pelo usuário. A seguir temos um exemplo de pagina implementada neste conceito. Figura 4.1: Modelo de página HTML implementada
10 4.1.6 Arquitetura Funcional do WebMan Neste diagrama poderemos observar todos os módulos da ferramenta, bem como o fluxo lógico do funcionamento do sistema. Figura 4.2: Arquitetura do Modelo Funcional 5 Conclusão Até o presente momento, os testes realizados com a ferramenta desenvolvida demonstra que a metodologia implementada vem obtendo êxito nos objetivos. Inicialmente, estão sendo coletados e disponibilizados para os usuários algumas informações de gerenciamento consideradas fundamentais. A interface Web-based também provou ser de total aceitação e facilidade para os usuários, tanto a nível de aprendizado quanto ao acesso. De posse das primeiras informações que passaram a ser coletadas, estão sendo possíveis conclusões sobre a viabilidade de novos serviços, estudo de topologias e novas implementações, abrindo campo para novas pesquisas ou observando a impossibilidade de outras. Atendendo também um dos objetivos imediatos: a disponibilização no ambiente ReMAV de informações de gerenciamento para os usuários da rede METROPOA no âmbito do laboratório da PUCRS.
11 Finalmente, mesmo com um protótipo inicial, ainda longe da potencialidade ambicionada, pôde-se comprovar a viabilidade da utilização de ferramentas padronizadas e de domínio público, que mostraram ser totalmente estáveis e confiáveis. Referências Bibliográficas [1] BRISA. GERENCIAMENTO DE REDES: Uma abordagem de sistemas abertos. MAKRON Books: São Paulo, [2] HARNEDY, S. Total SNMP: Exploring the Simple Network Management Protocol. Second Edition. Prentice-Hall, Inc., [3] INTERNET ENGINEERING TASK FORCE, Application MIB (applmib) Charter. On-line: URL applmib-charter.html. [4] INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES. ATM Workgroup Solutions: Implementing the 8285 ATM Switch. IBM, [5] KORZENIOWSKI, Paul. Monitorando sua Rede. BYTE Brasil, São Paulo, v.3, n. 12, p , dez./1994. [6] MEIRELLES, L. F. T. Uma Proposta para o Gerenciamento de Aplicações em Rede. Dissertação de Mestrado, UFSC, [7] MULTI ROUTER TRAFFIC GRAPHER On-line: URL [8] PERKINS, D. McGINNIS, E. Understanding SNMP MIBs. New Jersey: Prentice Hall PTR, p. [9] PRAS, A. HAZENWINKEL, H. HENGSTUM, E. Management of the World-Wide Web. Anais 15ª SBRC, p , mai [10] ROSE, M. McCLOGHRIE, K. How To MANAGE YOUR NETWORK Using SNMP: The Networking Management Practicum. New Jersey: Prentice Hall PTR, p. [11] Rede Nacional de Pesquisa. On-line: URL [12] TANENBAUM, Andrew. Redes de Computadores. Primeira Edição. Editora Campus, [13] UCD-SNMP. University of California at Davis - Simple Network Management Protocol. Online: URL [14] VIEIRA, A. T. Implantação de Agente SNMP para Medição do Tráfego de Redes. Trabalho de Graduação Curso Análise de Sistemas. Universidade Católica de Pelotas
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