Distribuindo o gerenciamento de redes

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1 Distribuindo o gerenciamento de redes Liane Tarouco UFRGS Sumário Novas necessidades de gerenciamento das redes em função de suas características de: alta velocidade crescimento da rede 1

2 Si Situação atual A quantidade de informações de gerenciamento a coletar para processamento central aumentou demasiado Situação atual: tendências do mercado Hubs sendo substituídos por switches Aumento do número de usuários Aumento na quantidade de switches ( ) Uso de segmentação lógica da rede (VLANs) Tecnologia ATM, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet no backbone Evolução de estratégias de roteamento Si Si WAN WAN 2

3 Situação vigente As redes e a informação que elas permitem acessar passaram a tornar-se imprescindíveis e sua indisponibilidade, mesmo que momentânea, pode ter um efeito devastador Manter uma rede funcional e operando, implica em lidar com uma quantidade imensa e heterogênea de equipamentos Dificuldades Obtenção de informações relevantes Excesso de informações básicas A discriminação depende da situação ( ver e sentir a rede) 3

4 Histórico do Gerenciamento Arquitetura de gerência Modelo cliente-servidor: gerente-agente Gerente protocolo Agente Coleta informações Agente Agente Monitoram Controlam Repassam informações 4

5 Arquitetura Centralizada Um único gerente controla o processo consulta os agentes periodicamente orientado a polling distribuição horizontal request Gerente Agente response MIB Protocolo SNMP Agentes disponíveis em muitos tipos de equipamentos (HUBs, bridges, roteadores, estações UNIX, servidores de rede etc...) PROTOCOLO SNMP AGENTE GERENTE GET GET-NEXT SET GET-RESPONSE TRAP 5

6 Gerenciamento Centralizado Atividades de gerenciamento recaem sobre um único gerente visualização de alertas e eventos em uma única estação acessibilidade e facilidade de manutenção da segurança Excessiva quantidade de tráfego Limitação na habilidade de gerenciamento Interfaces tradicionais WIMP - Windows Icons Mouse Pointer 6

7 Conseqüências do interfaces WIMP Muitas janelas abertas Carga cognitiva elevada para o operador Uso ineficiente da memória humana de curto alcance quando o operador precisa encontrar um dispositivo com problemas Necessidade de maior facilidade de visualização e de interação Gerenciamento Centralizado 7

8 Comentários sobre SNMP Modalidade mais difundida de gerenciamento Baseado no ambiente TCP/IP Gera tráfego devido à necessidade de GETs sobre cada objeto gerenciado Bastante disseminado: agentes em dispositivos variados Sistemas de Gerenciamento (gerentes) Na prática, nem todos os dispositivos contem um agente SNMP Limitações do SNMPv1 Apesar do alto índice de aceitação, a implementação de protocolos e aplicações SNMP apresentaram deficiências, principalmente, com relação a segurança e a transferência eficiente de um grande número de informações do agente para o gerente. Além disso, o SNMP não é adequado ao gerenciamento de grandes redes de computadores, devido ao fato de apresentar limitações de desempenho para obtenção de requisições explícitas, e não dar suporte à comunicação gerente-gerente. 8

9 Gerência por Polling impróprio para monitoração e controle de recursos em tempo real sobrecarregam operadores com dados crus e redundantes conteúdo útil das informações em relação ao total de dados transferidos é muito baixo operadores incapazes de filtrar a grande quantidade de dados informação útil através da combinação de valores Gerenciamento Hierárquico Distribuição das tarefas de gerenciamento Centralização das informações de gerenciamento Dois ou mais níveis de gerentes gerente intermediário - possuem domínios de agentes associados a si (coleção de objetos) gerente de gerentes (MoM) SNMPv2 9

10 Gerenciamento Hierárquico Arquitetura Hierárquica Um conjunto de gerentes subordinados são coordenados por um gerente central. Gerentes subordinados assumem parte das responsabilidades do gerente central Notificações Solicitações 10

11 Manager to Manager MIB M inform command M poll M A A A A A MIB padronizada Arquitetura Hierárquica Vantagens elimina gargalos enlaces de rede interface de rede cpu reduz o tráfego de gerenciamento tolerância a falhas gerentes distribuídos mantém as atividades, armazenando os valores em um histórico 11

12 Hierarquias de gerentes Gerenciamento distribuído Gerenciamento SNMPv2 pode ser centralizado, como SNMPv1, ou distribuído, com o uso de uma hierarquia de gerentes. Neste caso, alguns dos gerentes também funcionariam como agentes do gerente hieraquicamente superior. Para suportar isto, nova operação InformRequest (um trap enviado por um gerente) MIB gerente a gerente SNMP V2 Melhor capacidade de seleção/discriminação na varredura da rede Segurança reforçada Gerente de gerentes gerentes intermediários novas operações no protocolo GET-BULK INFORMATION REQUEST 12

13 Primitivas de comunicação do SNMPv2 Em relação às primitivas foram acrescentados dois novos PDUs: get-bulk-request-pdu, que permite que uma grande quantidade de informações possa ser transferida do agente para o gerente eficientemente; inform-request-pdu, que permite a um gerente enviar ou eventualmente solicitar informações a outro gerente. SNMPv2 Inform-Request Inform-Request Get-Response Get-Response Get-request Get-response Get-request Get-request Get-response Get-request Agente Agente Agente Agente 13

14 SNMPv2 Manager of Manager (MoM) gerente master solicita informações aos gerentes de domínio gerentes de domínio responsáveis pelo gerenciamento de seu domínio não atua ou recebe informações de outros domínios agentes não existe comunicação entre agentes História do SNMPv2 SNMP SNMP/SMI v1 security SMP SMIv2 draft s tanda rd full s tanda rd proposed standa rd full standa rd SNMPv2 SNMPv3 DISMAN parties propose d sta ndard community V2Us ec V2*... dra ft sta ndard

15 Operações do protocolo SNMP2 GetRequest GetNextRequest SetRequest Response Trap GetBulkRequest InformRequest SNMPv2 PDUs PDUs ::= CHOICE { get-request GetRequest-PDU, get-next-request GetNextRequest-PDU, get-bulk-request GetBulkRequest-PDU, response Response-PDU, set-request SetRequest-PDU, inform-request InformRequest-PDU, snmpv2-trap SNMPv2-Trap-PDU, report Report-PDU } 15

16 error-status Erros -- sometimes ignored INTEGER { noerror(0), toobig(1), nosuchname(2), -- for proxy compatibility badvalue(3), -- for proxy compatibility readonly(4), -- for proxy compatibility generr(5), noaccess(6), wrongtype(7), wronglength(8), wrongencoding(9), wrongvalue(10), nocreation(11), inconsistentvalue(12), resourceunavailable(13), commitfailed(14), undofailed(15), authorizationerror(16), notwritable(17), inconsistentname(18) }, Operações do protocolo SNMPv2 get MIB set MIB response response manager agent manager agent getnext MIB trap response MIB manager agent manager agent getbulk MIB inform response response MIB manager agent manager "agent" 16

17 GET manager get agent MIB response Semelhante ao SBNPv2, exceto pelas exceções Possíveis exceções: nosuchobject nosuchinstance GET - exemplos get(1) response(error-status => noerror, 1.2 => nosuchobject) get(1.1) response(error-status => noerror, => nosuchinstance) get(1.1.9) response(error-status => noerror, => nosuchinstance) get(1.2) response(error-status => noerror, => nosuchobject) 17

18 GET-NEXT manager getnext agent MIB response Similar ao SNMPv1 exceto pelas exceções Possíveis exceções: endofmibview EXAMPLE getnext(1.4.0) response(error-status => noerror, => endofmibview) GET-BULK manager getbulk agent MIB response Novono protocolo SNMPv2 Para recuperar uma grande quantidade de variáveis Melhora a performance 18

19 GETBULK PERFORMANCE Source: Steve Waldbusser, Carnegie-Mellon University Figures based on original (party based) SNMPv2 v1 v NO SECURITY 195 WITH AUTHENTICATION 110 WITH ENCRYPTION GET-BULK getbulk contem 2 parâmetros adicionais: non-repeators max-repetitions Os primeiros n elementos (non-repeators) da lista de variáveis são tratados como se a operação fosse um getnext normal Os próximos elementos da lista de vasriáveis são tratados como se a operação consistisse de um conjunto (max-repetitions) de operações getnext 19

20 GET-BULK REQUEST(non-repeaters = N; max-repetitions = M; VariableBinding-1;... ; VariableBinding-N; VariableBinding-(N+1);... ; VariableBinding-(N+R) ) N-TIMES RESPONSE( VariableBinding-1;... ; VariableBinding-N; VariableBinding-(N+1);... ; VariableBinding-(N+R) 1 st LEXICOGRAPHICAL SUCCESSOR 2 nd LEXICOGRAPHICAL SUCCESSOR 3 th LEXICOGRAPHICAL SUCCESSOR ) M th LEXICOGRAPHICAL SUCCESSOR VariableBinding-(N+1);... ; VariableBinding-(N+R) VariableBinding-(N+1);... ; VariableBinding-(N+R)... VariableBinding-(N+1);... ; VariableBinding-(N+R) M-TIMES GET-BULK EXAMPLE getbulk(max-repetitions = 4; 1.1) response( => => printer => => 2 ) getbulk(max-repetitions = 3; ; ; ) response( => 2; => 1; => => 3; => 1; => => 5; => 1; => 2) 20

21 SET manager set agent MIB response Semelhante a SNMPv1 Duas fases Fase 1: realiza várias verificações Fase 2: Executa o SET Novos códigos de erros foram definidos TRAP manager agent trap MIB SNMPv1: COLD START WARM START LINK DOWN LINK UP AUTHETICATION FAILURE EGP NEIGHBOR LOSS SNMPv2: MIBs podem incluir notificações do tipo macros Primeiras duas variáveis: sysuptime e snmptrapoid Usa o mesmo formato das outras PDUs 21

22 INFORM manager Response "agent" inform MIB TRAP confirmado Originalmente visava informar algo a um gerente de alto nível Mesmo formato do TRAP PDU Possível erro: toobig REPORT manager agent report Novo PDU para sinalizar exceções/erros do protocolo 22

23 TRANSPORTE dos SNMP PDUs SNMPv1: UDP SNMPv2: UDP CLNS (OSI) DDP (APPLETALK) IPX A comunicação gerente-gerente A comunicação gerente-gerente, como também o gerenciamento hierárquico, foram incorporados ao protocolo com a introdução do novo tipo de mensagem, inform-request; e com a SNMPv2-M2M MIB, que é constituída por dois grupos: um grupo de alerta e um grupo de eventos. 23

24 Exemplo: sistema HEMAN HEMAN (Hierarchical by Exception Management over ATM Networks) Pesquisa e protótipo desenvolvido na UFRGS Verificação da aplicação dos conceitos de gerenciamento hierárquico e gerenciamento por exceção na gerência de ambientes ATM utilização do protocolo SNMP em suas primeira e segunda versões Auxiliar operadores de rede no gerenciamento de redes ATM Monitoração Remota em ATM RMON padronizado para operar com redes Ethernet padrão não exclui outras tecnologias ATM RMON Grupos Alarm - programação de eventos gerados quando valor/variação de um objeto ultrapassar limiares pré-definidos Event - controla a geração e a notificação de eventos, produzindo logs ou enviando traps 24

25 HEMAN HEMAN: Módulo GI Gerente Intermediário receber eventos correlatar eventos (Sistema Especialista) enviar notificações ao módulo MoM 25

26 HEMAN: Módulo MoM Manager of Managers receber notificações de módulos GIs centralizar informações de gerência notificar eventuais problemas na rede ATM a operadores HEMAN: Configuração de Alarmes Definição de limiares investigações periódicas realizadas ao longo de vários dias (baseline) variação do período de intervalo entre consultas (10min a 1h) variação do período do dia que as amostragens foram realizadas 26

27 Gerência por Exceção Transferência de informações de gerência entre entidades na forma de eventos Histórico de informações relacionadas a configuração da rede, falhas e níveis normais de desempenho Utilização dos anteriores para diagnosticar e tomar decisões sobre ações de controle Uso menos freqüente de pollings para a determinação da conectividade HEMAN: Regras de Produção Usadas para correlação de eventos Intervalos de tempo discretos 27

28 Correlação de Eventos Pequenos problemas podem ocasionar grandes problemas quando de sua combinação Grandes problemas podem ocasionar vários outros pequenos problemas adicionais Inúmeros problemas ocorrem simultaneamente na rede, ocasionando alarmes interdependentes Correlação de Eventos Agrupamento de alarmes correspondentes a um problema Diferenciação entre alarmes causadores e resultantes de uma situação anômala Geração de ações de reparo Monitoração dos resultados do problema 28

29 Sistemas Especialistas Solucionam problemas complexos através do uso de um modelo computacional do raciocínio de um especialista humano busca dirigida e não por exaustão representação do conhecimento pode usar sistemas baseados em regras SE condição ENTÃO ação Meta-variáveis Meta-variáveis são variáveis que existem apenas na definição da MIB. Cada meta-variável é definida em função de variáveis reais da MIB. 29

30 Exemplo de meta-avariável Por exemplo, poderia existir uma metavariável chamada "taxa de erro" que seria calculada utilizando como base as variáveis reais ifinerros, ifouterros e sysuptime, fazendo-se: Taxa de erro = (ifinerros + ifouterros)/ sysuptime Implementação das meta-variáveis Para obter o valor destas meta-variáveis, a estação de gerenciamento tem que executar a função ela mesma. Isto implica que esta função deve ser expressa em alguns procedimentos que devem ser mapeados em get's e set's. Alguns acham que estas funções seriam melhor expressas em forma de simples scripts. 30

31 Implementação das meta-variáveis Extensões ao conceito de meta-variáveis. Dispositivos dedicados para gerar os valores destas meta-variáveis e exportálas como variáveis reais SNMP através de uma MIB própria deste dispositivo. Os próprios agentes calcularem os valores das meta-variáveis, tornando-as assim variáveis reais. RFC Expression MIB Maneira de permitir a criação de novos objetos gerenciáveis, de acordo com as necessidades de monitoração Proporciona objetos criados sob demanda para a Event MIB Uma expressão pode calcular uma taxa de fluxo de tráfego ou uma operação lógica e seu resultado pode ser testado ou ser usado para disparar um evento resultando em uma notificação SNMP 31

32 Gerenciamento Distribuído Responsabilidades gerenciais distribuídas entre gerentes que cobrem domínios distintos aumento na habilidade de gerência melhor utilização dos recursos gerenciais Risco de dois ou mais gerentes controlarem o mesmo agente (tráfego desnecessário) Descentralização das informações de gerência Gerenciamento Distribuído 32

33 Gerenciamento distribuído Uma aplicação de gerenciamento distribuído executa algumas funções de gerenciamento normalmente via monitoração e controle dos elementos gerenciados limiar dados históricos descoberta Gerenciamento distribuído Escalabilidade Operação desconexa ou via enlace de baixa capacidade Organização hierárquica Arquitetura de sistemas modular 33

34 Gerenciamento distribuído Delegação de roteiros (scripts) para agentes distribuídos transferir scripts para gerentes distribuídos iniciar, suspender, reassumir e encerrar transferir argumentos monitorar e controlar a execução transferir os resultados Script MIB Nenhuma linguagem especificada Identificada por um objetct identifier Tcl ou Java 34

35 Distribuição de scripts Push model envia o script tabela que permite a um gerentes escrever um script com seqüências de comandos SNMP SET Pull model indica onde está o script SET request com URL (RFC 2396) FTP ou HTTP para transferir o script Scripts 35

36 Scripting MIB's Inserir um script a um dispositivo, iniciar sua execução, requisitar ou esperar que lhe seja informado o resultado. Um script poderia, por exemplo, monitorar as variáveis de um dispositivo observando sinais de erro. Depois ele poderia reportar o problema, fazer mais testes para se fazer um diagnóstico, ou tomar atitudes com o intuito de se fazer uma correção. Scripts Um script completo pode ser expresso como uma linguagem interpretativa, onde cada linha do mesmo seria uma linha da tabela. Assim, cada linha seria executada mediante a alteração dos objetos correspondentes. Uma outra possibilidade seria tratar um script inteiro como uma variável, e a sua invocação pelo gerente e daria através de uma mensagem get. O agente, mediante o recebimento desta mensagem, espera que o script termine a execução e retorna o resultado para o gerente, como se fosse uma variável comum. 36

37 Dificuldades com scripts Segurança dos Scripts Integridade dos Scripts Controle de Scripts Controle de Recursos Recuperação de um Script Poder Expressivo Migração Depuração Poder Expressivo Poder Expressivo: existe uma discussão sobre quais as ações que um script pode invocar. Há um consenso de que as primitivas a serem invocadas sejam de alto nível 37

38 Exemplos de primitivas de um script Ping ICMP; Traceroute; Descoberta do caminho MTU; Ferramentas de consultas a DNS; Operações SNMP, incluindo o acesso às MIB's; Ferramentas de consultas às bases de dados locais de redes; Ferramenta ou serviço que regule intervalos de tempo; Ferramentas para enviar mensagens aos usuários em situações adversas. Migração dos Scripts Migração dos Scripts: este não é um problema sério desde que a estação que criou o script o controle, e desde que o mesmo tenha autorização de executar em outra máquina; 38

39 Gerenciamento por Delegação ou Gerentes por Área Semi-Autônomos A utilização de scripts traz consigo a possibilidade de se criar um sistema onde as tarefas de monitoração e de controle de um gerente de mais alto nível podem ser repassadas para subgerentes, responsáveis por uma área específica, determinada pela proximidade com os dispositivos gerenciados. Gerenciamento por delegação A idéia básica é "gerenciamento por delegação", onde o gerente do nível superior cria um script que é carregado nos gerentes de área para execução. Este gerente de área ou subgerente, é um dispositivo multi-threadead e pode executar vários scripts simultaneamente, permitindo, assim, que um único subgerente possa ser invocado por vários gerentes superiores 39

40 Gerenciamento por delegação Delegação de tarefas para entidade subordinadas gerentes intermediários agentes Mobilidade de Código métodos push - envio de código como parâmetro para entidade método pull - entidade recebe um ponteiro para o repositório de código Gerenciamento por delegação Vantagens redução de tempo redução do tráfego gerado por polling operações off-line autonomia de agentes flexibilidade para extensão das funções 40

41 RFC Scheduling MIB Objetos gerenciados para operações de Scheduling Management Operations Desencader ações periódicamente ou em datas e horários específicos Agendas (schedules) podem ser habilitados ou desabilitados mediante modificação de um objeto de controle Ações agendadas são modeladas por operações SNMP set em variáveis MIB locais RFC Managed Objects for the Delegation of Management Scripts Usado para delegar funções de gerenciamento a gerentes distribuídos Funções de gerenciamento são definidas como scripts de gerenciamento escritos em uma linguagem apropriada 41

42 Estrutura da Script MIB language group (smlangtable, smextsntable) linguagens e extensões script group (smscripttable) lista scripts conhecidos script code group (smcodetable) transferir e modificar scripts via SNMP enviar scripts via SNMP (push model) modificar scripts via SNMP (editing) script launch group (smlaunchtable) disparar scripts (owner, argumentos, parâmetros) running script group (smruntable) controlar scripts em execução Exemplo SmLaunchEntry ::= SEQUENCE { smlaunchowner smlaunchname smlaunchscriptowner smlaunchscriptname smlaunchargument smlaunchmaxrunning smlaunchmaxcompleted smlaunchlifetime smlaunchexpiretime smlaunchstart smlaunchcontrol smlaunchadminstatus smlaunchoperstatus smlaunchrunindexnext smlaunchstoragetype smlaunchrowstatus smlauncherror smlaunchlastchange smlaunchrowexpiretime } SnmpAdminString, SnmpAdminString, SnmpAdminString, SnmpAdminString, OCTET STRING, Unsigned32, Unsigned32, TimeInterval, TimeInterval, Integer32, INTEGER, INTEGER, INTEGER, Integer32, StorageType, RowStatus, SnmpAdminString, DateAndTime, TimeInterval 42

43 Projeto Jasmin Projeto conjunto ( ): Technical University of Braunschweig Network Laboratories, NEC Europe Ltd. RFC2592 Define objetos gerenciáveis para operações de : Remote Ping Traceroute Lookup Ping Ping Pin g 43

44 Ping MIB DISMAN-PING-MIB consiste dos seguintes componentes: pingmaxconcurrentrequests pingctltable pingresultstable pingprobehistorytable Traceroute MIB DISMAN-TRACEROUTE-MIB consiste dos seguintes componentes: traceroutemaxconcurrentrequests traceroutectltable tracerouteresultstable tracerouteprobehistorytable traceroutehopstable 44

45 Lookup MIB Provê acesso ao resolvedor de nomes num host remoto DISMAN-NSLOOKUP-MIB consiste dos seguintes componentes: lookupmaxconcurrentrequests, and lookuppurgetime lookupctltable lookupresultstable Agentes Móveis Verme - programa que se move através da rede, indo de computador a computador e com a capacidade ainda de se reproduzir Em termos de gerenciamento de redes, vermes são scripts que se replicam e migram. Eles, como também o gerenciamento por delegação, são derivados do conceito de scripting MIB's. 45

46 Agentes migratórios Pode-se utilizar tais agentes para aprimorar a detecção de falhas e a sua correção nas aplicações de gerenciamento SNMP. No caso, por exemplo, de um dispositivo estar mandando notificação de um problema interno, um agente pode ser disparado especificamente para aquele dispositivo e para aquele problema. SNMP Agente extensibility RFC1592 permite a usuários dinamicamente deletar, adicionar ou substituir vaiáveis gerenciáveis na MIB local sem requerer recompilação do agente SNMP SNMP Master Agent manager Subagent 1 Subagent 2 Subagent 3 MIB 1 MIB 2 MIB 3 46

47 Event MIB Monitorar objetos no sistema local ou remoto e disparar ações simples quando uma condições de disparo é atingida Usa conceito RMON - envia notificação em resposta ao disparo (trigger) e adiciona o conceito de limiares Superconjunto das capacidades dos grupos alarm e event da MIB RMON para prover alarmes referentes a objetos em outra rede AgentX - agentes extensíveis Motivação: Um agente "master" disponível num endereço padrão, acessível mediante SNMP Conjunto de "subagentes" contendo funções de gerenciamento específicas 47

48 AgentX RFC Managed Objects for Extensible SNMP Agents Agent Extensibility Protocol (AgentX) é um protocolo usado para distribuir a implementação de um agente SNMP entre um agente master e múltiplos sub-agentes 48

49 Exemplo: CIAgent da CISCO Inicia, para e reinicia o funcionamento de um CSPS - Cisco SIP Proxy Agent CIAgent tem um master agent (snmpdm) que se comunica com alguns subagents (critagt, smagt, logagt, etc.) MIBs usadas: CRITAPP-MIB (critagt) start and stop CSPS LOG-MIB (logagt) monitor CSPS error_log and access_log sizes DISMAN-SCRIPT-MIB (smagt) gracefully restart CSPS DISMAN-EVENT-MIB (eventagt) monitor CPU load HOST-RESOURCES-MIB (hostagt) check memory size, disk space RFC1213-MIB (mib2agt) check link up/down status SYSAPPL-MIB (sappagt) check what applications are installed and running on the system Agentes migratórios e Gerenciamento por delegação Uma outra utilização para agentes migratórios, seria a combinação deste conceito com o de gerenciamento por delegação. Nesta proposta, os subgerentes monitorariam os dispositivos sob sua responsabilidade através de agentes migratórios. O gerente central poderia determinar que cada subgerente utilizasse um plano de viagem distinto para se fazer o gerenciamento dos dispositivos sob seu controle. 49