INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK MENEDZSMENTJE

lab BME Gazdaság- és Társadalomtudományi Kar Műszaki menedzser alapszak (BSc) INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK MENEDZSMENTJE Hálózatmenedzsment Baumann Ferenc mestertanár Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Tartalomjegyzék Bevezetés a hálózatmenedzsmentbe motivációk menedzsment területek Internet menedzsment infrastruktúra MIB: management information base SMI: adatleíró nyelv SNMP: menedzsment protokoll security and administration Megjelenítés (presentation services): ASN.1 Példák a valóságból 2 1

Hálózatmenedzsment költségek Teljes hálózatmenedzsment piac: 1100B USD CapEx stb : 35% (385B USD) OpEx: 65% (715B USD) OpEx-ből 25% (~180B USD) NM költség 60% (~110B USD): service enablers, apps stb 40% (~70B USD): NM OpEx CapEx NM Appl, S E etc pure NM 3 Gartner: hálózatmenedzsment fejlődési fázisok 4 2

Hálózatmenedzsment Hálózatok: 100,, 1000 << komplex hardver és szoftver komponensekből előfordul(hat)nak hibák képesnek kell lennünk megfigyelni, beavatkozni, hogy az elvárásainknak megfelelő működést biztosítsunk (más komplex rendszereknél is szükséges a felügyelet és beavatkozás, pl.: repülőgép, nukleáris erőmű ) Hálózat menedzsment a hardver, szoftver és humán elemek telepítése, integrációja és koordinációja akként, hogy megfigyelhető, tesztelhető, lekérdezhető, konfigurálható, analizálható, kiértékelhető és vezérelhető legyen valamely hálózat, komponens és/vagy erőforrások, hogy elérjük/fenntartsuk a valós idejű működési teljesítmény elvárásokat (akár QoS) elfogadható költség mellett. 5 lab Hálózatmenedzsment menedzsment területek Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 3

Menedzsment területek International Organization for Standardization ISO X.700 szabvány sorozat 5 kulcs funkcionális terület Hiba menedzsment (Fault management F) Konfigurációs menedzsment (Configuration management C) Számlázás menedzsment (Accounting managagement A) Teljesítmény menedzsment (Performance management P) Biztonság menedzsment (Security management S) FCAPS 7 Hiba menedzsment Célok naplózás, detektálás, lokalizálás és izolálás, diagnosztika és (végül) hibajavítás a hálózatban. Jellemzők Abnormális működési feltételek között értelmezett Pl.: átmeneti link, hoszt vagy útválasztó hiba Viszont pl. nem vonatkozik hosszú távú erőforrás hiányra (ld. teljesítmény menedzsment) 8 4

Konfigurációs menedzsment Célok Biztosítani a hálózat menedzserek számára a hozzáférést és vezérlést a hálózati eszközök konfigurációjához Mely eszközök képezik a hálózat részét? Mik ezen eszközök szoftver és hardver konfigurációja? Jellemzők Normális működési paraméterek beállítása Eszközök újra-konfigurációja hibás működés esetén 9 Számlázás (accounting) menedzsment Célok Korlátozás, naplózás és vezérlése mind felhasználói mind pedig eszköz hozzáférésnek hálózati erőforrásokhoz Kvóták, használat alapú számlázás vagy a hozzáférési privilégiumok kezelése Jelentések kezelése az erőforrások használatáról Felhasználók felé (individuális) Hálózat menedzserek felé (összesített) 10 5

Teljesítmény menedzsment Célok számszerűsítse, mérje, jelentse, analizálja és vezérelje a hálózati komponensek teljesítményét Pl. kihasználtság vagy átbocsátóképesség Jellemzők Komponensek lehetnek Egyedi eszközök Link, útválasztó, hoszt Logikai vagy absztrakt komponensek Útvonal a hálózaton keresztül, virtuális áramkör 11 Biztonság menedzsment Célok Védelme és vezérlése a hálózati erőforrások hozzáférésének Előirányzott irányelvek (policy) alapján Jellemzők Biztonsági szolgáltatásokat támogató funkciók, biztonsággal kapcsolatok naplózások, biztonsági információk terjesztése Kulcs szétosztás Certificates Tűzfalak 12 6

lab Hálózatmenedzsment menedzsment szakaszok és támogatottságuk Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Hálózatmenedzsment szakaszai Minden korábbi menedzsment terület nagy vonalakban a következő menedzsment szakaszokat követi Irányelvek megalkotása (policy formulation) Normális működési feltételek és elvárások figyelembevételével Felügyelet (monitoring) Státusz információk gyűjtése a hálózatra vonatkozólag, hogy az a fenti irányelveknek megfelelően működés ellenőrizhető legyen (ld. analízis) Analízis (analysis) Annak meghatározása, hogy a hálózat a kívánt módon működik-e, ha nem akkor a probléma okának meghatározása ill. akció(k) a javításra Vezérlés (control) Az analízisben meghatározott akcióterv(ek) végrehajtása az elvárt működés visszaállítására 14 7

Manuális, könnyített és automatikus menedzsment Menedzsment szakaszok végrehajtása Manuális menedzsment (manual management) Mindent a hálózat adminisztrátor végez Könnyített menedzsment (facilitated management) Minden döntést a hálózat adminisztrátor hoz, de a hálózatmenedzsment eszközök támogatást nyújtanak az unalmas feladatok végrehajtásához Automatikus (automated management) Hálózatmenedzsment eszközök sikeresen menedzselik a hálózatot; emberi beavatkozás csak ritkán szükséges 15 Manuális hálózatmenedzsment Nehéz és unalmas, közvetlenül az eszközökön kell a feladatokat végrehajtani 16 8

Könnyített (facilitated) hálózatmenedzsment Menedzsment eszközök a felügyeletben és vezérlésben Általában emberi végrehajtás az irányelvek megalkotásában és az analízis elvégzésében támogatás: táblázatok, grafikonok, 17 Automatikus hálózatmenedzsment Az összes menedzsment feladat automatikus végrehajtása Rendkívül bonyolult feladat Aktív kutatási terület Költségek!!! 18 9

Követő és megelőző hálózatmenedzsment Követő (reactive) hálózatmenedzsment Hálózati problémákra válaszolva (esemény után) azokat kiküszöbölni igyekszik Probléma ilyenkor már megvan (észlelhető a külvilág számára) (Káros) következményei jelentkeztek/jelentkeznek Megelőző (proactive) hálózatmenedzsment Trendeken vagy abnormális viselkedés(ek) észlelésén korrekciós akciók még mielőtt komoly probléma jelentkezne Külvilág számára ha sikeres nem is észlelhető Bonyolult, korántsem triviális feladat 19 lab Hálózatmenedzsment Infrastruktúra Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 10

Hálózatmenedzsment infrastruktúra (1/4) Menedzselő elem (menedzser) managing entity data Hálózatmenedzsment protokoll Ügynök agent data Menedzselt eszköz agent data Menedzselt eszköz agent data Menedzselt eszköz agent data Menedzselt eszköz Menedzselt eszközök Menedzselt objektumok Management Information Base (MIB) 21 Hálózatmenedzsment infrastruktúra (2/4) Menedzselő elem vagy menedzser (manager) Olyan alkalmazás amely a hálózatmenedzsment különböző szakaszait kontrollálja Felelős minden olyan tevékenységért amely a hálózat menedzsment szükségleteinek támogatásához szükséges Tipikusan humán kezelővel is rendelkezik megoldható nélküle is (ld. automatikus hálózatmenedzsment) Menedzselt eszköz hálózatba kötött eszköz (szoftverestől) amely a menedzselt hálózatra csatlakozik hoszt, útválasztó, kapcsoló, printer 22 11

Hálózatmenedzsment infrastruktúra (3/4) Menedzselt objektum Menedzselt eszközben, az adott eszköz menedzselt komponensét jelenti hálózati kártya, CPU, alkalmazások stb egy hosztban modellezi a megengedhető menedzsment műveleteket, a megengedhető értesítéseket amelyeket az objektum küldhet; az objektumhoz társított tulajdonságokat Mindezen jellemzőket egy ún. Management Information Base ben (MIB) gyűjtik 23 Hálózatmenedzsment infrastruktúra (4/4) Menedzsment ügynök alkalmazás (process) a menedzselt eszközben amely a menedzserrel kommunikál helyi akciók végrehajtása a menedzselt eszközön a menedzser utasítására Hálózatmenedzsment protokoll protokoll mely a kommunikációt biztosítja a menedzser és az ügynök között lekérdezések és válaszok jelentések a protokoll nem menedzseli a hálózatot ezt a menedzser és az ügynök végzi (emberi beavatkozással) 24 12

Hálózatmenedzsment szabványok OSI CMIP Common Management Information Protocol. 1980-as évek egységesítő menedzsment szabvány lassú szabványosítás komplex sok kitüntetett tulajdonsággal pl.: objektum orientált SNMP Simple Network Management Protocol Internetes alapok fókuszban az egyszerűség gyors megvalósítások, adaptáció fejlődés: méretben komplexitásban Jelenleg: SNMP V3. De facto hálózatmenedzsment szabvány 25 lab SNMP Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 13

SNMP komponensek Management Information Base (MIB): hálózatmenedzsment információk elosztott tárolása Structure of Management Information (SMI): adatdefiníciós nyelv a MIB-ek számára SNMP protokoll információ szállítására a menedzser és ügynök között Biztonság és adminisztráció főleg SNMPv3-ban 27 SMI: adatdefiníciós nyelv Egységes szintaktika és szemantika biztosítására adatok helyes definíciója adatok egyértelműsége Tehát nem az adatot definiálja ami az adott menedzselt eszköz menedzseléséhez szükséges hanem azt a nyelvet amelyben ezt egyértelműen leírhatjuk Típusok és használat alap típusok (base data types) magasabb szintű szerkezetek sorozatok, objektumok és modulok higl-level Internet branch struktúra MIB naming tree: iso(1).org(3).dod(6).internet(1) 28 14

Management Information Base (MIB) Virtuális információs adatbázis menedzselt objektumokból a hálózat aktuális állapotát együttesen mutatják A menedzselendő objektumok az SMI-n keresztül kerülnek meghatározásra 29 MIB-ek szerkezete MIB modul (SMI) MODULE-IDENTITY MODULE OBJECT TYPE: OBJECT TYPE: OBJECT TYPE: objektumok (SMI definíció) OBJECT-TYPE construct 30 15

ISO Object Identifier fa MIB elnevezések hierarchikus objektum nevek minden elágazási pontnak neve és azonosítója van ASN.1 részeként 1.3.6.1.2.1.7.1 ISO ISO-ident. Org. US DoD Internet udpindatagrams UDP MIB2 management 31 ASN.1 objektum azonosító fa (Object Identifier - OID) 32 16

MIB példa: UDP modul Object ID Name Type Comments 1.3.6.1.2.1.7.1 udpindatagrams Counter32 total # datagrams delivered at this node 1.3.6.1.2.1.7.2 udpnoports Counter32 # undeliverable datagrams with no application at port 1.3.6.1.2.1.7.3 udpinerrors Counter32 # undeliverable datagrams for all other reasons 1.3.6.1.2.1.7.4 udpoutdatagrams Counter32 # datagrams sent 1.3.6.1.2.1.7.5 udptable SEQUENCE one entry for each port in use by an application, gives port # and IP address 33 SNMP: kommunikációs módok (1/2) request menedzser response Menedzser kérést intéz az ügynökhöz Az ügynök fogadja a kérést, végrehajtja majd válaszol Felhasználás MIB objektumok lekérdezésére MIB objektumok megváltoztatására ügynök data menedzselt eszköz request/response mode Client pull menedzsment kliens (menedzser) kihúzza a adatot a szerverből (ügynök) 34 17

SNMP: kommunikációs módok (2/2) az ügynök egy felszólítás nélküli (unsolicited) üzenetet küld a menedzsernek trap üzenet Felhasználás jelentés rendkívüli szituációról amely valamely MIB objektum értékének változásaként állt be menedzser trap msg Server push a szerver (ügynök) kilöki a trap üzenetet a kliens (menedzser) felé ügynök data Menedzselt eszkö trap mode 35 Client pull és server push módok (1/2) Overhead pull módnak két üzenetre van szüksége míg a push módnak csak egyre push módnál csak kivételes helyzetek vannak jelentve, remélhetőleg kevesebb üzenet. Pull módnál akár sok-sok üzenetváltás, hogy kiderüljön minden rendben Mindkét esetben a push mód kevesebb hálózati erőforrást használ ami előnyös ha a hálózatmenedzsment megöli a hálózatot akkor minek menedzselni? 36 18

Client pull és server push módok (2/2) Push módnál az abnormális helyzet azonnal jelezésre kerül (időtényező) pull mód megvárja a következő lekérdezési időt, késleltetett probléma-felderítés ezen idő alatt a hiba továbbgyűrűzhet Robosztusság A pull lekérdezésből kinyert többlet információ komplex analízist támogathat Ha az üzenetek elvesznek az ügynök és a menedzser között a pull mód ezt észreveszi nincs válasz a kérésre push módszer képtelen ezt kezelni! 37 SNMP üzenet típusok Üzenet típus GetRequest GetNextRequest GetBulkRequest InformRequest SetRequest Response Trap Funkció Menedzser-ügynök kérek adatot (példa, következő, blokk) Menedzser-menedzser: MIB érték Menedzser-ügynök: érték állítás Ügynök-menedzser: érték, válasz a kérésre Ügynök-menedzser: értesítés kivételes helyzetről 38 19

SNMP üzenet formátum 39 SNMP üzenetek szállítása SNMP üzenetek (PDU-k) UDP felett megbízhatatlan kommunikáció RequestID a csomagvesztés észlelésére 40 20

SNMP alkalmazások Menedzser Command generator SNMP üzenetek létrehozására Notification receiver SNMP trap üzenetek vételére Proxy forwarder üzenetek továbbítására szükség szerint Ügynök Command responder fogadja a kérést, feldolgozza és választ generál Notification originator SNMP traps üzeneteket generál Menedzser és ügynök SNMP motor (engine) SNMP PDUkat becsomagolja, biztonsági ellenőrzéseket ad hozzá és a transzport protokollnak továbbadja 41 SNMP alkalmazások 42 21

OSI és SNMP modell 7 Application Layer Management and Agent APIs SNMP 6 Presentation Layer ASN.1 and BER 5 Session Layer RPC and NetBIOS 4 Transport Layer TCP and UDP 3 Network Layer IP and IPX 2 Data Link Layer Ethernet, Token Ring, FDDI 1 Physical Layer 43 SNMP RFC-k RFC Description Published Current Status 1065 SMIv1 Aug-88 Obsoleted by 1155 1066 SNMPv1 MIB Aug-88 Obsoleted by 1156 1067 SNMPv1 Aug-88 Obsoleted by 1098 1098 SNMPv1 Apr-89 Obsoleted by 1157 1155 SMIv1 May-90 Standard 1156 SNMPv1 MIB May-90 Historic 1157 SNMPv1 May-90 Standard 1158 SNMPv1 MIB-II May-90 Obsoleted by 1213 1212 SNMPv1 MIB definitions Mar-91 Standard 1213 SNMPv1 MIB-II Mar-91 Standard 1215 SNMPv1 traps Mar-91 Informational 1351 Secure SNMP administrative model Jul-92 Proposed Standard 1352 Secure SNMP managed objects Jul-92 Proposed Standard 1353 Secure SNMP security protocols Jul-92 Proposed Standard 1441 Introduction to SNMPv2 Apr-93 Proposed Standard 1442 SMIv2 Apr-93 Obsoleted by 1902 1443 Textual conventions for SNMPv2 Apr-93 Obsoleted by 1903 1444 Conformance statements for SNMPv2 Apr-93 Obsoleted by 1904 1445 SNMPv2 administrative model Apr-93 Historic 1446 SNMPv2 security protocols Apr-93 Historic 1447 SNMPv2 party MIB Apr-93 Historic 1448 SNMPv2 protocol operations Apr-93 Obsoleted by 1905 1449 SNMPv2 transport mapping Apr-93 Obsoleted by 1906 1450 SNMPv2 MIB Apr-93 Obsoleted by 1907 1451 Manger-to-manger MIB Apr-93 Historic 1452 Coexistence of SNMPv1 and SNMPv2 Apr-93 Obsoleted by 1908 1901 Community-Based SNMPv2 Jan-96 Experimental 1902 SMIv2 Jan-96 Draft Standard 1903 Textual conventions for SNMPv2 Jan-96 Draft Standard 1904 Conformance statements for SNMPv2 Jan-96 Draft Standard 1905 Protocol operations for SNMPv2 Jan-96 Draft Standard 1906 Transport mapping for SNMPv2 Jan-96 Draft Standard 1907 SNMPv2 MIB Jan-96 Draft Standard 1908 Coexistence of SNMPv1 and SNMPv2 Jan-96 Draft Standard 1909 Administrative infrastructure for SNMPv2 Feb-96 Experimental 1910 User-based security for SNMPv2 Feb-96 Experimental 44 22

Hálózatmenedzsment: összegzés jelentősége: 80%-a a hálózati költségeknek ASN.1 az adat leírásokhoz SNMP protokoll információ szállítására ~: inkább művészet mintsem tudomány Mit mérjünk/figyeljünk? Hogyan reagáljunk a hibákra? Hiba korreláció/szűrés? Valós élet 45 lab Hálózatmenedzsment Gyakorlatban Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 23

Hálózatmenedzsment szakaszai (1/3) Irányelvek meghatározása nincs támogatás humán adminisztrátornak kell meghatároznia, hogy mely irányelvek alapján működjön a hálózat ezek alapulhatnak a megfigyelt adatokon és az analízisen Felügyelet SNMP-vel vagy hasonló eszközökkel kezelhető emberi közreműködés mit figyeljünk meg milyen gyakran pull vagy push működésben stb 47 Hálózatmenedzsment szakaszai (2/3) Analízis nincs nagyon támogatva adminisztrátori közreműködés de támogatás az adatok megjelenítéséhez Vezérlés SNMP-vel vagy hasonló eszközökkel kezelhető némi manuális beavatkozás szükséges 48 24

Hálózatmenedzsment szakaszai (3/3) Hol járunk? tudjuk miről szól a hálózatmenedzsment ismerünk támogató mechanizmusokat felügyelet és vezérlés céljára (SNMP) Mi kell még? döntéstámogatási folyamat az irányelvek megalkotásához és analízishez eszközök, melyek mindezeket könnyebbé tehetik 49 Elmélet Hálózatokat emberek építik azért még lehet logikusan üzemeltetni a probléma néha ezen logika megtalálása a komplexitás miatt Elkötelezettséggel, elegendő idővel és megfelelő eszközökkel a feladathoz bármi megoldható hálózatmenedzsment szempontból ez mind elmélet, hiszen Elméletben, az elmélet és a gyakorlat egy és u.a. Gyakorlatban azonban ezek különbözőek 50 25

Gyakorlat Elkötelezettséggel, elegendő idővel és megfelelő eszközökkel a feladathoz bármi megoldható hálózatmenedzsment szempontból realitás általában nincs elég idő minden szükséges feladat elvégzéséhez néha nehéz döntést kell hozni, hogy mi fontos és mi kevésbé az a megfelelő eszköz megtalálása nehéz és drága lehet általában nincs is tökéletes eszköz gyakran kell több eszközt is használni, egyik sem azt adja ami kell külső behatások felhasználó, igazgatási stb 51 Feloldás a gyakorlat Külső nyomások és korlátozások mik azok amik szóba jöhetnek? hogyan kezelhetjük ezeket? Időtényező ha nincs elegendő idő, az hogyan kezelhető? hogyan szelektálható hogy mi fontos és mi kevésbe fontos? Eszközök a feladathoz hozzáférhető eszközök és szükségletek? általában elmondható, hogy a tapasztalat és a jó analitikus készség a legjobb támasz 52 26

Külső nyomások és korlátozások Religion Politics Finance Users Connections Circuits Cables Plenum Network Control Model Application Presentation Session Transport Network Link Physical OSI Model Application Transport Network Link Physical Internet Model 53 Network Control Modell Kitalálója David Wiseman (aka Magi) hogy a NM nem csak technikai probléma sok külső behatással műszaki megoldások nélkül felsőbb vezetési tényezők felhasználói tényezők adminisztratív hatalmi tényezők tulajdonlási tényezők összességében csak egy kis része menedzselhető a világunknak míg a kimaradó rész igen jelentős befolyást gyakorol arra hogy mi az ami véghezvihető vagy nem 54 27

Hit(vallás) religion Műszaki hitvallási tényezők emacs vs. vi vs pico Linux vs. Windows PC vs. Mac A megfelelő technológia helyett néha személyes meggyőződésen alapulnak a döntések vagy preferenciák ha a felsőbb vezetők fanatikusan rabjai egy adott technológiai hitvallásnak úgy elvárásaik komolyan befolyásolhatják a hálózatmenedzsment lehetőségeit 55 Politika politics Társas kapcsolatokat modellezi: hivatal és hatalom valamely termék használata mert együtt teniszeznek a főnökök A hitvallással ellentétben a politikai döntéseket (mindenki számára érthetően) indokolni is szokták/tudják egyetértés persze nem szükségszerű 56 28

Financiális tényezők Pénz körül mindenki tudja és elfogadja, hogy a rendelkezésre álló keretek végesek (vezetőségi nyomás) Komoly kihatása a hálózatmenedzsmentre milyen hardvert és szoftvert használhatunk, milyen upgradeket engedhetünk meg és mikkel kell várni, személyzet, menedzsment eszközök, az egyes feladatokkal eltölthető idő? 57 Felhasználók Az egész az ő hasznukra készül valahol figyelembe kell venni őket is Általában nehezen kezelhetőek nincs megfelelő műszaki tudásuk, nincsenek tudatában a hitvallási, politikai, financiális és műszaki érvekkel a hogyannal és miérttel kapcsolatban, nincsenek tudatában kéréseik nagyságának ha pedig igen akkor sem igazán törődnek vele mindezek ellenére a hálózat menedzsereknek törődniük kell ezekkel a kérésekkel és figyelembe kell ezeket venni amikor a hálózatot menedzselik 58 29

Összeköttetés (connections) Tudnak-e kommunikálni a különböző alkalmazások? (LAN, WAN, Internet?) (végre) műszaki kérdés! de hatáskört is érint hiszen csak a helyi hálózati működés fölött van hatáskörünk ebből kifolyólag a megfigyelhető eszközök, az analízis és a vezérlés is csak korlátozott lehet! 59 Áramkörök (circuits) Összeköttetések biztosítása általában nem a felhasználó szervezet birtokolja hanem valamely szolgáltató (ISP), pl.: CELLO a kábeltv MATAV vagy egyébe alt. szolgáltatók az xdsl, ISDN, broadban hozzáféréshez Westel, Pannon, Vodafone korlátozott menedzselési lehetőségek 60 30

Kábelek Hacsak nincs tisztán vezeték nélküli hálózatunk megtörhetnek, átviteli tényezőik romolhatnak ezeket is menedzselni kell Amik a tulajdonunkba tartoznak azokat menedzselhetjük Amik nem a mi tulajdonunk azokhoz baljós a hozzáférés épület becsatlakozása néha az épületen belüli huzalozás is 61 Fizikai közeg (plenum) Az a hely ahol a kábelek futnak esetenként más és más tulajdonban mint maguk a kábelek még egy réteg a problémákhoz esetek nem a mi tulajdonunk a mi tulajdonunk de a mechanizmus nem a miénk (pl. telefonpózna a telkünkön) ha a birtokában is vagyunk de valamiért a hozzáférésünk korlátozott (pl. közös elhelyezésben telefon hálózati berendezésekkel) 62 31

Hálózati kontroll modell Mire jutottunk? műszaki problémákat tudjuk kezelni a hálózatunkban hitvallási, politikai, pénzügyi, felhasználói, hatalmi és tulajdonjogi kérdések nagy mértékben befolyásolhatják (korlátozzák) a menedzsment lehetőségeket magukban is nehezen menedzselhetőek Megoldás? tudatában kell lennünk ezen tényezőknek, értsük meg, hogyan befolyásolják a menedzsment munkát az adott szervezetben 63 32