Tài liệu Nghiên cứu phương pháp xây dựng hệ quản lý thông tin trên mạng máy tính Internet Intranet

-1- Mục lục DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................2 DANH MỤC HÌNH VẼ ..............................................................................................3 MỞ ĐẦU ....................................................................................................................4 CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ MẠNG ...........................................7 1.1. SỰ CẦN THIẾT ..................................................................................................7 1.2. HỆ THỐNG QUẢN LÝ MẠNG OSI ..................................................................8 1.2.1. Tổng quan về hệ thống quản lý mạng ...........................................................8 1.2.2. Các mô hình quản lý mạng OSI ..................................................................14 1.2.3. Các chức năng quản lý mạng OSI ...............................................................22 1.3. CÁC GIAO THỨC CƠ SỞ QUẢN LÝ MẠNG OSI ........................................27 1.3.1. Giao thức CMOT ........................................................................................27 1.3.2. Giao thức SNMP .........................................................................................29 CHƢƠNG 2 - HỆ QUẢN LÝ MẠNG DỰA TRÊN SNMP .................................31 2.1. KIẾN TRÚC HỆ THỐNG .................................................................................31 2.1.1. Tổng quan ....................................................................................................31 2.1.2. Kiến trúc Manager và Agent .......................................................................35 2.1.3. Giao thức SNMP .........................................................................................40 2.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU THÔNG TIN QUẢN LÝ .....................................................44 2.2.1. Tổ chức thông tin quản lý ...........................................................................44 2.2.2. Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý MIB-II ......................................................47 2.3. BIỂU DIỄN THÔNG TIN QUẢN LÝ ..............................................................49 2.3.1. Cấu trúc thông tin quản lý SMI ...................................................................49 2.3.2. Định nghĩa dữ liệu trong SMI bằng ASN.1 ................................................52 2.3.3. Mã hoá thông điệp bằng BER .....................................................................55 CHƢƠNG 3 – XÂY DỰNG HỆ TÁC TỬ QUẢN TRỊ TÍCH HỢP ...................60 3.1. YÊU CẦU CHUNG ...........................................................................................60 3.2. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG .......................................................62 3.2.1. Kiến trúc và chức năng hệ thống.................................................................62 3.2.2. Cở dữ liệu thông tin quản lý........................................................................66 3.2.3. Triển khai module .......................................................................................77 3.3. THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ......................................................................83 KẾT LUẬN ..............................................................................................................88 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................90 -2- DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh ISO The International Standards Organization OSI Open System Interconnect tion MIB Managent Information Base SMI Structure of Management Information ASN.1 Abstract Syntax Notation One BER CMIS CMIP SNMP CMOT NMS Basic Encoding Rules Common Management Information Service Common Management Information Protocol Simple Network Management Protocol CMIP over TCP/IP Network Management Station Tiếng Việt Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế Mô hình kết nối hệ thống mở Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý Kiến trúc thông tin quản lý Ngôn ngữ mổ tả cú pháp trừu tượng Các quy tắc mã hoá cơ bản Dịch vụ thông tin quản lý chung Giao thức thông tin quản lý chung Giao thức quản lý mạng đơn giản CMIP trên TCP/IP Trạm quản lý mạng -3- DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 – Sự phát triển hệ thống mạng phức hợp và tốc độ truyền Hình 1.2 – Các công việc quản lý mạng Hình 1.3 – Các thành phần của hệ thống quản lý mạng Hình 1.4 – Phạm vi tổng thể của hệ thống quản lý mạng Hình 1.5 – Quản lý mạng trong mô hình OSI Hình 1.6 – Giao thức trong hệ thống quản lý mạng OSI Hình 1.7 – Mô hình tổ chức trừu tượng của môi trường quản lý mạng Hình 1.8 – Cây thông tin quản lý Hình 1.9 – Kiến trúc mô hình của quản lý OSI Hình 1.10 – Các phạm vi chức năng quản lý mạng OSI Hình 1.11 – Quy trình thực hiện trong quản lý hiệu suất Hình 1.16 – Kiến trúc CMOT Hình 1.17 – Kiến trúc SNMP Hình 2.1 – Kiến trúc Manager/Agent tổng quan Hình 2.2 – Tổng quan mô hình quản lý mạng dựa trên SNMP Hình 2.3 – Mối quan hệ giữa Manager và Agent Hình 2.4 – Kiến trúc Manager/Agent với cơ chế uỷ quyền Hình 2.5 – Tổng thể mô hình Manager/Agent Hình 2.6 – Mô hình truyền thông TCP/IP và SNMP Hình 2.7a – Định dạng thông điệp SNMP Hình 2.7b – Thông tin SNMP được bao gói trong Frame truyền Hình 2.8 – Trao đổi thông tin giữa Manager và Agent Hình 2.9 – Mô hình tổ chức logic của cơ sở thông tin quản lý Hình 2.10 – Nhánh MIB-II Hình 2.11 – Nhánh snmpV2 Hình 2.12 – Mã hoá trường Type Hình 2.13 – Mã hoá trường Length Hình 2.14 – Mã hoá kiểu dữ liệu Interger Hình 3.1 – Kiến trúc tổng quan một tác tử Hình 3.2 – Kiến trúc tác tử Hình 3.3 – Các tiến trình của máy chủ Apache Hình 3.4 – Kết quả truy nhập theo chuẩn SNMP Hình 3.5 – Giám sát thời gian thực Hình 3.6 – Giám sát thời gian thực đồng thời nhiều giá trị Trang 7 10 11 14 15 16 19 20 21 22 25 28 29 35 37 38 39 39 41 42 42 43 45 48 52 56 57 58 63 64 84 85 86 87 -4- MỞ ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển của mạng máy tính và Internet, các ứng dụng độc lập trên máy tính có xu hướng phát triển sang tương tác trên môi trường mạng (Intranet và Internet), như các ứng dụng quản lý tài chính, thương mại điện tử, trò chơi trực tuyến,... Do vậy, ứng dụng không chỉ còn là một người truy nhập sử dụng, mà sẽ có nhiều người truy nhập sử dụng và có sự tương tác. Việc hoạt động trên môi trường mạng đòi hỏi phải có sự giám sát và đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đó. Đây là một khía cạnh còn ít được quan tâm trong việc phát triển các ứng dụng loại này, bởi các nhà phát triển phần mềm thường cho rằng đảm bảo chất lượng các dịch vụ là nhiệm của các nhà phát triển công nghệ mạng và quản lý mạng. Đảm bảo chất lượng dịch vụ là một vấn đề hết sức quan trọng đối với các dịch vụ và ứng dụng mạng. Chất lượng dịch vụ thể hiện ở nhiều thành phần, tuy nhiên ngoài hạ tầng mạng và các thiết bị phần cứng, việc giám sát nhằm điều chỉnh khả năng phục vụ của ứng dụng mạng cũng rất quan trọng. Nếu không quan tâm đến vấn đề này, các ứng dụng mạng thường gặp phải các vấn đề như hiện tượng nghẽn hay quá tải do ứng dụng không đáp ứng tức thời các yêu cầu được, điều này có thể gây lỗi, thậm chí sụp đổ hệ thống. Sâu xa hơn, vấn đề không đảm bảo chất lượng dịch vụ này có thể dẫn đến việc phá sản do người dùng (khách hàng) chán nản và “quay lưng lại”. Mặt khác, việc giám sát từng thành phần trong hệ thống ứng dụng cho phép người quản lý nắm bắt được các thông tin mà người dùng quan tâm, như: thành phần nào của ứng dụng được truy nhập nhiều nhất, thông tin nào người dùng quan tâm nhất, thành phần nào ít được truy nhập,... Từ các thông tin này, người quản lý có thể điều chỉnh các thông số nhằm phục vụ tốt hơn, hoặc các thông tin đó sẽ làm cơ sở để đánh giá ứng dụng cũng như có hướng nâng cấp, phát triển phần mềm trong lương lai. Đây cũng chính là một trong những vấn đề cốt yếu để đem lại thành công cho các ứng dụng mạng. Để giải quyết bài toán trên, giải pháp tích hợp hệ tác tử quản trị cho các ứng dụng mạng là một giải pháp tối ưu và hiệu quả nhất. Giải pháp này cho phép người quản trị có thể giám sát, điều khiển khả năng phục vụ của ứng -5- dụng làm cho chất lượng dịch vụ luôn được đảm bảo. Đồng thời, giải pháp này cũng cho phép thu thập các thông tin liên quan đến việc sử dụng ứng dụng của người dùng để phục vụ kế hoạch nâng cấp hay chiến lược phát triển trong tương lai. Vấn đề tích hợp hệ tác tử quản trị mạng đã được nghiên cứu và phát triển rất nhiều trên thế giới, nhưng hầu hết là cho các thiết bị phần cứng (như Router, Switch, UPS, Printer,...) và các hệ thống chuẩn (như: hệ điều hành,...). Đối với các ứng dụng mạng phổ thông thì không nhiều, mà chủ yếu chỉ cho các ứng dụng chuyên sâu về hệ thống tuỳ theo các hãng phát triển cụ thể. Nguyên nhân là do các tác tử quản trị phải tích hợp trên các đối tượng quản lý, mà đối tượng quản lý chủ yếu là do các hãng cung cấp thiết bị phát triển. Do đó chỉ có các tác tử đặc thù tuỳ theo các hãng đó, như: tác tử cho thiết bị mạng của hãng Cisco, IBM,... Chính vì vậy, để quản lý được các đối tượng riêng buộc ta phải tự phát triển tác tử quản lý. Hơn nữa, đối với các ứng dụng mạng phổ thông đang phát triển nhiều hiện nay như: thương mại điện tử, trò chơi trực tuyến,... vấn đề này vẫn chưa được quan tâm phát triển, và hầu như là còn bỏ ngỏ. Với các vấn đề như trên, luận văn này thực hiện nhằm đưa ra được một phương pháp nghiên cứu và xây dựng hệ tác tử quản trị mạng máy tính Intranet/Internet. Mục đích cụ thể là: Về lý thuyết: Nghiên cứu hệ thống chuẩn quản lý mạng OSI, đặc biệt là mô hình chức năng và kiến trúc Manager/Agent. Phân tích hệ thống quản lý mạng dựa trên giao thức chuẩn SNMP, đây sẽ là cơ sở cho tất cả các ứng dụng quản lý mạng tuân theo SNMP. Về thực tiễn: Đưa ra được một phương pháp xây dựng một hệ tác tử quản lý thông tin trên mạng máy tính Internet/Intranet. Ứng dụng phương pháp này để xây dựng một tác tử quản trị tích hợp vào máy chủ web Apache. Luận văn được chia làm ba phần cơ bản tương ứng với ba chương: - Chương 1 - Tổng quan về quản lý mạng. Chương này trình bày các khái niệm liên quan đến vấn đề quản lý mạng, mô hình quản lý -6- mạng nổi tiếng OSI và sơ lược các giao thức quản lý mạng là CMOT và SNMP. Trong đó, quan trọng nhất là mô hình chức năng của OSI và kiến trúc Manager/Agent. - Chương 2 - Hệ quản lý mạng dựa trên SNMP. Chương này trình bày lý thuyết của một hệ quản lý mạng dựa trên giao thức quản lý mạng nổi tiếng SNMP. Hệ quản lý mạng này dựa trên kiến trúc Manager/Agent, với cách thức tổ chức thông tin quản lý mạng bằng cơ sở dữ liệu MIB lưu trữ các đối tượng cần quản lý, cách thức biểu diễn thông tin bằng kiến trúc thông tin quản lý SMI và ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu quản lý ASN.1, cách mã hoá thông tin truyền/nhận bằng quy tắc mã hoá cở bản BER. - Chương 3 - Xây dựng hệ tác tử quản trị tích hợp. Đây là chương ứng dụng các lý thuyết của hai chương trước để xây dựng một hệ tác tử quản trị cụ thể. Hệ tác tử được tích hợp cho máy chủ dịch vụ web Apache. Ngoài ba chương chính, bố cục luận văn còn có các phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo. Phần kết luận nêu tóm tắt các vấn đề đã trình trong các chương, đánh giá các kết quả đã đạt được và chưa đạt được, đồng thời đưa ra các định hướng nghiên cứu, phát triển tiếp theo. Mặc dù đã rất cố gắng, song do khuôn khổ thời gian và nhận thức hạn hẹp nên luận văn còn những hạn chế nhất định, tác giả rất mong nhận được những góp ý để vấn đề nghiên cứu này ngày càng được hoàn thiện hơn. Qua đây, tác giả xin chân thành cảm ơn tới PGS.TS Vũ Duy Lợi, người thầy hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong quá trình thực hiện luận văn này, xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô đã dạy và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội. -7- CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ MẠNG 1.1. SỰ CẦN THIẾT Như ta đã biết, những năm 70 là thập kỷ của các trung tâm mạng với sự thống trị của các hệ thống máy tính lớn (Mainframe). Việc truyền dữ liệu đã cho phép các thiết bị đầu cuối giao tiếp được với các Mainframe. Tuy nhiên, tốc độ thấp và truyền thông không đồng bộ đã làm hạn chế sự phát triển. Các nhà cung cấp Mainframe như IBM và các nhà cung cấp mạng truyền thông như AT&T hoặc các công ty điện thoại nội bộ đã quản lý các hệ thống mạng đó. Ở thời điểm này, vấn đề quản lý mạng chưa được đặt ra, vì vấn đề quản lý là hết sức đơn giản bởi chỉ tập trung ngay trên các máy tính lớn. Hình 1.1 cho ta thấy tốc độ truyền thông tin tăng tỉ lệ thuận với sự phát triển của các công nghệ mạng. Hình 1.1 - Sự phát triển hệ thống mạng phức hợp và tốc độ truyền Những năm 1980 đã có ba sự thay đổi đáng kể trong công nghệ truyền thông dữ liệu. Các bộ vi xử lý ra đời đã tạo ra một bước tiến quan trọng và đem lại nhiều tiện lợi hơn rất nhiều so với các máy tính lớn. Số lượng các mạng LAN (Local Area Network) với các máy tính nhỏ đã tăng rất nhanh. Các phương tiện truyền tốc độ cao trên diện rộng đã thúc đẩy phát triển kết nối các LAN từ các máy tính nhỏ. Việc phát triển các mạng LAN đã tạo điều -8- kiện cho việc xử lý phân tán và chuyển các ứng dụng từ hệ thống máy tính lớn vào các máy tính để bàn. Và khi việc truyền dữ liệu được chuyển sang các mạng phân tán thì vấn đề phải giám sát nhằm đảm bảo cho hệ thống mạng hoạt động tốt đã trở thành một yêu cầu cấp thiết. Và cũng ở những năm 1980 này khi các lĩnh vực về mạng đã được phát triển rất nhanh, các công ty nhận thức được các lợi ích đạt được từ việc tạo ra các công nghệ mạng, họ bắt đầu mở rộng và phát triển thêm các mạng, các công nghệ mạng mới và các sản phẩm về mạng được phát triển rất nhanh. Giữa những năm 1980, các công ty lớn đã trở thành các chuyên gia phát triển ra các công nghệ mạng. Mỗi công ty lại tạo ra một công nghệ, do đó các thiết bị và sản phẩm về mạng có nhiều sự khác nhau. Với sự phát triển đa dạng đó đã phát sinh các vấn đề khi kết nối mở rộng mạng. Nó đã làm ảnh hưởng đến cả việc quản trị mạng hàng ngày và kế hoạch, chiến lược phát triển mạng. Mỗi công nghệ mạng mới đó đòi hỏi phải có rất nhiều các nhà chuyên gia. Tuy nhiên, giữa những năm 1980 do việc bố trí nhân viên nên chỉ yêu cầu một người quản lý tất cả hệ thống mạng. Và vì thế, khi mạng máy tính phát triển phức tạp đã tạo ra một cơn khủng hoảng thực sự cho rất nhiều tổ chức. Do đó, cần thiết phải có việc quản lý mạng tự động được tích hợp qua nhiều loại môi trường khác nhau. Đây chính là lý do các chuẩn và sản phẩm về quản lý mạng đã ra đời. Và thực tiễn ngày nay cũng cho thấy, sự phức tạp của mạng máy tính này không đơn thuần chỉ thể hiện ở các chủng loại thiết bị mạng, mà nó còn thể hiện ở quy mô mạng. Hơn nữa sự phức tạp cũng còn thể hiện bởi sự đa dạng ở các dịch vụ mạng. Như vậy, giải quyết vấn đề quản lý mạng là một bài toán phức tạp. Ngoài các ứng dụng quản lý mạng, đòi hỏi người quản trị cũng cần phải am hiểu sâu sắc về tất cả các vấn đề liên quan đến hệ thống mạng. 1.2. HỆ THỐNG QUẢN LÝ MẠNG OSI 1.2.1. Tổng quan về hệ thống quản lý mạng Trước khi đi vào nghiên cứu hệ thống quản lý mạng, ta tìm hiểu khái niệm và các vấn đề liên quan về quản lý mạng. Quản lý mạng (Network Management) được định nghĩa rất khác nhau bởi nhiều người khác nhau, đó là -9- một vấn đề rộng lớn của việc quản lý các mạng máy tính. Trong một vài trường hợp, nó là một mạng đơn trợ giúp việc giám sát hoạt động mạng với một bộ phân tích giao thức. Trong một vài trường hợp khác, quản lý mạng bao gồm một cơ sở dữ liệu phân tán, tự động truy vấn các đối tượng mạng và các trạm cuối để kết sinh lược đồ đồ hoạ thời gian thực về sự thay đổi mô hình và lưu thông mạng. Còn trong trường hợp chung nhất, quản lý mạng là một dịch vụ sử dụng các công cụ, các ứng dụng và các thiết bị để trợ giúp các nhà quản lý mạng trong việc giám sát và bảo trì mạng. Trong cuốn sách “Network and Distributed System Management”, Morris Sloman đã định nghĩa như sau: “Quản lý một hệ thống liên quan đến việc giám sát và điều khiển hệ thống để nó thực hiện các yêu cầu của cả người chủ sở hữu và người sử dụng của hệ thống” (Sloman 1994). [8] Dựa trên định nghĩa của Sloman, ta có thể thấy rằng mục đích của quản lý mạng là giúp cho tổ chức đạt được các mục đích công việc bằng việc sử dụng các hệ thống quản lý mạng hiện có. Và cụ thể việc quản lý mạng bao gồm tất cả các công việc nhằm cung cấp khả năng của hệ thống mạng để giảm tối đa các chi phí và đem lại nhiều lợi ích khác. Như thế, ta có thể thấy rằng các khái niệm có các điểm khác nhau, song đều có chung một khía cạnh là sự giám sát và điều khiển. Và tất nhiên mục đích của việc quản lý mạng là nhằm làm cho hệ thống mạng hoạt động theo ý đồ của nhà quản lý. Trong đó, ta có thể hiểu: - Giám sát là các hoạt động theo dõi, phân tích trạng thái của các thành phần mạng. - Điều khiển là hoạt động làm thay đổi các tham số của các thành phần mạng để chúng hoạt động theo yêu cầu của nhà quản trị. Việc quản lý mạng bao gồm cả hai công việc là quản lý (Management) và quản trị (Administration), tương ứng là các hoạt động Proactive và hoạt động Reactive. Ta có thể mô tả các công việc quản lý mạng như hình 1.2 [8]. - 10 - Hình 1.2 – Các công việc quản lý mạng Quản lý mạng bao gồm một khối lượng lớn các công việc của cả các hoạt động proactive và reactive. Trong đó, các hoạt động reactive được hiểu là các hoạt động hàng ngày mà công việc chính là để cấu hình và giải quyết các sự cố. Ví dụ như khi có báo cáo của người dùng không thể in được, khi đó người quản trị mạng (Network hoặc LAN) sẽ là người đầu tiên xử lý sự cố. Người quản trị đó sẽ phải kiểm tra xem có thể máy in hết giấy hoặc máy trạm không được cấu hình đúng,… Thông thường, người quản trị cũng thực hiện các công việc như cấu hình cho các trạm làm việc mới, thêm người dùng, sao lưu hệ thống,… Còn các hoạt động proactive được hiểu là các hoạt động như lập kế hoạch, cài đặt và bảo trì mạng. Người quản lý mạng đôi khi cũng thực hiện cả các công việc hoạt động như các kỹ sư chuyên gia để giải quyết các vấn đề về hệ thống mạng khó hơn. Như thế hoạt động proactive có tính chất tổng quan và rộng hơn hoạt động reactive. Việc phân chia này có tính chất tương đối, vì trong thực tiễn rất nhiều trường hợp các công việc này có sự đan xen hoặc chỉ do một người thực hiện. Bây giờ ta xem xét phạm vi và các thành phần của hệ thống quản lý mạng. Một hệ thống quản lý mạng là sự tích hợp các công cụ cần thiết bao gồm cả phần cứng và phần mềm để bổ xung cho các thành phần hiện có của mạng nhằm thực hiện các chức năng quản lý mạng. Về lý thuyết, hệ thống quản lý mạng có bốn thành phần cơ bản như trong hình 1.3. - 11 - User Interface Manager of Managers Systems Database Element Management Systems Managed Objects Hình 1.3 – Các thành phần của hệ thống quản lý mạng Trong đó: - Các đối tượng quản lý (Managed Objects): là các thiết bị, hệ thống, hoặc bất kì thực thể nào trên mạng cần được giám sát và quản lý. Các đối tượng này không hẳn là một bộ phận của phần cứng hay phần mềm, mà thể là một chức năng hoạt động được cung cấp trên mạng. - Hệ thống quản lý cơ sở (Element Management System - EMS): có nhiệm vụ quản lý một phần cụ thể của mạng, đó có thể là các đường liên kết, các bộ ghép kênh, các hệ thống mạng LAN hoặc các phần mềm ứng dụng. - Manager of Managers Systems (MoM): MoM có thể hiểu là đây chính là trung tâm quản lý điều hành mạng. MoM tích hợp thông tin từ các EMS và các cảnh báo liên quan giữa chúng, tiến hành phân tích các thông tin này và chuyển kết quả phân tích, tổng hợp tới giao diện người dùng. Trong hầu hết các trường hợp thì các dữ liệu thu được sẽ được lưu trong một cơ sở dữ liệu để MoM xử lý. - Giao diện người dùng (User Interface): các thông tin chuyển tới giao diện người dùng bao gồm: các thông tin thời gian thực, các báo động, hoặc các báo cáo phân tích về khuynh hướng tiến triển của - 12 - các số liệu thống kê liên quan đến một đối tượng quản lý. Các báo cáo này cũng được chuyển tới hệ thống thông tin quản lý (Management Information System - MIS) theo yêu cầu của người quản trị. Dữ liệu mà MIS thu được có thể được sử dụng để đưa ra các giải pháp tối ưu hoá các hoạt động, các chức năng của hệ thống mạng. Thông thường hệ thống quản lý mạng gồm các chức năng chính sau:  Quản lý đối tượng  Quản lý trạng thái  Thông báo sự kiện và quản lý sự kiện  Điều khiển nhật ký  Thông báo cảnh báo an ninh  Tính toán và quản lý tính toán  Quản lý hiệu suất * Chức năng quản lý đối tượng có nhiệm vụ là làm thế nào để khởi tạo, xoá bỏ, kiểm tra và thay đổi các giá trị thuộc tính của các đối tượng đang tồn tại trên mạng. Nó cũng đưa ra các thông báo khi giá trị thuộc tính này thay đổi. Đây là chức năng quản lý quan trọng nhất. Về bản chất, quản lý hệ thống là giải quyết vấn đề quản lý các đối tượng, mỗi một đối tượng có thể đại diện cho một vài thực thể. Hệ thống quản lý sẽ theo dõi, điều khiển các đối tượng và thuộc tính của chúng. Chức năng này liên quan đến chuẩn X730/ISO 10164-1. * Chức năng quản lý trạng thái cho phép giám sát trạng thái của đối tượng và nhận các thông báo phản ứng lại những thay đổi trạng thái của đối tượng quản lý. Trạng thái quản lý của một đối tượng biểu hiện điều kiện tức thời về tính sẵn sàng và khả năng hoạt động của tài nguyên liên quan. Các lớp đối tượng quản lý khác nhau sẽ có các thuộc tính khác nhau, tuy nhiên chúng cần phải có các trạng thái quản lý chung cho hầu hết các tài nguyên, điều này đã được chuẩn hoá trong X.731/ISO 10146-2. - 13 - * Chức năng thông báo sự kiện và quản lý sự kiện được thể hiện trong chuẩn X.734/ISO 10164-4 và X.734/ISO 10164-5. Các thông báo được phân loại theo sự kiện cùng với các tham số và ngữ nghĩa của chúng. Thông thường các thông báo được kết hợp với việc quản lý lỗi. Những thông báo được cung cấp thông thường gồm các loại hư hỏng, các khả năng gây xung đột và mức độ nghiêm trọng của sự cố. Báo động là một kiểu thông báo riêng liên quan đến việc phát hiện các sự kiện bất thường trên mạng. * Điều khiển nhật ký: chuẩn X.735/ISO 10146-6 đưa ra một mô hình để nhật ký sự kiện có thể điều khiển được. Trong đó có một bộ lọc để xác định xem những sự kiện nào được phép ghi vào nhật ký. Mỗi sự kiện nhật ký bao gồm một bản ghi, các thông tin về sự kiện sẽ được chức năng thông báo sự kiện cung cấp. * Chức năng thông báo cảnh báo an ninh thể hiện trong chuẩn X736/ISO 10164-7. Chuẩn này mô hình hoá việc báo cáo các sự kiện liên quan đến an ninh và các thao tác sai trong hoạt động hoặc cơ chế an ninh. * Chức năng tính toán và quản lý tính toán được mô tả trong chuẩn X742/ISO 10146-10. Chuẩn này xác định một mô hình để tính toán việc sử dụng tài nguyên hệ thống và một cơ chế để đặt các giới hạn tính toán. * Chức năng quản lý hiệu suất có nhiệm vụ giám sát và điều khiển hiệu suất hệ thống, nhằm cung cấp số liệu thống kê liên quan đến đo hiệu suất và xác định dữ liệu thống kê hiệu suất. Để hình dung rõ hơn ta xem xét bức tranh tổng thể phạm vi các hệ thống quản lý mạng trên hình 1.4. - 14 - Hình 1.4 - Phạm vi tổng thể của hệ thống quản lý mạng Trong hình 1.4, phía trái mô hình là các ứng dụng tập trung, như hệ thống điều khiển tính toán hoặc các cơ sở dữ liệu ứng dụng. Phía bên phải là các ứng dụng phân tán, như các ứng dụng client/server chạy trên mô hình mạng LAN. Còn ở chính giữa là các thành phần trung gian gắn kết các loại hệ thống khác nhau tạo ra hệ thống giao vận diện rộng. Hệ thống giao vận này bao gồm cả các mạng chung, mạng riêng và các phần mềm mạng. Như vậy, ta đã xem xét tổng quan về các khái niệm, chức năng cơ bản và các vấn đề liên quan về hệ thống quản lý mạng. Phần sau đây ta sẽ nghiên cứu chi tiết về mô hình quản lý mạng OSI, đây là một mô hình cơ bản nhất làm cơ sở để phát triển các hệ thống quản lý mạng. 1.2.2. Các mô hình quản lý mạng OSI Mô hình ISO/OSI là chuẩn cho các hệ thống mạng máy tính được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1978. Ngoài mô hình tham chiếu mạng bảy tầng nổi tiếng, ISO/OSI còn có mô hình quản lý mạng như: - Mô hình tổ chức - 15 - - Mô hình thông tin - Mô hình chức năng. Tuy nhiên, đó là các mô hình lý thuyết, để thực hiện các hoạt động quản lý mạng, ISO/OSI sử dụng kiến trúc Magager/Agent, đây là kiến trúc cơ bản nhất làm cơ sở phát triển cho rất nhiều ứng dụng quản lý mạng. Trước hết ta xem xét các mối tương quan giữa mô hình tham chiếu bảy tầng và vấn đề quản lý mạng của hệ thống chuẩn ISO/OSI. Hình 1.5 - Quản lý mạng trong mô hình OSI Trong hình 1.5 trên, các ứng dụng quản lý mạng có nhiệm vụ quản lý mạng tương tác và các chức năng mạng nội bộ. Trong khi mô hình thực thể OSI còn chưa được thực thi thì các thành phần kiến trúc của nó đã được nhiều hệ thống hỗ trợ như hệ thống thư điện tử, các dịch vụ thư mục và các phần - 16 - mềm quản lý mạng. Thực tiễn lịch sử đã minh chứng điều này, tuy nhiên giá trị đích thực của mô hình OSI lại ở trong cách tổ chức kiến trúc mà nó cung cấp cho mạng lưới các nhà cung cấp hơn là trong các thực hiện giao thức chi tiết. Các thao tác của giao thức trong mô hình quản lý mạng OSI có thể được mô tả trong hình 1.6. Hình 1.6 – Giao thức trong hệ thống quản lý mạng OSI Giả sử rằng trạm quản lý cần lấy thông tin từ một bảng định tuyến, khi đó nó cần kết sinh một thông điệp yêu cầu và đưa qua các tầng của ngăn xếp giao thức. Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) sẽ chèn thông điệp (hoặc một phần thông điệp nếu nó quá dài) vào một Frame để truyền (trong mô hình trên thể hiện một Ethernet LAN, do đó Ethernet Frame sẽ chứa thông điệp - 17 - yêu cầu). Tiếp theo tầng liên kết dữ liệu sẽ chuyển Frame này vào dòng bit và truyền nó trên mạng vật lý đến nơi nhận. Tại trạm tiếp nhận có thể thực hiện một tiến trình để xử lý yêu cầu và kết sinh thông điệp trả lời. Quá trình trả lời cũng diễn ra tương tự như quá trình gửi thông điệp yêu cầu. Như thế, các chuẩn OSI bao gồm một mô hình kiến trúc và một giao thức quản lý mạng. Kiến trúc quản lý mạng ở đây chính là Manager/Agent, kiến trúc này gồm một số các thành phần tương tác và cở sở quản lý mạng OSI định nghĩa các chức năng cho các thành phần này. Cụ thể là ISO/IEC 7498-4 định nghĩa các khung cơ sở quản lý mạng, ISO/IEC 9595 (hoặc CCITT X.710) định nghĩa dịch vụ thông tin quản lý chung CMIS (Common Management Information Service), còn ISO/IEC 9596-1 (hoặc CCITT X.711) định nghĩa giao thức thông tin quản lý chung CMIP (Common Management Information Protocol). Sau đây ta xem xét tổng quan kiến trúc và các thành phần cơ bản của kiến trúc Manager/Agent. Kiến trúc này bao gồm các thành phần sau: - Một trạm quản lý (Manager) - Một hệ thống thực thể được quản lý (gồm tác tử quản lý (Agent) và các đối tượng quản lý) - Một cơ sở dữ liệu thông tin quản lý - Giao thức quản lý mạng * Trạm quản lý (Manager) có nhiệm vụ cơ bản là cung cấp giao diện giữa người quản trị mạng và các thiết bị được quản lý. Manager cũng cung cấp quy trình quản lý mạng. Quy trình quản lý thực hiện các công việc như đo lường lưu thông trên các phần mạng hoặc ghi các tốc độ truyền và địa chỉ vật lý của giao tiếp mạng trên bộ định tuyến. Trạm quản lý cũng cung cấp một vài loại kết xuất để trình diễn dữ liệu quản lý như dạng đồ hoạ hay trạng thái tĩnh,… * Hệ thống được quản lý bao gồm các tác tử quản lý (Agent) và các đối tượng quản lý. Agent thực hiện các thao tác quản lý mạng như thiết lập các tham số cấu hình, thu thập trạng thái của các đối tượng quản lý. Các đối tượng - 18 - quản lý gồm các trạm làm việc, các máy chủ, bộ định tuyến, mạch truyền thông,… * Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý mạng còn được gọi là Management Information Base – MIB. MIB được kết nối với cả trạm quản lý và hệ thống được quản lý. Để định nghĩa cấu trúc dữ liệu trong MIB, người ta sử dụng cách tổ chức logic gọi là kiến trúc thông tin quản lý SMI (SMI – Structure of Management Information). SMI được tổ chức thành một cây cấu trúc, bắt đầu từ gốc (root) với các nhánh là các đối tượng được quản lý tổ chức như các mục logic. MIB thể hiện các đối tượng quản lý như các lá của nhánh. * Giao thức quản lý cung cấp cách thức cho Manager, các đối tượng quản lý và các Agent có thể liên lạc truyền thông được với nhau. Để thiết lập quá trình kết nối, giao thức sẽ định nghĩa các thông điệp. Các thông điệp này có thể hiểu như các lệnh, các trả lời và các thông báo. Manager dùng các thông điệp này để yêu cầu các thông tin quản lý và Agent dùng chúng để trả lời cho Manager. Bây giờ ta xem xét một số mô hình lý thuyết về quản lý mạng của ISO/OSI. Bài thuyết trình của Mark Klerer “The OSI Management Architecture: An Overview” (Klerer, S. Mark. “The OSI Management Architecture: An Overview.” IEEE Network (March 1988): 20–29) [11] đã chia môi trường quản lý OSI thành các mô hình lý thuyết: mô hình tổ chức, mô hình thông tin, và mô hình chức năng. * Mô hình tổ chức (Hình 1.7) sử dụng một miền quản lý. Miền này chứa đựng một hoặc nhiều hệ thống quản lý, hệ thống được quản lý, và miền con. Hệ thống được quản lý chứa đựng các đối tượng quản lý. Mỗi đối tượng là một tài nguyên mạng mà một trong số hệ thống quản lý có thể giám sát hoặc điều khiển. - 19 - Hình 1.7 – Mô hình tổ chức trừu tượng của môi trường quản lý mạng Từ mô hình này ta có thể thấy đầu tiên là ứng dụng quản lý mạng của Manager phải tương thích với phía Agent, điều này CMIP có thể cung cấp. Thứ hai là các tầng khác của hai kiến trúc cũng phải tương thích, tức là nếu tầng mạng của quá trình giao tiếp dùng giao thức mạng ISO không hướng kết nối (ISO Connectionless Network Protocol - CLNP) thì bộ định tuyến cũng phải hiểu giao thức này. Ví dụ như nếu quá trình giao tiếp sử dụng lược đồ đánh địa chỉ mạng CLNP để chèn 20 octet địa chỉ CLNP trong tiến trình xử lý của tầng mạng thì tiến trình xử l‎ý tầng mạng của bộ định tuyến cũng phải nhận ra và xử lý được. Cuối cùng, tương tự như đường vật lý, nó cũng cần phải kết nối Manager và Agent. - 20 - Hình 1.8 – Cây thông tin quản lý * Mô hình thông tin được kết nối với mô hình tổ chức sẽ định rõ cấu trúc thông tin quản lý (SMI) và cơ sở thông tin quản lý (MIB). Như trong hình 1.9, ta có thể thấy một kiến trúc cây nhóm các đối tượng chia sẻ, các đặc tính tương tự vào các lớp. Các đối tượng này được thể hiện như các mục từ trong cây thông tin quản lý, mỗi mục từ định nghĩa các thuộc tính và giá trị. * Mô hình chức năng định nghĩa năm phạm vi quản lý mạng dùng cho các mục tiêu đặc thù, đó là: - Quản lý cấu hình Quản lý lỗi Quản lý hiệu xuất Quản lý tính toán Quản lý an ninh Đây có lẽ là mô hình được nghiên cứu và triển khai nhiều nhất trong các ứng dụng quản lý mạng, do đó nó được coi là mô hình chuẩn khi nói đến