Велихов А.В. , Строчников К.С., Кошкин. Б.Л. Компьютерные сети: Учебное пособие по администрированию локальных и объединенных сетей
Подождите немного. Документ загружается.
маркера, бит монитора и бит резервирования.
n Обработка ТВ блоков данных разведчика. В мостах ТВ не
предусмотрен механизм обработки блоков данных
разведчика маршрута SRB. ТВ узнают о топологии сети
путем анализа адреса источника входящих блоков данных.
Они не имеют понятия о процессе поиска маршрутов SRB.
n Обработка ТВ информации поля маршрутной информации
(RIF), содержащейся в блоках данных Token Ring. Алгоритм
SRB размещает маршрутную информацию в поле RIF.
Алгоритм ТВ не имеет эквивалента RIF, и для ТВ чуждо
понятие о размещении маршрутной информации в блоке
данных.
n Несовместимость алгоритмов связующего дерева. Как ТВ,
так и SRB используют алгоритм связующего дерева для
предотвращения петель, однако конкретные алгоритмы,
используемые этими двумя способами объединения сетей с
помощью мостов, несовместимы.
n Обработка SRB блоков данных без маршрутной
информации. Мосты SRB предполагают наличие
маршрутной информации во всех блоках данных обмена
между LAN. Если в мост SRB поступают блоки данных без
поля RIF (в их числе конфигурационные сообщения и
сообщения о топологических изменениях, а также блоки
данных МАС, отправляемые из домена ТВ), они просто
игнорируются.
Трансляционное объединение с помощью мостов (TLB)
Поскольку порядок связи между двумя типами носителя не был по
настоящему стандартизован, нет ни одной реализации TLB, которую
можно назвать точной. Ниже дается описание нескольких популярных
методов реализации TLB.
При трансляции между Ethernet и Token Ring протокол TLB пере
упорядочивает биты адреса источника и пункта назначения. Проблема
встроенных адресов МАС может быть решена путем программирования
моста таким образом, чтобы он проверял адреса МАС разных типов; од
нако это техническое решение должно адаптироваться к каждому новому
типу встроенных адресов МАС. В некоторых решениях TLB просто про
веряются наиболее популярные встроенные адреса МАС. Если программ
ное обеспечение TLB работает в роутере с несколькими протоколами, то
этот роутер может успешно назначать тракты для этих протоколов и пол
ностью решить эту проблему.
Лекция 2: Объединенные сети
218
Поле RIF имеет подполе, которое указывает размер самого большо
го блока данных, который может быть принят конкретной реализацией
SRB. TLB, отправляющие блоки данных из домена ТВ в домен SRB, обыч
но устанавливают значение поля размера MTU равным 1500 для того, что
бы ограничить размер блоков данных Token Ring, входящих в домен ТВ.
Некоторые хосты не могут точно обрабатывать это поле; в этом случае
TLB вынуждены просто игнорировать те блоки данных, которые превы
шают размер MTU Ethernet.
Биты, представляющие функции Token Ring, не имеющие следст
вия в Ethernet, обычно отбрасываются протоколами TLB. Например, от
брасываются биты приоритета, резервирования и монитора Token Ring.
Что касается битов состояния блоков данных Token Ring, то они обраба
тываются поразному в зависимости от изготовителя TLB. Некоторые из
готовители TLB просто игнорируют эти биты. Другие обеспечивают уста
новку в мостах бита С, но не обеспечивают бит А. В первом случае узел
источника Token Ring не имеет возможности установить, потерян или нет
отправленный им блок данных. Сторонники этого метода считают, что
механизмы надежности, такие, как отслеживание потерянных блоков
данных, лучше реализовать в уровне 4 модели ОSI. Защитники «метода ус
тановки бита С» утверждают, что этот бит должен быть задан для отсле
живания потерянных блоков данных, но бит А не может быть установлен,
так как мост не является конечным пунктом назначения.
TLB могут образовывать программный мост между двумя домена
ми. Для конечных станций SRB мост TLB выглядит как стандартный SRB,
так как он имеет номер кольца и номер моста, связанного с ним. В этом
случае номер кольца фактически отражает весь домен ТВ. Для домена ТВ,
TLB является просто еще одним ТВ.
При объединении с помощью моста доменов SRB и ТВ информа
ция SRB удаляется. RIF обычно сохраняются в кэш для использования
последующим возвратным трафиком. При объединении с помощью мос
та доменов ТВ и SRB, TLB может проверить блок данных, чтобы узнать,
имеет ли он назначение многопунктовой адресации. Если блок данных
имеет многопунктовое или широковещательное назначение, он отправ
ляется в домен SRB в качестве разведчика связующего дерева. Если блок
данных имеет однопунктовый адрес, то TLB ищет пункт назначения в
кэш RIF. Если тракт найден, то он будет использован, а информация RIF
включается в блок данных; в противном случае этот блок данных отправ
ляется в качестве разведчика связующего дерева. Так как две этих реали
зации связующего дерева несовместимы, то, как правило, не разрешают
ся несколько трактов между доменами SRB и ТВ.
Прозрачное объединение с помощью мостов
«ИсточникDМаршрут» (SRT)
Лекция 2: Объединенные сети
219
SRT комбинируют реализации алгоритмов ТВ и SRB. SRT
используют бит индикатора маршрутной информации (routing information
indicator — RII), чтобы отличать блоки данных, использующих SRB, от
блоков данных, использующих ТВ. Если бит RII равен 1, то RIF
присутствует в блоке данных, и данный мост использует алгоритм SRB.
Если RII равен 0, то RIF отсутствует, и данный мост использует ТВ.
Как и мосты TLB, мосты SRT не являются техническим решением,
совершенным с точки зрения решения проблем объединения с помощью
мостов смешанных носителей. SRT также должны иметь дело с
описанными выше несовместимостями Ethernet/Token Ring. Скорее
всего, SRT потребует расширения аппаратных возможностей SRB, чтобы
они могли справляться с дополнительной нагрузкой, связанной с
анализом каждого пакета. Может потребоваться также программное
наращивание SRB. Кроме того, в окружениях смешанных SRT, TB и SRB,
выбранные маршруты источника должны пересекать любые доступные
SRT и SRB. Результирующие тракты могут быть потенциально
значительно хуже маршрутов связующего дерева, образованных мостами
ТВ. И наконец, смешанные сети SRB/SRT теряют преимущества SRT,
поэтому пользователи поймут, что они вынуждены осуществить полный
переход к SRT, требующий значительных расходов. Однако SRT
позволяет сосуществование двух несовместимых сред и обеспечивает
связь между конечными узлами SRB и ТВ.
SNMP
В создание протокола SNMP внесли свой вклад разработки по трем
направлениям:
HighDlevel Entity Management System (HEMS)
Система управления объектами высшего уровня. Определяет систе
му управления с рядом интересных технических характеристик. К сожа
лению, HEMS использовалась только в местах ее разработки, что в конеч
ном итоге привело к прекращению ее действия.
Simple Gateway Monitoring Protocol (SGMP)
Протокол управления простым роутером. Разработка была начата
группой сетевых инженеров для решения проблем, связанных с управле
нием быстрорастущей Internet; результатом их усилий стал протокол,
предназначенный для управления роутерами Internet. SGMP был реали
зован во многих региональных ветвях Internet.
CMIP over TCP (CMOT)
CMIP над ТСР. Пропагандирует сетевое управление, базирующее
ся на OSI, в частности, применение Common Management Information
Protocol (CMIP) (Протокол информации общего управления) для облег
Лекция 2: Объединенные сети
220
чения управления объединенных сетей, базирующихся на ТСР.
Достоинства и недостатки этих трех методов (HEMS, SGMP и
CMOT) часто и горячо обсуждались в течение второй половины 1987 г. В
начале 1988 г. был образован комитет Internet Activities Board — IAB (IAB
— это группа, ответственная за техническую разработку протоколов
Internet) для разрешения дебатов по поводу протокола сетевого управле
ния. В конечном итоге комитет IAB пришел к соглашению, что улучшен
ная версия SGMP, которая должна была называться SNMP, должна стать
временным решением; для долгосрочного применения должна быть про
анализирована одна из технологий, базирующихся на OSI (либо СМОТ,
либо сам СMIP). Для обеспечения легкого пути наращивания была разра
ботана общая структура сетевого управления (которая теперь называется
стандартной Структурой Управления Сети — Network Management
Framework).
Сегодня SNMP является самым популярным протоколом управле
ния различными коммерческими, университетскими и исследователь
скими объединенными сетями. Деятельность по стандартизации, связан
ная с SNMP, продолжается по мере того, как поставщики разрабатывают
и выпускают современные прикладные программы управления, базирую
щиеся на SNMP. SNMP относительно простой протокол, однако набор
его характеристик является достаточно мощным для решения трудных
проблем, возникающих при управлении гетерогенных сетей.
Основы технологии
SNMP является протоколом прикладного уровня, предназначен
ным для облегчения обмена информацией управления между сетевыми
устройствами. Пользуясь информацией SNMP (такой, как показатель
числа пакетов в секунду и коэффициент сетевых ошибок), сетевые адми
нистраторы могут более просто управлять производительностью сети и
обнаруживать и решать сетевые проблемы.
Модель управления
Агентами в SNMP являются программные модули, которые работа
ют в управляемых устройствах. Агенты собирают информацию об управ
ляемых устройствах, в которых они работают, и делают эту информацию
доступной для систем управления сетями (network management systems —
NMS) с помощью протокола SNMP.
Управляемое устройство может быть узлом любого типа, находя
щимся в какойнибудь сети: это хосты, служебные устройства связи,
принтеры, роутеры, мосты и концентраторы. Так как некоторые из этих
Лекция 2: Объединенные сети
221
систем могут иметь ограниченные способности управления программ
ным обеспечением (например, они могут иметь центральные процессоры
с относительно малым быстродействием или ограниченный объем памя
ти), программное обеспечение управления должно сделать допущение о
наименьшем общем знаменателе. Другими словами, программы управле
ния должны быть построены таким образом, чтобы минимизировать воз
действие своей производительности на управляемое устройство.
Так как управляемые устройства содержат наименьший общий зна
менатель программного обеспечения управления, тяжесть управления ло
жится на NMS. Поэтому NMS обычно являются компьютерами калибра
АРМ проектировщика, которые имеют быстродействующие центральные
процессоры, мегапиксельные цветные устройства отображения, значи
тельный объем памяти и достаточный объем диска. В любой управляемой
сети может иметься одна или более NMS. NMS прогоняют прикладные
программы сетевого управления, которые представляют информацию уп
равления пользователям. Интерфейс пользователя обычно базируется на
стандартизированном графическом интерфейсе пользователя (graphical
user interface — GUI).
Сообщение между управляемыми устройствами и NMS регулирует
ся протоколом сетевого управления. Стандартный протокол сети Internet,
Network Management Framework, предполагает парадигму дистанционной
отладки, когда управляемые устройства поддерживают значения ряда пе
ременных и сообщают их по требованию в NMS. Например, управляемое
устройство может отслеживать следующие параметры:
n Число и состояние своих виртуальных цепей
n Число определенных видов полученных сообщений о
неисправности
n Число байтов и пакетов, входящих и исходящих из данного
устройства
n Максимальная длина очереди на выходе (для роутеров и
других устройств объединения сетей)
n Отправленные и принятые широковещательные сообщения
n Отказавшие и вновь появившиеся сетевые интерфейсы
Типы команд
Если NMS хочет проконтролировать какоелибо из управляемых
устройств, она делает это путем отправки ему сообщения с указанием об
изменении значения одной из его переменных. В целом управляемые ус
тройства отвечают на четыре типа команд (или инициируют их):
Reads
Лекция 2: Объединенные сети
222
Для контролирования управляемых устройств NMS считывают пе
ременные, поддерживаемые этими устройствами.
Writes
Для контролирования управляемых устройств NMS записывают пе
ременные, накопленные в управляемых устройствах
Traversal operations
NMS используют операции прослеживания, чтобы определить, ка
кие переменные поддерживает управляемое устройство, а затем собрать
информацию в таблицы переменных (такие, как таблица маршрутизации
IP)
Traps
Управляемые устройства используют ловушки для асинхронных со
общений в NMS о некоторых событиях.
Различия в представлении информации
Обмен информацией в управляемой сети находится потенциально
под угрозой срыва изза различий в технике представления данных, ис
пользуемой управляемыми устройствами. Другими словами, компьютеры
представляют информацию поразному; эту несовместимость необходи
мо рационализировать, чтобы обеспечить сообщение между различными
системами. Эту функцию выполняет абстрактный синтаксис. SNMP ис
пользует для этой цели подмножество абстрактного синтаксиса, создан
ного для OSI — Abstract Syntax Notation One (ASN.1) (Система обозначе
ний для описания абстрактного синтаксиса). ASN.1 определяет как
форматы пакетов, так и управляемые объекты. Управляемый объект — это
просто характеристика чеголибо, которой можно управлять. Управляе
мый объект отличается от переменной, которая является конкретной ре
ализацией объекта. Управляемые объекты могут быть скалярными (опре
деляя отдельную реализацию) или табулярными величинами (определяя
несколько связанных друг с другом реализаций).
Базы данных управления
Все управляемые объекты содержатся в Информационной базе уп
равления (Management Information Base — MIB), которая фактически яв
ляется базой данных объектов. Логически MIB можно изобразить в виде
абстрактного дерева, листьями которого являются отдельные информа
ционные элементы. Идентификаторы объектов уникальным образом
идентифицируют объекты MIB этого дерева. Идентификаторы объектов
похожи на телефонные номера тем, что они организованы иерархически
и их отдельные части назначаются различными организациями. Напри
мер, международные телефонные номера состоят из кода страны (назна
Лекция 2: Объединенные сети
223
чаемого международной организацией) и телефонного номера в том ви
де, в каком он определен в данной стране. Телефонные номера в США да
лее делятся на код области, номер центральной телефонной станции (СО)
и номер станции, связанной с этой СО. Аналогично, идентификаторы
объектов высшего уровня MIB назначаются Международной Электротех
нической Комиссией ISO (ISO IEC). ID объектов низшего уровня назна
чаются относящимися к ним организациями.
Дерево MIB расширяемо благодаря экспериментальным и частным
ветвям. Например, поставщики могут определять свои собственные вет
ви для включения реализаций своих изделий. В настоящее время вся ра
бота по стандартизации ведется на экспериментальной ветви.
Структуру MIB определяет документ, называемый Структура Ин
формации Управления (Structure of Management Information — SMI). SMI
определяет следующие типы информации:
Network addresses (Сетевые адреса)
Представляют какойнибудь адрес из конкретного семейства про
токолов. В настоящее время единственным примером сетевых адресов яв
ляются 32битовые адреса IP.
Counters (Счетчики)
Неотрицательные целые числа, которые монотонно увеличиваются
до тех пор, пока не достигнут максимального значения, после чего они
сбрасываются до нуля. Примером счетчика является общее число байтов,
принятых интерфейсом.
Gauges (Измерительный прибор, мера, размер)
Неотрицательные целые числа, которые могут увеличиваться или
уменьшаться, но запираются при максимальном значении. Примером из
мерительного прибора является длина очереди, состоящей из выходных
пакетов (в пакетах).
Ticks (Тики)
Сотые доли секунды, прошедшие после какогонибудь события.
Примером tick является время, прошедшее после вхождения интерфейса
в свое текущее состояние.
Opaque (Мутный)
Произвольное кодирование. Используется для передачи произволь
ных информационных последовательностей, находящихся вне пределов
точного печатания данных, которое использует SMI.
Лекция 2: Объединенные сети
224
Операции
SNMP является простым протоколом запроса/ответа. Узлы могут
отправлять множество запросов, не получая ответа. Определены следую
щие 4 операции SNMP:
Get (достань)
Извлекает какуюнибудь реализацию объекта из агента.
GetDnext (достань следующий)
Операция прослеживания, которая извлекает следующую реализа
цию объекта из таблицы или перечня, находящихся в какомнибудь аген
те.
Set (установи)
Устанавливает реализации объекта в пределах какогонибудь аген
та.
Trap (ловушка)
Используется агентом для асинхронного информирования NMS о
какомнибудь событии.
Формат сообщений
Сообщения SNMP состоят из 2 частей: имени сообщества (commu
nity name) и данных (data). Имя сообщества назначает среду доступа для
набора NMS, которые используют это имя. Можно сказать, что NMS,
принадлежащие одному сообществу, находятся под одним и тем же адми
нистративным началом. Так как устройства, которые не знают правиль
ного имени сообщества, исключаются из операций SNMP, управляющие
сетей также используют имя сообщества в качестве слабой формы опозна
вания.
Информационная часть сообщения содержит специфичную опера
цию SNMP (get, set, и т.д.) и связанные с ней операнды. Операнды обо
значают реализации объекта, которые включены в данную транзакцию
SNMP.
Сообщения SNMP официально называются протокольными еди
ницами данных (protocol data units — PDU).
PDU операций get и set SNMP состоят из следующих частей:
RequestDID (идентификатор запроса)
Устанавливает связь между командами и ответами.
ErrorDstatus (состояние сбоя)
Указывает ошибку и ее тип.
Лекция 2: Объединенные сети
225
ErrorDindex (индекс ошибки)
Устанавливает связь между ошибкой и конкретной реализацией
объекта.
Variable bindings (переменные привязки)
Состоят из данных SNMP PDU. Переменные привязки устанавли
вают связь между конкретными переменными и их текущими значения
ми.
PDU ловушки несколько отличаются от PDU других операций. Они
состоят из следующих частей:
Enterprise (предметная область)
Идентифицирует тип объекта, генерирующего данную ловушку.
Agent address (адрес агента)
Обеспечивает адрес объекта, генерирующего данную ловушку.
Generic trap type (групповой тип ловушки)
Обеспечивает групповой тип ловушки.
Specific trap code (специфичный код ловушки)
Обеспечивает специфичный код ловушки.
Time stamp (временной ярлык)
Обеспечивает величину времени, прошедшего между последней по
вторной инициализацией сети и генерацией данной ловушки.
Variable bindings (переменные привязки)
Обеспечивает перечень переменных, содержащих интересную ин
формацию о ловушке.
Управление сетями IBM
IBM была одной из первых компаний, которые признали важность
полной интегрированной стратегии управления сетями. В 1986 г. IBM
предложила Open Network Management (ONA) (Управление открытыми
сетями) — структуру, описывающую обобщенную архитектуру управле
ния сетями. NetView, самое первое изделие сетевого управления для уни
версальной вычислительной машины IBM, фактически является
компонентом ONA. NetView обеспечивает связный набор услуг централи
зованного управления сетями, который дает возможность пользователям
контролировать, управлять и перестраивать конфигурацию своих сетей
SNA (Systems Network Architecture — Архитектура Системной Сети).
За время, прошедшее с момента появления ONA и NetView, IBM
постоянно совершенствовала, расширяла и и вносила другие изменения в
Лекция 2: Объединенные сети
226
технологическую базу управления сетями. В настоящее время сетевое уп
равление IBM является всеобъемлющим и чрезвычайно сложным. В по
следующих разделах дается описание наиболее важных основ некоторых
из компонентов сетевого управления IBM.
Функциональные области управления
IBM делит сетевое управление на 5 функций, ориентированных на
пользователя:
Configuration management (управление конфигурацией)
Идентифицирует ресурсы физических и логических систем и обес
печивает управление их взаимоотношениями.
Perfomance and accounting management (управление
производительностью и учетом использования ресурсов)
Обеспечивает квалификацию, измерение, сообщение и управление
реакцией, доступностью, утилизацией и использованием компонентов
сети.
Problem management (управление проблемами)
Обеспечивает обнаружение, диагностику, решение, а также средст
ва отслеживания и управления проблемой.
Operations management (Управление операциями)
Обеспечивает средства для запроса и управления распределенными
сетевыми ресурсами из центрального пункта.
Change management (Управление изменениями)
Обеспечивает планирование, управление и применение дополне
ний, исключений и модификаций в аппаратном обеспечении, микроко
дировании и программном обеспечении системы.
Эти функции сетевого управления не совсем точно коррелируются
с функциями, предложенными ISO в модели OSI.
Управление конфигурацией
Конфигурационное управление управляет информацией, описыва
ющей как физические, так и логические ресурсы информационных сис
тем и их взаимоотношения друг с другом. Эта информация обычно состо
ит из названий ресурсов, адресов, местоположений, контактов и
телефонных номеров. Функция управления конфигурацией IBM очень
близко соответствует концепции OSI об управлении конфигурацией.
С помощью средств управления конфигурацией пользователи могут
поддерживать ведомость сетевых ресурсов. Управление конфигурацией
Лекция 2: Объединенные сети
227