Современные принципы и технологии управления инфокоммуникационными
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
А.В. Гаврилов
СОВРЕМЕННЫЕ ПРИНЦИПЫ И ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ
ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫМИ СЕТЯМИ
Лабораторный практикум
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2015
УДК 004.057.4 : 621.39 Г12
Рецензенты:
канд. техн. наук И.Л. Котельников
(ООО «Сотрудник», г. Пермь); д-р техн. наук, профессор А.А. Южаков
(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)
Гаврилов, А.В.
Г12 Современныепринципыитехнологииуправленияинфокоммуникационнымисетями: лабораторныйпрактикум/ А.В. Гаврилов. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – 109 с.
ISBN 978-5-398-01438-9
Рассмотрены вопросы разработки, моделирования и мониторинга элементов систем управления инфокоммуникационными сетями.
Особенностью структуры предложенного издания является то, что в процессе выполнения лабораторного практикума студенты выполняют сквозное проектирование элементов системы управления от изначальной разработки и отладки модуля до проверки его функционирования во взаимодействии с промышленной системой управления.
Предназначено для студентов направления 210700.62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», изучающих принципы и технологии управления инфокоммуникационными сетями. Может быть полезно студентам смежных направлений подготовки.
УДК 004.057.4 : 621.39
ISBN 978-5-398-01438-9 |
© ПНИПУ, 2015 |
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение........................................................................................................ |
5 |
|
Лабораторная работа №1. Проектирование и создание базы |
|
|
управляющей информации SNMP.............................................................. |
7 |
|
1. |
Разработка функциональной модели................................................. |
7 |
2. |
Разработка информационной модели................................................ |
8 |
3. |
Формализация информационной модели в соответствии |
|
со структурой информации управления SNMP. Разработка MIB .... |
10 |
|
4. |
Готовый MIB мультиплексора......................................................... |
22 |
5. |
Компиляция MIB файлов ................................................................. |
27 |
|
5.1. Общая информация об интерфейсе программы |
|
|
MIB Compiler .................................................................................... |
27 |
|
5.2. Загрузка и редактирование....................................................... |
29 |
|
5.3. Компиляция................................................................................ |
29 |
|
5.4. Просмотр MIB-модуля.............................................................. |
31 |
6. |
Задание на лабораторную работу.................................................... |
32 |
7. |
Требования к содержанию отчета по лабораторной работе......... |
33 |
Контрольные вопросы .......................................................................... |
33 |
|
Лабораторнаяработа№2. Изучение взаимодействияагент-менеджер |
|
|
попротоколуSNMP спомощьюсимулятораSNMP-агента........................ |
34 |
|
1. |
Конфигурирование и настройка симулятора SNMP-агента ......... |
35 |
|
1.1. Формат конфигурационного файла симулятора |
|
|
SNMP-агента..................................................................................... |
35 |
|
1.2. Описание системных переменных........................................... |
36 |
|
1.3. Описание переменных разработанного MIB .......................... |
39 |
|
1.4. Блок описания SNMP уведомлений (traps). ............................ |
43 |
|
1.5. Настройка и запуск симулятора SNMP-агента....................... |
43 |
2. |
Проверка работы агента с помощью программы MIB Browser.... |
46 |
|
2.1. Общие сведения о программе MIB Browser ........................... |
46 |
|
2.2. Проверка функционирования агента....................................... |
50 |
3. |
Анализ блоков данных протокола SNMP ....................................... |
55 |
|
3.1. Структура пакетов протокола SNMP ...................................... |
55 |
|
3.2. Настройка ПО для захвата и анализа пакетов |
|
|
протокола SNMP............................................................................... |
62 |
|
3.3. Захват и анализ пакетов протокола SNMP ............................. |
65 |
4. |
Задание на лабораторную работу.................................................... |
66 |
5. |
Требования к содержанию отчета по лабораторной работе......... |
67 |
Контрольные вопросы .......................................................................... |
67 |
|
|
|
3 |
Лабораторная работа №3. Изучение принципов управления |
|
|
и мониторинга телекоммуникационных сетей на примере |
|
|
промышленной системы управления....................................................... |
68 |
|
1. |
Сетевой менеджер SNMPc. Общие сведения................................. |
68 |
2. |
Изучение взаимодействия агента с сетевым |
|
менеджером SNMPc.............................................................................. |
71 |
|
|
2.1. Настройка сетевого менеджера SNMPc .................................. |
71 |
|
2.2. Создание объекта карты сети................................................... |
72 |
|
2.3. Работа с объектом карты .......................................................... |
73 |
|
2.4. Работа с уведомлениями........................................................... |
75 |
|
2.5. Пользовательские меню объекта карты.................................. |
77 |
3. |
Задание на лабораторную работу.................................................... |
79 |
4. |
Требования к содержанию отчета по лабораторной работе......... |
80 |
Контрольные вопросы .......................................................................... |
80 |
|
Лабораторная работа №4. Организация мониторинга |
|
|
оборудования и рабочих станций с использованием |
|
|
различных способов доступа ................................................................ |
82 |
|
1. |
Описание лабораторного стенда...................................................... |
82 |
2. |
Описание формата структур данных XML..................................... |
83 |
3. |
Анализ MIB SNMP для блока ТЛС-31 ............................................ |
88 |
4. |
Выполнение лабораторной работы. Реализация мониторинга |
|
оборудования с помощью технологии шлюзования.......................... |
89 |
|
|
4.1. Настройка и работа с менеджером SNMPc............................. |
89 |
|
4.2. Запуск программного обеспечения шлюза КПО-SNMP ....... |
92 |
|
4.3. Опрос общей информации для блоков ТЛС-31...................... |
94 |
|
4.4. Создание пользовательских пунктов контекстного |
|
|
меню опроса таблиц блока ТЛС-31 ................................................ |
95 |
|
4.5. Индикация событий и аварий................................................... |
96 |
5. |
Мониторинг персонального компьютера по протоколу SNMP ... |
96 |
6. |
Требования к содержанию отчета по лабораторной работе......... |
98 |
Контрольные вопросы .......................................................................... |
99 |
|
Заключение............................................................................................... |
100 |
|
Список использованных источников..................................................... |
102 |
|
Приложение 1. Типы данных SNMP..................................................... |
103 |
|
Приложение 2. Кодирование BER типов данных SNMP ................. |
108 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Компетентность выпускника вуза направления 210700.62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» зависит от степени освоения им не только теоретического материала, но и в большей степени от наличия умений и навыков работы с современными программно-аппаратными средствами, которые составляют основу инфокоммуникационных сетей. Современные инфокоммуникационные сети представляют собой сложные гетерогенные системы, требующие непрерывного мониторинга и управления. Опыт владения навыками работы с современными технологиями управления инфокоммуникационными сетями и системами может быть сформирован у студентов при выполнении лабораторного практикума по дисциплине «Современные принципы и технологии управления инфокоммуникационными сетями», которая относится к базовой части цикла профессиональных дисциплин и является обязательной при освоении основной образовательной программы магистратуры 21070051.68 «Сети, узлы связи и распределение информации».
Одной из наиболее распространенных технологий управления инфокоммуникационными сетями является управление по протоколу SNMP. Поэтому в качестве основы для программноаппаратного обеспечения лабораторной базы была выбрана именно эта технология.
Особенностью представленного курса лабораторных работ является процесс сквозного проектирования: результаты каждой предыдущей лабораторной работы являются исходными данными к выполнению следующей. Таким образом, каждая последующая лабораторная работа является логическим продолжением предыдущей. В процессе выполнения лабораторного практикума студенты выполняют сквозное проектирование элементов системы управления инфокоммуникационной сети от изначальной разработки и отладки модуля до проверки его функционирования во взаимодействии с промышленной системой управления.
5
По результатам выполнения каждой лабораторной работы студенты должны оформить отчет, в котором следует привести краткое описание используемого программного обеспечения, разработанного информационного обеспечения, анализ выполненных экспериментов и полученных результатов.
Защита отчета производится в виде собеседования по представленным результатам лабораторной работы и по соответствующим темам теоретического материала.
Полученные во время выполнения лабораторных работ умения и навыки позволят студентам использовать освоенные современные инструменты и технологии в их профессиональной деятельности.
6
Лабораторная работа №1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ БАЗЫ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНФОРМАЦИИ SNMP
Цель работы: изучить принципы создания базы управляющей информации для управления сетевыми ресурсами по протоколу SNMP.
Проектирование базы управляющей информации (Management Information Base – MIB) делится на два основных этапа:
разработка функциональной модели и разработка информационной модели
1. Разработка функциональной модели
На основании знаний о предметной области моделирования необходимо составить функциональную модель заданного устройства с точки зрения мониторинга и управления. Этап характеризуется слабой формализуемостью, и успешность его выполнения зависит от опыта разработчика и его знаний в данной предметной области.
Необходимо определить объекты модели устройства и их параметры, уточнить возможные значения параметров, возможные аварийные сообщения и т.п.
При описании по возможности следует использовать автоматные модели, описываемые графами с определением состояний и переходов.
Врезультате разработки функциональной модели должно быть составлено вербальное описание объектов и, при необходимости, нарисованыграфыпереходов изодного состояниявдругое.
Вкачестве примера рассмотрим описание интерфейсов первичного мультиплексора.
Составимописаниенеобходимыхпараметровоборудования: 1. Источник синхронизации.
2. Номер порта источника синхронизации.
7
3.Таблица портов. Информация по каждому порту: номер порта, тип линейного кода,
тип физической среды, состояние шлейфа.
4.Аварии, возникающие на порту.
2. Разработка информационной модели
Информационная модель получается на основе формального описания функциональной модели с использованием правил описания объектов в соответствии с выбранным стандартом управления. Поскольку требуется разработать модель для управления с помощью протокола SNMP, то необходимо использовать для описания язык ASN.1 и правила SMI SNMP. Типы данных ASN.1, и примеры их использования приведены в приложении 1.
Таким образом, для каждого объекта, определенного
вфункциональной модели, необходимо указать тип данных ASN.1 и возможный диапазон значений. Для объектов, сгруппированных
втаблицу, следует указать их порядок в таблице и добавить дополнительную индексную переменную, которая будет первой в таблице. Далее следует определить местоположение объектов в дереве регистрации ISO, назначивобъектныеидентификаторы.
На последнем этапе необходимо выполнить описание (выполнить формализацию информационной модели) в виде модуля базы информации управления (Management Information Base –
MIB) в соответствии с требованиями структуры управляющей информации SNMP версии 2 [1].
Уточним параметры, определенные при описании функциональной модели для нашего примера:
Источник синхронизации – возможные значения: внут-
ренний, внешний, от порта.
Номерпортаисточникасинхронизации– целоечисло, до255. Переменные для таблицы портов:
номер порта – целое число, до 255;
типлинейногокода– возможныезначения: HDB3, CMI, AMI;
8
тип физической среды – возможные значения: коаксиальный кабель, симметричная пара, оптический кабель;
состояние шлейфа – возможные значения: включен, выключен.
Аварии, возникающие на порту (сообщения): LOS (Loss Of Signal), LOF (Loss Of Frame), LOM (Loss Of Multiframe).
Таким образом, в модуле MIB SNMP будут описаны 2 скалярные переменные (источник синхронизации и номер порта источника синхронизации), таблица с 4 столбцами (номер порта, тип линейного кода, тип физической среды и состояние шлейфа) и 3 уведомления (LOS, LOF, LOM).
Составим дерево регистрации объектов разрабатываемого модуля. Регистрация проводится в ветке pstu (4451). Нумерацию объектов следует выполнять по порядку. Дерево регистрации показано на рис. 1.
iso enterprises
pstu (4451) nm (1) hardware (2) tk_mux (1)
syncSource (1) syncPort (2) portTable (3) tk_mux_portTraps (4)
portEntry (1) los (1) lom (2) lof (3)
portIndex (1)
lineCoding (2) loopbackStatus (4) lineType (3)
Рис. 1. Дерево регистрации объектов проектируемого MIB
9
3. Формализация информационной модели в соответствии со структурой информации управления SNMP. Разработка MIB
Описание MIB выполняется в виде модуля, каждый модуль оформляется в отдельном текстовом файле. MIB описывается с помощью нотации абстрактного синтаксиса (Abstract Syntax Notation One – ASN.1) и имеет следующую структуру:
имя-модуля DEFINITIONS ::= BEGIN
IMPORTS
Импортируемый тип данных или узлы дерева, FROM имя модуля, откуда импортируются данные
...;
вызов макроса MODULE-IDENTITY вызовы макросов OBJECT-IDENTITY,
TEXTUAL-CONVENTION, OBJECT-TYPE,
NOTIFICATION-TYPE (TRAP-TYPE для SNMPv1), OBJECT-GROUP, NOTIFICATION-GROUP, MODULE-COMPLIANCE,
AGENT-CAPABILITIES
END
Имя создаваемого модуля определим как TK-MUX-MIB. Для описания модуля потребуются следующие структуры
(макросы), типы данных и узлы дерева:
Макросы MODULE-IDENTITY, OBJECT-TYPE, NOTI-
FICATION-TYPE
Тип данных DisplayString Узел дерева enterprises
Начало MIB’а, описывающего интерфейсы первичного мультиплексора, будет выглядеть следующим образом:
TK-MUX-MIB DEFINITIONS ::= BEGIN
10