Problem: Dumme Agenten. Kapitel 8 Remote Monitoring (RMON) Remote Network Monitoring (RMON) Motivation Entferntes Überwachen

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1 Fachgebiet Kommunikationsnetze Technische Universität Ilmenau Problem: Dumme Agenten Kapitel 8 Remote Monitoring (RMON) Motivation RMON 1 RMON 2 Im Internet erfolgt die eigentliche Managementfunktionalität im Manager, die Agenten bieten lediglich die Schnittstelle zu den Managed Objects. Zwangsweise muss der Manager den Agent abfragen, wenn er Informationen benötigt, und diese dann selbst bearbeiten. Für ein funktionierendes Management muss somit eine Netzverbindung zwischen Manager und Agent bestehen. Idee: Agenten können beauftragt durch den Manager ohne direkte Kommunikation Daten sammeln und aufbereiten. Anwendungsfall: Leistungs-, Abrechnungs- und Fehlermanagement durch entferntes Überwachen. PuVvKn, SoSe Motivation Entferntes Überwachen Remote Network Monitoring (RMON) Grundlegendes Ziel: Gewährleistung des optimalen Betriebs eines Netzwerks durch ständige (entfernte) Überwachung So genannte Business Objectives : Verfügbarkeit & Konnektivität Netzwerk- und Systemausfälle/-fehler freier Zugang eingeschränkter Zugang Leistungsfähigkeit Antwortzeit & Bandbreite Engpässe ("Bottlenecks"), Fehlkonfigurationen, Auslastung,... Anpassungsfähigkeit steigende Anzahl an Benutzern und Netzkomponenten ständige Konfigurationsänderungen Inventarisierung & Abrechnung einheitliches Überwachungskonzept? PuVvKn, SoSe Beginn der RMON-Entwicklung in der IETF 1991 RMON1, 1997 RMON2 RMON1 "echter" Internet-Standard mit RFC 2819 (Mai 2000) Grundidee: Sog. Sonden (Engl.: "probe") analysieren den im Netzwerk auftretenden Verkehr, nehmen eine Filterung vor und speichern Informationen zur späteren Auswertung". Jede Sonde besitzt ein/mehrere Netzwerkschnittstellen Paketaufzeichnung im "promiscuous mode" Einsatz von SNMP: Konfiguration + Management der Sonde Aufsetzen von Überwachungsaufträgen Auslesen der gespeicherten Daten + Statistiken PuVvKn, SoSe Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. Jochen Seitz 1

2 Ziele von RMON eigenständige Arbeitsweise der Sonden kein ständiger Kontakt zu Managementstation(en) notwendig Ausfall der Konnektivität zeitweise tolerierbar proaktive Überwachung selbständige, kontinuierliche Überwachung der Leistungsfähigkeit von Geräten/Netzen mittels RMON-Sonden Versenden von Benachrichtigungen Erstellen einer "History" Erkennung von Fehler-/Ausnahmesituationen Definition/Konfiguration von Fehlerzuständen durch Benutzer, Benachrichtigung der Managementstationen Erzielen eines Mehrwerts (value-added data) Filter-/Auswertungsfunktionen Unterstützung mehrerer Manager PuVvKn, SoSe RMON-Sonden (I) stand-alone probe dedizierte Hardware-Komponente ausreichend Speicher und Rechenleistung notwendig embedded probe als Software in Gerät integriert evtl. Einfluss auf Leistung der überwachten Komponente hosted Probe: selbst. Hardware-Modul SNMP Agent SNMP Agent Managed Objects Router distributed probe Softwarelösung Funktionalität auf verschiedene Komponenten verteilt proprietäres Protokoll zum Einsammeln der Informationen von den überwachten (verteilten) Komponenten Sonde Sonde Managed Objects PuVvKn, SoSe RMON-Sonden (II) RMON in geswitchten Umgebungen: Copy/Diagnostic-Port eines Switches, an dem der gesamte Verkehr mit ausgegeben wird Problem: Ausgabe/Verarbeitung aller Pakete bei hohem Datenaufkommen oftmals zu aufwendig - nur fehlerfreie Pakte an Copy-Port weitergeben - nicht alle Ports an Copy-Port weiterleiten - Analyse nur eines Teils der Pakete (statistical sampling) steerable probe: kann den gesamten Verkehr eines/mehrerer Ports überwachen Überwachung aller Ports mittels RMON1+RMON2 oft zu aufwendig! Sonde Copy Port Server Switch PC PC PuVvKn, SoSe Grundlegende Überlegungen zur entfernten Überwachung Grundlage: SNMP Manager muss RMON-Agenten beauftragen Agent soll im Auftrag mehrerer Manager arbeiten können Ablage von Aufrufparametern und Ergebnissen Geeignete Datenstruktur: Tabelle Manager muss beim Agenten neue Zeilen erzeugen können! Spalte Status (analog zum RowStatus) Zeile existiert nicht Aktion des Managers Aktion des Agenten create Request invalid under Creation valid Wert kann nur gesetzt werden Wert kann gelesen und gesetzt werden PuVvKn, SoSe Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. Jochen Seitz 2

3 Index Control Control Data Data Planung und Verwaltung von Kommunikationsnetzen Sommersemester 2014 Erstellen von Überwachungsaufträgen Eine Netzüberwachung kann erst dann stattfinden, wenn entsprechende Aufträge in der Sonde konfiguriert sind. a) Kombinierte Kontroll-/Datentabelle gemeinsame Tabelle für Konfigurationsparameter und Ergebnisse b) Getrennte Kontroll-/Datentabelle getrennte Tabellen für Konfiguration und Daten-/Ergebnisspeicherung Index der Kontrolltabelle muss Teil des Index der Datentabelle sein, um Ergebnisse zuordnen zu können Einträge in Datentabelle werden bei Anhalten/Modifikation des Überwachungsauftrages gelöscht Datentabelle Kontrolltabelle Auftragserteilung Sonden von mehreren Managementstationen nutzbar a) Aufträge aller Managementstationen sind identisch gleichzeitiges Auslesen der Ergebnisse unproblematisch b) individueller Auftrag von jeder Managementstation beschränkte Ressourcen der Sonde können zu Konflikten führen: z.b. neue Aufträge nicht möglich, Konkurrenz um Ressourcen, fehlende Freigaben etc. jeder Überwachungsauftrag enthält Identifikator des Auftraggebers sog. "Ownerstring" (in Kontrolltabelle) Aufträge können erkannt und ggf. gelöscht bzw. mit anderen Auftraggebern abgestimmt werden Problem: keine "harten" Kriterien, Kooperation notwendig! PuVvKn, SoSe PuVvKn, SoSe RMON-MIB RMON1 Statistics-Gruppe i.w. 19 verschiedene Gruppen von Managementobjekten Definitionen der Objektgruppen über verschiedene Module verteilt RMON1-Gruppen statistics(1) history(2) alarm(3) host(4) hosttopn() matrix(6) filter(7) capture(8) event(9) iso(1) org(3) dod(6) internet(1) mgmt(2) mib(1) rmon(16) RMON2-Gruppen protocoldir(11) protocoldist(12) addressmap(13) nlhost(14) nlmatrix(1) alhost(16) almatrix(17) userhistory(18) probeconfig(19) Schicht 2 Schicht 3 PuVvKn, SoSe Statistiken über Verkehrs-/Fehlerrate auf MAC-Ebene in Echtzeit standardisiert derzeit für Ethernet und Token Ring Berücksichtigung anderer Netztechnologien durch proprietäre MIBs, Abbildung auf Ethernet/Token-Ring-Tabellen oder neue, medienunabhängige Tabellen realisiert durch kombinierte Kontroll/Datentabelle Überwachungsauftrag für lokale Netzwerkschnittstelle z.b. #Bytes (...StatsOctets), #Pakete (...StatsPkts), #Broadcasts (...StatsBroadcastPkts), #Multicasts (...Stats-MulticastPkts), #Kollisionen (...StatsCollisions) Beispiel:...Index...Source...Octets...Pkts...Coll Owner Status 1 IfIndex Telematik, Phone Valid 2 IfIndex Telematik, Phone valid PuVvKn, SoSe Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. Jochen Seitz 3

4 RMON1 History-Gruppe RMON1 weitere Gruppen (I) Aufzeichnung der Daten der Statistics-Gruppe über gegebenes Zeitintervall i Speicherung von "Delta"-Werten (wert t+1 -wert t ) Konfiguration: Messintervall (...ControlInterval), max. Anzahl zu speichernder Werte (...BucketsRequested) Ringpuffer mit Werten von max. 63 Messintervallen Konflikt mit vorhandenen Ressourcen der Sonde möglich realisiert durch getrennte Kontroll-/Datentabelle...Index...Source BucketsReq...Interval Owner Status 3 IfIndex Tele valid...index...sampleind IntervalStart Octets Pkts Coll 3 1 1d 1h 0m 0s d 1h 1m 0s PuVvKn, SoSe alarm(3) + event(9): Überwachung beliebiger Integer-Objekte Erzeugen von Events (interne Ereignisse) bei Überschreiten eines unteren/oberen Grenzwertes Aufzeichnen der Events oder Versenden von SNMP-Traps möglich Bsp: Überwachung des Objektes "ifinerrors" der MIB II Alarmierung einer Managementstation mittels SNMP-Trap, sobald ein Grenzwert von 1000 Fehlern pro Sekunde überschritten wird host(4): Analyse des Verkehrsaufkommens auf Schicht 2 für eine/mehrere Netzwerkschnittstellen automatische Erkennung der beteiligten Hosts Erstellen von Paketstatistiken, sortiert nach MAC-Adressen z.b. ein-/ausgehende Bytes/Pakete, Fehler,... PuVvKn, SoSe RMON1 weitere Gruppen (II) hosttopn(): Einschränkung der Host-Gruppe auf vorgegebene Anzahl an Hosts Datentabelle enthält nur die N Spitzenpositionen eines Überwachungsauftrages (N konfigurierbar durch Manager) Startzeitpunkt + Dauer der Überwachung frei wählbar (in Sek.) z.b.: "bestimme die drei Rechner, die von 14:00-14:10 Uhr die größte Netzwerklast erzeugen" z.b.: "bestimme den Rechner, der von 11:1-11:16 Uhr die meisten fehlerhaften Pakete im Netz erzeugt hat" matrix(6): Erstellen von Paketstatistiken für je zwei Kommunikationspartner ausgetauschte Bytes/Pakete, fehlerhafte Pakete Speicherung erfolgt in zwei separaten Tabellen - Sortierung Quelle/Ziele oder Ziel/Quelle z.b. "bestimme Datenverkehr von Rechner A nach Rechner B" RMON1 weitere Gruppen (II) filter(7): Definition von Daten- und Statusfiltern: Erkennung von Bitmustern im Paket/Kopf & Fehlerzuständen - Test auf Vorhandensein/Nicht-Vorhandensein möglich - Position (Offset), ab welcher Überprüfung erfolgen soll - nicht zu berücksichtigende ("don't care") Bits Kanal (Channel): Paketstrom, der ein/mehrere Filter durchläuft Auslösen von Events möglich Strategien: acceptmatched(1) / acceptfailed(2) capture (8): Aufzeichnung von Paketen eines Kanals aufzuzeichnender Paketteil (Länge, Offset, etc.) Größe des Datenteils kann beim Auslesen angepasst werden kann hohe Speicherbelastung verursachen! PuVvKn, SoSe PuVvKn, SoSe Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. Jochen Seitz 4

5 Datenmenge Datenmenge Planung und Verwaltung von Kommunikationsnetzen Sommersemester 2014 RMON2 Gruppen (I) RMON2 Gruppen (II) protocoldirectory(11): beschreibt die einer Sonde bekannten Protokolle Beschreibung durch sog. "Encapsulations", z.b. TCP über IP über Ethernet, UDP über IP über MAC,... protocoldistribution(12): Statistiken für ausgewählte Protokolle/Encapsulations einer Netzwerkschnittstelle (#Bytes, #Pakete) unterschiedl. Datentabellen für herkömmliche ( 20 Mbit/s) und Hochgeschwindigkeitsnetze ( 1 Gbit/s) addressmapping(13): Zuordnung MAC-Adresse Netzwerkadresse anhand Überwachung des Netzwerkverkehrs networklayerhost(14): Analyse des Verkehrsaufkommen auf Schicht 3 nach Netzwerkadressen z.b. ein-/ausgehende Pakete/Bytes, Broadcast/Unicast etc. vgl. Gruppe "host" von RMON1 PuVvKn, SoSe networklayerhost(14) Beispiel: nlhostcontroltable: Aufsetzen eines/mehrerer Überwachungsaufträge NlInserts: Anzahl eingefügter Zeilen (Hosts) NlDeletes: Anzahl gelöschter Zeilen (Hosts) DataSource: Netzwerkschnittstelle nlhosttable: Messwerte (Timefilter-Mechanismus) HostControlTable ControlIndex DataSource NlInserts NlDeletes...Owner Status 1 IfIndex Telematik active 2 IfIndex Telematik active nlhosttable ControlIndex TimeMark Address inpkts OutOctets Zeitstempel PuVvKn, SoSe RMON2 Gruppen (III) RMON2 TimeFilter (I) networklayermatrix(1): Statistiken über paarw. Kommunikationsbeziehungen (Schicht 3) Sortierung Quelle-Ziel/Ziel-Quelle möglich vgl. Gruppen "matrix"/"topn" von RMON1 applicationlayerhost(16): Statistiken über Protokolle auf Schicht 4 Analyse nach Sender/Empfänger auf Schicht 3 z.b. ein-/ausgehende Pakete/Bytes applicationlayermatrix(17): Statistiken über paarw. Kommunikationsbeziehungen (Schicht 4) vgl. Gruppen "matrix"/"topn" von RMON1 userhistory(18): periodische Überwachung/Speicherung beliebiger Objekte probeconfiguration(19): Konfiguration der Sonde (z.b. serielle Schnittstellen, IP-Adressen/Schnittstellen, serielle Verbindungen mittels SLIP, Traps) Ziel: Reduktion der SNMP-Nachrichten beim periodischen Auslesen von (Daten-)Tabellen Eine Messung in einer Datentabelle bestehe aus N Zeilen dynamische Anpassung der Größe unterschiedliche Größe der Tabelle zu verschiedenen Zeitpunkten vollständiges Auslesen erzeugt hohes Datenaufkommen nur Lesen der Änderungen beabsichtigt Einsparung an SNMP-Nachrichten: minimal: 0%, maximal: 100 x (Zeilen*Spalten)/(Zeilen*Spalten)+1 % Vollständiges Lesen Lesen der Änderungen Index Value 1 Value 2 Value N Index 1 87 Value 1 10 Value 2 Value 1200 N Zeitpunkt t t t PuVvKn, SoSe PuVvKn, SoSe Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. Jochen Seitz

6 RMON2 TimeFilter (II) RMON2 TimeFilter (III) Realisierung des TimeFilters durch Erweiterung der Datentabelle: 1. jede Zeile trägt "unsichtbaren" internen Zeitstempel enthält sysuptime zum Zeitpunkt der letzten Änderung 2. zusätzlicher Index "TimeMark" dient als zusätzlicher Parameter für SNMP-Anfragen Datentyp TimeFilter abgeleitet von TimeTicks (Zeit in 1 / 100 s) Zugriff "not-accessible" Datentabelle des Agenten enthält je Messung die Zeilen mit TimeFilter-Index 0 bis T (T=Wert der Zeitstempels) - Bsp.: Messung mit Index=1 [nach 10s]: 1000 Zeilen (0, 1, 2,...) - Praxis: Agent belegt Ressourcen nur für einzelne Zeile pro Messung TimeMark Index Value 1 Value 2 Value N Zeitstempel PuVvKn, SoSe Ablauf bei Get/GetNext/GetBulk: Agent extrahiert Wert des Timefilters aus Anfrage [Zeitstempel (Zeile) < TimeFilter (Anfrage)] Zeile nicht existent damit werden nur Tabellenzeilen zurückgeliefert, deren Zeitstempel aktueller ist als der TimeFilter der Anfrage! - der "unsichtbare" Zeitstempel selbst wird nicht zurückgeliefert! Änderungen vollständig gelesen Timefilter+1 oder Tabellenende Beispiel GetNextReq (...Value1.6000, Null) GetRsp (Table...Value , ) GetNextReq (...Value1.40, Null) GetRsp (Table...Value1.40.2, 66) GetNextReq (...Value1.40.2, Null) GetRsp (Table...Value1.40.3, ) GetNextReq (...Value1.40.3, Null) GetRsp (Table...Value1.41.2, 66) TimeMark Index Value 1 Value 2 Value N Zeitstempel PuVvKn, SoSe RMON2 TimeFilter (IV) RMON2 TimeFilter (V) Um alle Änderungen in der Datentabelle zu erfassen, muss der Manager folgende Punkte beachten: vor jedem Lesezyklus (=Folge von GetNext-Anfragen) sysuptime des Agenten abfragen/speichern Agent kann maximal Änderungen bis zu diesem Zeitpunkt berücksichtigen beim ersten Lesezyklus TimeFilter=0 nächster Lesezyklus: timefilter n+1 = sysuptime n (n=nr. Lesezyklus) Beispiel: TimeMark Index Value 1 Zeitstempel sysuptime=1300 Lesezyklus 1: GetNextReq (...sysuptime.0, Null) GetRsp (...sysuptime.0, 1300) GetNextReq (...Value1.0, Null) GetRsp (...Value1.0.1, 82) GetNextReq (...Value1.0.1, Null) GetRsp (...Value1.0.1, Null, endofmibview) PuVvKn, SoSe TimeMark Index Value 1 Zeitstempel Leszyklus 2: GetNextReq (...sysuptime.0, Null) GetRsp (...sysuptime.0, 200) GetNextReq (...Value1.1300, Null) GetRsp (...Value , 66) GetNextReq (...Value , Null) GetRsp (...Value , 23) GetNextReq (...Value , Null) GetRsp (...Value , 66) TimeMark Index Value 1 Zeitstempel sysuptime=200 sysuptime=3000 Leszyklus 3: GetNextReq (...sysuptime.0, Null) GetRsp (...sysuptime.0, 3000) GetNextReq (...Value1.200, Null) GetRsp (...Value , 23) GetNextReq (...Value , Null) GetRsp (...Value , 23) PuVvKn, SoSe Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. Jochen Seitz 6

7 Weitere RMON-Gruppen TOKEN-RING-MIB Erweiterungen der Statistics-Gruppe um Token-Ringspezifische Objekte SMON-MIB (RFC 2613) Erweiterungen der Statistics-Gruppe für geswitchte Netzwerke HC-RMON-MIB Erweiterungen der Statistics-Gruppe für Hochleistungsnetze (Zählergrößen) Medienunabhängige Statistik-Gruppe Literatur "RMON Remote Monitoring of SNMP-Managed LANs", D. Perkins, 1999, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 0748, ISBN "Remote Network Monitoring Management Information Base", RFC 2819, S. Waldbusser, Mai 2000 "Remote Network Monitoring Management Information Base Version 2", RFC 402, S. Waldbusser. Mai 2006 "Remote Network Monitoring MIB Extensions for Switched Networks Version 1.0", RFC 2613, R. Waterman, B. Lahaye, D. Romascanu, S. Waldbusser, Juni 1999 PuVvKn, SoSe PuVvKn, SoSe Fachgebiet Kommunikationsnetze, Prof. Jochen Seitz 7

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