HOCHSCHULE KONSTANZ Technik, Wirtschaft und Gestaltung UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES. Netzwerkmanagement. Vortrag Rechnernetze SS 2006

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1 Netzwerkmanagement Vortrag Rechnernetze SS 2006

2 Vorstellung Vorstellung Christian Julien Tobias Baranowski Guitton Seckinger 2

3 Inhaltsverzeichnis Inhalt I. II. III. IV. V. VI. VII. Einleitung / Netzwerkmanagement ASN.1 MIB SNMP Management-Tools Demonstration Whats Up Netzwerkmanagement an der HTWG 3

4 Einleitung / Netzwerkmanagement I. Einleitung I. II. ASN.1 Einleitung / Netzwerkmanagement Die Aufgabe des Netzwerkmanagements ist es, ein komplexes Netz möglichst effektiv zu verwalten und dessen Produktivität, Leistung und Sicherheit zu maximieren. 4

5 Netzwerkmanagement an der FH I. Einleitung II. ASN.1 Beispiel eines kleinen Netzes 5

6 I. Einleitung II. ASN.1 Strukturen im Netz? Der Aufbau der Netze Homogene Netzwerke Heterogene Netzwerke Die Infrastruktur In-Band-Management Out-of-Band-Management 6

7 I. Einleitung II. ASN.1 Das OSI-Managementmodell Das Open Systems Interconnection Sicherheitsmanagement Managementmodell unterscheidet primär fünf Funktionalitäten des Netzwerkmanagements. Konfigur- Abrechnungsmanagement Fehlermanagement OSIManagementmodell ationsmanagement Leistungsmanagement 7

8 I. Einleitung II. ASN.1 Das Fehlermanagement Das Problem entdecken Das Problem isolieren Das Problem (nachhaltig) beheben Antwort Netzanfragen Fehlermanagement Ereignis Anfrage Generiert Kritisches Ereignis Generiert Interpretation des Ereignisses Erhält Ereignisses Alarm Ziel: Problem-Identifikation 8

9 I. Einleitung II. ASN.1 Mögliche Fehlerquellen Fehlermanagement Physische Fehler Fehler in Adressierung und Namensauflösung Fehler im Routing Fehler bei der Steuerung des Datenflusses Netzwerküberlastung Anwendungsprobleme / Anwenderprobleme 9

10 I. Einleitung II. ASN.1 Das Konfigurationsmanagement sammeln von Informationen über momentane Netzwerk Konfiguration Modifikation der Konfiguration Sichern und Wiederherstellen der Konfiguration Konfigurationsmanagement Ziel: Kontrolle über Geräte-Konfiguration erhöhten 10

11 I. Einleitung II. ASN.1 Das Sicherheitsmanagement Sicherheitsmanagement Identifizieren sensitiven Informationen Die Zugangspunkte finden Die Zugangspunkte sichern Die gesicherten Zugangspunkte Meldung: verwalten Login Failures Netzwer k Wiederholter unautorisierter Zugriff System Time: Counts: User-Info: Ziel: Sicheres und geschütztes Netzwerk 11

12 I. Einleitung II. ASN.1 Das Leistungsmanagement Daten über laufende Benutzung der Geräte und Verbindungen sammeln relevante Daten analysieren Visualisieren der Daten Leistungsmanagement Ziel: Maximierung der Netzwerkleistung 12

13 I. Einleitung II. ASN.1 Das Abrechnungsmanagement Sammeln von Daten über Benutzung von Netzwerkressourcen Kostenanalyse, Kostenbegrenzung Rechnungsstellung an Benutzer für Netzwerknutzung Abrechnungsmanagement Beispiel: Druckerkonto an der HTWG Ziel: Maximierung der Netzwerkleistung 13

14 I. Einleitung II. ASN.1 Abstract Syntax Notation One 14

15 Abstract Syntax Notation One II. ASN.1 I. II. III. IV. V. VI. Überblick über ASN.1 ASN.1 Encoding Rules Einführung in ASN.1 Code Beispiele Beispiel Anwendung in C Links und Tools 15

16 Überblick über ASN.1 II. ASN.1 Was ist ASN.1? Die Abstract Syntax Notation One, stellt eine formale Beschreibungssprache von Datenstrukturen dar. Ähnlich wie heute durch die Standards XSLT und DTD formal der Aufbau von XML Daten definiert werden kann. 16

17 Überblick über ASN.1 II. ASN.1 Wieso Abstract? Abstract nennt sich der Standard, da die Datenstrukturen durch ASN.1 Plattform unabhängig definiert werden. Ziel der ASN.1? Datenstrukturen für Daten, die zwischen verschieden Hardware Plattformen ausgetauscht werden, können Mittels der ASN.1 definiert werden. 17

18 Überblick über ASN.1 II. ASN.1 Anmerkungen Entwickelt wurde ASN.1 Ende der 80er gemeinsam von der ISO und der ITU-T. Seither gilt ASN.1 als gemeinsamer Standard dieser beiden großen Organisationen. Definiert ist ASN.1 bei der ITU-T im aktuellen Standard X680 aus dem Jahr

19 ASN.1 Encoding Rules II. ASN.1 Wie werden Daten kodiert die mit der ASN.1 beschrieben werden? Wie Daten konkret auf dem einzelnen System kodiert werden, wird durch die ASN.1 nicht festgelegt. Um Daten, die mit der ASN.1 beschrieben werden, auf einer Plattform kodieren zu können, gibt es die Encoding Rules. Diese beschreiben wie die Daten z.b. auf der Bitebene kodiert werden müssen. 19

20 ASN.1 Encoding Rules II. ASN.1 Wichtige Encoding Rules Standards BER ITU-T Rec. X.690 (2002) ISO/IEC :2002 PER ITU-T Rec. X.691 (2002) ISO/IEC :2002 XER ITU-T Rec. X.693 (2002) ISO/IEC :2002 BER PER XER Basic Encoding Rules Packed Encoding Rules XML Encoding Rules Byte orientiert Bit orientiert Text orientiert Komprimierung sehr gut Komprimierung am besten Komprimierung keine 20

21 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Ziel dieser Einführungen Einen Eindruck der ASN.1 Syntax vermitteln. Einführung in die Sprache ASN.1 Die Darstellung der ASN.1 lehnt sich stark an der BNF (Backus Naur Form) an und ist somit leicht verständlich. In ASN.1 ist definiert was ein Typ ist, was einfache Datentypen sind, wie zusammengesetzte Datentypen gebildet werden können und was Module sind. 21

22 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Allgemeines Namen werden in der ASN.1 wie in C oder Java definiert. ASN.1 unterscheid zwischen Klein- und Großbuchstaben, wie auch aus C oder Java bekannt. Zuweisung von Typen an einen Namen erfolgt mit dem ::= Operator, wie von der BNF bekannt. Kommentare werden in ASN.1 durch -- eingeleitet und können durch -- wieder beendet werden, ansonsten endet ein Kommentare immer mit dem Zeilenende. 22

23 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Einfache Datentypen BOOLEAN Repräsentation von Wahrheitswerten, Wahr oder Falsch. INTEGER Der Typ Integer dient zur Darstellung von ganzen Zahlen. BIT STRING Dient zur Darstellung von Werten, die aus einer Folge von Bits bestehen IA5String Der Datentyp definiert eine Zeichenfolge so wie man das aus.net und Java kennt. 23

24 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Beispiel für einfache Datentypen Name ::= IA5String Strasse ::= IA5String HausNr ::= INTEGER Plz ::= INTEGER Hauptsitz ::= BOOLEAN 24

25 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Zusammengesetzte Datentypen SEQUENCE Geordnete Abfolge verschiedener Typen. SEQUENCE Geordnete Abfolge des gleichen OF <Typ> Typs. SET Ungeordnete Abfolge verschiedener Typen CHOICE Definition eines neuen Typs als Auswahl eines Elementes aus einer Liste mit vorgegebenen Typen. ENUMERATE Aufzählungs-Typ wie aus C++ bekannt. 25

26 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Beispiel für zusammengesetzte Datentypen Circle ::= SEQUENCE { position-x INTEGER, position-y INTEGER, radius INTEGER (0..200) } 26

27 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Module Bei der Definition von Modulen handelt es sich um eine Möglichkeit zur Strukturierung, ähnlich wie in C die Strukturen. Wenn ein Protokoll durch die ASN.1 beschrieben wird, modelliert man hierzu ein ASN.1 Modul des gleichen Namens. Beim OSI Modell könnte eine Aufteilung der Schichten in einzelne ASN.1 Module vorgenommen werden. 27

28 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Beispiel Modul --Das Modul Personal Daten PersonalDaten DEFINITIONS ::= BEGIN -- Hier werden die Personal Daten beschrieben. END 28

29 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Beispiel Module Message DEFINITIONS ::= BEGIN -- Der Sender ist durch eine Eindeutige ID (Zahl) -- gekennzeichnet Destination ::= INTEGER -- Der Empfänger der Nachricht ist auch durch -- eine ID (Zahl) gekennzeichnet Source ::= INTEGER -- Die Daten einer Nachricht sind hier eine -- Zeichenkette MessageData ::= IA5String END 29

30 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Eindeutige Objekt Referenzen (ID) Module Ein weiteres wichtiges Konzept: jedem Modul kann eine eindeutige ID zugeordnet werden. Modul Personal Daten mit eindeutiger Objekt- ID PersonalDaten {1} DEFINITIONS ::= BEGIN -- Hier werden die Personal Daten beschrieben. END 30

31 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Beispiele für OID s Wie werden OID vergeben? OID werden so ähnlich wie wissenschaftliche Kapitel aufgeteilt, also in einer Baumstruktur. Welcher Teil von wem genutzt werden darf, wird durch einem Standard festgelegt. ITU-T Rec. X.660 (2004) ISO/IEC :

32 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Aufteilung der OID s nach X660 32

33 Einführung in ASN.1 II. ASN.1 Beispiel: Hewlett Packard OID This arc is for ISO 3 Under this arc, a range of labels can be allocated to international organizations recognized by ISO. 6 United States Department of Defense (DoD). 1 Internet 4 Private Projects 1 This arc is for private entreprises. It is used, among other things, for defining private SNMP MIBs. 11 Hewlett Packard 33

34 Code Beispiele II. ASN.1 Ausschnitt aus ITU Colour-Attributes Modul Colour-Attributes { } DEFINITIONS ::= BEGIN Colour-Specification ::= CHOICE { cmyk-colour [0] IMPLICIT CMYK-Colour, rgb-colour [1] IMPLICIT RGB-Colour, cie-colour [2] IMPLICIT CIE-Colour } CMYK-Colour ::= SET { c-value [0] Real-Or-Int, m-value [1] Real-Or-Int, y-value [2] Real-Or-Int, k-value [3] Real-Or-Int OPTIONAL } 34

35 Links und Tools II. ASN.1 Online Compiler Object Identifier (OID) Repository ASN.1 Information Site 35

36 II. ASN.1 Management Information Base 36

37 Management Information Base I. Überblick II. Struktur einer MIB III. Tools 37

38 Überblick Was ist eine MIB? Eine Management Information Base ist eine Datenbank, die zu den überwachenden Geräten z. B. einem Router in einem Netzwerk, die Managed Object's beschreibt. Was ist ein Managed Object? Darunter fast man ein Objekt auf, das irgendeinen Status eines zu überwachenden Gerätes widerspiegelt. Beispiel: bei einem Drucker die Anzahl von Jobs. 38

39 Überblick Wie wird eine MIB definiert? Objekte in der MIB werden durch die Structure of Management Information Version 2 (SMIv2) beschrieben. SMI basiert auf der ASN.1 und stellt eine Menge an schon vordefinierten ASN.1 Modulen zur Verfügung, mit denen die MIB Objekte beschrieben werden können. 39

40 Überblick Wer definiert eine MIB? Die Management Information Base eines Agenten wird durch den Hersteller festgelegt. Beispiel: HP-Color-LaserJet-4500 wird eine MIB von HP bereitgestellt. (HP OID: ) Hersteller MIB Überblick: 40

41 Überblick Standards MIB MIB-II: SNMPv2-MIB: TCP-MIB: UDP-MIB: IP-MIB: RFC 1213 RFC 3418 RFC 4022 RFC 4113 RFC 2011 TCP/IP SNMP TCP UDP IP 41

42 Struktur einer MIB Wie ist eine MIB aufgebaut? Eine MIB ist ein Baum. Dieser ist durch OID s, die wir im ASN.1 Kapitel kennen gelernt haben, realisiert RFC1213 MIB.iso.org.dod.internet.mgmt.mib System SysDescr Hardware: x86 Family 6 Model 9 Stepping 5 AT/AT COMPATIBLE - sysobjectid

43 Struktur einer MIB SIM Definition system OBJECT IDENTIFIER ::= { mib-2 1 } sysdescr OBJECT-TYPE SYNTAX DisplayString (SIZE (0..255)) ACCESS read-only STATUS mandatory DESCRIPTION "A textual description of the entity. This value should include the full name and version identification of the system's hardware type, software operating-system, and networking software. It is mandatory that this only contain printable ASCII characters." ::= { system 1 } 43

44 Struktur einer MIB sysobjectid OBJECT-TYPE SYNTAX OBJECT IDENTIFIER ACCESS read-only STATUS mandatory DESCRIPTION "The vendor's authoritative identification of the network management subsystem contained in the entity. This value is allocated within the SMI enterprises subtree ( ) and provides an easy and unambiguous means for determining `what kind of box' is being managed. For example, if vendor `Flintstones, Inc.' was assigned the subtree , it could assign the identifier to its `Fred Router'." ::= { system 2 } 44

45 Tool 45

46 Simple Network Management Protocol 46

47 Simple Network Management Protocol I. VII. HTWG SNMP Simple Network Management Protocol Grundlagen SNMP und Netzwerke Im Einsatz SNMP, ein Protokoll 47

48 Simple Network Management Protocol I. VII. HTWG Grundlagen Man unterscheidet 2 Management-Einheiten: Manager Agenten 48

49 Simple Network Management Protocol I. VII. HTWG Grundlagen Alle Management-Einheiten befinden sich in Communitys Gruppe von Geräten Hat eigenen Community-Name Mind. ein Agenten und ein Manager 49

50 Simple Network Management Protocol I. VII. HTWG Grundlagen Manager Verwaltet / Kommuniziert Überwacht Sammelt Informationen arbeitet Softwaregestützt Agent Verarbeitet Anfragen Meldet Störungen Ist in der Hardware implementiert (durch Hersteller) 50

51 Simple Network Management Protocol I. VII. HTWG Grundlagen Kommunikation im Netzwerk Bidirektional Unidirektional Manager Anfrage(get,getnext,set) Antwort(response) Nachricht(trap) Agent 51

52 Simple Network Management Protocol I. VII. HTWG Grundlagen Bidirektionale Kommunikation 52

53 Simple Network Management Protocol I. VII. HTWG Grundlagen Unidirektionale Kommunikation 53

54 Simple Network Management Protocol 1) VII. HTWG Im Einsatz Manager erfragt/erhält Informationen. Information - Zustand eines Objektes einer Netzwerkkomponente. Zustand Variable in der MIB (z.b. Integer/String) 54

55 Simple Network Management Protocol 1) VII. HTWG Im Einsatz Fünf simple elementare Management-Operationen Get GetNext Set Response Trap Manager Get/GetNext/Set Response Trap Agent 55

56 Simple Network Management Protocol 1) VII. HTWG Im Einsatz Get Operation ( snmpget ) Anfrage an den Agenten bzgl. dem Zustand eines Objekts Agent verarbeitet die Anfrage anhand der OID Agent sendet den Inhalt der MIB-Variable zurück snmpget ziel community mibobjekt IP Community-Name OID 56

57 Simple Network Management Protocol 1) VII. HTWG Im Einsatz GetNext Operation ( snmpgetnext / snmpwalk ) Anfrage an den Agenten bzgl. dem Zustand eines Objekts Agent verarbeitet die Anfrage anhand der OID Agent sendet den Inhalt der nachfolgenden MIB-Variable zurück snmpgetnext ziel community mibobjekt IP Community-Name OID 57

58 Simple Network Management Protocol 1) VII. HTWG Im Einsatz Set Operation ( snmpset ) Anfrage an den Agenten den Zustand eines Objekts zu ändern Agent verarbeitet die Anfrage anhand der OID Agent sendet den neuen Inhalt der MIB-Variable zurück snmpset ziel community mibobjekt typ wert IP Community-Name OID 58

59 Simple Network Management Protocol 1) VII. HTWG Im Einsatz Response Operation Antwort des Agenten an die Managementstation Antwort auf Get, GetNext, Set Enthält Zustand zur entsprechenden OID 59

60 Simple Network Management Protocol 1) VII. HTWG Im Einsatz Trap Operation ( snmptrap ) Nachricht des Agenten an die Managementstation Benachrichtigt über besondere Ereignisse (z.b. Quotas) Agent sendet eine TrapID und das verursachende Objekt (OID) snmptrap ziel community mibobjekt trapid trapid IP Community-Name OID Default Specific 60

61 Simple Network Management Protocol 1) VII. HTWG Im Einsatz Trap Operation ( snmptrap ) Sieben verschiedene Fehlertypen: Kaltstart Warmstart Link Down Link Up Authentifizierungsfehler EGP-Nachbar verloren Netzwerk mit Exterior Gateway Protocol Routern spezielle Traps (firmenspezifisch) 61

62 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Wie werden die Daten zwischen den Netzwerkeinheiten ausgetauscht? SNMP ein Netzwerkprotokoll Gehört zu den Internetprotokollen Ein einfaches Frage-Antwort-Protokoll Sendet Daten in SNMP-Paketen Pakete unterteilt in Header und PDU 62

63 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll SNMP im OSI-Modell 7 Application Layer (Anwendungsschicht) Management- und Agent-APIs SNMP 6 Presentation Layer (Darstellungsschicht) 5 Session Layer (Sitzungsschicht) 4 Transport Layer (Transportschicht) 3 Network Layer (Vermittlungsschicht) 2 Data Link Layer (Sicherungsschicht) IP 1 Physical Layer (Bitübertragungsschicht) Ethernet ASN.1 und BER RCP TCP und UDP 63

64 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Nutzt UDP zum Transport UDP ist ein verbindungsloses Netzwerkprotokoll + Im Gegensatz zu TCP kein unnötiger Overhead schnellere Kommunikation 64

65 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Nutzt UDP zum Transport UDP ist ein verbindungsloses Netzwerkprotokoll - Es besteht keinen Garantie, ob das Paket auch wirklich angekommen ist Bezogen auf die Kommunikationsformen existieren zwei Problematiken 65

66 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Bidirektionale Kommunikation (get/set): Anfrage Manager Anfrage Agent Anfrage wird n mal wiederholt Zwei Fehlerursachen: Weg unterbrochen; Komponente gestört 66

67 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Unidirektionale Kommunikation (trap): Trap Manager Agent Nachricht wird nur einmal gesendet Manager erkennt Ausfall erst nach Senden einer Anfrage 67

68 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll SNMP Paket wird in der UDP PDU gekapselt UDP Header UDP Datenblock - 28 Byte - - max Byte - SNMP Header SNMP Datenblock 68

69 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll SNMP Paket wird in der UDP PDU gekapselt SNMP Header SNMP Datenblock - max 131 Byte - - max. 484 Byte - PDU Header PDU Datenblock 69

70 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Aufbau des SNMP Header SNMP Header 2 max. 128 Byte 1 Länge des Paketes Versionsnummer des SNMP Protokolls Community Name 70

71 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Aufbau des SNMP Datenblocks des PDU Paketes PDU Header PDU Datenblock Zwei verschiedene Typen von PDU Trap Header unterscheidet sich vom Get/Response Header 71

72 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Aufbau des PDU Headers Bei Get/Response Paketen PDU Header Typ des PDU Headers Länge RequestID Fehlerstatus FehlerID 72

73 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Aufbau des PDU Headers Bei Trap Paketen PDU Header Typ des PDU Headers Länge OID des Verursachers Agenten IP Standard TrapID Spezielle TrapID Zeitpunkt des Traps 73

74 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Aufbau des PDU Datenblocks PDU Datenblock Länge n Variable Bindings 74

75 Simple Network Management Protocol 1. VII. HTWG SNMP, ein Protokoll Variable Bindings enthalten die eigentlichen Daten Länge OID Datentyp Wert NULL NULL Länge 12 OID Datentyp 65 Wert 250 Get Response 75

76 VII. HTWG Management-Tools 76

77 Vorstellung der wichtigsten Softwaretools UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES VII. HTWG Die großen Suiten OpenView und Tivoli II. All-in-One-Lösungen III. hoher Schulungsaufwand IV. Sehr teuer in der Anschaffung und Support 77

78 Vorstellung der wichtigsten Softwaretools UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES I. II. VII. HTWG Schlankere Lösungen interessanter für kleine und mittlere Unternehmen Zurückgreifen auf verschiedene Tools, Toolsammlung 78

79 VII. HTWG Leistungsfähigkeit von WhatsUp Identifizieren und Abbilden von Netzwerk-Komponenten Benachrichtigung der Anwender, wenn vordefinierte Entwicklungen im Netzwerk auftreten Kontinuierliches Sammeln von Netzwerk-Informationen und Erstellen von Reports Eingriffsmöglichkeiten zu jeder Zeit und von jedem Ort aus 79

80 VII. Demo VII. HTWG Demonstration 80

81 Netzwerkmanagement an der FH I. II. VII. HTWG In Band Management Eingesetzte Tools MRTG Überwachung von Punkt zu Punkt Verkehr. NTOP Misst Lastverlauf von Interfaces auf Routern und Switches. Nagios Drucker werden überwacht und abgeglichen mit der RZ Homepage. Desweitern wird Nagios zur Serverüberwachung eingesetzt, um Engpässe frühzeitig erkennen zu können und zur Serviceerreichbarkeit/Verfügbarkeitsprüfung genutzt. Visio 81

82 Netzwerkmanagement an der FH VII. HTWG 82

83 Netzwerkmanagement an der FH VII. HTWG 83

84 Geschafft! Danke für die Aufmerksamkeit! 84

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