Netzwerkmanagement im Internet

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1 Netzwerkmanagement im Internet Jürgen Quittek Institut für Informatik Freie Universität Berlin C&C Research Laboratories NEC Europe Ltd., Berlin Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-1 Netzwerkmanagement Gegenstand des Netzwerkmanagements: Systeme: vor allem Vermittlungs- und Weiterleitungssysteme Router, Bridges, Hubs, aber natürlich auch die Endsysteme (hosts) Aufgaben ISO Network Management Model: FCAPS Fault Management Configuration Management Accounting Management Performance Management Security Management Oft unterschiedliche Systeme und Programme für unterschiedliche Aufgaben Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-2 1

2 Fault Management (1) Management von im Netz auftretenden Fehlfunktionen Ziel: Aufrechterhaltung oder schnellstmögliche Wiederherstellung des Netzbetriebs beim Eintritt von Fehlfunktionen Erkennung von Fehlfunktionen Protokollierung von Fehlfunktionen, Benachrichtigung der Betroffenen Benutzer und Betreuer über erkannte Fehlfunktionen Behebung der Fehlfuntionen Motivation: Ausfall von Netzdiensten kann zu hohen unerwartete Kosten und anderen Nachteilen für Betreiber und Benutzer führen Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-3 Fault Management (2) Vorwiegende Aktionen Bearbeitung eingehender Meldungen aus dem Netz (traps) Durchführung von health checks für Systeme und Netzwerke (polling) Bewältigung mit vielfältigen Systemlösungen, Anwendungen und Modulen Behebung von Fehlern nur begrenzt automatisiert. Bestimmung der Symptome Isolation des Fehlers Behebung des Fehlers Test der Fehlerbehebungsmaßnahme Dokumentation der Fehlerinstanz, der Umstände und der Behebungsmaßnahme Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-4 2

3 Isolation eines Fehlers Typische Situation: Ein Fehler in einer unteren Netzwerkschicht tritt auf. Aufgrund der Schichtstruktur treten in den höheren Schichten große Mengen von Fehlern auf. Beim Fault Management-System geht eine Flut von Fehlermeldungen ein. Vorgehensweise: Automatische Filter für eingehende Fehlermeldungen, die auf der Korrelationen von Ereignissen beruhen Automatische Filter, die auf dem Prinzip des Verursachers in der untersten Schicht arbeiten. Der Erfahrene Blick des Betreuers Einige Softwarelösungen schlagen sogar nach der Isolation Fehlerbehebungsmaßnahmen vor. Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-5 Configuration Management Die Konfiguration ist die wichtigste Aufgabe des Netzwerkmanagements. (Fast) alle Vorgänge beim Management der Netzwerkkonfiguration müssen mit den anderen Managementsystemen (und den Betreuern) koordiniert werden. Aufgaben Installation neuer Systeme Installation von Software-Updates Installation neuer Module Installation neuer Anwendungen und Dienste Regelmäßiger Abgleich (ist - soll) der Konfiguration Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-6 3

4 Configuration Management: Inventory Management Inventarisierung aller Geräte Router, Switches, Bridges, Hubs Leitungen, Netzanschlüsse Zugangsgeräte (Modems, Gateways, ) Grundlage für die Planung von Optimierungen und Erweiterungen Übliche Softwarelösungen sind Datenbanken, die das Inventar selektiv darstellen können. Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-7 Configuration Management: Traffic Management Konfiguration von Parametern für die Verkehrssteuerung Ziele: Vermeidung von Stauungen im Datenfluss Minimierung von Intensität, Ausdehnung und Dauer von Stauungen Bereiche des traffic management: Provisioning: Konfiguration von Verbindungen und Übertragungsstrecken Connection Admission Control (CAC): Zulassungskontrolle von Benutzern zu Diensten Usage Parameter Control: Überprüfung der Einhaltung eines Service Level Agreement (SLA) dirch den Benutzer Priority Control: Welche Pakete oder andere Daten werden bei Überlast zuerst gelöscht? Traffic Shaping Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-8 4

5 Accounting Management Erfassung der Benutzung des Netzwerks, so dass Personen, Gruppen, oder Unternehmen die Benutzung in Rechnung gestellt werden kann. Je nach Netzwerk kann Erfassung und Rechnungsstellung die primäre geschäftlich Grundlage für den Betrieb des Netzes sein. Abrechnungsmodelle schwanken stark abhängig von der Art des Netzwerks und dem Betriebsort. Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-9 Performance Management Leistungsoptimierung auf der Grundlage von quantitativer Erfassung mehrerer Aspekte der Leistung des Netzes Netzwerkdurchsatz Antwortzeiten Ausnutzung der Kapazitäten Arbeitsschritte: Sammeln von Leistungsdaten Aufstellen von Basisleistungswerten als Maßstab Festlegung von Grenzwerten für Leistungsparameter, bei deren Überschreitung Maßnahmen zur Optimierung eingeleitet werden sollen. Auch pro-aktive Methoden werden angewendet. Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

6 Security Management Kontrolle des Zugangs zu Netzwerkbetriebsmitteln entsprechend vorgegebener Richtlinien so dass der Netzwerkbetrieb nicht gefährdet wird (absichtlich oder unabsichtlich) so dass Benutzer nicht ohne entsprechende Autorisierung auf vertrauliche Informationen zugreifen können Arbeitsschritte: Identifikation schützenswerter Betriebsmittel Vergabe von Zugangsrechten Überwachung von Zugangspunkten zu schützenswerten Betriebsmitteln Protokollierung von Übertretungen der Zugangsrechte Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-11 Organisationsstruktur von Netzwerkmanagementsystemen M Manager (client) Anfragen Antworten Benachrichtigungen A Agent (server) M A A Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

7 Management Information Base (MIB) Informationen werden von Agenten in einer Management Information Base gehalten. Die Management Information Base ist eine globale Datenstruktur, die von Agenten partiell implementiert wird. Manager global MIB SNMP SNMP Host MIB Agent auf Rechner Agent auf Router Router MIB Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-13 Managementprotokolle SNMP - Simple Network Management Protocol MIB - Management Information Base SMI - Structure of Management Information Baumstruktur, Datensätze Felder Schreib- und Lesezugriffe des Managers auf Speicherzellen des Agenten (UDP Port 161) Benachrichtigungen des Agenten an den Manager (UDP Port 162) CMIP - Common Management Information Protocol GDMO - Guidelines for the Definition of Managed Objects Objektorientiert Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

8 Adressierungsschema in SNMP (wurzel) ccitt(0) iso(1) joint-iso-ccitt(2) standard(0) member body(2) registrationauthority(1) Identifiedorganization(3) dod(6) internet(1) directory(1) mgmt(2) experimental(3) private(4) security(5) mib-2(1) enterprises(1) system(1) interface(2) ip(4) icmp(5) tcp(6) udp(7) egp(8)... scriptmib(64)... Beispiel: Adresse von system: iso.identified-organization.dod.internet.mgmt.mib-2.system = Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-15 mib-2.system mib-2.interfaces sysdescr (1) sysobjectid (2) sysup (3) syscontact (4) sysname (5) syslocation (6) sysservices (7) ifnumber (1) ifoutoctets (16) iftable (2) ifoutucastpkts (17) ifentry (1) ifoutnucastpkts (18) ifindex (1) ifoutdiscards (19) ifdescr (2) ifouterrors (20) iftype (3) ifoutqlen (21) ifmtu (4) ifspecific (22) ifspeed (5) ifphysicaladdress (6) ifadminstatus (7) ifoperstatus (8) iflastchange (9) ifinoctets (10) ifinucastpkts (11) ifinnucastpkts (12) ifindiscards (13) ifinerrors (14) ifinunknownprotos (15) Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

9 mib-2.ip ipforwarding (1) ipdefaultttl (2) ipinreceives (3) ipinhdrerrs (4) ipinaddrerrs (5) ipforwdatagrams (6) ipinunknownprotos (7) ipaddrtable (20) ipaddrentry (1) ipadentaddr (1) ipadentifindex (2) ipadentnetmask (3) ipadentbcastaddr (4) ipadentreasmmaxsize (5) ipindiscards (8) iproutetable (21) - obsol. ipindelivers (9) ipnettomediatable (22) ipoutrequests (10) ipnettomediaentry (1) ipoutdiscards (11) ipnettomediaifindex (1) ipoutnoroutes (12) ipnettomediaphysaddr(2) ipreasmtimeout (13) ipnettomedianetaddr (3) ipreasmrequests (14) ipnettomediatype (4) ipreasmoks (15) iproutingdiscards (23) ipreasmfails (16) ipforward (24) ipfragoks (17) ipforwardnumber (1) ipfragfails (18) ipforwardtable (2) ipfragcreates (19) ipforwardentry (1) ipforwarddest (1) ipforwardmask (2) ipforwardpolicy (3) ipforwardnexthop (4) ipforwardifindex (5) ipforwardtype (6) ipforwardproto (7) ipforwardage (8) ipforwardinfo (9) ipforwardnexthopas (10) ipforwardmetric1 (11) ipforwardmetric2 (12) ipforwardmetric3 (13) ipforwardmetric4 (14) ipforwardmetric5 (15) Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-17 mib-2.icmp icmpinmsgs (1) icmpinerrors (2) icmpindestunreachs (3) icmpintimeexcds (4) icmpinparmprobs (5) icmpinsrcquenchs (6) icmpinredirects (7) icmpinechos (8) icmpinexhoreps (9) icmpintimestamps (10) icmpintimestampreps (11) icmpinaddrmasks (12) icmpinaddrmaskreps (13) icmpoutmsgs (14) icmpouterrors (15) icmpoutdestunreachs (16) icmpouttimeexcds (17) icmpoutparmprobs (18) icmpoutsrcquenchs (19) icmpoutredirects (20) icmpoutechos (21) icmpoutexhoreps (22) icmpouttimestamps (23) icmpouttimestampreps (24) icmpoutaddrmasks (25) icmpoutaddrmaskreps (26) Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

10 mib-2.tcp tcprtoalgorithm (1) tcprtomin (2) tcprtomax (3) tcpmaxconn (4) tcpactiveopens (5) tcppassiveopens (6) tcpattemptfails (7) tcpestabresets (8) tcpcurrestab (9) tcpinsegs (10) tcpoutsegs (11) tcpretranssegs (12) tcpconntable (13) tcpconnentry (1) tcpconnstate (1) tcpconnlocaladdr (2) tcpconnlocalport (3) tcpconnremaddr (4) tcpconnremport (5) tcpinerrs (14) tcpoutrsts (15) mib-2.tcp udpindatagrams (1) udpnoports (2) udpinerrors (3) udpoutdatagrams (4) udptable (5) udpentry (1) udplocaladdr (1) udplocalport (2) Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-19 mib-2.scriptmib smobjects (1) smlangtable (1) smextsntable (2) smscriptobjects (3) smscripttable (1) smcodetable (2) smrunobjects (4) smlaunchtable (1) smruntable (2) smnotifications (2) smconformance (3) Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

11 Script MIB IETF Standard zur Delegation von Managementfunktionen auf entfernte Netzwerksknoten (RFC 2592) Basiert auf dem Simple Network Management Protocol (SNMP) Manager (client) Agent (server) Beziehung Lese- und Schreibanforderungen vom Manager an den Agenten Asynchrone Benachrichtigungen vom Agenten an den Manager Definiert einen Teil der Management Information Base (MIB) eines SNMP-Agenten Gruppierung von typisierten managed objects in Datensätzen und Feldern Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-21 Funktionalität der Script MIB Übertragung von Managementfunktionen als scripts Transfer von Script-Argumenten Start, Unterbrechung, Fortsetzung und Abbruch von Scripts Überwachung in Ausführung befindlicher Scripts Transfer der produzierten Ergebnisse Unabhängigkeit von Scriptsprache Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

12 Language Table Java JDK Perl Tcl 8.0. Struktur der Script MIB Management Station push script Script Table pre-installed S info access pre-installed S info access dyn. loaded S info access dyn. loaded S info access SNMP HTTP Script MIB Agent Launch Table S args owner life S args owner life S args owner life HTTP Script Repository S S S S S pull script... Network Element Run Table S args state expir. result S args state expir. result S args state expir. result S args state expir. result Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-23 SMX Run Engine S S S S View-based Access Control: Unterschiedliche Sichten derselben Tabelle Vollständige Tabelle Launch Table A args alert life B args utility life C args junior life D args senior life. Junior-Lesesicht Launch Table A args alert life B args utility life C args junior life. Senior-Lesesicht Launch Table A args alert life B args utility life C args junior life D args senior life. Junior-Schreibsicht Launch Table C args args. junior life Senior-Schreibsicht Launch Table D args args. senior life Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

13 Eigenschaften des SMX Protokolls Verbindung lokal über TCP zugänglich von allen gängigen Sprachen. Benutzt einfache ASCII-Kodierung Setzt gemeinsamen Speicher für Scripts voraus Nur Scriptnamen werden übertragen. Der SNMP agent sendet Befehle an das Laufzeitsystem. Das Laufzeitsystem antwortet auf Befehle oder sendet asynchrone Nachrichten. Einhaltung von Konsistenz und Sicherheit der Script MIB liegt in der Verantwortung des Agenten. Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-25 Aufbau des Jasmin-SNMP-Agenten Operating System Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

14 Hauptziel: Anwendungsbeispiel 1: Verteilte Überwachung Uni Twente, NEC, KPN Erhöhung der Skalierbarkeit der Managementapplikation Ansatz: Teile Network in Gruppen von Vermittlungsknoten, die jeweils von einem Unter-Manager überwacht werden Anwendungsstudien: Prototyp für Systemlastüberwachung Feldtest mit einem ISP der Router- Überwachung Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-27 Anwendungsbeispiel 2: Dezentrale Aktive Dienstüberwachung NEC, France Telecom Kunden Management Station Server Farm Kunden Service Tester Service Tester POP POP Service Tester ISP Kernnetz Service Tester POP POP Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

15 Anwendungsbeispiel 3: Dienst- und Systemmanagement NEC, France Telecom Scripts für Administrationsaufgaben Installation, Konfiguration und Aktivierung von Diensten auf Netzwerkknoten Installation, Konfiguration und Aktualisierung von Software auf vernetzten Rechnersystemen Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-29 Scenario 3: Service Management Problem: Rapid Service Creation and Deployment is getting essential Solution: Programmable Networks Dynamic service deployment at programmable network elements: quick and flexible New problem: Installation and management of new services Solution 1: Implement service as script installation and management via Script MIB Solution 2: Install and manage new service software with scripts run installation and configuration scripts remotely via Script MIB implement required new management functions as scripts and deploy these via Script MIB Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

16 Service Management Example: MPLS Core Router Controller Control Process Core Router Controller Control Process GSMP ATM Switch Control Network Core Router Controller Control Process Network Management Station GSMP ATM Switch GSMP ATM Switch ATM Link Ethernet Edge Router Edge Router Edge Router Edge Router IP router IP router IP router IP oruter Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin 1-31 MPLS Installation and Configuration Required Actions: Core and edge control software install, update, remove version check installed version configure, reconfigure check/verify configuration Core and edge control processes start and stop configure and monitor Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin

17 MPLS Installation and Configuration Approach: Management by Delegation with the Script MIB Delegate management functionality to the network elements. Implement management functionality as scripts. Control remote script execution by the Script MIB. Script Development Perform action manually on a test node. Log all required steps. Transform log into one or more Java scripts. Test scripts. Run scripts on all switch controllers/edges. Vorlesung Rechnernetze Institut für Informatik Freie Universität Berlin