Форматы и имена объектов SNMP MIB

Для именования переменных базы MIB и однозначного определения их форматов используется дополнительная спецификация, называемая SMI - Structure of Management Information. Например, спецификация SMI включает в качестве стандартного имя IpAddress и определяет его формат как строку из 4 байт. Другой пример - имя Counter, для которого определен формат в виде целого числа в диапазоне от 0 до 2³²-1.

При описании переменных MIB и форматов протокола SNMP спецификация SMI опирается на формальный язык ASN.1, принятый ISO в качестве нотации для описания терминов коммуникационных протоколов (правда, многие коммуникационные протоколы, например IP, РРР или Ethernet, обходятся без этой нотации). Нотация ASN. 1 служит для установления однозначного соответствия между терминами, взятыми из стандартов, предназначенных для человеческого использования, и теми данными, которые передаются в коммуникационных протоколах аппаратурой. Достигаемая однозначность очень важна для гетерогенной среды, характерной для корпоративных сетей. Так, вместо того чтобы указать, что некоторая переменная протокола представляет собой целое число, разработчик протокола, использующий нотацию ASN.1, должен точно определить формат и допустимый диапазон переменной. В результате документация на MIB, написанная с помощью нотации ASN.1, может точно и механически транслироваться в форму кодов, характерных для сообщений протоколов.

Нотация ASN.1 похожа на другие метаязыки, например нормальную Бэкусову форму, используемую при описании языков программирования, в частности Алгола. Нотация ASN.1 поддерживает базовый набор различных типов данных, таких как целое число, строка и т. п., а также позволяет конструировать из этих базовых типов составные данные - массивы, перечисления, структуры.

Существуют правила трансляции структур данных, описанных на ASN.1, в структуры данных языков программирования, например C++. Соответственно, имеются трансляторы, выполняющие эту работу. Примера описаний данных с помощью ASN.1 приведены ниже при описании протокольных блоков данных SNMP.

Нотация ASN.1 широко используется при описании многих стандартов OSI, в частности моделей управляемых объектов и структуры сообщений протокола CMIP.

Имена переменных MIB могут быть записаны как в символьном, так и в числовом форматах. Символьный формат используется для представления переменных в текстовых документах и на экране дисплея, а числовые имена - в сообщениях протокола SNMP. Например, символьному имени SysDescr соответствует числовое имя 1, а более точно 1.3.6.1.2.1.1.1.

Составное числовое имя объекта SNMP MIB соответствует полному имени этого объекта в дереве регистрации объектов стандартизации ISO. Разработчики протокола SNMP не стали использовать традиционный для стандартов Internet способ фиксации численных параметров протокола в специальном RFC, называемом «Assigned Numbers» (там описываются, например, численные значения, которые может принимать поле Protocol пакета IP, и т. п.). Вместо этого они зарегистрировали объекты баз MIB SNMP во всемирном дереве регистрации стандартов ISO, показанном на рис. 7.7.

Как и в любых сложных системах, пространство имен объектов ISO имеет древовидную иерархическую структуру, причем на рис. 7.7 показана только его верхняя часть. От корня этого дерева отходят три ветви, соответствующие стандартам, контролируемым ISO, ITU и совместно ISO-ITU. В свою очередь, организация ISO создала ветвь для стандартов, создаваемых национальными и международными организациями (ветвь огд). Стандарты Internet создавались под эгидой Министерства обороны США (Departament of Defence, DoD), поэтому стандарты MIB попали в поддерево dod-internet, а далее, естественно, в группу стандартов управления сетью - ветвь mgmt. Объекты любых стандартов, создаваемых под эгидой ISO, однозначно идентифицируются составными символьными именами, начинающимися от корня этого дерева. В сообщениях протоколов символьные имена не используются, а применяются однозначно соответствующие им составные числовые имена. Каждая ветвь дерева имен объектов нумеруется в дереве целыми числами слева направо, начиная с единицы, и эти числа и заменяют символьные имена. Поэтому полное символьное имя объекта MIB имеет вид: iso.org.dod.internet.mgmt.mib, а полное числовое имя: 1.3.6.1.2.1.

Рис. 7.7. Пространство имен объектов ISO

Группа объектов private (4) зарезервирована за стандартами, создаваемыми частными компаниями, например Cisco, Hewlett-Packard и т. п. Это же дерево регистрации используется для именования классов объектов CMIP и TMN.

Соответственно, каждая группа объектов MIB-I и MIB-II также имеет кроме кратких символьных имен, приведенных выше, полные символьные имена и соответствующие им числовые имена. Например, краткое символьное имя группы System имеет полную форму iso.org.dod.internet.mgmt.mib.system, а ее соответствующее числовое имя - 1.3.6.1.2.1. Часть дерева имен ISO, включающая группы объектов MIB, показана на рис. 7.8.

Рис. 7.8. Часть дерева имен ISO, включающая группы объектов MIB-I

Формат сообщений SNMP

Протокол SNMP обслуживает передачу данных между агентами и станцией, управляющей сетью. SNMP использует дейтаграммный транспортный протокол UDP, не обеспечивающий надежной доставки сообщений. Протокол, организующий надежную передачу дейтаграмм на основе соединений TCP, весьма загружает управляемые устройства, которые на момент разработки протокола SNMP были не очень мощные, поэтому от услуг протокола TCP решили отказаться.

SNMP часто рассматривают только как решение для управления сетями TCP/IP. Хотя SNMP чаще всего и работает над UDP (он может также работать и над TCP), он может работать и над транспортными сетевыми протоколами стека OSI - ТРО, ТР4, CNLS, а также над протоколами МАС - уровня. Растет поддержка протокола SNMP и в других транспортных средах. Например, фирма Novell начала поддерживать протокол SNMP с версии NetWare 3.11, а некоторые производители оборудования (например, Bay Networks) реализуют в своих устройствах передачу сообщений SNMP с помощью как IP, так и IPX.

Сообщения SNMP, в отличие от сообщений многих других коммуникационных протоколов, не имеют заголовков с фиксированными полями. В соответствии с нотацией ASN.1 сообщение SNMP состоит из произвольного количества полей, и каждое поле предваряется описателем его типа и размера.

Любое сообщение SNMP состоит из трех основных частей: версии протокола (version), идентификатора общности (community), используемого для группирования устройств, управляемых определенным менеджером, и области данных, в которой собственно и содержатся описанные выше команды протокола, имена объектов и их значения. Область данных делится на блоки данных протокола (Protocol Data Unit, PDU).

Общий формат сообщения SNMP в нотации ASN.1 выглядит следующим образом:>

SNMP-Message::=

SEQUENCE {

version INTEGER {

version-1 (0)

},

community

OCTET STRING,

SNMP-PDUs

ANY

}

Область данных может содержать пять различных типов PDU, соответствующих пяти командам протокола SNMP:

SNMP-PDUs:: =

CHOICE {

get-request

GetRequest-PDU,

get-next-request

GetNextRequest-PDU,

get-response

GetResponse-PDU,

set-request

SetRequest-PDU,

trap

Trap-PDU,

}

И наконец, для каждого типа PDU имеется определение его формата. Например, формат блока GetRequest-PDU описан следующим образом:

GetRequest-PDU::=

IMPLICIT SEQUENCE {

request-id

RequestID,

error-status

ErrorStatus,

error-index

Errorlndex,

variable-bindings

VarBindList

}

Далее стандарт SNMP определяет соответственно формат переменных блока GetRequest-PDU. Переменная Request ID - это 4-байтовое целое число (используется для установления соответствия ответов запросам), ErrorStatus и Errorlndex - это однобайтовые целые, которые в запросе должны быть установлены в 0. VarBindList - это список числовых имен объектов, значениями которых интересуется менеджер. В нотации ASN.1 этот список состоит из пар «имя - значение». При запросе значение переменной должно быть установлено в null.

Вот пример сообщения протокола SNMP, которое представляет собой запрос о значении объекта SysDescr (числовое имя 1.3.6.1.2.1.1.1).

Как видно из описания, сообщение начинается с кода 30 (все коды шестнадцатеричные), который соответствует ключевому слову SEQUENCE (последовательность). Длина последовательности указывается в следующем байте (41 байт). Далее следует целое число длиной 1 байт - это версия протокола SNMP (в данном случае О, то есть SNMP v.l, a 1 означала бы SNMP v.2). Поле community имеет типstring (строка символов) длиной в 6 байт со значением public. Остальную часть сообщения составляет блок данных GetRequest-PDU. То, что это операция Get-request, говорит код АО (это значение определено в протоколе SNMP, а не в нотации ASN.1), а общая длина блока данных - 28 байт. В соответствии со структурой блока Getrequest-PDU, далее идет идентификатор запроса (он определен как целое 4-байтовое число). Затем в блоке следуют два однобайтовых целых числа статуса и индекса ошибки, которые в запросе установлены в 0. И наконец, завершает сообщение список объектов, состоящий из одной пары - имени 1.3.6.1.2.1.1.1.0 и значения null.

Спецификация RMON MIB

Новейшим добавлением к функциональным возможностям SNMP является спецификация RMON, которая обеспечивает удаленное взаимодействие с базой MIB. До появления RMON протокол SNMP не мог использоваться удаленным образом, он допускал только локальное управление устройствами. База RMON MIB обладает улучшенным набором свойств для удаленного управления, так как содержит агрегированную информацию об устройстве, не требующую передачи по сети больших объемов информации. Объекты RMON MIB включают дополнительные счетчики ошибок в пакетах, более гибкие средства анализа трендов и статистики, более мощные средства фильтрации для захвата и анализа отдельных пакетов, а также более сложные условия установления сигналов предупреждения. Агенты RMON MIB более интеллектуальны по сравнению с агентами MIB-I или MIB-II и выполняют значительную часть работы по обработке информации об устройстве, которую раньше выполняли менеджеры. Эти агенты могут располагаться внутри различных коммуникационных устройств, а также быть выполнены в виде отдельных программных модулей, работающих на универсальных персональных компьютерах и ноутбуках.

Объекту RMON присвоен номер 16 в наборе объектов MIB, а сам объект RMON объединяет 10 групп следующих объектов.

· Statistics - текущие накопленные статистические данные о характеристиках пакетов, количестве коллизий и т. п.

· History - статистические данные, сохраненные через определенные промежутки времени для последующего анализа тенденций их изменений.

· Alarms - пороговые значения статистических показателей, при превышении которых агент RMON посылает сообщение менеджеру.

· Hosts - данные о хостах сети, в том числе и о их МАС - адресах.

· HostTopN - таблица наиболее загруженных хостов сети.

· Traffic Matrix - статистика об интенсивности трафика между каждой парой хостов сети, упорядоченная в виде матрицы.

· Filter - условия фильтрации пакетов.

· Packet Capture - условия захвата пакетов.

· Event - условия регистрации и генерации событий.

Данные группы пронумерованы в указанном порядке, поэтому, например, группа Hosts имеет числовое имя 1.3.6.1.2.1.16.4.

Десятую группу составляют специальные объекты протокола Token Ring.

Всего стандарт RMON MIB определяет около 200 объектов в 10 группах, зафиксированных в двух документах - RFC 1271 для сетей Ethernet и RFC 1513 для сетей Token Ring.

Отличительной чертой стандарта RMON MIB является его независимость от протокола сетевого уровня (в отличие от стандартов MIB-I и MIB-II, ориентированных на протоколы TCP/IP). Поэтому он удобен для гетерогенных сред, использующих различные протоколы сетевого уровня.

Рассмотрим более подробно группу Statistics, которая определяет, какую информацию о кадрах (называемых в стандарте пакетами) Ethernet может предоставить агент RMON. Группа History основана на объектах группы Statistics, так как ее объекты просто позволяют строить временные ряды для объектов группы Statistics.

В группу Statistics входят наряду с некоторыми другими следующие объекты.

· etherStatsDropEvents - общее число событий, при которых пакеты были проигнорированы агентом из-за недостатка его ресурсов. Сами пакеты при этом не обязательно были потеряны интерфейсом.

· etherStatsOrtets - общее число байт (включая ошибочные пакеты), принятых из сети (исключая преамбулу н включая байты контрольной суммы).

· etherStatsPkts - общее число полученных пакетов (включая ошибочные).

· etherStatsBroadcastPkts - общее число хороших пакетов, которые были посланы по широковещательному адресу.

· etherStatsMulticastPkts - общее число хороших пакетов, полученных по мультивещательному адресу.

· etherStatsCRCAlign Errors - общее число полученных пакетов, которые имели длину (исключая преамбулу) между 64 и 1518 байт, не содержали целое число байт (alignment error) или имели неверную контрольную сумму (FCS error).

· etherStatsUndersizePkts - общее число пакетов, которые имели длину меньше, чем 64 байт, но были правильно сформированы.

· etherStatsOversizePkts - общее число полученных пакетов, которые имели длину больше, чем 1518 байт, но были тем не менее правильно сформированы.

· etherStatsFragments - общее число полученных пакетов, которые не состояли из целого числа байт или имели неверную контрольную сумму и имели к тому же длину, меньшую 64 байт.

· etherStatsJabbers - общее число полученных пакетов, которые не состояли из целого числа байт или имели неверную контрольную сумму и имели к тому же длину, большую 1518 байт.

· etherStatsCollisions - наилучшая оценка числа коллизий на данном сегменте Ethernet.

· etherStatsPkts640ctets - общее количество полученных пакетов (включая плохие) размером 64 байт.

· etherStatsPkts65to1270ctets - общее количество полученных пакетов (включая плохие) размером от 65 до 127 байт.

· etherStatsPktsl28to2550ctets - общее количество полученных пакетов (включая плохие) размером от 128 до 255 байт.

· etherStatsPkts256to5110ctets - общее количество полученных пакетов (включая плохие) размером от 256 до 511 байт.

· etherStatsPkts512tol0230ctets - общее количество полученных пакетов (включая плохие) размером от 512 до 1023 байт.

· etherStatsPktsl024tol5180ctets - общее количество полученных пакетов (включая плохие) размером от 1024 до 1518 байт.

Как видно из описания объектов, с помощью агента RMON, встроенного в повторитель или другое коммуникационное устройство, можно провести очень детальный анализ работы сегмента Ethernet или Fast Ethernet. Сначала можно получить данные о встречающихся в сегменте типах ошибок в кадрах, а затем целесообразно собрать с помощью группыHistory зависимости интенсивности этих ошибок от времени (в том числе и привязав их ко времени). После анализа временных зависимостей часто уже можно сделать некоторые предварительные выводы об источнике ошибочных кадров и на этом основании сформулировать более тонкие условия захвата кадров со специфическими признаками (задав условия в группеFilter), соответствующими выдвинутой версии. После этого можно провести еще более детальный анализ за счет изучения захваченных кадров, извлекая их из объектов группыPacket Capture.

Позже был принят стандарт RMON 2, который распространяет идеи интеллектуальной RMON MIB на протоколы верхних уровней, выполняя часть работы анализаторов протоколов.

Недостатки протокола SNMP

Протокол SNMP служит основой многих систем управления, хотя имеет несколько принципиальных недостатков, которые перечислены ниже.

· Отсутствие средств взаимной аутентификации агентов и менеджеров. Единственным средством, которое можно было бы отнести к средствам аутентификации, является использование в сообщениях так называемой «строки сообщества» - «community string». Эта строка передается по сети в открытой форме в сообщении SNMP и служит основой для деления агентов и менеджеров на «сообщества», так что агент взаимодействует только с теми менеджерами, которые указывают в поле community string ту же символьную строку, что и строка, хранящаяся в памяти агента. Это, безусловно, не способ аутентификации, а способ структурирования агентов и менеджеров. Версия SNMP v.2 должна была ликвидировать этот недостаток, но в результате разногласий между разработчиками стандарта новые средства аутентификации хотя и появились в этой версии, но как необязательные.

· Работа через ненадежный протокол UDP (а именно так работает подавляющее большинство реализации агентов SNMP) приводит к потерям аварийных сообщений (сообщений trap) от агентов к менеджерам, что может привести к некачественному управлению. Исправление ситуации путем перехода на надежный транспортный протокол с установлением соединений чревато потерей связи с огромным количеством встроенных агентов SNMP, имеющихся в установленном в сетях оборудовании. (Протокол CMIP изначально работает поверх надежного транспорта стека OSI и этим недостатком не страдает.) Разработчики платформ управления стараются преодолеть эти недостатки. Например, в платформе HP 0V Telecom DM TMN, являющейся платформой для разработки многоуровневых систем управления в соответствии со стандартами TMN и ISO, работает новая реализация SNMP, организующая надежный обмен сообщениями между агентами и менеджерами за счет самостоятельной организации повторных передач сообщений SNMP при их потерях.

Стандарты управления OSI

Модель сетевого управления OSI - OSI Management Framework - определена в документе ISO/IEC 7498-4: Basic Reference Model, Part 4, Management Framework.Она является развитием общей семиуровневой модели взаимодействия открытых систем для случая, когда одна система управляет другой.

Документ ISO/IEC 7498-4 состоит из следующих основных разделов.

· Термины и общие концепции.

· Модель управления системами.

· Информационная модель.

· Функциональные области управления системами.

· Структура стандартов управления системами.

Функциональные области управления системами уже были рассмотрены в разделе 7.1, как имеющие общее значение для любых систем управления.

Стандарты ISO в области управления использует терминологию, которая частично совпадает с терминологией систем управления SNMP, а частично от нее отличается.

Как показано на рис. 7.9, обмен управляющей информацией с использованием протокола управления (Management Protocol) происходит между субъектами приложений управления системами (Systems Management Application Entities, SMAE). Субъекты SMAE расположены на прикладном уровне семиуровневой модели OSI и являются элементами службы управления. Под субъектом в модели OSI понимается активный в данный момент элемент протокола какого-либо уровня, участвующий во взаимодействии. Примерами SMAE являются агенты и менеджеры систем управления.

Рис. 7.9. Концепция SMAE

Агенты и менеджеры

Определения функций агентов и менеджеров в стандартах OSI достаточно хорошо согласуются с определениями систем SNMP, за некоторыми исключениями в терминологии. Сообщения, которые агент посылает менеджеру по своей инициативе, называются уведомлениями - notifications.

Например, если некоторый элемент сети Х отказал, то менеджеру необходимо обновить свою базу данных конфигурации сети. Элемент X, который является для системы управления управляемым объектом (managed object), может послать уведомление агенту. Элемент Х может находиться в той же управляемой системе, что и агент, или может находиться в другой системе. В свою очередь агент посылает уведомление менеджеру о том, что элемент Х отказал. В соответствии с этим уведомлением менеджер обновляет базу данных конфигурации.

ПРИМЕЧАНИЕ В стандартах Internet под объектом понимается отдельный атрибут базы МIВ, являющейся моделью управляемого ресурса, а в стандартах ISO объект обозначает всю модель управляемого ресурса.

Менеджер не только собирает и сопоставляет данные, получаемые от агентов, на основе этих данных он может также выполнять административные функции, управляя операциями удаленных агентов.

В стандартах OSI границы между менеджерами и агентами не очень четкие. Субъект SMAE, выполняющий в одном взаимодействии роль менеджера, может в другом взаимодействии выполнять роль агента, и наоборот.

Стандарты OSI не определяют способов взаимодействия агента с управляемыми объектами. Стандарты OSI также не говорят о том, как агент взаимодействует с управляемыми объектами, которые находятся за пределами управляемой системы, то есть объектами, с которыми нужно взаимодействовать через сеть. В таких случаях может потребоваться, например, чтобы один агент запросил данные о некотором объекте от другого агента. Порядок такого рода взаимодействия также не определяется стандартами OSI.

Чтобы менеджер и агент смогли взаимодействовать, каждый должен иметь определенные знания о другом. Эти знания модель OSI называет контекстом приложения (Application Context, AC). AC описывает элементы прикладного уровня стека OSI, которые используются агентами и менеджерами.

ПРИМЕЧАНИЕ Необходимо отметить, что стандарты управления OSI в значительной степени ориентированы на стек протоколов OSI (именно стек, а не модель OSI), так же как системы управления SNMP ориентированы на работу со стеком TCP/IP.

Прикладной уровень стека OSI включает несколько вспомогательных служб общего назначения, которые используются прикладными протоколами и пользовательскими приложениями (в том числе и приложениями управления) для автоматизации наиболее часто выполняемых действий. Это не законченные протоколы прикладного уровня, подобные протоколам ftp, telnet или NCP, с помощью которых пользователь сети может выполнить какое-то полезное действие, а вспомогательные системные функции, которые помогают разработчику прикладного протокола или приложения написать его программу компактно и эффективно. На прикладном уровне стека OSI существуют следующие вспомогательных службы.

· ACSE (Association Control Service Element). Отвечает за установление соединений между приложениями различных систем. Соединение (сессия, сеанс) на прикладном уровне OSI носит название ассоциации. Ассоциации бывают индивидуальными и групповыми (shared).

· RTSE (Reliable Transfer Service Element). Занимается поддержкой восстановления диалога, вызванного разрывом нижележащих коммуникационных служб, в рамках ассоциации.

· ROSE (Remote Operations Service Element). Организует выполнение программных функций на удаленных машинах (аналог службы вызова удаленных процедур RPC).

Протокол CMIP, используемый в стандартах OSI для взаимодействия между менеджерами и агентами, а также программные реализации менеджеров и агентов широко пользуются услугами данных вспомогательных служб, в особенности службы ROSE для вызова удаленных процедур.