Chuyên đề đánh giá hiệu năng mạng

Hiệu năng mạng là một vấn đề phức tạp do các yếu tố có thể tổng hợp đưa ra nhằm đánh giá vấn đề hiệu năng chưa thực sự rõ ràng. Đã có nhiều khái niệm, tham số được đưa ra nhằm minh chứng cho bản chất của vấn đề hiệu năng, lý giải cho việc truyền thông tin hiệu quả hay kém hiệu quả giữa các hệ thống trong mạng. Tuy nhiên, trong thực tế rất cần có những khái niệm bản chất và sát thực tiễn với mục tiêu đánh giá được toàn bộ vấn đề hiệu năng bao gồm cả các yếu tố đo đạc, theo dõi, điều khiển đều được tính đến. Có thể sơ lược khái niệm hiệu năng mạng như sau: Hiệu năng mạng là hiệu quả và năng lực hoạt động của hệ thống mạng. Như vậy, việc đánh giá hiệu năng mạng chính là tính toán và xác định hiệu quả, năng lực thực sự của hệ thống mạng trong các điều kiện khác nhau. Theo nghĩa chung, hiệu năng là một độ đo công việc mà một hệ thống thực hiện được. Hiệu năng chủ yếu được xác định bởi sự kết hợp của các nhân tố: tính sẵn sàng để dùng (availability), thông lượng (throughput) và thời gian đáp ứng (response time). Đối với mạng máy tính, hiệu năng cũng còn được xác định dựa trên các nhân tố khác nữa, thí dụ: thời gian trễ (delay), độ tin cậy (reliability), tỉ suất lỗi (error rate), hiệu năng của ứng dụng v.v. Các điều kiện được sử dụng trong đánh giá hiệu năng là rất quan trọng, chúng ảnh hưởng trực tiếp tới các kết quả thu được. Trong các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình đánh giá hiệu năng thì kịch bản mô tả là yếu tố then chốt quyết định giá trị hiệu năng tại điểm cần đo. Trong kịch bản cần xác định các tham số đầu vào rõ ràng như các nút tham gia hệ thống, thiết bị kết nối, tác nhân tham gia, giao thức hoạt động, ứng dụng triển khai, thời gian thực hiện,.. và rất nhiều yếu tố khác kết hợp tạo ra một kịch bản hoàn thiện. 1.2 Tầm quan trọng của việc đánh giá hiệu năng mạng máy tính Trong suốt lịch sử tiến hoá của mạng máy tính, vấn đề đánh giá và dự đoán hiệu năng mạng luôn thu hút sự quan tâm của những người nghiên cứu và thiết kế mạng; mục đích chính là để nắm được và cải thiện đặc trưng giá hiệu năng (costperformance). Yêu cầu đánh giá và dự đoán hiệu năng mạng đặt ra ngay từ khi người ta thiết kế kiến trúc của hệ thống cho đến khi mạng đã được lắp đặt và đưa vào hoạt động. Trong giai đoạn đầu của quá trình thiết kế, người ta thường phải dự đoán hai điều. Thứ nhất là bản chất của các ứng dụng sẽ chạy trên mạng và các yêu cầu dịch vụ mà các ứng dụng này đòi hỏi hệ thống mạng phải đáp ứng. Điều dự đoán thứ hai liên quan tới việc lựa chọn một trong các thiết kế kiến trúc, dựa trên các công nghệ phần cứng và phần mềm sẽ được phát triển và đưa ra thị trường trong tương lai, khi hệ thống mạng bước vào giai đoạn triển khai thực hiện.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIấN

Chuyên đề TIếN Sĩ

Chuyờn ngành: Đảm bảo Toỏn học cho mỏy tớnh và hệ thống tớnh toỏn

Mó số : 62 46 35 01

đánh giá hiệu năng mạng

Trường Đại học Hải Phũng

Hà Nội, 09/2012

MỤC LỤC

Ch-¬NG 1: TæNG QUAN VÒ §¸NH GI¸ HIÖU N¡NG M¹NG 3

1.1 Khái niệm hiệu năng mạng 3

1.2 Tầm quan trọng của việc đánh giá hiệu năng mạng máy tính 3

1.3 Các phương pháp đánh giá hiệu năng 4

1.3.1 Phương pháp toán học (Analytical Modeling) 4

1.3.2 Phương pháp đo thực tế (Measuring) 4

1.3.3 Phương pháp mô phỏng (Simulation Modeling) 5

1.4 Các tham số đánh giá hiệu năng 5

1.4.1 Tính sẵn sàng (Availability) 5

1.4.2 Thời gian đáp ứng (Response time) 6

1.4.3 Khả năng sử dụng mạng (Network utilization) 7

1.4.4 Thông lượng mạng (Network throughput) 8

1.4.5 Khả năng của băng thông mạng (Network bandwidth capacity) 9

Ch-¬NG 2: HÖ THèNG QU¶N TRÞ m¹ng 10

2.1 Các lĩnh vực của quản trị mạng 10

2.1.1 Quản lý hiệu suất mạng (Performance management) 10

2.1.2 Quản lý cấu hình mạng (Configuration management) 11

2.1.3 Quản lý tài khoản (Account management) 12

2.1.4 Quản lý lỗi (Fault Management) 12

2.1.5 Quản lý an ninh (Security management) 13

2.2 Hệ thống quản trị mạng 13

Ch-¬NG 3: C¸C GIAO THøC QU¶N TRÞ m¹ng 16

3.1 Giao thức quản trị mạng đơn giản (SNMP) 16

3.1.1 Giới thiệu 16

3.1.2 Các lệnh cơ bản trong giao thức SNMP 16

3.1.3 Cơ sở thông tin quản trị của SNMP 17

3.1.4 SNMP Version 1 19

3.1.4.1 Kiểu lệnh 20

3.1.4.2 Cơ sở dữ liệu quản lý 20

3.1.4.3 Định dạng thông báo 21

3.1.5 SNMP Version 2 22

3.1.5.1 Cấu trúc thông tin quản lý (Structure of Management Information - SMI) 22

3.1.5.2 Các phép toán của giao thức 23

3.1.5.3 Định dạng thông báo trong SNMP V 2 23

3.1.5.4 Kiến trúc quản lý 24

3.2 Giao thức CMIS/CMIP 26

3.3 Giao thức CMOT 29

3.4 Giao thức theo dõi mạng từ xa (RMON – Remote Monitoring) 29

3.4.1 RMON 1 31

3.4.2 RMON 2 33

Tµi liÖu tham kh¶o 34

Ch-¬NG 1: TæNG QUAN VÒ §¸NH GI¸ HIÖU N¡NG M¹NG

1.1 Khái niệm hiệu năng mạng

Hiệu năng mạng là một vấn đề phức tạp do các yếu tố có thể tổng hợp đưa ra nhằm đánh giá vấn đề hiệu năng chưa thực sự rõ ràng Đã có nhiều khái niệm, tham số được đưa ra nhằm minh chứng cho bản chất của vấn đề hiệu năng, lý giải cho việc truyền thông tin hiệu quả hay kém hiệu quả giữa các hệ thống trong mạng Tuy nhiên, trong thực tế rất cần có những khái niệm bản chất và sát thực tiễn với mục tiêu đánh giá được toàn bộ vấn đề hiệu năng bao gồm cả các yếu tố đo đạc, theo dõi, điều khiển đều được tính đến

Có thể sơ lược khái niệm hiệu năng mạng như sau: Hiệu năng mạng là hiệu quả và năng

lực hoạt động của hệ thống mạng Như vậy, việc đánh giá hiệu năng mạng chính là tính toán

và xác định hiệu quả, năng lực thực sự của hệ thống mạng trong các điều kiện khác nhau Theo nghĩa chung, hiệu năng là một độ đo công việc mà một hệ thống thực hiện được Hiệu năng chủ yếu được xác định bởi sự kết hợp của các nhân tố: tính sẵn sàng để dùng

(availability), thông lượng (throughput) và thời gian đáp ứng (response time) Đối với mạng

máy tính, hiệu năng cũng còn được xác định dựa trên các nhân tố khác nữa, thí dụ: thời gian

trễ (delay), độ tin cậy (reliability), tỉ suất lỗi (error rate), hiệu năng của ứng dụng v.v

Các điều kiện được sử dụng trong đánh giá hiệu năng là rất quan trọng, chúng ảnh hưởng trực tiếp tới các kết quả thu được Trong các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình đánh giá hiệu năng thì kịch bản mô tả là yếu tố then chốt quyết định giá trị hiệu năng tại điểm cần đo Trong kịch bản cần xác định các tham số đầu vào rõ ràng như các nút tham gia hệ thống, thiết bị kết nối, tác nhân tham gia, giao thức hoạt động, ứng dụng triển khai, thời gian thực hiện, và rất nhiều yếu tố khác kết hợp tạo ra một kịch bản hoàn thiện

1.2 Tầm quan trọng của việc đánh giá hiệu năng mạng máy tính

Trong suốt lịch sử tiến hoá của mạng máy tính, vấn đề đánh giá và dự đoán hiệu năng mạng luôn thu hút sự quan tâm của những người nghiên cứu và thiết kế mạng; mục đích

chính là để nắm được và cải thiện đặc trưng giá - hiệu năng (cost-performance)

Yêu cầu đánh giá và dự đoán hiệu năng mạng đặt ra ngay từ khi người ta thiết kế kiến trúc của hệ thống cho đến khi mạng đã được lắp đặt và đưa vào hoạt động Trong giai đoạn đầu của quá trình thiết kế, người ta thường phải dự đoán hai điều Thứ nhất là bản chất của các ứng dụng sẽ chạy trên mạng và các yêu cầu dịch vụ mà các ứng dụng này đòi hỏi hệ thống mạng phải đáp ứng Điều dự đoán thứ hai liên quan tới việc lựa chọn một trong các thiết kế kiến trúc, dựa trên các công nghệ phần cứng và phần mềm sẽ được phát triển và đưa

ra thị trường trong tương lai, khi hệ thống mạng bước vào giai đoạn triển khai thực hiện

Sau khi đã lựa chọn kiến trúc và bắt đầu thiết kế, triển khai hệ thống mạng, việc dự đoán

và đánh giá hiệu năng sẽ trở nên cụ thể hơn Thí dụ sẽ chọn đường truyền vật lý như thế nào, các đặc tính của đường truyền được chọn sẽ ảnh hưởng thế nào đến hiệu năng của mạng? Các kỹ thuật được dùng để dự đoán và đánh giá hiệu năng mạng trong giai đoạn thiết kế và triển khai thực hiện có khi chỉ là các tính toán bằng tay, nhưng cũng có khi là các mô phỏng rất tinh vi Việc so sánh hiệu năng dự đoán với hiệu năng thực tế đạt được thường giúp cho nhà nghiên cứu thấy được các khiếm khuyết chính trong thiết kế hoặc các lỗi trong việc lập trình hệ thống Ngày nay, việc dự đoán và đánh giá hiệu năng thường được người ta coi là một phần không thể thiếu được của công việc thiết kế và triển khai thực hiện hệ thống

Định cấu hình mạng: Sau khi mạng đã được triển khai thực hiện, việc dự đoán và đánh

giá hiệu năng mạng đối với các ứng dụng cụ thể cũng có ý nghĩa quan trọng Nhằm đạt được

sự tối ưu hoá, nhà sản xuất phải chỉra được các cách kết hợp và tổ chức phần cứng và phần mềm mạng để đem lại một giải pháp tốt nhất cho các yêu cầu của khách hàng, việc này thường được gọi là định cấu hình mạng Mặc dù có thể vẫn sử dụng các công cụ và phương pháp đã được sử dụng trong giai đoạn phát triển hệ thống, nhưng cần phải bổ sung thêm một

số yếu tố nữa Đặc điểm môi trường của người sử dụng sản phẩm mạng cần được biểu diễn bằng các tham số định lượng và đưa vào mô hình mô phỏng hiệu năng

Tinh chỉnh hệ thống: Sau khi hệ thống sản phẩm đã được lắp đặt tại địa điểm của khách

hàng, nhà cung cấp sản phẩm cần phải làm sao cho hệthống mà họ bán cho khách hàng đạt được hiệu năng hoạt động nhưhọ đã hứa hẹn khi chào hàng, việc này được gọi là tinh chỉnh

hệ thống Đối với các hệ thống mạng, việc tìm ra được điểm làm việc tối ưu và ổn định trên toàn mạng là rất khó

1.3 Các phương pháp đánh giá hiệu năng

1.3.1 Phương pháp toán học (Analytical Modeling)

Việc sử dụng các phương pháp toán trong tính toán hiệu năng mạng đã được thực hiện từ lâu, trong đó các công cụ toán học đã được sử dụng rất linh hoạt và đa dạng như xác suất thống kê, đồ thị, quy hoạch, luồng, để giải quyết nhiều vấn đề trong hiệu năng

Ưu điểm chính của phương pháp toán học là có thể xác định các ngưỡng giá trị của hệ thống qua việc xác định mối tương quan giữa các yếu tố trước khi tồn tại hệ thống Nhưng khi áp dụng trong thực tế, việc mô tả đầy đủ các yếu tố đầu vào cho bài toán là cực kỳ khó khăn do vậy kết quả của phương pháp này còn nhiều hạn chế

1.3.2 Phương pháp đo thực tế (Measuring)

Sau khi hệ thống mạng đã được xây dựng, đây là một hệ thống tổng thể kết nối của các thiết bị với những công nghệ khác nhau do vậy việc đo đạc để đưa ra kết quả từ mô hình thật

là rất quan trọng Khi thực hiện đo thực tế, người đo phải dựng ra được các kịch bản cần đo

từ đó tạo ra những điều kiện giống với kịch bản thực tế và sử dụng các công cụ đo như phần mềm, thiết bị đo để thu nhận các kết quả thực tế từ hoạt động của hệ thống theo kịch bản Thông thường với phương pháp đo thực tế cho chúng ta kết quả với độ chính xác rất cao, tuy nhiên việc đầu tư quá lớn trước khi biết kết quả hoạt động nhiều khi gây ra sự lãng phí vì vậy giải pháp đo thực tế chỉ được sử dụng để giám sát hoạt động mạng Để đo được giá trị hiệu năng, quan trọng nhất là lấy thông tin chính xác về hệ thống

Hiện nay phổ biến có 3 phương pháp lấy thông tin sau:

- Truy vấn các nút mạng để lấy trực tiếp thông tin đang lưu trữ

- Theo dõi luồng thông tin thực tế trên hệ thống

- Xây dựng kịch bản với dữ liệu thử nghiệm để đo hệ thống

1.3.3 Phương pháp mô phỏng (Simulation Modeling)

Để giảm sai số của phương pháp toán học, giảm chi phí đầu tư cho hệ thống trước khi đo trong thực tế, phương pháp mô phỏng đã được sử dụng Việc mô phỏng hệ thống đòi hỏi phải mô tả chính xác, chân thực tính năng, kỹ thuật, yếu tố ràng buộc giữa các nhân tố tham gia và ảnh hưởng tới hệ thống trong thực tế khi xây dựng Như vậy, để kết quả chính xác đòi hỏi công tác mô tả kịch bản phải rất chuẩn xác

Có hai phương pháp chính được sử dụng trong mô phỏng hệ thống mạng là mô phỏng thời gian thực và mô phỏng rời rạc Để mô phỏng theo thời gian thực là rất khó do vậy phương pháp phổ biến hiện nay là mô phỏng rời rạc tức là các sự kiện được xác định rõ ràng

và có thời điểm mô tả trên trục thời gian

1.4 Các tham số đánh giá hiệu năng

Để lượng hóa vấn đề hiệu năng mạng, cần thiết phải có bộ tham số tiêu biểu đặc trưng cho vấn đề này Trong đó, 5 tham số sau đây được sử dụng như những khái niệm điển hình

mà nhìn vào chúng có thể cho thấy kết quả của đánh giá hiệu năng mạng

1.4.1 Tính sẵn sàng (Availability)

Tính sẵn sàng là thước đo đầu tiên khi xác định và đánh giá hiện trạng mạng có khả năng phục vụ, đáp ứng yêu cầu hay không Tham số này cho phép chỉ ra luồng thông tin có đang được chuyển tiếp qua hệ thống mạng hay bị tắc nghẽn cần phải xử lý, các dịch vụ mạng đang được cung cấp có sẵn sàng cho việc trả lời các yêu cầu đưa ra Vấn đề liên thông giữa các hệ thống trong mạng cũng được đề cập trong tính sẵn sàng

Một trong các công cụ, phương pháp đơn giản thường được sử dụng khi kiểm tra tính sẵn sàng của hệ thống mạng là sử dụng chương trình ping Chương trình khi thực hiện sẽ gửi các

gói tin dưới giao thức ICMP (Internet Control Message Protocol) tới phía máy cần kiểm tra

và đợi kết quả trả lời, nếu có kết quả trả lời chúng ta có thể xác định được tính sẵn sàng của

hệ thống đích

Hình 1.1 Kiểm tra tính sẵn sàng với chương trình ping

Trong ví dụ trên, yêu cầu gửi đi đã có kết quả đáp ứng, trong một số trường hợp và tình huống thực tế việc mất gói tin thường xuyên xảy ra, điều nay có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó có một số nguyên nhân điển hình sau:

- Xung đột xảy ra giữa các phân đoạn mạng: Các giao thức điều khiển truy cập đóng vai trò quan trọng trong quá trình kiểm soát xung đột, việc lựa chọn giao thức phù hợp ảnh hưởng lớn tới xử lý các gói tin khi hệ thống gặp vấn đề

- Các gói tin bị hủy bởi các thiết bị mạng: Mỗi thiết bị đều có những bộ đệm nhằm lưu trữ những gói tin chưa kịp xử lý Để kiểm soát bộ đệm, thông thường các thiết

bị sẽ sử dụng một số giải thuật nhằm duy trì trật tự của bộ đệm như giải thuật DropTail, RED, DDR, trong các giải thuật này luôn tồn tại phương án hủy gói tin khi thỏa mãn điều kiện hủy nhằm duy trì hoạt động tốt nhất cho thiết bị, tránh tắc nghẽn và quá thời gian xử lý

Hình 1.2 Hiện tượng hủy gói tin trên bộ đệm của thiết bị

1.4.2 Thời gian đáp ứng (Response time)

Khi yêu cầu được gửi tới, sẽ có một khoảng thời gian dành cho việc xử lý trước khi trả về kết quả, khoảng thời gian này được gọi là thời gian đáp ứng, bao gồm thời gian đi, thời gian

xử lý yêu cầu và thời gian về Đây là tham số rất quan trọng ảnh hưởng tới quá trình đánh giá khả năng giải quyết vấn đề khi có yêu cầu và hạ tầng truyền thông Thời gian đáp ứng chậm thường do khả năng giải quyết vấn đề của ứng dụng, hạn chế trong truyền và nhận thông tin trên giao thức và hạ tầng truyền thông tin

Có thể chỉ ra một số các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới thời gian đáp ứng như sau:

- Quá tải trong các phân đoạn mạng

- Các lỗi xuất hiện trên mạng

- Khiếm khuyết khi mở rộng mạng

- Xử lý các thông tin quảng bá trên mạng chưa tốt

- Thiết bị mạng kém chất lượng

- Quá tải trên các nút mạng

Trong hình 1.1 khi sử dụng chương trình ping cho chúng ta kết quả như sau:

64 bytes from 192.168.1.100: icmp_seq=0 ttl=255 time=0.712 ms

Thời gian đáp ứng được đo bằng milli giây (ms) Thông thường với các kết nối mạng

LAN (Local Area Network) thì thời gian đáp ứng nhỏ hơn 1 hoặc 2 milli giây, với các kết nối mạng WAN (Wide Area Network) thời gian đáp ứng có thể lên tới 200 hoặc 300 milli giây là

chấp nhận được, giá trị cụ thể tùy thuộc vào tốc độ đường truyền giữa các hệ thống

Trong minh họa trên, thời gian đáp ứng trung bình khi sử dụng chương trình ping đã được xác định

round-trip min/avg/max/stddev = 2.940/2.992/3.133/0.060 ms

1.4.3 Khả năng sử dụng mạng (Network utilization)

Khi hệ thống mạng hoạt động, việc đánh giá khả năng sử dụng mạng là yếu tố quan trọng khi cần đánh giá hiệu năng mạng Hệ thống mạng có thể hoạt động ở trạng thái bình thường trong đa số thời gian, tuy nhiên trong thực tế thì hệ thống có thể chưa hoạt động hết công suất và khả năng, như vậy phần dư thừa khi xây dựng mạng chưa tính đến cũng là yếu tố giảm đi hiệu năng của hệ thống Để tính tham số khả năng sử dụng mạng, thông thường công thức chính được sử dụng là phần trăm thời gian sử dụng mạng trong suốt thời gian hoạt động mạng Trong rất nhiều tình huống, có những thời điểm hệ thống sử dụng 100% công suất nhưng có những thời điểm là về 0% cho trạng thái không có yêu cầu Để tăng tính chính xác khi xác định khả năng sử dụng mạng, việc tính toán lưu lượng dữ liệu được truyền qua hệ thống trong tổng thời gian hoạt động đã được sử dụng Giá trị cụ thể khi tính toán còn phụ thuộc nhiều vào phương thức truyền trên các kết nối được sử dụng tại các giao diện mạng

Ví dụ ở chế độ truyền bán song công (Half duplex) chỉ có dữ liệu một chiều tại một thời

điểm và như vậy việc tính khả năng sử dụng mạng liên quan tới tỷ lệ tổng lượng vào ra trong suốt thời gian trên khả năng của thiết bị tại thời điểm đo

Công thức tính khả năng sử dụng mạng như sau:

NU = 100*(DS + DR) / (TP * ST)

Trong đó:

- NU (Network Ultilization): Khả năng sử dụng mạng, được đo bằng tỉ lệ phần trăm

- DS (Data send): Lượng dữ liệu được gửi đi trong thực tế

- DR (Data receive): Lượng dữ liệu nhận về trong thực tế

- TP (Throughput): Thông lượng cho phép của kết nối

- ST (Sample Time): Thời gian hoạt động

Ví dụ: Với thông lượng cho phép 10MB ở chế độ kết nối bán song công, thực hiện đo trong thời gian 5 giây, lượng dữ liệu gửi đi là 700,000 bytes và dữ liệu nhận về là 175,000 bytes, chúng ta có

NU = 100*8(700,000 + 175,000) / (10*1024*1024 * 5) = 14%

Trong ví dụ trên, việc tính toán khả năng sử dụng mạng tại một nút có thể được thực hiện rất đơn giản, tuy nhiên trong trường hợp cần tính toán khả năng sử udngj mạng giữa 2 hay nhiều nút thì độ phức tạp của bài toán đã khác biệt Bạn phải tính khả năng sử dụng mạng trên từng phân đoạn mạng trong toàn bộ kết nối cần đo, áp dụng các phương pháp toán học, thống kê, trong việc xác định và lựa chọn công thức phù hợp cho từng trường hợp Nhưng trong trường hợp này, thông thường người ta không tính toán thông số khả năng sử dụng mạng mà xác định giá trị thông lượng mạng tại 2 điểm cần đo

1.4.4 Thông lượng mạng (Network throughput)

Về bản chất, khả năng sử dụng mạng chính là tỉ lệ làm việc thực tế của hệ thống còn thông lượng mạng là tổng lượng dữ liệu chuyển tiếp qua các nút cần đo trong một thời điểm xác định

Người quản trị hệ thống mạng có thể xác định thông lượng mạng bằng phương pháp tìm nút cổ chai giữa 2 điểm cần đo Đồng thời, trong một số tình huống nhiều người sẽ khẳng

định thông lượng của hai điểm sẽ được xác định bằng giá trị băng thông (Bandwidth) tại 2

điểm đó

Những điểm nêu trên là hoàn toàn không chính xác bởi 2 lý do chính sau đây:

- Giá trị băng thông không phụ thuộc vào thời gian đo và đây là khái niệm khác hoàn toàn với thông lượng

- Thông lượng thực tế phụ thuộc rất nhiều vào tổng thể kết nối, thiết bị sử dụng, ứng dụng hoạt động, dịch vụ cung cấp của hệ thống tại thời điểm cần đo

Hình 1.3 Độ phức tạp khi xác định thông lượng giữa client và server

1.4.5 Khả năng của băng thông mạng (Network bandwidth capacity)

Khả năng của băng thông là một trong những yếu tố để xác định thông lượng mạng trong thời điểm cần đo Tổng dung lượng băng thông có khả năng giữa hai nút mạng sẽ ảnh hưởng lớn tới hiệu năng của mạng điều này là khá hiển nhiên, khi ta kết nối mạng 100BaseTX thì đương nhiên luôn nhanh hơn với kết nối T1 Tuy nhiên việc xác định khẳ năng của băng thông giữa 2 điểm cần đo thường rất phức tạp do tổng thể kết nối của hệ thống tác động (mô

tả tại hình 1.3), do vậy đòi hỏi phải có kỹ thuật cụ thể trong việc xác định giá trị lớn nhất trong khả năng của băng thông mạng khi hoạt động

Có 2 kỹ thuật chính được sử dụng để xác định khả năng băng thông đó là kỹ thuật packet pair/packet train và kỹ thuật thống kê gói tin

Hình 1.4 Minh họa kỹ thuật packet pair/packet train

Ch-¬NG 2: HÖ THèNG QU¶N TRÞ m¹ng

2.1 Các lĩnh vực của quản trị mạng

Quản trị mạng thường được hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau Một số người cho rằng đó

là việc theo dõi các hoạt động trên mạng, thêm người dùng mới vào hệ thống, xóa người dùng không còn tồn tại trong cơ quan hay thực hiện việc phân quyền sử dụng các tài nguyên trên mạng như: máy in, thư mục, truy cập Internet cho những người dùng trên mạng Một số người khác lại cho rằng đó là công việc nặng nhọc hơn, phải thực hiện việc thêm vào các thiết bị mạng mới, cài đặt thêm dịch vụ mới vào hệ thống, làm cho tất cả các máy trong mạng đều vận hành tốt, theo dõi lưu thông trên mạng bằng các chương trình mô phỏng,

Hình 2.1 Các lĩnh vực của quản trị mạng Theo ISO (International Organization for Standardization), về mặt quan niệm quản trị

mạng có thể được phân chia thành năm lĩnh vực sau:

- Quản lý hiệu suất mạng (Performance management)

- Quản lý cấu hình (Configuration management)

- Quản lý tài khoản (Accounting manangement)

- Quản lý lỗi (Fault management)

- Quản lý an ninh mạng (Security management)

2.1.1 Quản lý hiệu suất mạng (Performance management)

Mục đích của việc quản lý hiệu suất là đo đạt và đảm bảo sự hiện diện của các tiêu chí về hiệu suất mạng nhờ đó hiệu suất của liên mạng được duy trì ở mức có thể chấp nhận được

Các tham số để đo hiệu suất mạng có thể là thông lượng tổng của mạng (network

throughput), thời gian đáp ứng người dùng,

Quản lý hiệu suất mạng gồm 3 bước

1 Đầu tiên là các dữ liệu liên quan đến hiệu suất được thu thập dựa trên các tham sốquan tâm của nhà quản trịmạng

2 Kế tiếp, dữ liệu sẽ được phân tích để xác định được các mức độ bình thường

(baseline)

3 Cuối cùng, xác định các giá trị ngưỡng cho mỗi tham số quan trọng nhờ đó mỗi khi các giá trị này vượt quá giá trị ngưỡng thì xem như mạng đang có vấn đề cần lưu ý

Thông thường các phần mềm dùng để quản lý mạng cho phép thiết lập các cơ chế cảnh báo tự động khi nó phát hiện có sự vượt quá ngưỡng cho phép của một số tham số Mỗi bước trong các bước được mô tả ở trên là một phần của tiến trình thiết lập hệ thống tự phản ứng Khi hiệu suất trở nên không thể chấp nhận được vì có sự vượt quá các ngưỡng được thiết đặt,

hệ thống tự phản ứng bằng cách gởi một thông điệp cảnh báo

Xét một ví dụ, một người sử dụng phàn nàn về khả năng truyền tệp qua một mạng rất tồi Nếu không có công cụ, đầu tiên nhân viên quản trị sẽ phải xem xét lỗi của mạng Giả sử không tìm thấy lỗi, bước tiếp theo ta phải kiểm tra đánh giá hiệu quả làm việc của các đường kết nối giữa trạm làm việc của người sử dụng và thiết bị nối vào mạng Trong quá trình điều tra, giả sử ta thấy thông lượng trung bình của đường kết nối là quá chật hẹp so với yêu cầu Điều đó có thể dẫn ta đến giải pháp nâng cấp việc nối kết hiện thời hoặc cài đặt một kết nối mới với thông lượng lớn hơn

Như vậy nếu ta có sẵn một công cụ quản lý chế độ làm việc thì ta có thể sớm phát hiện ra kết nối cần được nâng cấp thông qua các báo cáo định kỳ

2.1.2 Quản lý cấu hình mạng (Configuration management)

Mục đích của việc quản lý cấu hình mạng là để theo dõi mạng và các thông tin cấu hình

hệ thống mạng nhờ đó sự ảnh hưởng tác động do sự khác nhau về các phiên bản của phần cứng, phần mềm có thể được theo dõi và quản lý

Mỗi một thiết bị mạng có một vài thông tin về phiên bản gắn liền với nó Các hệ thống quản lý cấu hình con lưu các thông tin này vào các cơ sở dữ liệu để dễ dàng truy cập Khi có một sự cố xảy ra, các thông tin này sẽ được sử dụng để tìm ra nguyên nhân của sự việc Hình trạng các thiết bị trong một mạng có ảnh hưởng quan trọng đến hoạt động của mạng Quản lý cấu hình mạng là quá trình xác định và cài đặt lại cấu hình của các thiết bị đã

bị có vấn đề Giả sử một version A của phần mềm chạy trên một cầu Ethernet có một vấn đề nào đó làm giảm hiệu năng của mạng Để giải quyết các dị thường này nhà sản xuất đưa ra một bản nâng cấp lên version B mà nó sẽ phải đòi hỏi chúng ta phải cài đặt mới đối với từng cầu trong số hàng trăm cầu trong mạng Theo đó ta phải lâp một kế hoạch triển khai việc

nâng cấp version B vào tất cả các cầu trên mạng đó Trước tiên ta phải xác định loại phần mềm hiện tại được cài đặt trên các cầu đó Để làm được điều đó nếu không có quản lý cấu hình mạng thì người kỹ sư cần phải kiểm tra từng cầu nối một bằng phương pháp vật lý nếu không có một công cụ quản trị cấu hình Một bộ quản lý cấu hình mạng có thể đưa ra cho người kỹ sư tất cả các version hiện hành trên từng cầu nối Do đó, nó sẽ làm cho người quản trị dễ dàng xác định được chỗ nào cần nâng cấp

2.1.3 Quản lý tài khoản (Account management)

Mục đích của việc quản lý tài khoản là để đo các thông số về mức độ sử dụng mạng nhờ

đó việc sử dụng mạng của các cá nhân hay những nhóm người dùng được qui định một cách phù hợp Những qui định này hạn chế tối thiểu các vấn đề về mạng và tối đa sự hợp lý về việc truy cập mạng của tất cả người dùng

Quản lý tài khoản bao gồm các việc theo dõi việc sử dụng của mỗi thành viên trong mạng hay một nhóm thành viên để có thể đảm bảo đáp ứng tốt hơn yêu cầu của họ Mặt khác AM cũng có quyền cấp phát hay thu lại việc truy nhập vào mạng

2.1.4 Quản lý lỗi (Fault Management)

Mục đích của việc quản lý lỗi là để dò tìm, ghi nhận và cánh báo cho người dùng và tự động sửa chữa những vấn đề về mạng giữ cho mạng vận hành một cách hiệu quả Bởi vì các lỗi có thể làm cho ngưng trệ hoạt động của mạng, việc quản lý lỗi được cài đặt trong phần lớn các thiết bị mạng đã được chuẩn hóa bởi ISO

Việc quản lý lỗi được bắt đầu với việc xác định các triệu chứng và cô lập vấn đề phát sinh Kế đó, vấn đề được khắc phục và một giải pháp được kiểm tra trên tất cả các hệ thống con Cuối cùng việc phát hiện được lỗi cũng như các giải pháp khắc phục thì được ghi nhận lại

Ví dụ, trong quá trình cài đặt, một người sử dụng thâm nhập vào một hệ thống từ xa qua một đường đi với rất nhiều thiết bị mạng Đột nhiên liên lạc bị cắt đứt, người sử dụng thông báo cho kỹ sư mạng Với một công cụ quản lý lỗi kém hiệu quả muốn biết lỗi này có phải do người sử dụng gây ra không người quản trị phải thực hiện các test, ví dụ như đưa vào một lệnh sai hoặc cố ý vào một hệ mạng không cho phép Nếu thấy người sử dụng không có lỗi thì sau đó cần phải kiểm tra các phương tiện nối giữa người sử dụng và hệ thống từ xa đó, bắt đầu từ thiết bị gần người sử dụng nhất Giả sử ta không tìm ra lỗi trong thiết bị kết nối Khi vào vùng dữ liệu trung tâm, ta thấy mọi đèn hiệu đều tắt và có thể xem thêm các ổ cắm, lúc đó phích cắm rời ra ta kết luận rằng có một ai đó đã ngẫu nhiên rút phích cắm ra, sau khi cắm lại ta sẽ thấy mạng làm việc bình thường Ví dụ trên là một lỗi thuộc loại đơn giản Nhiều lỗi không dễ dàng tìm như thế Với sự giúp đỡ của quản lý lỗi ta có thể tìm ra cách giải quyết các vấn đề nhanh hơn Thực ra, ta có thể tìm và sửa các sai hỏng trước khi người

sử dụng thông báo

2.1.5 Quản lý an ninh (Security management)

Mục đích của việc quản an ninh mạng là để điều khiển các truy cập vào các tài nguyên trên mạng dựa theo một nguyên tắc chỉ đạo nội bộ nhờ đó mạng không bị phá hoại (từ bên trong hoặc từ bên ngoài) và các thông tin nhạy cảm không bị truy cập bởi những người không được phép.Ví dụ như các hệ thống quản lý an ninh con có thể theo dõi những người dùng đăng nhập vào mạng và có thể từ chối các truy cập của những người mà mã nhập vào của họ thì không hợp lệ

Các hệ thống quản trị an ninh cấp dưới hoạt động bằng cách chia tài nguyên mạng thành những vùng được phép và không được phép Đối với một số người dùng, truy cập vào bất cứ tài nguyên mạng nào đều là không hợp lệ, hầu hết bởi vì những người dùng này thông thường là bên ngoài công ty Đối với một số người dùng mạng khác, truy cập vào một số thông tin được tạo ra từ một số bộ phận được xem là không hợp lệ Chẳng hạn truy cập vào các tập tin của phòng quản lý nhận sự là không hợp lệ đối với những người dùng không thuộc phòng quản lý nhân sự

Các hệ thống quản lý an ninh con thực hiện một số các chức năng Chúng nhận dạng các tài nguyên nhạy cảm như hệthống, các tập tin, các thực thể khác và xác định mối tương quan giữa các tài nguyên mạng nhạy cảm và tập hợp các người dùng Chúng cũng theo dõi các điểm truy cập đến các tài nguyên nhạy cảm trong mạng và việc đăng nhập không hợp lệ vào các tài nguyên nhạy cảm của mạng

2.2 Hệ thống quản trị mạng

Để giúp nhà quản trị mạng có thể theo dõi được tất cả các lĩnh vực liên quan đến công tác quản trịmạng, các thiết bị phần cứng và phần mềm mạng cần được thiết kế và cài đặt theo hướng hỗ trợ công tác quản trị mạng cho nhà quản trị Sau đó, người ta thiết kế các phần mềm chuyên dùng cho công tác quản trị mạng Sự phối hợp giữa phần cứng và phần mềm quản trị mạng này hình thành nên một hệ thống quản trị mạng

Hiện nay có nhiều hệ thống quản trị mạng khác nhau, tuy nhiên hầu hết chúng đều có kiến trúc chung như mô tả trong hình 2.2

Trong kiến trúc này, các trạm làm việc đầu cuối (End station) như là máy tính, máy in

mạng, các thiết bịnối mạng như: Hub, switch, router, cần thiết phải theo dõi trạng thái hay

điều khiển Chúng được gọi là các thiết bị được quản trị (Managed Device)

Máy tính mà trên đó ta cài phần mềm cho phép nhà quản trịmạng thực hiện các thao tác

quản trị mạng được gọi là Trạm quản trị mạng (NMS-Network Management Station), đôi khi còn gọi là Hệ thống quản trị mạng (Network Management System) Phần mềm cài đặt trên trạm quản trịnày được gọi là Thực thể quản trị mạng (Management Entity)

Mỗi thiết bị được quản trị có chạy một chương trình để cho phép chúng gửi thông báo về thực thể quản trị mạng các sự kiện bất thường xảy ra trên chúng (ví dụ như một giá trị ngưỡng nào đó bị vượt qua) cũng như nhận và thi hành các mệnh lệnh do thực thể quản trị mạng gởi đến Phần mềm chạy bên trong các thiết bị được quản trị này được gọi là các Tác

nhân (agent)

Hình 2.2: Kiến trúc của một hệ thống quản trị mạng

Nhiệm vụ của các agent là thường xuyên theo dõi trạng thái của thiết bị mà nó đang chạy trên đó Agent sẽ thường xuyên ghi nhận lại các giá trị của các thông số phản ánh tình trạng của thiết bị mà nhà quản trị quan tâm vào một cơ sở dữ liệu nằm bên trong thiết bị Cơ sở dữ

liệu này được gọi là Cơ sở thông tin quản trị (MIB-Management Information Base)

Hình 2.3: MIB trong hệ thống quản trị mạng

Mỗi khi nhà quản trị mạng muốn biết thông tin về trạng thái của một thiết bị nào đó, nhà quản trị mạng sẽ gọi thực hiện một chức năng tương ứng trên phần mền quản trị mạng Khi

đó, thực thể quản trị mạng sẽ gởi một lệnh đến tác nhân trên thiết bị tương ứng

Tác nhân sẽ dò trong cở sở thông tin quản trị thông tin mà nhà quản trị mong muốn để gởi ngược về cho thực thể quản trị mạng Phần mềm quản trị mạng sẽ hiển thị lên màn hình, thường dưới dạng đồ họa, cho nhà quản trị xem

Việc giao tiếp giữa thực thể quản trị mạng và tác nhân quản trị mạng đòi hỏi phải tuân

thủ một giao thức nào đó Giao thức này được gọi là giao thức quản trị mạng (Network

Managment Protocol) Một phần mềm quản trị mạng chỉ quản lý được các thiết bị khi chúng

sử dụng cùng giao thức quản trị mạng với phần mềm quản trị mạng Để một phần mềm quản trị mạng có thể quản trị được các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau, cần thiết phải chuẩn hóa giao thức quản trị mạng

Hiện tại có một số giao thức sử dụng phổ biến như:

- Giao thức quản trị mạng đơn giản (SNMP – Simple Network Management Protocol)

- Giao thức CMIS/CMIP (Common Management Information Service)

- Giao thức CMOT (Common Management information Services and Protocol over

TCP/IP)

- Giao thức theo dõi mạng từ xa (RMON – Remote Monitoring)

Ch-¬NG 3: C¸C GIAO THøC QU¶N TRÞ m¹ng

3.1 Giao thức quản trị mạng đơn giản (SNMP)

3.1.1 Giới thiệu

SNMP (Simple Network Management Protocol) là giao thức hoạt động trên tầng ứng

dụng được định nghĩa để cho phép sự trao đổi thông tin quản trị giữa các thiết bị diễn ra một cách thuận tiện SNMP được xem như là một phần của bộ giao thức TCP/IP Nó cho phép các nhà quản trị mạng quản lý hiệu suất mạng, tìm và giải quyết các sự cố trên mạng cũng như lập kế hoạch cho sự mở rộng mạng

SNMP có hai phiên bản SNMP v.1 (RFC1157) và SNMP v.2 (RFC1902) Cả hai đều có một số đặc điểm chung Tuy nhiên SNMP v.2 cung cấp nhiều tính năng nổi bật hơn, cũng như thêm vào nhiều tác vụ trên giao thức Phiên bản thứ ba hiện vẫn chưa được chuẩn hóa Theo SNMP một hệ thống quản trị mạng gồm các thành phần cơ bản như:

- Thiết bị được quản trị (Managed device)

- Tác nhân

- Hệ thống quản trị mạng (Network Management System)

Hình 3.1 Kiến trúc của hệ thống quản trị mạng theo SNMP

3.1.2 Các lệnh cơ bản trong giao thức SNMP

Các thiết bị được theo dõi và bị điều khiển bằng cách dùng bốn lệnh cơbản được hỗ trợ bởi giao thức SNMP là read, write, trap và các tác vụ ngược