DSpace at VNU: Nghiên cứu phương pháp xây dựng hệ quản lý thông tin trên mạng máy tính Internet Intranet

DSpace at VNU: Nghiên cứu phương pháp xây dựng hệ quản lý thông tin trên mạng máy tính Internet Intranet tài liệu, giáo...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

LÊ VĂN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG

HỆ QUẢN LÝ THÔNG TIN TRÊN MẠNG MÁY TÍNH

INTERNET/INTRANET

Ngành: Công nghệ thông tin

Mã số : 1.01.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Duy Lợi

Hà Nội - 2006

Mục lục

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC HÌNH VẼ 4

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ MẠNG 9

1.1 SỰ CẦN THIẾT 9

1.2 HỆ THỐNG QUẢN LÝ MẠNG OSI 10

1.2.1 Tổng quan về hệ thống quản lý mạng 10

1.2.2 Các mô hình quản lý mạng OSI Error! Bookmark not defined 1.2.3 Các chức năng quản lý mạng OSI Error! Bookmark not defined 1.3 CÁC GIAO THỨC CƠ SỞ QUẢN LÝ MẠNG OSIERROR! BOOKMARK NOT DEFINED

1.3.1 Giao thức CMOT Error! Bookmark not defined 1.3.2 Giao thức SNMP Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2 - HỆ QUẢN LÝ MẠNG DỰA TRÊN SNMPERROR! BOOKMARK NOT

DEFINED

2.1 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED

2.1.1 Tổng quan Error! Bookmark not defined 2.1.2 Kiến trúc Manager và Agent Error! Bookmark not defined 2.1.3 Giao thức SNMP Error! Bookmark not defined 2.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU THÔNG TIN QUẢN LÝERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.2.1 Tổ chức thông tin quản lý Error! Bookmark not defined 2.2.2 Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý MIB-II Error! Bookmark not defined 2.3 BIỂU DIỄN THÔNG TIN QUẢN LÝ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED

2.3.1 Cấu trúc thông tin quản lý SMI Error! Bookmark not defined 2.3.2 Định nghĩa dữ liệu trong SMI bằng ASN.1 Error! Bookmark not defined 2.3.3 Mã hoá thông điệp bằng BER Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3 – XÂY DỰNG HỆ TÁC TỬ QUẢN TRỊ TÍCH HỢPERROR! BOOKMARK

NOT DEFINED

3.1 YÊU CẦU CHUNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED

3.2 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNGERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.2.1 Kiến trúc và chức năng hệ thống Error! Bookmark not defined

3.2.2 Cở dữ liệu thông tin quản lý Error! Bookmark not defined 3.2.3 Triển khai module Error! Bookmark not defined 3.3 THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED KẾT LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED

TÀI LIỆU THAM KHẢO 11

Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

ISO The International Standards

Organization

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

OSI Open System Interconnect tion Mô hình kết nối hệ thống mở MIB Managent Information Base Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý SMI Structure of Management

Information

Kiến trúc thông tin quản lý

ASN.1 Abstract Syntax Notation One Ngôn ngữ mổ tả cú pháp trừu

tượng BER Basic Encoding Rules Các quy tắc mã hoá cơ bản CMIS Common Management Information

Service

Dịch vụ thông tin quản lý chung

CMIP Common Management Information

Protocol

Giao thức thông tin quản lý chung

SNMP Simple Network Management

Protocol

Giao thức quản lý mạng đơn giản

CMOT CMIP over TCP/IP CMIP trên TCP/IP

NMS Network Management Station Trạm quản lý mạng

II DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1 – Sự phát triển hệ thống mạng phức hợp và tốc độ truyền 7

Hình 1.2 – Các công việc quản lý mạng 10

Hình 1.3 – Các thành phần của hệ thống quản lý mạng 11

Hình 1.4 – Phạm vi tổng thể của hệ thống quản lý mạng 14

Hình 1.5 – Quản lý mạng trong mô hình OSI 15

Hình 1.6 – Giao thức trong hệ thống quản lý mạng OSI 16

Hình 1.7 – Mô hình tổ chức trừu tượng của môi trường quản lý mạng 19

Hình 1.8 – Cây thông tin quản lý 20

Hình 1.9 – Kiến trúc mô hình của quản lý OSI 21

Hình 1.10 – Các phạm vi chức năng quản lý mạng OSI 22

Hình 1.11 – Quy trình thực hiện trong quản lý hiệu suất 25

Hình 1.16 – Kiến trúc CMOT 28

Hình 1.17 – Kiến trúc SNMP 29

Hình 2.1 – Kiến trúc Manager/Agent tổng quan 35

Hình 2.2 – Tổng quan mô hình quản lý mạng dựa trên SNMP 37

Hình 2.3 – Mối quan hệ giữa Manager và Agent 38

Hình 2.4 – Kiến trúc Manager/Agent với cơ chế uỷ quyền 39

Hình 2.5 – Tổng thể mô hình Manager/Agent 39

Hình 2.6 – Mô hình truyền thông TCP/IP và SNMP 41

Hình 2.7a – Định dạng thông điệp SNMP 42

Hình 2.7b – Thông tin SNMP được bao gói trong Frame truyền 42

Hình 2.8 – Trao đổi thông tin giữa Manager và Agent 43

Hình 2.9 – Mô hình tổ chức logic của cơ sở thông tin quản lý 45

Hình 2.10 – Nhánh MIB-II 48

Hình 2.11 – Nhánh snmpV2 52

Hình 2.12 – Mã hoá trường Type 56

Hình 2.13 – Mã hoá trường Length 57

Hình 2.14 – Mã hoá kiểu dữ liệu Interger 58

Hình 3.1 – Kiến trúc tổng quan một tác tử 63

Hình 3.2 – Kiến trúc tác tử 64

Hình 3.3 – Các tiến trình của máy chủ Apache 84

Hình 3.4 – Kết quả truy nhập theo chuẩn SNMP 85

Hình 3.5 – Giám sát thời gian thực 86

Hình 3.6 – Giám sát thời gian thực đồng thời nhiều giá trị 87

III MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của mạng máy tính và Internet, các ứng dụng độc lập trên máy tính có xu hướng phát triển sang tương tác trên môi trường mạng (Intranet và Internet), như các ứng dụng quản lý tài chính, thương mại điện

tử, trò chơi trực tuyến, Do vậy, ứng dụng không chỉ còn là một người truy nhập

sử dụng, mà sẽ có nhiều người truy nhập sử dụng và có sự tương tác Việc hoạt động trên môi trường mạng đòi hỏi phải có sự giám sát và đảm bảo chất lượng dịch

vụ cho các ứng dụng đó Đây là một khía cạnh còn ít được quan tâm trong việc phát triển các ứng dụng loại này, bởi các nhà phát triển phần mềm thường cho rằng đảm bảo chất lượng các dịch vụ là nhiệm của các nhà phát triển công nghệ mạng

và quản lý mạng

Đảm bảo chất lượng dịch vụ là một vấn đề hết sức quan trọng đối với các dịch vụ và ứng dụng mạng Chất lượng dịch vụ thể hiện ở nhiều thành phần, tuy nhiên ngoài hạ tầng mạng và các thiết bị phần cứng, việc giám sát nhằm điều chỉnh khả năng phục vụ của ứng dụng mạng cũng rất quan trọng Nếu không quan tâm đến vấn đề này, các ứng dụng mạng thường gặp phải các vấn đề như hiện tượng nghẽn hay quá tải do ứng dụng không đáp ứng tức thời các yêu cầu được, điều này

có thể gây lỗi, thậm chí sụp đổ hệ thống Sâu xa hơn, vấn đề không đảm bảo chất lượng dịch vụ này có thể dẫn đến việc phá sản do người dùng (khách hàng) chán nản và “quay lưng lại” Mặt khác, việc giám sát từng thành phần trong hệ thống ứng dụng cho phép người quản lý nắm bắt được các thông tin mà người dùng quan tâm, như: thành phần nào của ứng dụng được truy nhập nhiều nhất, thông tin nào người dùng quan tâm nhất, thành phần nào ít được truy nhập, Từ các thông tin này, người quản lý có thể điều chỉnh các thông số nhằm phục vụ tốt hơn, hoặc các thông tin đó sẽ làm cơ sở để đánh giá ứng dụng cũng như có hướng nâng cấp, phát triển phần mềm trong lương lai Đây cũng chính là một trong những vấn đề cốt yếu

để đem lại thành công cho các ứng dụng mạng

Để giải quyết bài toán trên, giải pháp tích hợp hệ tác tử quản trị cho các ứng dụng mạng là một giải pháp tối ưu và hiệu quả nhất Giải pháp này cho phép người

quản trị có thể giám sát, điều khiển khả năng phục vụ của ứng dụng làm cho chất lượng dịch vụ luôn được đảm bảo Đồng thời, giải pháp này cũng cho phép thu thập các thông tin liên quan đến việc sử dụng ứng dụng của người dùng để phục vụ

kế hoạch nâng cấp hay chiến lược phát triển trong tương lai

Vấn đề tích hợp hệ tác tử quản trị mạng đã được nghiên cứu và phát triển rất nhiều trên thế giới, nhưng hầu hết là cho các thiết bị phần cứng (như Router, Switch, UPS, Printer, ) và các hệ thống chuẩn (như: hệ điều hành, ) Đối với các ứng dụng mạng phổ thông thì không nhiều, mà chủ yếu chỉ cho các ứng dụng chuyên sâu về hệ thống tuỳ theo các hãng phát triển cụ thể Nguyên nhân là do các tác tử quản trị phải tích hợp trên các đối tượng quản lý, mà đối tượng quản lý chủ yếu là do các hãng cung cấp thiết bị phát triển Do đó chỉ có các tác tử đặc thù tuỳ theo các hãng đó, như: tác tử cho thiết bị mạng của hãng Cisco, IBM, Chính vì vậy, để quản lý được các đối tượng riêng buộc ta phải tự phát triển tác tử quản lý Hơn nữa, đối với các ứng dụng mạng phổ thông đang phát triển nhiều hiện nay như: thương mại điện tử, trò chơi trực tuyến, vấn đề này vẫn chưa được quan tâm phát triển, và hầu như là còn bỏ ngỏ

Với các vấn đề như trên, luận văn này thực hiện nhằm đưa ra được một phương pháp nghiên cứu và xây dựng hệ tác tử quản trị mạng máy tính Intranet/Internet Mục đích cụ thể là:

Về lý thuyết: Nghiên cứu hệ thống chuẩn quản lý mạng OSI, đặc biệt là mô

hình chức năng và kiến trúc Manager/Agent Phân tích hệ thống quản lý mạng dựa trên giao thức chuẩn SNMP, đây sẽ là cơ sở cho tất cả các ứng dụng quản lý mạng tuân theo SNMP

Về thực tiễn: Đưa ra được một phương pháp xây dựng một hệ tác tử quản lý

thông tin trên mạng máy tính Internet/Intranet Ứng dụng phương pháp này để xây dựng một tác tử quản trị tích hợp vào máy chủ web Apache

Luận văn được chia làm ba phần cơ bản tương ứng với ba chương:

- Chương 1 - Tổng quan về quản lý mạng Chương này trình bày các khái niệm liên quan đến vấn đề quản lý mạng, mô hình quản lý mạng nổi tiếng

OSI và sơ lược các giao thức quản lý mạng là CMOT và SNMP Trong

đó, quan trọng nhất là mô hình chức năng của OSI và kiến trúc Manager/Agent

- Chương 2 - Hệ quản lý mạng dựa trên SNMP Chương này trình bày lý thuyết của một hệ quản lý mạng dựa trên giao thức quản lý mạng nổi tiếng SNMP Hệ quản lý mạng này dựa trên kiến trúc Manager/Agent, với cách thức tổ chức thông tin quản lý mạng bằng cơ sở dữ liệu MIB lưu trữ các đối tượng cần quản lý, cách thức biểu diễn thông tin bằng kiến trúc thông tin quản lý SMI và ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu quản lý ASN.1, cách mã hoá thông tin truyền/nhận bằng quy tắc mã hoá cở bản BER

- Chương 3 - Xây dựng hệ tác tử quản trị tích hợp Đây là chương ứng dụng các lý thuyết của hai chương trước để xây dựng một hệ tác tử quản trị cụ thể Hệ tác tử được tích hợp cho máy chủ dịch vụ web Apache Ngoài ba chương chính, bố cục luận văn còn có các phần Mở đầu, Kết luận

và Tài liệu tham khảo Phần kết luận nêu tóm tắt các vấn đề đã trình trong các chương, đánh giá các kết quả đã đạt được và chưa đạt được, đồng thời đưa ra các định hướng nghiên cứu, phát triển tiếp theo

Mặc dù đã rất cố gắng, song do khuôn khổ thời gian và nhận thức hạn hẹp nên luận văn còn những hạn chế nhất định, tác giả rất mong nhận được những góp

ý để vấn đề nghiên cứu này ngày càng được hoàn thiện hơn Qua đây, tác giả xin chân thành cảm ơn tới PGS.TS Vũ Duy Lợi, người thầy hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong quá trình thực hiện luận văn này, xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô đã dạy và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội

IV CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ MẠNG

V 1.1 SỰ CẦN THIẾT

Như ta đã biết, những năm 70 là thập kỷ của các trung tâm mạng với sự thống trị của các hệ thống máy tính lớn (Mainframe) Việc truyền dữ liệu đã cho phép các thiết bị đầu cuối giao tiếp được với các Mainframe Tuy nhiên, tốc độ thấp và truyền thông không đồng bộ đã làm hạn chế sự phát triển Các nhà cung cấp Mainframe như IBM và các nhà cung cấp mạng truyền thông như AT&T hoặc các công ty điện thoại nội bộ đã quản lý các hệ thống mạng đó Ở thời điểm này, vấn đề quản lý mạng chưa được đặt ra, vì vấn đề quản lý là hết sức đơn giản bởi chỉ tập trung ngay trên các máy tính lớn Hình 1.1 cho ta thấy tốc độ truyền thông tin tăng tỉ lệ thuận với sự phát triển của các công nghệ mạng

Những năm 1980 đã có ba sự thay đổi đáng kể trong công nghệ truyền thông

dữ liệu Các bộ vi xử lý ra đời đã tạo ra một bước tiến quan trọng và đem lại nhiều tiện lợi hơn rất nhiều so với các máy tính lớn Số lượng các mạng LAN (Local Area Network) với các máy tính nhỏ đã tăng rất nhanh Các phương tiện truyền tốc

độ cao trên diện rộng đã thúc đẩy phát triển kết nối các LAN từ các máy tính nhỏ

Hình 1.1 - Sự phát triển hệ thống mạng phức hợp và tốc độ truyền

Việc phát triển các mạng LAN đã tạo điều kiện cho việc xử lý phân tán và chuyển các ứng dụng từ hệ thống máy tính lớn vào các máy tính để bàn Và khi việc truyền

dữ liệu được chuyển sang các mạng phân tán thì vấn đề phải giám sát nhằm đảm bảo cho hệ thống mạng hoạt động tốt đã trở thành một yêu cầu cấp thiết

Và cũng ở những năm 1980 này khi các lĩnh vực về mạng đã được phát triển rất nhanh, các công ty nhận thức được các lợi ích đạt được từ việc tạo ra các công nghệ mạng, họ bắt đầu mở rộng và phát triển thêm các mạng, các công nghệ mạng mới và các sản phẩm về mạng được phát triển rất nhanh Giữa những năm 1980, các công ty lớn đã trở thành các chuyên gia phát triển ra các công nghệ mạng Mỗi công ty lại tạo ra một công nghệ, do đó các thiết bị và sản phẩm về mạng có nhiều

sự khác nhau Với sự phát triển đa dạng đó đã phát sinh các vấn đề khi kết nối mở rộng mạng Nó đã làm ảnh hưởng đến cả việc quản trị mạng hàng ngày và kế hoạch, chiến lược phát triển mạng Mỗi công nghệ mạng mới đó đòi hỏi phải có rất nhiều các nhà chuyên gia Tuy nhiên, giữa những năm 1980 do việc bố trí nhân viên nên chỉ yêu cầu một người quản lý tất cả hệ thống mạng Và vì thế, khi mạng máy tính phát triển phức tạp đã tạo ra một cơn khủng hoảng thực sự cho rất nhiều

tổ chức Do đó, cần thiết phải có việc quản lý mạng tự động được tích hợp qua nhiều loại môi trường khác nhau Đây chính là lý do các chuẩn và sản phẩm về quản lý mạng đã ra đời

Và thực tiễn ngày nay cũng cho thấy, sự phức tạp của mạng máy tính này không đơn thuần chỉ thể hiện ở các chủng loại thiết bị mạng, mà nó còn thể hiện ở quy mô mạng Hơn nữa sự phức tạp cũng còn thể hiện bởi sự đa dạng ở các dịch vụ mạng Như vậy, giải quyết vấn đề quản lý mạng là một bài toán phức tạp Ngoài các ứng dụng quản lý mạng, đòi hỏi người quản trị cũng cần phải am hiểu sâu sắc

về tất cả các vấn đề liên quan đến hệ thống mạng

VI 1.2 HỆ THỐNG QUẢN LÝ MẠNG OSI

VI.1 1.2.1 Tổng quan về hệ thống quản lý mạng

Trước khi đi vào nghiên cứu hệ thống quản lý mạng, ta tìm hiểu khái niệm

và các vấn đề liên quan về quản lý mạng Quản lý mạng (Network Management)

VII TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt

[1] PGS.TS Vũ Duy Lợi (2005), Bài giảng “Một số vấn đề nâng cao của công nghệ mạng máy tính”

[2] PGS.TS Vũ Duy Lợi (2002), Mạng thông tin máy tính, NXB Thế giới

Tài liệu tiếng Anh

[3] An Architecture for Describing SNMP Management Frameworks, RFC 2571

[4] Apache server survival guide (1996), Maniel Alberto Recard, Sams.Net

[5] Cisco@ Internetworking and Troubleshooting (2000), McGraw-Hill Companies, Inc

[6] Definitions of Managed Objects for WWW Services, RFC 2594

[7] Essential SNMP (2001), Douglas Mauro and Kevin Schmidt ,O’Reilly

[8] Fundamentals of Network Management Instructor’s Guide (1996), Novell inc

[9] Internetworking Technology Overview (1999), Second Edition, Cisco inc

[10] Management Information Base (MIB-II), RFC 1213

[11] Managing Internetworks with SNMP, Mark A Miller, IDG Books Worldwide, Inc.

[12] SNMP – Simple Network Management Protocol, Yoram Cohen (yoramco@radmail.rad.co.il)

[13] Structure of Management Information, SMIv1 RFC 1155, SMIv2 RFC 2578

[14] Transport Mappings for Version 2 of the SNMPv2, RCF 1906

Phần mềm

[15] Apache-1.3.33 (http://www.apache.org) (Open source)

[16] MySNMP-1.0 (http://www.codeproject.com) (Open source)

[17] Net-SNMP-5.1.3.1 (http://sourceforge.net/projects/net-snmp) (Open source)

[18] NINO-4.1.9 (http://sourceforge.net/projects/nino) (Open source)

[19] SMASH-1.0, Harrie Hazewinkel (Open source)

[20] SNMPc Network Manager 7.0 (http://www.castlerock.com) (Trial 30 days