Internet - гигантская сеть. Напрашивается вопрос, как она сохраняет свою целостность и функциональность без единого управления? Если учесть разнородность ЭВМ, маршрутизаторов и программного обеспечения, используемых в сети, само существование Internet представится просто чудом. Так все же как решаются проблемы управления в Internet? Отчасти на этот вопрос уже дан ответ - сеть сохраняет работоспособность благодаря жесткой протокольной регламентации.

"Запас прочности" заложен в самих протоколах. Функции диагностики возложены, на протокол ICMP. Учитывая важность функции управления, для этих целей создано два протокола SNMP ( Simple Network Management Protocol - 1988г. ) и CMOT ( Common Management Information Services and Protocol over TCP/IP). Чаще всего управляющая прикладная программа воздействует на сеть по цепочке SNMP-UDP-IP-физическая_сеть. Наиболее важным объектом управления обычно является внешний порт сети или маршрутизатор. Каждому управляемому объекту присваивается уникальный идентификатор.

Протокол SNMP работает на базе протокола UDP и предназначен для использования сетевыми управляющими станциями. Он позволяет управляющим станциям собирать информацию о положении в сети Internet. Протокол определяет формат данных, их обработка и интерпретация остаются на усмотрение управляющих станций или менеджера сети. SNMP-сообщения не имеют фиксированного формата и фиксированных полей. При работе протокол SNMP использует управляющую базу данных (MIB - Management Information Base, RFC-1213,-1212).

Алгоритмы управления в Internet обычно описывают в нотации ASN.1 (Abstract Syntax Notation). Все объекты в Internet разделены на 10 групп и описаны в MIB: система, интерфейсы, обмены, трансляция адресов, IP, ICMP, TCP, UDP, EGP, SNMP. В группу "система" входит название и версия оборудования, операционной системы, сетевого программного обеспечения и пр. В группу "интерфейсы" входит число поддерживаемых интерфейсов, тип интерфейса, работающего под управлением IP (Ethernet, LAPB и т.д.), размер дейтограмм, скорость обмена, адрес интерфейса. IP-группа включает время жизни дейтограмм, информацию о фрагментации, маски субсетей и т.д. В TCP-группу входит алгоритм повторной пересылки, максимальное число повторных пересылок и пр. Команды SNMP приведены в табл. 1.15. В таблице PDU (Protocol Data Unit) - это тип протокольного сообщения. Взаимодействие источника SNMP-запросов с объектом управления показано на рис. 1.37.

Таблица 1.15.

Поле Версия содержит значение, равное номеру версии SNMP минус один. Поле Пароль (community - определяет группу доступа) содержит последовательность символов, которая является пропуском при взаимодействии менеджера и объекта управления. Обычно это поле содержит 6-байтовую строку public. Для запросов get, get-next и set значение поля Идентификатора запроса устанавливается менеджером и возвращается объектом управления в отклике get, что позволяет связывать в пары запросы и отклики. Поле Фирма (enterprise) = sysObjectlD объекта. Поле Статус ошибки характеризуется целым числом, присланным объектом управления (табл.1.16).

В последнее время широкое распространение получила идеология распределенного протокольного интерфейса DPI (Distributed Protocol Interface). Для транспортировки SNMP-запросов используется не только UDP-, но и TCP-протокол. Это дает возможность применять SNMP-протокол не только в локальных сетях. Форматы SNMP-DPI-запросов (версия 2.0) описаны в документе RFC-1592. Пример заголовка SNMP-запроса (изображенные поля образуют единый массив):

Поле Флаг = 0х30 является признаком ASN.1-заголовка. Коды Ln представляют собой длины полей, начинающиеся с байта, который следует за кодом длины, вплоть до конца сообщения-запроса (n - номер поля длины), если не оговорено другое. Так, L1 - длина пакета-запроса от Т1 до конца пакета, a L3 - длина поля пароля. Субполя Tn - поля типа следующего за ними субполя запроса. Так, Т1=2 означает, что поле характеризуется целым числом, а Т2=4 указывает на то, что далее следует пароль (поле community, в приведенном примере Public). Цифры под рамками означают типовые значения субполей. Код ОхА является признаком GET-запроса, за ним следует поле кода PDU (=0...4, см. табл. 1.15). Блок субполей Идентификатора запроса служит для тех же целей, что и другие идентификаторы, - для определения пары запрос-отклик. Собственно идентификатор запроса может занимать один или два байта, что определяется значением Lиз. CO - статус ошибки (СО=0 - ошибки нет); ТМ - тип MIB-переменной (в приведенном примере Ох2В); ИО - индекс ошибки. Цифровой код MIB-переменной отображается последовательностью цифровых субполей, характеризующих переменную. Например, переменная 1.3.6.1.2.1.5 (в символьном выражении iso.org.dod.internet.mgmt.mib.icmp) соответствует последовательности кодов Ох2В 0х06 0х01 0х02 0х01 0х05 0х00.

Таблица 1.16.

Если произошла ошибка, поле Индекс ошибки характеризует к какой из переменных это относится; индекс ошибки является указателем переменной и устанавливается объектом управления не равным нулю для ошибок badValue. Для команды trap (тип PDU-4 в табл. 1.15) формат сообщения меняется (рис. 1.38). Значения поля Тип trap приведены в табл. 1.17.

Таблица 1.17.

Для поля Тип trap 0:4 поле Специальный код должно быть равно нулю. Поле Временная метка содержит число сотых долей секунды (число тиков) с момента инициации объекта управления. Так, прерывание coldStart выдается объектом через 200 мс после инициализации.

Протокол SNMP служит примером системы управления, в которой для достижения нужного результата не выдается команда, а осуществляется обмен информацией, решение принимается "на месте" в соответствии с полученными данными.

 Вся управляющая информация для контроля ЭВМ и маршрутизаторов Internet концентрируются в базе данных MIB (Management Information Base, RFC-1213). Именно эти данные используются протоколом SNMP. MIB определяет, например, что программное обеспечение IP должно хранить число всех октетов, которые приняты любым из сетевых интерфейсов, управляющие программы могут только читать эту информацию.

Согласно нормативам MIB управляющая информация делится на 8 категорий (табл. 1.18;см. также рис. 1.39).

Таблица 1.18.

В табл. 1.19 - 1.24 представлены наиболее важные объекты базы данных MIB, перечисленные в табл. 1.18.

Помимо простых переменных объектами MIB могут быть таблицы. Для каждой таблицы имеется один или несколько индексов.

Таблица 1.19.

Таблица 1.20.

Таблица 1.21.

 Таблица 1.22.

Таблица 1.23.

Таблица 1.24.

Каждый протокол (например, IP) имеет свою таблицу преобразования адресов. Для IP это ipNetToMediaTable. Способ пропечатать таблицу преобразования с помощью программы snmpi описан ниже.

В новейшей модификации управляющей базы данных (MIB II) содержатся объекты, принадлежащие к SNMP-группе. Эта группа предоставляет информацию о SNMP-объектах, информационных потоках, статистике ошибок (табл. 1.25).

Таблица 1.25.

Стандарт на структуру управляющей информации (SMI) требует, чтобы все MIB-переменные были описаны и имели имена в соответствии с ASN.1 (Abstract Syntax Notation 1, формализованный синтаксис). ASN.1 является формальным языком, который обладает двумя основными чертами: нотация в документах легко читаема и понимаема; в компактном кодовом представлении информация может использоваться коммуникационными протоколами. В SMI присутствует неполный набор типов объектов, предусмотренный в ASN.1, разрешены только следующие типы примитивов: INTEGER, OCTET STRING, OBJECT IDENTIFIER и NULL. Практически в протоколе SNMP фигурируют следующие виды данных:

INTEGER. Некоторые переменные объявляются целыми (INTEGER) с указанием начального значения или с заданным допустимымы диапазоном значений (в качестве примера можно привести номера UDP- или TCP-портов).

OCTET STRING (последовательность байтов). В соответствии с требованиями BER (Basic Encoding Rules, ASN.1) последовательность октетов должна начинаться с числа байтов в этой последовательности (от 0 до N).

OBJECT IDENTIFIER (идентификатор объекта). Имя объекта, представляющее собой последовательность целых чисел, разделенных точками. Например, 1.3.6.1.2.1.5.

NULL. Указывает, что соответствующая переменная не имеет значения.

DisplayString. Строка из 0 или более байтов (но не больше 255), которые являются ASCII-символами. Представляет собой частный случай OCTET STRING.

PhysAddress. Последовательность октетов, характеризующая физический адрес объекта (6 байт для Ethernet). Частный случай OBJECT IDENTIFIER.

Сетевой адрес. Допускается выбор семейства сетевых протоколов. В рамках ASN.1 этот тип описан как CHOICE, он позволяет выбрать протокол из семейства протоколов. В настоящее время идентифицировано только семейство протоколов Internet.

IP-адрес. Этот адрес используется для определения 32-разрядного Интернет - адреса. В нотации ASN.1 - это OCTET STRING.

Time Ticks (такты часов). Положительное целое число, которое используется для записи, например, времени последнего изменения параметров управляемого объекта, или времени последней актуализации базы данных (время измеряется в сотых долях секунды).

Gauge (масштаб). Положительное целое число в диапазоне 0..2³²-1, которое может увеличиваться или уменьшаться. Если это число достигнет 2³²-1, то будет оставаться неизменным до тех пор, пока не будет обнулено командой сброс. Примером может служить переменная tcpCurrEsta, которая характеризует число TCP-соединений, находящихся в состоянии ESTABLISHED или CLOSE_WAIT.

Counter (счетчик). Положительное число в диапазоне 0..2³²-1, которое может только увеличиваться, допуская переполнение.

SEQUENCE. Этот объект аналогичен структуре в языке Си. Например, MIB определяет SEQUENCE с именем UdpEntry, содержащую информацию об активных UDP-узлах. В этой структуре содержится две записи:

1. UdpLocalAddress типа IpAddress; местные IP-адреса;

2. UdpLocalPort типа INTEGER; номера местных портов.

SEQUENCE OF. Описание вектора, все элементы которого имеют один и тот же тип. Элементы могут представлять собой простые объекты, например, типа целое. В этом случае мы имеем одномерный список. Но элементами вектора могут быть объекты типа SEQUENCE, тогда этот вектор описывает двумерный массив.

В MIB Internet каждый объект должен иметь имя (OBJECT IDENTIFIER), синтакс и метод кодировки.

Стандарт ASN.1 определяет форму представления информации и имен. Имена MIB-переменных соответствуют в свою очередь стандартам ISO и CCITT. Структура имен носит иерархический характер, отображенный на рис. 1.39.

В табл. 1.26 охарактеризованы четыре простые переменные, идентификаторы которых помещены в нижней части рис. 1.39. Все эти переменные допускают только чтение.

В табл. 1.27 приведено описание таблицы udpTable (index=<udpLocalAddress>,<udpLocalPort>), состоящей из двух простых переменных, предназначенных только для чтения.

Согласно иерархии рис. 1.39 переменные, соответствующие icmp, должны иметь префикс (идентификатор) 1.3.6.1.2.1.5 или в символьном выражении iso.org.dod.internet.mgmt.mib.icmp. Если вы хотите узнать значение какой-то переменной, следует послать запрос, содержащий соответствующие префикс и суффикс (последний определяет имя конкретной переменной). Для простой переменной суффикс имеет вид .0.

Лучшим способом закрепить в памяти все вышесказанное является использование программы snmpi (SNMP initiator или SNMPWALK, NETGUARD, SNMPMAN для PC). Если в вашем распоряжении имеется ЭВМ, работающая под управлением UNIX, например SUN, вы можете попутно узнать много полезного о вашей локальной сети. Синтаксис обращения к snmpi:

snmpi [-a agent] [-с community] [-f file] [-p portno] [-d] [-v] [-w]

Программа snmpi крайне проста. Для того чтобы проверить, работает ли онa, выдайте команду

% snmpi dump

Следует отметить, что в ответ на эту операций будет произведена весьма объемная выдача.

Опция -a предлагает возможность ввести адрес SNMP-обьекта: имя ЭВМ, IP-адрес или транспортный адрес. По умолчанию это местная ЭВМ. Аналогично опция -р позволяет задать номер UDP-порта. По умолчанию это порт 61.

Опция -с позволяет задать групповой пароль (community) для SNMP-запроса. По умолчанию это public, т.е. свободный доступ.

Опция -f позволяет выбрать файл, содержащий откомпилированные описания MIB-модулей. По умолчанию это objects.defs.

Опция -w включает режим наблюдения, осуществляя выдачу на терминал всех служебных сообщений. Уход из программы - по команде quit (q).

Если вы работаете на IBM PC, и ваша машина подключена к локальной сети, получите допуск к одной из UNIX-машин в сети (если вы его не имели) и приступайте. Можно начать с обращения типа

Snmpi -a 193.124.224.33

(адрес или символьное имя надо взять из вашей локальной сети)

Машина откликнется, отобразив на экране snmpi>. Это означает, что программа имеется и вы можете вводить любые команды.

Начать можно со знакомства с системными переменными системы (как и ранее курсивом выделены команды, введенные с клавиатуры).

Snmpi> get sysDescr.0

snmpi> get sysObjectID.0

snmpi> get sysUpTime.0

snmpi> get sysServices.0

Код 0x06 (sysServices.0) представляет собой сумму кодов уровней модели SO, поддерживаемых системой. Для справок: 0х01 - физический уровень; 0х02 связной уровень; 0х04 - Интернет; 0х08 - связь точка-точка; 0х40 - прикладной уровень.

Если вы хотите получить информацию о состоянии интерфейсов на одной из ЭВМ, подключенных к вашей локальной сети (команды вызова snmpi далее не повторяются; в ниже приведенных примерах в круглых скобках помещены комментарии автора), выдайте команды:

snmpi> nextifTable

(команда next в данном случае соответствует запросу get-next, здесь понятие "следующий" подразумевает порядок переменных в MlВ)

snmpi> iflndex.1=1

snmpi> get ifDescr.1

snmpi> ifDescr.1="Ethernet0"

snmpi> get ifType.1

snmpi> ifType.1=ethernet-csmacd (6)

snmpi > get ifMtu.1

snmpi> IfMtu.1=1500

snmpi> get ifSpeed.1

snmpi> ifSpeed.1=10000000 (10М бит/с, Ethernet)

snmpi> get ifPhysAddress.1

snmpi> ifPhysAddress.1=0х00:00:0c:02:За:49 (физический адрес интерфейса)

snmpi> next ifDescr.1 ifType.1 ifMtu.1 ifSpeed.1 ifPhysAddress.1

snmpi> ifDescr.2="Serial0"

ifType.2=propPointToPointSerial(22)

ifMtu.2=1500

ifSpeed.2=2048000 (2 M бит/с, радиорелейный последовательный канал, спутниковый канал был бы охарактеризован точно также)

В приведенном примере размеры пересылаемых блоков для Ethernet и радиорелейного последовательного канала идентичны и равны 1500 байт. Помните, что SLIP-канал записан как PointToPointSerial, а не как SLIP. Скорость обмена по SLIP-каналу не сообщается.

Теперь просмотрим некоторые UDP-переменные. Например:

snmpi> next udp

snmpi> udpInDatagrams.0=98931

snmpi> next udpInDatagrams.0 (обратите внимание на суффикс простой переменной)

snmpi> udpNoPorts. 0=60009

snmpi> next udpLocalAddress.0

snmpi> udpLocalAddress.193.124.137.14.7=193.124.137.14 (Идентификатор этого объекта 1.3.6.1.2.1.7.5.1.1.193.124.137.14.7)

snmpi> next udpLocalPort

snmpi> udpLocalPort.193.124.137.14.7=7

Если у вас возникла необходимость просмотреть таблицу, например, udpTable, это также можно сделать, используя snmpi:

snmpi> next udpTable

snmpi> udpLocalAddress.193.124.137.14.7=193.124.137.14

snmpi> next udpLocalAddress.193.124.137.14.7

snmpi> udpLocalAddress.193.124.224.33.67=193.124.224.33

snmpi> next udpLocalAddress.193.124.224.33.67

snmpi> udpLocalAddress.193.124.224.33.161=193.124.224.33

snmpi> next udpLocalPort.193.124.224.33.67

snmpi> udpLocalPort.193.124.224.33.161=161

Ниже показана методика выяснения алгоритма и параметров задания значения тайм-аута:

snmpi> get tcpRtoAlgorithm.0 tcpRtoMin.0 tcpRtoMax.0 tcpMaxConn.0

snmpi> tcpRtoAlgorithm.0=vanj(4) (vanj - алгоритм Ван Джакобсона для расчета времени тайм-аута)

tcpRtoMin.0=300 (минимальное значение тайм-аута = 300 мс)

tcpRtoMax.0=60000 (максимальное - 60 с)

tcpMaxConn.0=-1 (никаких ограничений на число соединений)

Чтобы получить информацию о состоянии таблицы адресных преобразований, выдайте команду snmpi -а 193.124.224.33 dump at (процедуры с использование субкоманды dump требуют некоторого времени для своего исполнения). В результате получим:

AtIfIndex.1.1.193.124.224.33=1

AtIfIndex.1.1.193.124.224.35=1

AtIfIndex.3.1.192.148.166.203=3

AtIfIndex.3.1.192.148.166.205=3

AtIfIndex.5.1.145.249.30.33=5

AtIfIndex.5.1.192.148.166.98=5

AtPhysAddress.1.1.193.124.224.33=0x00:00:0c:02:3a:49

AtPhysAddress.1.1.193.124.224.35=0x00:00:20:12:1b:b1

AtPhysAddress.1.1.193.124.224.40=0x00:00:cd:f9:0d:e7

AtPhysAddress.1.1.193.124.224.50=0x00:00:0c:02:fb:c5

AtNetAddress.1.1.193.124.224.33=193.124.224.33

AtNetAddress.1.1.193.124.224.35=193.124.224.35

AtNetAddress.1.1.193.124.224.40=193.124.224.40

AtNetAddress.1.1.193.124.224.50=193.124.224.50

AtNetAddress.1.1.193.124.224.60=193.124.224.60

(текст выдачи сокращен)

Обычно элементы таблицы расположены в порядке колонка-ряд. Если вы дошли до края колонки или всей таблицы, ЭВМ выдаст (в зависимости от реализации программы) имя и значение следующего элемента или сообщение об ошибке.

Чтобы получить полный текст адресной таблицы в рамках snmpi достаточно выдать команду

Snmpi> dump ipAddrTable

Snmpi> ipAdEntAddr.192.148.166.222=192.148.166.222

IpAdEntAddr.192.168.1.1=192.168.1.1

IpAdEntAddr.192.168.1.2=192.168.1.2

IpAdEntAddr.193.124.224.33=193.124.224.33

IpAdEntAddr.193.124.224.190=193.124.224.190

IpAdEntIfIndex.192.148.166.222=3

IpAdEntIfIndex.192.148.1.1=4

IpAdEntIfIndex.192.148.1.2=6

IpAdEntIfIndex.192.148.224.33=1

IpAdEntIfIndex.192.148.224.190=5

(маски субсетей)

IpAdEntNetMask.192.148.166.222=255.255.255.224

IpAdEntNetMask.192.148.1.1=255.255.255.0

IpAdEntNetMask.192.148.1.2=255.255.255.0

IpAdEntNetMask.192.148.224.33=255.255.255.224

IpAdEntNetMask.192.148.224.190=255.255.255.224

IpAdEntBcastAddr.192.148.166.222=1 (все эти субсети используют для широковещательной адресации одни и те же биты).

IpAdEntBcastAddr.192.148.1.1=1

IpAdEntBcastAddr.192.148.1.2=1

IpAdEntBcastAddr.192.148.224.33=1

IpAdEntBcastAddr.192.148.224.190=1

IpAdEntReasmMaxSize.192.148.166.222=18024 (с точки зрения фрагментации и последующей сборки дейтограмм данные субсети эквивалентны).

IpAdEntReasmMaxSize.192.148.1.1=18024

IpAdEntReasmMaxSize.192.148.1.2=18024

IpAdEntReasmMaxSize.192.148.224.33=18024

IpAdEntReasmMaxSize.192.148.224.190=18024

Эта распечатка совместно с приведенной для IfTable позволяет получить достаточно полную картину о данной конкретной локальной сети. Чтобы познакомиться с ARP таблицей, можно воспользоваться командой

Sun> arp -a

Itepgw.itep.ru (193.124.224.33) at 0:0:c:2:3a:49

Nb.itep.ru (193.124.224.60) at 0:80:ad:2:24:b7

И дополнить полученные данные с помощью snmpi:

Snmpi> dump ipNetToMediaTable

Snmpi> ipNetToMediaIfIndex.1.193.124.224.33=1

ipNetToMediaIfIndex.1.193.124.224.35=1

ipNetToMediaIfIndex.3.192.148.166.193=3

ipNetToMediaIfIndex.3.192.148.166.196=3

ipNetToMediaIfIndex.3.193.124.226.110=3

ipNetToMediaIfIndex.5.195.249.30.33=5

ipNetToMediaIfIndex.5.192.148.166.100=5

ipNetToMediaPhysAddress.1.193.124.224.33=0x00:00:0c:02:3a:49

ipNetToMediaPhysAddress.3.192.148.166.196=0xaa:00:04:00:0c:04

ipNetToMediaPhysAddress.3.192.148.166.198=0xaa:00:04:00:0e:04

ipNetToMediaPhysAddress.3.192.148.166.203=0x00:00:01:00:54:62

::::::::::

ipNetToMediaPhysAddress.5.195.249.30.33=0x00:00:0c:02:69:7d

IpNetToMediaPhysAddress.5.192.148.166.100=0x00: 20:af: 15:c1: 61

IpNetToMediaPhysAddress.5.192.148.166.101=0x00:00:09:42:0d:e8

IpNetToMediaNetAddress.1.193.124.224.33=193.124.224.33

IpNetToMediaNetAddress.1.193.124.224.35=193.124.224.35

IpNetToMediaNetAddress.3.192.148.166.193=192.148.166.193

IpNetToMediaNetAddress.3.193.124.226.110=193.124.226.110

IpNetToMediaNetAddress.5.195.249.30.33=195.249.30.33

IpNetToMediaType.1.193.124.224.33=other(1)

IpNetToMediaType.1.193.124.224.35=dynamic(3)

IpNetToMediaType.1.193.124.224.37=dynamic(3)

IpNetToMediaType.3.192.148.166.195=dynamic(3)

IpNetToMediaType.3.192.148.166.222= other(1)

IpNetToMediaType.5.193.124.224.190= other(1)

IpNetToMediaType.5.193.124.225.33= other(1)

IpNetToMediaType.5.193.124.225.35=dynamic(3)

Синтаксис каждого объекта описывается в рамках ASN.1 и показывает побитовое представление объекта. Кодирование объекта характеризует то, как тип объекта отображается через его синтаксис и передается по телекоммуникационным каналам. Кодирование производится в соответствии с базовыми правилами кодирование ASN.1. Все описания объектов базируются на типовых шаблонах и кодах ASN.1 (см. RFC-1213). Формат шаблона:

OBJECT (объект):

Syntax (синтаксис):

Definition (Определение)

Access (доступ)

Status (состояние)

Маршруты также являются объектами MIB. Согласно требованиям к MIB, каждому маршруту в этой базе соответствует запись, схема которой приведена на рис. 1.40.

Поле Место назначения представляет собой IP-адрес конечной точки маршрута. Поле Индекс интерфейса определяет локальный интерфейс (физический порт), через который можно осуществить следующий шаг по маршруту. Следующие пять полей (Метрика 1:5) характеризует оценку маршрута. В простейшем случае, например для протокола RIP, достаточно было бы одного поля. Но для протокола OSPF необходимо пять полей (разные TOS). Поле Следующий шаг представляет собой IP-адрес следующего маршрутизатора. Поле Тип маршрута имеет значение 4 для опосредованного достижения цели маршрута; 2 для нереализуемого маршрута и 1 для случаев, отличных от вышеперечисленных.

Рис. 1.40. Маршрутная таблица

Поле Протокол маршрутизации содержит код протокола. Для RIP этот код равен 8, для OSPF -13, для BGP -14, для ICMP -4, для прочих протоколов -1. Поле Возраст маршрута описывает время (в секундах), прошедшее с момента последней коррекции маршрута. Следующее поле Маска маршрута используется для выполнения логической побитовой операции И над адресом в IP-дейтограмме перед сравнением результата с кодом, хранящимся в первом поле записи ("место назначения"). Последнее поле Маршрутная информация содержит код, зависящий от протокола маршрутизации и обеспечивающий ссылки на соответствующую информацию в базе MIB.