BC/NW 2008, №2 (13): 12.3

Базовая объектная модель для PDM-системы компьютерных сетей

Аникеев Г.Е.

 (Московский энергетический институт (технический университет))

Корпоративные компьютерные сети (ККС) являются сложным объектом как для проектирования, так и для эксплуатации. Для объединения всех данных о конкретной ККС, порождаемых на протяжении всего его жизненного цикла, в единое информационное пространство, в котором работают все лица, имеющие отношение к данному продукту, следует использовать PDM-систему. В современных условиях для правильного проектирования и эффективного использования ККС должно быть организовано управление сотнями разнообразных документов. Кроме того, ККС как объект управления, подвержен значительным изменениям на протяжении своего жизненного цикла, а также подвержен интенсивному потоку различных ошибок и неисправностей, которые необходимо обнаруживать, диагностировать и исправлять.

Каким же образом связать информацию, полученную при разработке ККС с использованием компьютерных технологий (CAD/CAM/CAE и т.п. системы), с информационной поддержкой таких жизненно важных задач эксплуатации ККС, как мониторинг сети, диагностирование неисправностей узлов сети, контроль информационной безопасности сети?  Ключевым элементом такой интеграции может быть единая объектная модель узлов компьютерной сети, которая должна отвечать следующим требованиям:

·        Различные типы сетевых узлов представляются своим классом объектной модели.

·        Каждый узел сети представляется отдельным экземпляром соответствующего класса.

·        Для различных типов сетевых узлов имеется базовый класс объектной модели, который представляет собой типовую иерархическую структуру, которая содержит данные, полностью характеризующие данный тип сетевого узла по параметрам, настройкам и функциям обработки данных, состоянию узла во время работы, а также может содержать методы, описывающие взаимодействие входных и выходных данных для узла и его внутреннего состояния (для моделирования работы сети).

·        На основе базовых классов за счет их расширения создаются многочисленные классы различных сетевых устройств производителей сетевого оборудования.

·        Создание расширенных классов следует максимально децентрализовать и в идеале возложить на самих производителей оборудования и ПО.

Успех любой новой разработки во многом зависит от того, опирается ли она на уже имеющиеся средства и системы.

Поэтому предлагается в качестве базовой объектной модели узлов применить расширенную и доработанную модель данных, используемую протоколом SNMP при мониторинге и управлению сетью. Это так называемая база данных управляющей информации — Management Information Base, MIB [1]. MIB представляет собой иерархически организованную совокупность параметров, доступных для операций записи-чтения для каждого конкретного сетевого объекта. Структура MIB и ее основное содержание стандартизированы, но есть возможность расширять эту модель за счет введения дополнительных ветвей и параметров. В настоящее время имеются мощные системы мониторинга сетей и систем на их основе, использующих протокол SNMP и MIB, например, HP OpenView, IBM Tivoli и др.

Такой подход позволяет сразу решить половину задачи: автоматизировать этап эксплуатации ККС на основе уже имеющихся систем мониторинга. При этом попутно решается важнейшая задача создания развитой библиотеки для САПР, т.к. производители сетевого оборудования, заинтересованные в продвижении своих продуктов на рынок, будут активно формировать требуемые расширения MIB, как это они делают в настоящее время для систем мониторинга. Однако необходимо решить задачу адаптации предлагаемой модели для использования в CAD/CAM/CAE.

Параметры сетевого устройства (в терминологии MIB - объекты), которые были включены в модель MIB [1,2], были выбраны такими, чтобы быть существенными для управления ошибками или конфигурированием сетевых устройств. Первоначально их число ограничивалось 100, включенных в 8 групп. Однако сразу предполагалось, что первоначальная модель MIB будет корректироваться и уточняться по мере развития данного направления. В версии MIB-II [3]  принятой в 1992 году, был существенно (до 185) расширен набор стандартных объектов, а число групп увеличилось до 10. Кроме того, каждый производитель сетевого оборудования имеет возможность расширять список объектов MIB, включив специфические переменные в соответствующем месте MIB.  Для описания объектов в MIB используется Abstract Syntax Notation One (ASN.1) [4].

В MIB каждый объект (переменная) должен иметь имя (object identifier), синтаксис и метод кодировки. Имена переменных MIB соответствуют в свою очередь стандартам ISO и CCITT. Структура имен носит иерархический характер, показанный на рис.1.

Рис. 1. Структура идентификаторов переменных в MIB

 

Объекты однозначно идентифицируются составными символьными именами, начинающимися от корня этого дерева. В сообщениях протоколов, использующих MIB, например SNMP, символьные имена не используются, а применяются однозначно соответствующие им составные числовые имена. Каждая ветвь дерева имён объектов нумеруется в дереве целыми числами слева направо, начиная с единицы, и эти числа и заменяют символьные имена.

Следует отметить, что объекты MIB для устройства содержат значительную часть информации, которая необходима для проектирования на их основе компьютерной сети с заданной топологией и свойствами. Например, в число переменных группы Interfaces, описывающих каждый конкретный интерфейс устройства, включены:

IfNumber - число сетевых интерфейсов;

IfIndex - список интерфейсов от 1 до ifNumber;

IfDescr - текстовое описание интерфейса;

ifType - тип протокола, который поддерживает интерфейс (например, 5 - x25, 6 - Ethernet; 15 - FDDI, 23 – PPP);

ifSpeed - пропускная способность интерфейса в битах в секунду (100 для Fast Ethernet);

ifPhysAddress — физический адрес порта, для Fast Ethernet им будет МАС-адрес.

Дополнительная информация, необходимая для автоматизации проектирования сети, может быть размещена, например, в дополнительной группе CAD с числовым идентификатором 1.3.6.1.2.1.15.

Информация MIB вместе с дополнительной информацией составляют базовую объектную модель, которая используется как первичная инфор-мация для процесса проектирования сети и моделирования ее работы.

Кроме выбора сетевых объектов, составляющих активную часть аппаратных средств, при проектировании сети необходимо сформировать сетевые коммуникации (соединения, линии связи), связывающие интерфейсы сетевых объектов в единую сеть. Эти линии связи имеют свои параметры (тип, длину, пропускную способность и др.), которые система проектирования должна хранить в отдельной базе данных. Тип линии связи зависит от выбора среды передачи и должен быть обоснован на основании исходных данных технического задания. Тип линии связи и тип интерфейсов сетевых объектов, которые она соединяет, должны быть согласованы и совместимы.  Кроме того, система проектирования должна выполнять проектирование структурированной кабельной системы (СКС), включая выбор телекоммуникационных шкафов, стоек, панелей, размещение и конфигурацию кабельных каналов. Необходимо также предусмотреть средства проектирование электропитания и заземления.

 

Рис.2. Структура системы автоматизированного проектирования  компьютерных сетей.

Структура системы автоматизированного проектирования  для интерактивной разработки компьютерной сети может содержать следующие элементы (рис.2).

В библиотеке MIB хранятся  MIB для сетевого оборудования различных производителей, а также псевдо-MIB для оборудования, которое не поддерживает SNMP. Использование псевдо-MIB позволяет унифицировать работу с различным типом оборудования.

Модуль интерактивного взаимодействия служит интерфейсом для оператора системы. Он осуществляет организацию хранения данных и управление документами, управление структурой проекта, подключения модулей CAD/CAM/CAE, генерации отчетов и документов, авторизации для защиты данных

Модуль CAD/CAM использует параметры сетевых объектов из библиотеки MIB и интерактивно строит топологию сети, модель которой сохраняется в Базе данных САПР. Одновременно в ней накапливается информация о составе оборудования проектируемой сети.

Для сетевых устройств, которые не имеют собственной MIB, при проектировании может выбираться «родовой MIB», например, «коммутатор на 16 портов Fast Ethernet». Псевдо-MIB формируются для таких объектов как, например, телекоммуникационный шкаф.

Редактор MIB может быть использован для просмотра MIB, внесения в них требуемых дополнений и создания псевдо-MIB. Такие редакторы существуют и многие из них являются общедоступными [5,6].

Результатом работы модуля CAD/CAM является комплект технической и исполнительной документации: пояснительная записка, топологическая схема, принципиальная схема, план расположения рабочих мест, коммуникационного оборудования и кабельных трасс, кабельный журнал, спецификация оборудования, изделий и материалов, набор исполнительной документации и др. Эти документы формируются в электронном виде и могут быть распечатаны на принтере.

Модуль CAE, используя построенную модель сети в  Базе данных САПР, осуществляет для проверки ожидаемых параметров выбранного решения и получения оценочных характеристик по производительности, быстродействию и надежности. Это позволяет вносить необходимые изменения в состав и структуру сети. В модуле также имеются программы проверки информационной безопасности, которые необходимо провести на стадии проектирования.

На данных результата проектирования сети может быть основана работа системы мониторинга и управления компьютерной сети. Эта система должна провести сверку реализованной системы с проектным решением и внести необходимые коррекции, а в дальнейшем отслеживать вносимые в сеть изменения. Такая система может также являться частью единой PDM-системы, охватывающей как этап проектирования и изготовления компьютерной сети, так и период её эксплуатации.

Программная реализация предлагаемой системы проектирования может быть осуществлена на основе открытого кода и построена по модульному принципу, что позволит системе быстро и эффективно совершенствоваться.

В результате реализации предлагаемого подхода представляется возможным построение открытой модульной PDM-системы для проектирования и эксплуатации корпоративных компьютерных сетей, использующих обширные постоянно пополняемые библиотеки компонентов, и позволяющие на основе единой объектной модели решать разнообразные задачи проектирования, модернизации, ремонта, проверки производительности и безопасности.

ЛИТЕРАТУРА

1.      Management Information Base for Network Management of TCP/IP-based internets. RFC 1066, August 1988.

2.     Management Information Base for Network Management of TCP/IP-based internets. RFC 1156, May 1990.

3.     Management Information Base for Network Management of TCP/IP-based internets: MIB-II. RFC 1213, March 1991.

4.       Information processing systems - Open Systems Interconnection,         "Specification of Abstract Syntax Notation One (ASN.1)",         International Organization for Standardization, International         Standard 8824, December 1987.

5.     WinAgents MIB Browser. http://www.winagents.ru/products/mib-browser.

6.     OidView SNMP MIB Browser. http://www.oidview.com /mibbrowser.html.