Kiến trúc hệ thống quản trị mạng dựa trên xml

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn



ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN



ĐINH THỊ KIM NGỌC





KIẾN TRÚC HỆ THỐNG QUẢN TRỊ MẠNG
DỰA TRÊN XML

Chuyên nghành: KHOA HỌC MÁY TÍNH
Mã số : 60.48.01



LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN




Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN TAM






THÁI NGUYÊN - 2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN



ĐINH THỊ KIM NGỌC





KIẾN TRÚC HỆ THỐNG QUẢN TRỊ MẠNG
DỰA TRÊN XML







LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN











THÁI NGUYÊN - 2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

i
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục i
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt iii
Danh mục các bảng iv
Danh mục các hình v
MỞ ĐẦU i
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC KIẾN TRÚC QUẢN TRỊ MẠNG 2
1.1 Giới thiệu 2
1.2 Kiến trúc mạng 6
1.2.1 Mô hình OSI 6
1.2.2 Mô hình TCP/IP 9
1.3 Kiến trúc và mô hình quản trị mạng 10
1.3.1 Kiến trúc và mô hình quản trị mạng OSI 10
1.3.2 Kiến trúc và mô hình quản trị mạng SNMP 14
1.3.3 Kiến trúc quản trị tích hợp OMP 20
1.4 Kết luận chƣơng 1 23
CHƢƠNG 2 - KIẾN TRÚC HỆ THỐNG QUẢN TRỊ MẠNG DỰA TRÊN XML 25
2.1 Giới thiệu 25
2.2 Những kỹ thuật liên quan đến XML 26
2.3 Kiến trúc quản trị mạng dựa trên XML 27
2.4 Nghiên cứu về quản trị mạng dựa trên XML 32
2.4.1 Mô hình quản trị mạng dựa trên XML 32
2.4.2 Hoạt động của kiến trúc quản trị mạng dựa trên XML 35
2.4.3 Tích hợp XML - SNMP 37
2.4.4 Kiến trúc quản trị tích hợp dựa trên Web 38
2.5 Phƣơng pháp để quản trị mạng tích hợp dựa trên XML 41
2.5.1 Bốn phƣơng pháp cho tích hợp 41
2.5.2 Sự so sánh giữa 4 phƣơng pháp 43
2.6 Thiết kế hệ thống quản trị dựa trên XML 44
2.6.1 Manager dựa trên XML 44
2.6.2 Agent dựa trên XML 46

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ii
2.6.3 Hệ thống quản trị XGEMS 47
2.7 Kết luận chƣơng 2 52
CHƢƠNG 3 - PHÁT TRIỂN CHUYỂN ĐỔI CỔNG XML/SNMP CHO QUẢN
TRỊ MẠNG TÍCH HỢP DỰA TRÊN XML 53
3.1 Giới thiệu 53
3.2 Công việc liên quan và đề xuất giải pháp 54
3.2.1 Các mặt hạn chế của quản trị mạng dựa trên SNMP 54
3.2.2 Thuận lợi của XML cho quản trị mạng 56
3.2.3 Quản trị mạng dựa trên XML 58
3.3 Các phƣơng pháp trao đổi của cổng XML/SNMP 60
3.3.1 Trao đổi dựa trên DOM 61
3.3.2 Trao đổi dựa trên HTTP 63
3.3.3 Trao đổi dựa trên SOAP 65
3.3.4 Phân tích các phƣơng pháp đề xuất 67
3.4 Nghiên cứu về chuyển đổi SNMP MIB thành XML 68
3.4.1 Thuật toán chuyển đổi 69
3.4.2 Thực hiện chuyển đổi 79
3.4.3 Cổng XML/SNMP 80
3.5 Kết luận chƣơng 3 82
KẾT LUẬN 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO 85








Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ
viết tắt
Tiếng Anh Tiếng Việt
API Application Programming
Interface
Giao diện chƣơng trình ứng dụng
CIM Common Information Model Mô hình thông tin chung
DNS Domain Name System Hệ thống quản trị tên miền
DOM Document Object Model Mô hình đối tƣợng tài liệu
DTD Document Type Definition Định nghĩa kiểu tài liệu
FTP File Tranfer Protocol Giao thức truyền file
HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ dánh dấu siêu văn bản
HTTP Hyper Text Tranfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản
IETF Internet Engineering Task Force Là tổ chức đã đƣa ra chuẩn SNMP
thông qua các RFC
IP Internet Protocol Giao thức Liên mạng
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
MIB Management Information Base Thông tin quản trị cơ sở
MO Managed Object Đối tƣợng quản trị
MUI Manager User Interface Quản lý giao diện ngƣời dùng
NMS Network Manager Stations Trạm quản trị mạng
OID Object Identifier Định nghĩa tên của đối tƣợng
OMP Open Management Platform Hệ thống quản trị mở
OSI Open Systems Interconnection Kết nối các hệ thống mở
SAX Simple API for XML Giao tiếp đơn giản xử lý dữ liệu XML
theo mô hình hƣớng sự kiện
SGMP Simple Gateway Management
Protocol
Giao thức quản trị cổng đơn giản,
dùng chủ yếu cho Internet
SMAE System Management Application
Entity
Hệ thống quản trị thực thể ứng dụng
SMI Structure of Management
Information
Cấu trúc thông tin quản trị
SNMP Simple Network Managerment
Protocol
Giao thức quản trị mạng đơn giản
SOAP Simple Object Access Protocol Giao thức truy cập đối tƣợng đơn giản
TCP Tranfer Control Protocol Giao thức Điều khiển Giao vận
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WBM Web Base Manager Quản trị dựa trên nền Web
WIMA Web-based Integrated
Management Architecture
Kiến trúc quản trị tích hợp dựa trên
nền Web
XLS Extensible
Style-sheet Language
Ngôn ngữ định kiểu mở rộng
XML Extensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

iv
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 - So sánh giữa 4 phƣơng pháp
Bảng 2.2 - Ví dụ XML của “XQuery” trong yêu cầu nhận HTTP
Bảng 2.3 - Tài liệu XML của DeviceInfo
Bảng 3.1 - So sánh các phiên bản SNMP
Bảng 3.2 - Biểu thức XPath và XQuery trong URI mở rộng
Bảng 3.3 - SOAP message của quản trị dựa trên XML và cổng
Bảng 3.4 - Ƣu điểm và nhƣợc điểm của các phƣơng pháp
Bảng 3.5 - Chuyển đổi cấu trúc tài liệu
Bảng 3.6- Định nghĩa lƣợc đồ XML của kiểu dữ liệu SMIv1
Bảng 3.7 - Định nghĩa lƣợc đồ XML của kiểu dữ liệu SMIv2
Bảng 3.8 - Định nghĩa lƣợc đồ XML của kiểu dữ liệu do ngƣời dùng định nghĩa
Bảng 3.9- Các thao tác của SNMP và HTTP



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 - Mô hình OSI
Hình 1.2 - Mô hình TCP/IP
Hình 1.3 - Mô hình quản trị mạng OSI
Hình 1.4 - Mô hình truyền thông OSI
Hình 1.5 - Mô hình chức năng OSI
Hình 1.6 - Mô hình quản trị mạng SNMP
Hình 1.7 - Hoạt động của mô hình quản trị mạng SNMP
Hình 1.8 - Phƣơng pháp quản trị OMP
Hình 2.1 - Tổng quan về kiến trúc quản trị mạng dựa trên XML
Hình 2.2 - Element Management Level
Hình 2.3 - Network Management Level
Hình 2.4 - Kiến trúc WBM Agent
Hình 2.5 - Kiến trúc WBM Manager
Hình 2.6 - Kiến trúc Quản trị mạng dựa trên nền Web
Hình 2.7 - Các phƣơng pháp kết hợp giữa manager và agent
Hình 2.8 - Kiến trúc của manager dựa trên XML
Hinh 2.9 - Kiến trúc của agent dựa trên XML
Hình 2.10 - Lƣợc đồ XML của XGEMS
Hình 3.1- Mô hình truyền thông của quản trị mạng dựa trên XML
Hình 3.2- Kết hợp tƣơng tác của Managers và Agents
Hình 3.3 - Tƣơng tác giữa quản trị dựa trên XML và cổng sử dụng DOM
Hình 3.4 - Tƣơng tác chuyển đổi của HTTP Request đến SNMP Request
Hình 3.5 - Kiến trúc dựa trên SOAP của manager và cổng
Hình 3.6 - Cấu trúc chuyển đổi SNMP MIB thành XML
Hình 3.7 - Ứng dụng của cổng XML/SNMP

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1
MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển nhƣ vũ bão của công nghệ thông tin, điện tử
viễn thông, mạng viễn thông nói chung, mạng Internet nói riêng cũng đƣợc phát
triển hiện đại và phức tạp. Cùng với sự phát triển đó, các thiết bị quản trị mạng đòi
hỏi ngày càng phải phát triển đa dạng hơn. Điều này đặt ra cho ngƣời điều hành
mạng phải có kiến thức thông qua đào tạo và cập nhật kiến thức thƣờng xuyên.
Việc quản lý nhiều loại mạng khác nhau, một mặt sẽ xuất hiện yêu cầu phải
thu thập một khối lƣợng lớn các số liệu, mặt khác các số liệu này còn phải đƣợc
phân tích, xử lý trƣớc khi đƣa ra một biện pháp quản lý thực sự; Điều này sẽ đặt ra
rất nhiều khó khǎn cho ngƣời điều hành, nếu không có một công cụ hiệu quả trong
tay. Hơn nữa, do có sự phát triển phức tạp của mạng, cùng với yêu cầu chất lƣợng
dịch vụ đòi hỏi ngày càng cao thì quản trị mạng dựa trên XML chính là công cụ tốt
để giải quyết các vấn đề trên; XML là ngôn ngữ đƣợc định nghĩa bởi tổ chức mạng
toàn cầu W3C, nó có rất nhiều lợi ích nhƣ:
XML có thể dễ dàng tạo, phân tích và xử lý các thông tin quản trị, nó hỗ trợ
cho việc tạo cấu trúc dữ liệu và có thể quản lý đƣợc sự tổ chức phức tạp của thông
tin. DTD và lƣợc đồ XML có thể đặc tả và đánh giá cấu trúc của tài liệu XML, do
vậy những nhà phát triển hệ thống có thể dễ dàng định nghĩa đƣợc cấu trúc thông tin
quản trị theo nhiều cách khác nhau. XLST dùng để chuyển đổi từ tài liệu XML sang
các định dạng truyền thống khác nhƣ HTML. Xpath/Xquery có thể xử lý các phần
tử thông qua các biểu thức hoặc các điều kiện. Các thao tác XML có thể đƣợc
truyền thông qua SOAP, nó cho phép các chức năng quản trị đƣợc thực hiện nhƣ là
các dịch vụ Web.
Mặc dù quản trị mạng dựa trên XML là một lĩnh vực hiện nay đang đƣợc nghiên
cứu và triển khai, nhƣng việc sử dụng XML vào quản trị mạng có rất nhiêu lợi ích
nhƣ đã nêu trên; Hơn nữa, trong lĩnh vực quản trị mạng việc áp dụng XML đã thành
công, có hiệu quả, nhất là gần đây quản trị mạng dựa trên XML đã đƣợc áp dụng
cho nhiều công nghệ quản trị mạng, do đó nó đã đƣợc đề xuất nhƣ là một cách thay
thế cho các công cụ quản trị mạng hiện có.
Từ những phân tích, trình bày nhƣ trên, tôi chọn "Kiến trúc hệ thống quản
trị mạng dựa trên XML" làm đề tài nghiên cứu cho luận văn của mình.
Nội dung của luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng; Trong đó, chƣơng 1
trình bày một cách tổng quan về các kiến trúc quản trị mạng, chƣơng 2 trình bày về
kiến trúc quản trị mạng dựa trên XML và chƣơng 3 là việc phát triển chuyển đổi
cổng XML/SNMP cho quản trị mạng tích hợp dựa trên XML.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC KIẾN TRÚC
QUẢN TRỊ MẠNG
1.1. Giới thiệu
Quản trị mạng là việc sử dụng các công cụ và thiết bị khác nhau để giám sát
và duy trì hoạt động mạng. Sau giai đoạn thiết kế và triển khai mạng ban đầu, nhiệm
vụ quản trị mạng đƣợc tập trung chủ yếu vào việc đảm bảo vận hành mạng ổn định
hàng ngày và chuẩn bị cho việc hoạch định phát triển mạng tiếp theo. Khi độ phức
tạp của mạng tăng lên (có các kết nối LAN, WAN với các mạng từ xa, có sử dụng
pha tạp nhiều loại giao thức khác nhau), nếu thiếu một cơ quan quản trị vận hành
mạng bài bản sẽ rất khó khăn trong việc phát hiện và sử lý kịp thời sự cố cũng nhƣ
việc đảm bảo an ninh mạng và việc thực hiện một cách trơn tru về nâng cấp, mở
rộng mạng về sau.
Nhiệm vụ quản trị vận hành mạng chia thành 5 nhóm chức năng gồm: quản
trị tài nguyên mạng, quản trị hiệu suất, quản trị kế toán, quản trị lỗi và quản trị an
ninh mạng.
* Quản trị tài nguyên mạng
Mục đích của quản trị tài nguyên mạng nhằm:
- Hiểu rõ cấu hình mạng
- Quản lý địa chỉ, tên, thông tin và phần mềm
- Chuẩn bị cấu hình lại hệ thống và khắc phục sự cố
Các hạng mục cần thiết cho quản trị tài nguyên là quản trị cấu hình, quản trị địa chỉ/
tên, quản trị phần mềm và quản trị các máy phụ vụ.
+ Quản trị cấu hình: Mục đích chính của quản trị cấu hình là theo dõi cấu
hình toàn mạng, trạng thái kết nối các thiết bị cấu thành của mạng và sự thay đổi
của chúng. Công việc quản trị cấu hình đƣợc cấu trúc hoá theo sơ đồ phân cấp.
+ Quản trị tên/địa chỉ: Địa chỉ (MAC và IP) của các hệ thống đầu - cuối và
thiết bị kết nối mạng cần đƣợc quản lý một cách có hệ thống để tránh trùng lặp gây
nên lỗi mạng. Địa chỉ MAC có loại toàn cầu (đã đƣợc xác định duy nhất) và loại do
ngƣời dùng tự đặt. Điạ chỉ IP (32 bit gồm địa chỉ mạng và các địa chỉ trạm) cần
đƣợc gán cho mỗi hệ thống đầu - cuối hay thiết bị kết nối mạng có sử dụng giao
thức TCP/IP. Nên áp dụng địa chỉ toàn cầu (do nhà cung cấp dịch vụ mạng cấp cho)
khi mạng có sự kết nối ra bên ngoài.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3
Khi thiết kế điạ chỉ IP trƣớc tiên phải xác định các địa chỉ mạng (đƣợc kết
nối bởi router) sao cho chúng là duy nhất; Sau đó gán địa chỉ các trạm trong từng
mạng sao cho chúng là duy nhất trong mạng đó. Có thể nghiên cứu sử dụng
Subnetnumber (một vài bit thuộc phần địa chỉ trạm) để mở rộng một địa chỉ mạng
đơn lẻ thành hai địa chỉ mạng hay nhiều hơn. Khi sử dụng Subnetnumber thì tất cả
các trạm và router nối vào mạng cấp dƣới đó nhất thiết phải biết về số lƣợng trong
từng điạ chỉ IP. Việc này đƣợc sử dụng mạng cấp dƣới (Subnetmask) 32 bit, có các
bit 1 ứng với địa chỉ mạng và các bit 0 ứng với các địa chỉ trạm.
+ Quản trị phần mềm: Quản trị phần mềm liên quan đến hai việc là đăng ký
địa chỉ cổng (port number) cho các phần mềm ứng dụng và phân phối phần mềm
trên mạng.
Trong môi trƣờng làm việc mạng, để có thể giao tiếp với các ứng dụng mạng
(theo thiết kế là để chạy trên tất cả các trạm đầu - cuối) cần phải gán cho chúng
một địa chỉ cổng duy nhất. Một số địa chỉ mặc định đã đƣợc sử dụng cho các
dịch vụ chuẩn nhƣ FPT=21, Telnet = 23, SMTP = 25 v.v… Khi ngƣời dùng đƣa ứng
dụng của mình vào làm việc trên mạng thì phải tránh những những địa chỉ đó và nên
đăng ký với ngƣời quản trị để tránh sự trùng lặp về sau với các ứng dụng khác.
Việc thứ hai là cần quản lý các phần mềm đƣợc cài đặt trên các hệ thống đầu
- cuối. Phải xác định rõ phần mềm nào (và phiên bản của nó) đã đƣợc phân phối đến
các hệ thống đầu cuối nào; Đảm bảo việc phân phối và cài đặt phần mềm tại các hệ
thống đầu cuối đƣợc thực hiện đúng và để cho ngƣời sử dụng chọn bất kỳ phần
mềm nào có thể cài đặt đƣợc.
+ Quản trị máy phục vụ: Bao gồm quản trị cấu hình các máy phục vụ chính
trên mạng (tệp, Cơ sở dữ liệu, in mạng, thƣ điện tử), công việc này phải kiểm tra
thƣờng xuyên và đảm bảo duy trì sự ổn định.
- Máy phục vụ tệp: Phải đảm bảo đủ dung lƣợng đĩa trống, xoá các file không
đƣợc truy cập sau một khoảng thời gian nhất định; Nhận diện những ngƣời dùng file,
thực hiện sao lƣu/phục hồi dữ liệu định kỳ và theo dõi số lƣợng ngƣời đăng nhập
(logged in).
- Máy phục vụ cơ sở dữ liệu: Nên chuẩn bị một máy dành riêng, để theo dõi số
lƣợng ngƣời đăng nhập.
- Máy phục vụ in mạng: Thực hiện xếp hàng đợi in với spooter (ghi tạm vào
bộ nhớ hay đĩa, thực hiện in nên dần dần); Kiểm soát hệ thống giấy và kiểu giấy; Giám
sát không gian trống trên đĩa khi có hàng đợi in.

Xem chi tiết: Kiến trúc hệ thống quản trị mạng dựa trên xml