MONITORAÇÃO DE REDE

Prof. José Augusto Suruagy Monteiro

Capítulo 2 de William Stallings. SNMP, SNMPv2,

SNMPv3, and RMON 1 and 2, 3rd. Edition.

Addison-Wesley, 1999.

Baseado em slides do Prof. Chu-Sing Yang

(Department of Electrical Engineering – National

Cheng Kung University)

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Roteiro

Introdução

Arquitetura de monitoração de rede

Monitoração de desempenho

Monitoração de falhas

Monitoração de contabilização

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Introdução

Monitoração de rede

Observa e analisa o status e comportamento dos sistemas finais, sistemas intermediários e sub-redes que compõem a configuração a ser gerenciada

Principais áreas de projeto

Acesso à informação de monitoramento Como definir a informação de monitoramento

Como levar a informação de um recurso até um gerente

Projeto de mecanismos de monitoramento Qual o melhor modo de obter informações dos recursos

Aplicação da informação monitorada Como a informação monitorada é usada nas diversas áreas

funcionais de gerenciamento

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Roteiro

Introdução

Arquitetura de monitoração de rede

Monitoração de desempenho

Monitoração de falhas

Monitoração de contabilização

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Informação de Monitoração de Rede

Informação estática

Caracteriza a configuração atual e os seus elementos Número e identificação de portas em um roteador

É tipicamente gerada pelo elemento envolvido

A informação é disponibilizada a um gerente por um agente ou um proxy

Informação dinâmica

Relacionada a eventos na rede Uma mudança de estado de uma máquina de protocolo

Transmissão de um pacote numa rede

É coletada e armazenada pelo elemento de rede responsável pelos eventos correspondentes

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Informação de Monitoração de Rede

Informação estatística

É derivada da informação dinâmica

Número médio de pacotes transmitidos por unidade de

tempo

É gerada por qualquer sistema que tenha acesso às

informações dinâmicas correspondentes

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Organização de uma base de

informações de gerência 8

Arquitetura Funcional da Monitoração

de Rede 9

Sistema de

Monitoração de Rede

Aplicação de monitoração

Inclui as funções da monitoração de rede que são visíveis aos usuários

Monitoração de desempenho, de falhas e de contabilização

Função gerente

Módulo que efetua a função básica de monitoramento de recuperar informação de outros elementos

Função agente

Reúne e registra informações de gerência para um ou mais redes

Comunica a informação ao monitor

Objetos gerenciados

É a informação de gerência que representa os recursos e suas atividades

Agente de monitoramento

Módulo adicional responsável pelas informações estatísticas

Gera resumos e análises estatísticas da informação de gerência

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Recursos gerenciados

Monitor de rede

Inclui software agente e

um conjunto de objetos

gerenciados

Monitora a carga em si

mesmo e na rede

Instrumentado para

monitorar a quantidade

de tráfego de gerência

de rede que entra e sai

do monitor

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Recursos em um sistema agente

Configuração mais

comum para monitorar

outros elementos de

rede

Sistemas gerente e

agente compartilham:

Protocolo de

gerenciamento de

rede

MIB

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Monitor externo

Agentes que

monitoram o tráfego

em uma rede

Também conhecidos

como monitores

remotos

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Agente Monitor Proxy

Proxy = intermediário

Necessário quando

elementos de rede

não compartilham o

mesmo protocolo de

gerência com o

monitor de rede

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Polling 15

Informações uteis para o monitoramento de rede são coletadas e armazenadas por agentes e disponibilizadsa para um ou mais sistemas gerente

Polling

É uma interação consulta-resposta entre um gerente e um agente

O gerente consulta um agente e solicita os valores de diversos elementos de informação

É usado para gerar um relatório para um usuário e para responder a consultas específicas do usuário

Polling 16

Gerente

Consulta um agente e pede os valores de diversos elementos de informação

Obtém a configuração que está gerenciando

Obtém periodicamente uma atualização das condições

Investiga uma área em detalhes após ter sido alertado de um problema

Agente

Responde com informações da sua MIB

Relata informação que corresponde a um determinado critério

Provê ao gerente informação sobre a estrutura da MIB no agente

Relato de Ocorrência de Evento 17

Agente pode gerar um relato

Periodicamente para informar ao gerente o seu estado atual

Quando ocorrer algum evento significativo ou incomum

Gerente

Fica escutando, aguardando informação que chega

Pré-configura ou seta a periodicidade de envio de relatos

Benefícios

Útil para detectar problemas assim que ocorrerem

Mais eficiente que o polling para monitorar objetos cujos estados ou valores mudam de forma relativamente infrequente

Polling vs. Relato de Evento 18

Fatores a serem considerados:

Quantidade de tráfego de rede gerado por cada um dos métodos

Robustez em situações críticas

Atraso para notificar o gerente da rede

Quantidade de processamento nos dispositivos gerenciados

Compromissos entre a transferência confiável e não confiável

As aplicações de monitoração de rede que estão sendo suportadas

As contingências necessárias caso o dispositivo notificador falhe antes de enviar o relato

Em geral

Abordagem do SNMP: polling

Sistemas de gerenciamento de telecomunicações: ambos

Roteiro

Introdução

Arquitetura de monitoração de rede

Monitoração de desempenho

Monitoração de falhas

Monitoração de contabilização

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Indicadores de desempenho 20

Dificuldades na escolha e uso de indicadores:

Há muitos indicadores em uso

O significado de muitos indicadores ainda não estão claramente compreendidos

Alguns indicadores são suportados apenas por alguns fabricantes

Muitos indicadores não são adequados para comparação uns com os outros

Indicadores são precisamente medidos mas incorretamente interpretados

O cálculo dos indicadores toma um tempo excessivo e os resultados finais são difíceis de ser usados para controlar o ambiente

Indicadores de desempenho 21

Orientados a serviço (mais alta prioridade)

Disponibilidade (availability)

Tempo de resposta

Ausência de erros (accuracy)

Orientados a eficiência

Vazão (throughput)

Utilização

Disponibilidade 22

Percentual do tempo em que um sistema de rede, um componente ou uma aplicação está disponível para um usuário

Baseia-se na confiabilidade dos componentes individuais de uma rede

MTBF (Mean Time Between Failures): tempo médio entre falhas

MTTR (Mean Time To Repair): tempo médio até o conserto

Disponibilidade: A =𝑀𝑇𝐵𝐹

𝑀𝑇𝐵𝐹+𝑀𝑇𝑇𝑅

Disponibilidade de um sistema 23

A disponibilidade de um sistema depende da

disponibilidade dos seus componentes individuais e

da organização do sistema

Existência ou não de componentes redundantes

Disponibilidade de um sistema 24

Conexões em série:

Conexões em paralelo:

Indisponibilidade =1-A =0,02

Indisponibilidade do sistema em paralelo

=0,02 x 0,02 = 0,0004

A(paralelo) = 1- 0,0004

=0,9996

A = 0,98

A(serial)=0,98 x 0,98

=0,96

Disponibilidade: Exemplo 25

Disponibilidade de um sistema com dois links conectando um multiplexador a um host

Períodos normais correspondem a 40% dos pedidos, onde qualquer um dos links dá conta da carga de tráfego

Durante os períodos de pico, os dois links são necessários para dar conta da carga total, mas um link dá conta de 80% da carga máxima.

Af = (capacidade quando 1 link está ativo) * Pr[1 link estar ativo] + (capacidade quando 2 links estão ativos) * Pr[2 links estarem ativos]

Disponibilidade: Exemplo 26

Af = (capacidade quando 1 link está ativo) * Pr[1 link estar ativo] +

(capacidade quando 2 links estão ativos) * Pr[2 links estarem ativos]

Af (período normal) = 1 * [A(1-A) + (1-A)A] + 1 * (A*A) = 0,99

Af (pico) = 0,8 * [A(1-A) + (1-A)A] + 1 * (A)(A) = 0,954

Af = 0,6 * Af (pico) + 0,4 * Af (período normal)

Se A = 0,9 então Af = 0,9684

Portanto, o sistema consegue lidar com 97% das

solicitações de serviço.

Requisitos básicos para

disponibilidade 27

Instalações seguras

Sistemas elétricos (no-break, gerador, etc.)

Diversidade de circuitos

Redundância intra-chassis

Fontes de alimentação duais

Hot swap

Multiprocessadores

Tempo de Resposta 28

Tempo que leva para uma resposta aparecer no terminal do usuário após uma solicitação do mesmo

Custo para obter um tempo de resposta mais curto

Capacidade computacional Aumento na capacidade implica em custo mais elevado

Requisitos concorrentes Prover um tempo de resposta rápido para alguns processos pode

penalizar outros processos

A produtividade melhora quando tempos de resposta rápidos são alcançados

Até 2 segundos de tempo de resposta é aceitável para a maioria das aplicações interativas

Tempo de Resposta para Gráficos 29

Estudo realizado com engenheiros usando um programa de CAD para o projeto de CIs e placas.

A produtividade (volume de transações) aumenta dramaticamente quando o tempo de resposta é inferior a 1 segundo.

Componentes do tempo de resposta 30

Ausência de Erros (Accuracy) 31

Percentual de tempo que não ocorrem erros na

transmissão e entrega de informação

Mecanismos de correção de erros embutidos em

protocolos

Enlace de dados e TCP

Monitoração da taxa de erros pode identificar

Um enlace com falhas intermitentes

Existência de uma fonte de ruído ou interferência

Vazão (Throughput) 32

Taxa na qual ocorrem os eventos orientados a aplicação

É uma medida orientada a aplicação

No. de transações de um dado tipo num certo intervalo de tempo

No. de sessões de usuário para alguma aplicação durante um certo intervalo de tempo

No. de chamadas em um ambiente de comutação de circuito

É útil rastrear estas medidas ao longo do tempo

Identificação de problemas de desempenho

Utilização 33

Percentual em uso da capacidade teórica de um

recurso (ex., multiplexador, linha de transmissão,

switch)

É uma medida mais detalhada do que a vazão

Usada para pesquisar potenciais gargalos e áreas

de congestionamento

O tempo de resposta normalmente cresce

exponencialmente à medida que cresce a utilização

de um recurso

Análise simples de eficiência 34

Função de Monitoração de

Desempenho 35

Componentes da monitoração de desempenho

Medição de desempenho Coleta estatísticas sobre o tráfego e tempos da rede

Realizado por módulos agentes que observam o comportamento dos nós Nó. de conexões, tráfego por conexão

Monitor externo (remoto) Transfere a carga de processamento de nós operacionais para

sistemas dedicados

Análise de desempenho Consiste de software para reduzir e apresentar os dados

Geração de tráfego sintético Permite observar a rede sob uma carga controlada

Relatórios de medição de desempenho

em uma LAN 36

Matriz de comunicação dos hosts

Matriz de comunicação de grupos

Histograma de tipo de pacotes

Histograma de tamanho dos pacotes de dados

Distribuição de vazão-utilização

Histograma do tempo entre chegadas de pacotes

Histograma do atraso de obtenção do canal

Histograma do atraso de comunicação

Histograma da contagem de colisões

Histograma da contagem das transmissões

Perguntas em relação a possíveis erros

ou ineficiências 37

O tráfego está igualmente distribuído entre os usuários da rede ou há pares O-D com tráfego pesado?

Qual é o percentual de cada tipo de pacote? Há algum tipo de pacote com alta frequência não esperada indicando um erro ou ineficiência do protocolo?

Qual é a distribuição dos tamanhos dos pacotes de dados?

Quais são as distribuições do tempo de aquisição de canais e de transmissão? Estes tempos são excessivos?

As colisões são um fator em conseguir transmitir os pacotes, indicando um hardware ou protocolos com defeito?

Quais são a utilização e a vazão dos canais?

Perguntas em relação ao crescimento

da carga de tráfego 38

Qual é o efeito da carga de tráfego na utilização, vazão e retardos?

Quando a carga de tráfego começa a degradar o desempenho do sistema?

Qual o compromisso entre estabilidade, vazão e atraso?

Qual é a capacidade máxima do canal em condições normais de operação?

Quantos usuários ativos são necessários para atingir este máximo?

Pacotes mais longos aumentam ou diminuem a vazão e o atraso?

Como o tamanho constante de pacotes afeta a utilização e o atraso?

Medições Estatísticas vs. Exaustivas 39

Quando um agente está monitorando uma carga

de tráfego pesada, pode não ser prático coletar

todos os dados (exaustivo).

Monitora o número total de pacotes num dado

intervalo de tempo para cada par O-D na LAN

Amostra o fluxo de tráfego para estimar o valor

da variável aleatória

Métodos estatísticos: probabilidades

Roteiro

Introdução

Arquitetura de monitoração de rede

Monitoração de desempenho

Monitoração de falhas

Monitoração de contabilização

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Monitoração de Falhas 41

Objetivo:

Identificar uma falha assim que possível após sua ocorrência e identificar a sua causa de modo que possa ser tomada uma ação reparadora

Problemas com a observação de falhas

Falhas não observáveis

Certas falhas são inerentemente não observáveis localmente

Existência de impasse entre processos cooperativos distribuídos pode não ser observável localmente

Falhas parcialmente observáveis

O defeito em um nó pode ser observável mas insuficiente para localizar o problema

Nó pode não responder devido a um defeito em algum protocolo de baixo nível

Incerteza na observação

Falta de resposta de um dispositivo remoto pode significar que o dispositivo está travado, a rede está particionada ou congestionamento causou o atraso da resposta ou o temporizador local está com defeito.

Monitoração de Falhas 42

Problemas no isolamento de falhas a um dado componente:

Múltiplas causas em potencial

O uso de múltiplas tecnologias causam aumento na quantidade de pontos e tipos de defeitos

Demasiadas observações relacionadas

Um único defeito pode gerar diversos defeitos secundários

Interferência entre o diagnóstico e procedimentos locais de recuperação

Os procedimentos locais de recuperação podem destruir importantes evidências a respeito da natureza da falha, desabilitando o diagnóstico

Ausência de ferramentas de testes automatizados

Os testes para isolar falhas são difíceis e custosos para administrar

Monitoração de Falhas 43

Monitoração de Falhas 44

x

Monitoração de Falhas 45

Funções de Monitoração de Falhas 46

Detecção de falhas

Agente relata erros de forma independente para um ou mais gerentes

Agente mantém um registro de eventos significativos e erros

Critérios para emitir um relato de falha

Evita sobrecarga

Antecipação de falhas

Estabelecendo limiares

Taxa de perda de pacotes

Uma interface de usuário efetiva

Testes para o isolamento de falhas 47

Teste de conectividade

Teste de integridade dos dados

Teste de integridade do protocolo

Teste de saturação dos dados

Teste de saturação da conexão

Teste de tempo de resposta

Teste de loopback

Teste funcional

Teste de diagnóstico

Roteiro

Introdução

Arquitetura de monitoração de rede

Monitoração de desempenho

Monitoração de falhas

Monitoração de contabilização

48

Monitoração de contabilização 49

Registra o uso de recursos da rede pelos usuários

Um sistema de contabilização interno avalia o uso total dos recursos e determina o custo dos recursos compartilhados para cada departamento

Sistema oferece um serviço público

Recursos que podem ser sujeitos a contabilização

Recursos de comunicação

LANs, WANs, linhas alugadas, linhas discadas, sistemas de PBX

Hardware

Estações de trabalho e servidores

Software e sistemas

Software de aplicações e utilitários em servidores, centro de dados e sites de usuários finais

Serviços

Incluem todos os serviços comerciais de comunicação e informação

Coleta de Dados de Contabilização 50

Baseada nos requisitos da organização

Dados de contabilização relacionados com comunicação podem ser coletados e mantidos em cada usuário

Identificação do usuário

Receptor

Número de pacotes

Nível de segurança

Identifica as prioridades de transmissão e processamento

Carimbos de tempo

Associados com cada evento de transmissão e processamento

Temos de início e término de transações

Códigos de status da rede

Indica a natureza de qualquer erro ou mau funcionamento detectado

Recursos utilizados

Resumo 51

Resumo 52

Monitoração de rede é o aspecto mais fundamental do gerenciamento automático de rede

Coleta informação sobre o status e comportamento dos elementos de rede

Informação estática

Informação dinâmica

Informação estatística

Agente coleta informação local de gerência e transmite para um ou mais NMS

Cada NMS inclui software de aplicação de gerência de rede mais software para comunicação com agentes

Resumo 53

Monitoração de desempenho

Disponibilidade

Tempo de resposta

Ausência de erros

Vazão

Utilização

Monitoração de falhas

Identifica falhas assim que possível

Identifica a causa da falha e toma ação corretiva

Função de monitoração de falha é complicada

Monitoração de contabilização

Coleta informação de uso de cada um dos recursos