Gestão e monitorização de uma rede departamental: um caso de estudo

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

De há uns anos a esta parte, no Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) tem-se verificado um crescimento da utilização das tecnologias de informação, nomeadamente das redes informáticas. A rede de dados do Departamento de Engenharia Geotécnica (DEG) do ISEP cresceu em complexidade e dimensão, de acordo com as necessidades dos seus utilizadores. Hoje é uma rede que disponibiliza aos seus utilizadores vários serviços informáticos, como o serviço da página de internet, o serviço de contas de utilizadores, o servidor de ficheiros, o serviço de impressão através da rede, entre outros. A rede informática do DEG não dispõe de um sistema centralizado que permitisse fazer a gestão e monitorização dos equipamentos e serviços informáticos. Para realizar as várias tarefas associadas à gestão e manutenção da rede são utilizadas várias ferramentas em separado, levando muitas vezes a perdas de tempo desnecessárias. A monitorização da rede através de uma aplicação dedicada para o efeito também não é possível. As operações de monitorização estão restringidas às já incluídas nos activos de rede. Uma das operações que gera mais problemas é a de instalação de imagens de software através da rede. Apesar de evitar a formatação dos computadores um a um, a instalação de imagens de software implica que o instalador visite cada um dos computadores, inicie uma aplicação por Compact Disk (CD), e depois de algumas configurações, começa o processo de instalação da imagem de software. No final é necessário visitar novamente cada um dos computadores para os desligar. Um outro problema associado à instalação de imagens de software através da rede é o de congestionamento de tráfego nas intersecções de rede. Sempre que se instalam imagens de software nos computadores de uma ou mais salas de informática, existem problemas de congestionamento nos acessos à internet, ao servidor de ficheiros e ao servidor das páginas de internet, entre outros. O trabalho que conduziu a esta Tese pretende implementar uma solução de software de apoio à gestão e monitorização na rede de dados do DEG. Após uma análise das características da rede de dados do DEG, identificaram-se os principais requisitos de gestão e monitorização. Estes requisitos dividem-se em dois grandes grupos, por um lado a gestão e monitorização da rede, por outro lado a gestão de imagens de software. Uma das tarefas associadas à gestão de imagens de software é a instalação de imagens de software em computadores remotos (através da rede de dados). A instalação de imagens de software iv deve ser feita com controlo dinâmico do débito do servidor em função do estado da rede, para evitar o congestionamento de tráfego nas intersecções de rede. Para dar resposta aos problemas de gestão da rede do DEG desenvolveu-se o Network Management System with Imaging Support (NMSIS). O NMSIS resulta da integração entre as ferramentas Network Administration Visualized (NAV) e Free Open Source Ghost (FOG) e segue as linhas de orientação do modelo funcional de gestão FCAPS (fault, configuration, account, performance, security), definido pela International Organization of Standardization (ISO). O modelo FCAPS divide a gestão de redes em 5 grandes áreas: a gestão de falhas, a gestão de configurações, a gestão de contas, a gestão da performance e a gestão da segurança. Desenvolveram-se três módulos para integrar o NAV e o FOG, o Database Synchronization Module (DBSM), o Group Equipment Synchronization Module (GESM) e o Dynamic Host Configuration Protocol Synchronizer (DHCPSYNC). A instalação de imagens através da rede evita a formatação dos computadores um a um, no entanto, tem o inconveniente de utilizar elevada largura de banda. Com o intuito de minimizar os efeitos negativos da instalação de imagens de software através da rede, desenvolveu-se um software que faz o controlo dinâmico do débito de dados do servidor de imagens, em função da utilização da rede. Deste modo evita-se o conjestionamento de tráfego nas intersecções de rede. O software foi designado de BandWidth-Traffic Control (BWTC), sendo parte integrante do NMSIS. O BWTC é constituído por três módulos, o BandWidth/Traffic Control Address Resolution Protocol (BWTC_ARP), o BandWidth/Traffic Control Calculate (BWTC_CALC) e o BandWidth/Traffic Control Statistics (BWTC_STATISTICS). Para verificar a fiabilidade do BWTC foram projectados e executados vários cenários de teste, em ambiente real.

In the last years, the Engineering School of the Polytechnic Institute of Porto (ISEP/IPP) has observed an increasing use of information technology, including communication networks. The network of the Department of Geotechnical Engineering (DEG/ISEP) grew in complexity and size, according to the needs of its users. Today is a network that offers its users various services, such as the Web site, internet access, user accounts, the file server, the printing over the network, among others. The network of DEG did not have a centralized system that allows itself the management and monitoring of equipment and services. To perform the multiple tasks associated with managing and maintaining the network were used several tools separately, leading to unnecessary loss of time. Monitoring the network through an application dedicated to this purpose wasn´t possible, till now. The monitoring operations were restricted to those already included in the assets of the network. One of the operations which generated more problems is the installation of software images over the network. Despite avoiding the formatation of the computers one by one, the installation of software images meant visiting each computer, boot from Compact Disk (CD), and only after some settings began the process of installing the software image through network. In the end it was necessary to, again, visit each computer to shut down. Another problem associated with the installation of software images over the network is the traffic congestion in network´s intersections. Every time the installation of images takes place on remote computers, there were problems with access to the Internet, to the file server and the web server, among others. The work that led to this thesis aims to implement a software solution to support management and monitoring the network of the Department of Geotechnical Engineering (DEG) of ISEP. After an analysis of DEG´s network characteristics, was identified the main requirements for management and monitoring. These requirements are divided into two major groups, on the one hand the management and monitoring of the network, on the other hand the management of software images. One of the many tasks associated with management of software images is the installation of imaging software on remote computers (through the data network). The installation of software images should be made with dynamic control of the flow between server and clients, depending on the state of the network, to avoid the congestion of traffic at intersections points of network. vi To deal with the problems of managing the DEG´s network was developed the Network Management System with Imaging Support (NMSIS). The NMSIS result of the integration between the tools Network Administration Visualized (NAV) and Free Open Source Ghost (FOG), and follows the guidelines of the management functional model FCAPS (fault, configuration, account, performance, security), defined by the International Organization of Standardization (ISO). The FCAPS model divides the network management in 5 major areas: the fault management, the configuration management, the account management, the performance management and security management. There are three modules to integrate the NAV and FOG, the Database Synchronization Module (DBSM), the Equipment Group Synchronization Module (GESMES) and the Dynamic Host Configuration Protocol Synchronizer (DHCPSYNC). The installation of images over the network avoids the formatting of the computers one by one, however has the disadvantage of using high bandwidth. In order to minimize the negative effects of this process, it has developed software that makes the dynamic control of the flow of data from the image server, depending on the network usage. The software has been designated Bandwidth-Traffic Control (BWTC), being an integral part of NMSIS. The BWTC consists of three modules, the Bandwidth / Traffic Control Address Resolution Protocol (BWTC_ARP), the Bandwidth / Traffic Control Calculate (BWTC_CALC) and Bandwidth / Traffic Control Statistics (BWTC_STATISTICS). To check the reliability of the BWTC were designed and implemented various test scenarios in real environment.