Sviluppo di un tool per la gestione di reti locali basato su Snmp

Sviluppo di un tool per la gestione di reti locali basato su SNMP 
Introduzione 2 
rappresentare e scambiare dati relativi al network management. In risposta a 
tali esigenze, verso la fine degli anni ‘80 venne creato il Simple Network 
Management Protocol (SNMP) che diventò ben presto lo standard per la 
gestione di “reti eterogenee”. In seguito il progetto fu perfezionato, dapprima 
nel 1991 con il Remote Monitoring (RMON) che introdusse algoritmi e 
database per l’amministrazione di reti remote, quindi nel 1993 con SNMPv2, la 
seconda versione del protocollo che garantì maggior controllo ed efficienza 
rispetto all’originale. Negli ultimi anni è stato portato a termine lo sviluppo 
della terza versione, la SNMPv3, la quale ha introdotto importanti novità nel 
campo del controllo della sicurezza e sta diventando lo standard definitivo per 
il network management. 
Il presente lavoro di ricerca riguarda la realizzazione di un tool per la gestione 
di reti locali, svolto nell’ambito di un tirocinio presso l’Istituto di Informatica e 
Telematica (IIT) del CNR all’interno dell’Area della Ricerca di Pisa, in 
collaborazione con il gruppo reti formato dal Dott. Claudio Menchi, l’Ing. 
Abraham Gebrehiwot, l’Ing. Antonio Pinizzotto e diretto dal Dott. Marco 
Sommani. Lo studio, in gran parte sperimentale, è avvenuto direttamente sulla 
LAN dell’Area della Ricerca tramite una macchina Linux collegata alla rete 
stessa. In particolare si sono realizzati applicativi che interrogano gli Switch 
utilizzando SNMPv1 e ricavano informazioni sulle unità, sulle loro interfacce e 
sulle forwarding table, permettendo di invidiare su quale segmento di rete si 
trovi una macchina con un determinato MAC Address. Il tool inoltre è 
accessibile via web e i dati ottenuti sono organizzati in un database. 
Lo scopo della ricerca è avere uno strumento facile da utilizzare per ovviare ai 
problemi più comuni in una LAN, quali l’individuazione di un host e il 
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Introduzione 3 
controllo del corretto funzionamento fisico dei vari nodi. La necessità di un 
tool come questo è dettata dal fatto che i prodotti disponibili sul mercato non 
sempre riescono a fornire dati soddisfacenti, hanno spesso un raggio d’azione 
limitato al livello 2 del modello OSI e presentano costi estremamente elevati. Il 
nostro strumento invece lavora anche a livello superiore ed è in grado adattarsi 
a qualsiasi architettura di rete. 
Nei prossimi capitoli entreremo nel complesso campo del network 
management e nei suoi aspetti fondamentali: i requisiti e le aree d’interesse, il 
sistema di management e i suoi elementi, l’architettura del software di gestione. 
A questo punto dovremmo avere un’idea della struttura su cui si basa SNMP e 
potremo vedere in dettaglio le caratteristiche del protocollo: la SMI (Structure 
of Management Information), i MIB (Management Information Base), le 
operazioni consentite (get, getnext, set, trap) e i miglioramenti introdotti dalle 
versioni successive. 
Una volta chiarito l’aspetto teorico cercheremo dapprima di dare una visione 
d’insieme del contesto di lavoro: in particolare il concetto di LAN, il suo 
funzionamento e le sue problematiche, e la funzione degli Switch con 
particolare riferimento al caso della rete corporate del CNR. Passeremo poi a 
descrivere lo sviluppo del software nelle sue varie fasi: l’individuazione delle 
specifiche desiderate, la ricerca dei dati, le modalità di acquisizione, 
l’organizzazione e la presentazione, la lettura dei risultati. Il tutto naturalmente 
implicherà l’utilizzo di vari strumenti necessari al software, dal linguaggio Perl e 
dalle librerie Net-SNMP, ai database Mysql e alle interfacce web CGI, dei quali 
cercheremo di sottolineare le funzioni necessarie ai nostri obiettivi. 
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Infine vedremo alcuni esempi di utilizzo dei programmi realizzati, mettendo in 
luce i pregi e i difetti di SNMP e le altre possibili applicazioni di 
quest’utilissimo ma spesso sottovalutato protocollo. 
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Cap. 1  Network Management
1.1 Scenario 
L’utilizzo delle reti ha ormai assunto un’importanza fondamentale all’interno 
delle aziende e il trend porta verso architetture sempre più ampie e complesse, 
che devono supportare un gran numero di applicazioni e di utenti. Di pari 
passo con questa crescita aumentano però i problemi sulla rete stessa, dove il 
troppo traffico o il cattivo funzionamento degli apparati possono causare forti 
cali di prestazioni e addirittura un blocco parziale o totale. C’è poi da dire che, 
a questo punto dello sviluppo, le grandi reti non possono più essere gestite dal 
solo intervento umano, ma richiedono l’uso di strumenti automatizzati e tale 
necessità aumenta quanto più le reti sono eterogenee, vale a dire costituite da 
dispositivi di diversa manifattura. Ecco allora com’è nata l’idea di SNMP, un 
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set di standard per il network management delle reti TCP/IP integrato ormai 
dai maggiori produttori nei loro dispositivi di rete, quali Router, Switch e 
Workstation. Comunque, prima di esaminare il protocollo nel dettaglio, 
facciamo una panoramica sui vari aspetti del network management. 
1.2 Modello di Management ISO 
Il punto di partenza, anche nel caso di un progetto di management, è fissato 
dai requisiti dell’utente che in quest’ambito possiamo definire amministratore 
di sistema (network manager). Naturalmente i primi risultati che si può 
aspettare chi investe nel network management sono la facilità d’uso, la capacità 
di risolvere i problemi e la sicurezza, seguiti dalla possibilità di controllare le 
varie parti della rete e di avere un monitoraggio costante delle risorse. Per 
venire incontro a queste esigenze l’International Standard Organization (ISO) 
ha fissato le cinque aree chiave del management che sono poi state adottate 
dalla maggior parte di produttori di sistemi di gestione. Vediamole. 
1.2.1 Fault Management 
Con la parola Fault non s’intende un errore ma un vero e proprio guasto. I 
compiti del network manager sono pertanto: 
• Localizzazione del guasto 
• Isolamento dal resto della rete ancora funzionante 
• Riconfigurazione della rete affinché funzioni senza la parte guasta 
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• Riparazione del guasto e ripristino della configurazione iniziale 
L’utente si aspetta una soluzione rapida ed affidabile, un pronto controllo 
sul ripristino del guasto e un effetto ridotto sulle prestazioni. 
1.2.2 Accounting Management 
Il network manager ha la funzione di distribuire privilegi d’utilizzo delle 
risorse all’interno dell’azienda secondo le effettive necessità dei singoli o dei 
gruppi di utenti. Inoltre deve essere in grado di monitorare costantemente la 
rete per individuare eventuali casi di sovraccarico o di errato utilizzo ed 
intervenire per migliorare le prestazioni. Conoscere in dettaglio l’attività 
degli utenti è quindi la chiave per pianificare un’attenta crescita della rete. 
1.2.3 Configuration and Name Management 
Le moderne reti sono formate da componenti fisici e logici che possono 
essere configurati per eseguire differenti applicazioni. Il compito del 
network manager è stabilire una configurazione base della rete e modificarla 
secondo i bisogni degli utenti.  Inoltre il manager deve informare gli utenti 
dello stato della rete e assicurarsi che solo le persone autorizzate possano 
amministrare le risorse. 
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1.2.4 Performance Management 
Il performance management si può dividere in due categorie: 
• Monitoraggio delle attività sulla rete 
• Controllo e regolazioni  
Uno dei primi compiti del network manager è individuare le risorse critiche 
della rete e determinare un livello operativo che funga da soglia tra il 
funzionamento normale e l’insorgere di qualche problema. Gli utenti, 
infatti, sono interessati in primis a conoscere aspetti come il tempo medio di 
risposta della rete e l’affidabilità, quindi il manager deve disporre di dati 
statistici che permettano di gestire le risorse e di riconoscere subito 
situazioni di degrado delle prestazioni. A questo punto potrà intervenire, ad 
esempio, bilanciando il traffico della rete o reinstradandone una parte per 
evitare un bottleneck (collo di bottiglia). 
1.2.5 Security Management 
Quest’area si occupa della protezione dei dati e del controllo d’accesso. 
Tutte le password e le autorizzazioni devono essere mantenute e distribuite 
in modo codificato e sicuro. Inoltre occorre generare dei rapporti (log) per 
monitorare l’accesso alle risorse e restringere il controllo della sicurezza a 
persone autorizzate.  Gli utenti, infatti, desiderano un sistema efficiente per 
la tutela della privacy e protetto da intrusioni sia esterne sia interne. 
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1.3 Sistema di Management 
Un sistema di network management è un insieme di strumenti di monitoraggio 
e controllo integrati nella rete stessa e facilmente accessibili tramite 
un’interfaccia utente. Esso ha il compito di dare alla rete un’architettura 
unificata, individuandone ogni singolo elemento e mettendolo in rapporto con 
l’unità centrale di controllo.  
Prendiamo in considerazione la seguente figura. 
 
In questa possibile architettura ogni nodo della rete contiene del software 
dedicato al management che è solitamente definito Network Management 
Entity (NME) ed ha il compito di raccogliere dati statistici sul traffico, 
immagazzinarli ed eseguire comandi quali: trasmettere dati, cambiare parametri, 
informare sullo stato dell’unità, generare test di traffico. Tali comandi sono 
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inviati da un centro di controllo (NMS, Network Management Server) che 
presenta, oltre al NME, altro software provvisto di un’interfaccia utente detto 
Network Management Application (NMA). Riassumendo, qualsiasi 
dispositivo sulla rete (Workstation, Server, Router) può essere dotato di un 
NME che viene anche definito Agent ed essere amministrato da un NMS 
tramite NMA. 
1.4 Architettura del software 
Un qualsiasi software di network management e in particolar modo quello che 
andremo a costruire, basa il proprio funzionamento sui Management 
Information Base (MIB). I MIB sono una sorta di database presenti nei 
dispositivi di rete, utilizzati per immagazzinare i dati raccolti dall’Agent e 
contenere parametri di controllo. Lo stesso NMS ha un MIB che mantiene, 
oltre alle proprie, informazioni riguardo agli Agent controllati. Lo scambio dei 
dati di management tra i nodi avviene tramite un protocollo, nel nostro caso 
SNMP, che è in grado di supportare delle semplici e fondamentali funzioni: 
richiedere dati, impostare parametri e generare notifiche. Si tratta quindi di 
integrare questi semplici strumenti per realizzare applicazioni che rispondano 
alle esigenze dell’utente e infine completare il software con un’interfaccia facile 
da utilizzare, versatile e veloce.  
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Network Management 11 
1.5 Management distribuito 
Fino ad ora abbiamo affrontato il network management con un approccio 
centralizzato, dove una sola postazione eletta a ruolo di manager assumeva il 
controllo dell’intera rete. Se tale soluzione garantisce una visione completa 
delle risorse e del loro utilizzo, spesso viene preferito un management 
distribuito e in particolar modo un’architettura gerarchica: due o più NMS in 
grado di controllare tutto il sistema, affiancati da un certo numero di 
management client distribuiti sulla rete con responsabilità limitate alle 
proprie aree d’interesse. Quest’approccio, pur mantenendo un controllo 
accentrato, presenta diversi lati positivi quali la diminuzione del traffico di 
management, la maggiore scalabilità, la riduzione dei rischi nel caso di guasti al 
centro di management ed è quindi preferibile. 
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Cap. 2  SNMP: Simple Network 
Management Protocol
2.1 Cenni storici 
Dalla nascita del TCP/IP nel 1969 e per molti anni a seguire non venne dato 
gran credito al problema del network management. L’unico strumento 
utilizzato fu l’Internet Control Message Protocol (ICMP) che consentiva lo 
scambio di messaggi di controllo tra gli apparecchi di rete. La funzione 
dell’ICMP più nota è echo request/echo reply che consente di testare la 
connessione tra due nodi. L’applicazione basata su tale funzione tuttora più 
usata è sicuramente PING (Packet Internet Groper) che consente, tra le altre 
cose, di verificare la raggiungibilità di un’interfaccia fisica della rete e 
monitorare il round trip time nonché la percentuale di pacchetti persi. Alla fine 
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SNMP: Simple Network Management Protocol 13 
degli anni ‘80, a seguito dell’esponenziale sviluppo di Internet, crebbe l’esigenza 
di strumenti per il management più potenti e diffusi. Dapprima nel ‘87 nacque 
il Simple Gateway Management Protocol (SGMP) per il monitoraggio dei 
Gateway (predecessori dei Router), ma l’esigenza di uno strumento ancor più 
generalizzato diede il via a diversi progetti. Tra i tanti prevalsero il Simple 
Network Management Protocol (SNMP), derivante da SGMP e il CMIP over 
TCP/IP (CMOT) basato sulle specifiche ISO. L’Internet Architecture Board 
(IAB), responsabile dell’evoluzione di Internet, stabilì uno sviluppo parallelo 
delle due soluzioni, ma definì in comune la Structure of Management 
Information (SMI: struttura di base per il formato dei dati di management) e il 
Management Information Base (MIB: database contenenti i dati di 
management) per garantire la compatibilità. Alla fine la semplicità e la 
versatilità di SNMP vinsero contro le costrizioni dell’OSI e seguirono il 
successo del TCP/IP. SNMP divenne così lo standard per il network 
management e la maggior parte dei costruttori iniziò ad integrare il protocollo 
nei propri apparecchi. Ormai in fase di acquisto è consigliata la scelta di 
dispositivi managed e il sovrapprezzo pagato degli utenti si rivela poi essere un 
ottimo investimento. 
2.2 Architettura SNMP 
L’unità centrale è l’NMS che offre al network manager un’interfaccia per il 
controllo della rete e applicazioni per l’analisi dei dati e la soluzione dei 
problemi. Inoltre ha la capacità di interagire con gli elementi remoti della rete e 
possiede un central MIB che raccoglie i dati estratti dai nodi monitorati.