Quản trị mạng dựa trên XML đề cập đến phƣơng pháp quản trị mạng mà trong đó thông tin quản trị đƣợc thực hiện bởi XML, dữ liệu quản trị đƣợc trao đổi dƣới hình thức một tài liệu XML, và sử dụng phƣơng pháp chuẩn xử lý tài liệu XML cho xử lý dữ liệu. Quản trị mạng dựa trên XML sử dụng Embedded Web Server (EWS). Có nhiều công cụ Embedded Web Server để quản lý thiết bị mạng, do đó cần nghiên cứu tìm cách mở rộng EWS để quản trị mạng từ các thành phần mạng. Các phân tích nghiên cứu quản trị mạng sử dụng XML để quản trị dữ liệu; Quản trị thiết bị có WBM agent (Web-based Management agent) trong đó gồm EWS và một hệ thống quản trị tƣơng tác với agent để quản trị các thiết bị và mô hình truyền thông giữa manager, và agent đƣợc thể hiện trong Hình 3.1.
Hình 3.1- Mô hình truyền thông của quản trị mạng dựa trên XML
Hình 3.1 (a) miêu tả phƣơng pháp, nơi mà manager yêu cầu agent cho thông tin. Agent đáp ứng với một yêu cầu HTTP GET quản trị.
Hình 3.1(b) là phƣơng pháp, nơi mà manager kiểm soát agent, và manager gửi những thông tin bởi thông điệp HTTP POST đến agent và agent đáp ứng với các hành động tƣơng ứng.
Hình 3.1(c) hiển thị các phƣơng pháp truyền thông, nơi mà agent báo cáo cho manager quản trị khi có một sự kiện nào đó sẽ xảy ra trong agent.
Mỗi hoạt động thực hiện một chức năng tƣơng tự với hoạt động động get, set, trap trong SNMP. Mô hình truyền thông trình bày cách để cung cấp thông tin quản trị bằng cách sử dụng tài liệu XML thông qua HTTP. Quản trị mạng dựa trên XML trở thành một phƣơng pháp quản trị thay thế cho hệ thống quản trị dựa trên SNMP với nhiều hạn chế đƣợc mô tả trƣớc đó. Quản trị mạng dựa trên XML có nhiều thuận lợi. Tuy vậy, hệ thống này không phải cung cấp cách thức để quản lý các thiết bị mạng mà chỉ quản trị với SNMP agent kế thừa. SNMP agent đang đƣợc dùng trong các mạng trên toàn thế giới. Đó là thực tế, không thể sửa đổi tất cả SNMP agent để hỗ trợ HTTP nhƣ là WBM agent.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Vì vậy, một trong các phƣơng pháp để quản trị SNMP agent kế thừa trực tiếp mà không cần thay đổi bằng cách sử dụng quản trị mạng dựa trên XML đƣợc nghiên cứu để có thể sử dụng các lợi thế về quản trị mạng dựa trên XML.
* Tư tưởng làm cơ sở sử dụng XML để quản trị mạng
Trong nghiên cứu của mình, JP Martin-Flatin có trình bày một ý tƣởng để sử dụng XML cho quản trị mạng tích hợp trong nghiên cứu về kiến trúc quản trị mạng tích hợp dựa trên nền Web. Ngoài ra, ông còn giới thiệu mô hình chuyển đổi SNMP MIB thành XML, có tên là bản đồ mức mô hình và bản đồ mức siêu mô hình. Bản đồ mức mô hình là một phƣơng pháp DTD tạo ra các đặc tả SNMP, với những phần tử và thuộc tính trong XML DTD, bằng cách sử dụng các giá trị SNMP nhƣ chúng có.Ví dụ về bản đồ mức mô hình nhƣ sau:
<interface>
<bandwidth type="string">100 Mbit/s </bandwidth>
</interface>
Lợi ích của việc sử dụng tài liệu dựa trên mô hình này là rất lớn và nó rất dễ dàng để hiểu bằng trực giác. Nhƣng bất lợi là mô hình này là một mô hình cần rất nhiều DTDs, bởi mỗi MIB cần riêng DTD của chính nó.
Bản đồ mức siêu mô hình là phƣơng pháp xác định DTD chung, và áp dụng cho tất cả các MIBs. Mô hình này không sử dụng các giá trị định nghĩa trong MIB nhƣng sử dụng từ khóa chung cho các định nghĩa DTD. Nếu chuyển đổi một ví dụ đơn giản hiển thị trong bản đồ mức mô hình để lập bản đồ mức siêu mô hình, nó có thể đƣợc diễn tả nhƣ sau:
<class name="interface">
<property name="bandwidth" type="string"> <value>100 Mbit/s</value>
</property> </class>
Nghiên cứu của Martin-Flatin về quản trị mạng tích hợp dựa trên nền web của mạng IP, mô tả các lợi ích của truyền thông dựa trên HTTP / XML, và trình bày các ý tƣởng cơ bản về chuyển đổi SNMP MIB thành XML. Tuy nhiên, nó không cung cấp một thuật toán cụ thể về việc chuyển đổi SMI vào XML, mà chỉ cho thấy một ví dụ về XML MIB để chuyển đổi về một MIB node cụ thể, đó là một nhóm giao diện MIB II.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Quản trị mạng dựa trên XML cho SNMP polling
Đã có một số nghiên cứu liên quan đến sự phát triển của modul thu thập dữ liệu bằng cách sử dụng XML. Mục tiêu của nghiên cứu đã đơn giản hóa sự phát triển của hệ thống quản trị mạng và áp dụng cho quản trị mạng dựa trên nền Web. Trong nghiên cứu, manager đã đƣợc hình thành từ polling dựa trên XMLvà modul xử lý dữ liệu, đó là sử dụng các chuẩn API cho xử lý XML. Phƣơng pháp này làm giảm thời gian và chi phí phát triển hệ thống quản trị mạng so với các phƣơng pháp trƣớc. Trong phần này, nội dung chính là phát triển chuyển đổi SNMP SMI thành XML, đó là sự chuyển đổi các mẫu giá trị của SNMP MIB thành các tập tin XML DTD.
Các nghiên cứu sử dụng XML DOM đƣợc xem nhƣ phần trung gian cho việc thu thập, xử lý, lƣu trữ dữ liệu quản trị từ các SNMP agent. Nghiên cứu này sử dụng DTD để định nghĩa tài liệu XML. Tuy nhiên, nó có những hạn chế cho việc thể hiện tất cả các thông tin của MIB vào XML. Ngoài ra, nó cũng không diễn tả thuật toán chuyển đổi cụ thể để chuyển đổi SNMP MIB thành XML, và sự tƣơng thích của các thao tác SNMP trap.
3.3. Các phương pháp trao đổi của cổng XML/SNMP
Quản trị mạng dựa trên XML đã đƣợc đề xuất nhƣ là một cách thay thế hoặc bổ sung cho quản trị mạng dựa trên SNMP. Tuy nhiên, Quản trị mạng dựa trên XML hiện chƣa đƣợc cung cấp phƣơng pháp để quản trị các trang thiết bị mạng với SNMP agent kế thừa trong hệ thống quản trị tích hợp. Hệ thống quản trị tích hợp này phải bao gồm một cổng XML/SNMP, với truyền và thay thế các message giữa manager dựa trên XML và SNMP agent. Trong phần này, có đề xuất ba phƣơng pháp để giao dịch trong cổng.
Trƣớc tiên, là đề xuất trao đổi dựa trên DOM, đây là phƣơng pháp cho quản trị dựa trên XML để truy cập trực tiếp thông tin quản lý thông qua chuẩn giao diện DOM. Thứ hai, là đề xuất phƣơng pháp trao đổi dựa trên HTTP, có sử dụng URI mở rộng với XPath và XQuery. Cuối cùng, là áp dụng SOAP, đƣợc coi nhƣ là một chuẩn cho các giao thức XML.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Những phƣơng pháp chuyển đổi đƣợc trình bầy ở trên cho phép triển khai quản trị mạng dựa trên XML để trao đổi với các SNMP agent.
Trƣớc tiên, là phƣơng pháp trao đổi dựa trên DOM. Các cổng sử dụng các cấu trúc DOM và các giao diện để trao đổi thông tin quản trị giữa XML và SNMP. Phân tích chức năng và ý nghĩa của các giao diện DOM của thông tin quản trị và chuyển đổi các giao diện vào các thao tác SNMP thích hợp.
Thứ hai là trao đổi dựa trên HTTP sử dụng URI mở rộng với XPath và XQuery, cho phép dễ dàng xác định yêu cầu chi tiết message thông qua HTTP giữa manager và cổng. Phƣơng pháp này cải thiện hiệu quả trong trao đổi XML/HTTP, là phƣơng pháp phổ biến trong các trao đổi tài liệu XML.
Cuối cùng, là áp dụng Simple Object Access Protocol (SOAP); Phƣơng pháp chấp nhận nhƣ là một chuẩn giao thức cho XML, và đề xuất chuyển đổi giữa quản trị mạng dựa trên XML và cổng XML/SNMP dựa trên SOAP.
Ba phƣơng pháp này đƣợc coi là những giải pháp để giải quyết toàn bộ các thao tác cho xử lý và trao đổi mã hóa thông tin XML.
3.3.1. Trao đổi dựa trên DOM
Cổng XML/SNMP chuyển thông tin quản trị đến manager dựa trên XML và chuyển SNMP MIB vào XML. Bằng cách sử dụng giao diện DOM, các cổng có thể dễ dàng thao tác trên cấu trúc thông tin trao đổi. Bằng cách này, DOM tree có một vai trò nhƣ là trung gian lƣu trữ cho dữ liệu quản trị.
Trong phƣơng pháp đầu tiên, trình bày giao dịch trong cổng sử dụng phƣơng pháp trao đổi dựa trên DOM, trong đó giao diện DOM đƣợc gọi từ manager dựa trên XML đƣợc chuyển sang thao tác SNMP. Phƣơng pháp này rất hữu ích trong trƣờng hợp cổng nội bộ đƣợc tích hợp trong hệ thống quản trị. Manager có thể truy cập trực tiếp dữ liệu quản trị trong DOM sử dụng DOM API đƣợc cung cấp bởi cổng. Trong trƣờng hợp này, vai trò chính của cổng là để duy trì nội dung DOM phù hợp với MIB của SNMP agent. Trong phần này, là việc mô tả các thao tác và các bổ sung ý nghĩa của giao diện DOM trong cổng, và chỉ ra phƣơng pháp trao đổi giữa giao diện DOM và các thao tác SNMP.
Các thuộc tính của giao diện DOM đƣợc ánh xạ đến MIB nodes nhƣ là kết quả của đặc tả chuyển đổi, và phƣơng pháp đƣợc chuyển vào các thao tác, nó bao gồm thao tác SNMP. Kết quả là các đặc tả chuyển đổi DOM tree trong cổng bao gồm các phần tử đƣợc ánh xạ đến các node trong MIB. Các giá trị của một node lá trong MIB đƣợc lƣu giữ trong text node của phần tử trong DOM. Text node có giá
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
trị của các node lá với một giá trị trống. Để cung cấp cập nhật giá trị SNMP MIB từ agent đến manager, với mục đích là cổng cập nhật DOM tree bất cứ khi nào MIB trong agent đƣợc sửa đổi. Tuy nhiên, đó là việc khó và không hiệu quả để thực hiện. Phƣơng pháp có thể thực hiện đƣợc là, cổng SNMP gửi một yêu cầu và cập nhật giá trị node với dữ liệu đƣợc trả lại, chỉ khi manager truy cập nội dung text node của node lá, có nghĩa là, manager gọi Element::firstChild or Element::nextSibling.
Bằng cách này, cổng duy trì hiệu quả DOM tree, phù hợp với agent của MIB. Trong trƣờng của một bảng đối tƣợng, ở đó có một số biến của các trƣờng, một phần tử cho bảng đối tƣợng DOM bao gồm một danh sách các text node con nhƣ là cùng một số lƣợng các trƣờng. Nút con này đƣợc tạo ra và bị xóa tự động nhƣ là trƣờng của bảng đối tƣợng đƣợc thay đổi. Sử dụng thao tác SNMP GetBulk có thể nâng cao sự đồng bộ của bảng dữ liệu MIB; Tuy nhiên, cổng không giải quyết các vấn đề hạn chế vốn có từ trƣớc của SNMP.
Hình 3.3 minh họa cách thức manager lấy lại giá trị MIB bằng cách sử dụng DOM API liên quan đến thao tác SNMP. Giao diện DOM đƣợc gọi từ quản trị dựa trên XML và chuyển đổi thành SNMP Request, giá trị node trả về từ phản hồi của SNMP để quản trị sau khi sửa đổi nội dung DOM. Đối với thông báo cung cấp, các Trap Receiver trong cổng sẽ nhận đƣợc một thông báo trap từ SNMP agent và cập nhật nội dung trap trong DOM. Giao diện DOM gọi quá trình định nghĩa lại sự kiện sau khi thay đổi trong DOM trap nodes theo thứ tự để sửa đổi thông báo của nội dung trap và cung cấp nó cho manager.
Hình 3.3 - Tƣơng tác giữa quản trị dựa trên XML và cổng sử dụng DOM Giao diện DOM cung cấp các phƣơng pháp để truy cập vào một node trong DOM tree bởi các thuộc tính của kiểu "ID" cùng với tên một phần tử. Nó rất dễ dàng để chuyển qua các hệ thống mà không cần thao tác "OID" sử dụng giao diện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DOM Traversal Interface cung cấp giao diện logic khác nhau bằng cách sử dụng một giao diện lọc, và DOM Range Interface cung cấp các phƣơng pháp để truy cập và thực hiện cây tài liệu trong một phạm vi đƣợc chỉ định. Phƣơng pháp trao đổi này có thể mở rộng các chức năng thông qua các đặc trƣng mở rộng của giao diện DOM và cổng XML/SNMP có thể dễ dàng tích hợp kế thừa vào SNMP agent để quản trị dựa trên XML thông qua chuyển đổi giữa các giao diện DOM dựa trên các yêu cầu SNMP và ngƣợc lại.
3.3.2. Trao đổi dựa trên HTTP
Phần này mô tả phƣơng pháp trao đổi dựa trên HTTP; HTTP là một giao thức chung, trong đó có thể sử dụng cho nhiều ứng dụng theo một chuẩn chung thông qua mở rộng phƣơng pháp. Bằng cách này, cổng XML/ SNMP trao đổi URI dựa trên các yêu cầu HTTP từ quản trị dựa trên XML đến các yêu cầu SNMP. URI mở rộng với XPath và Xquery, phƣơng pháp này cung cấp cách thức hiệu quả để lấy các đối tƣợng trong MIB XML/ HTTP.
Khi manager yêu cầu thông tin quản trị cụ thể, địa chỉ các đối tƣợng quản trị là rất quan trọng trong message yêu cầu. Áp dụng XPath và XQuery trong chuỗi URI để chỉ một đối tƣợng đích. XPath là một chuẩn cho các phần địa chỉ của tài liệu XML và cung cấp kỹ thuật địa chỉ phong phú cho một cơ chế hiệu quả và truy vấn hiệu quả trong thông tin quản trị.
Bảng 3.2 cho thấy khuân dạng yêu cầu và các ví dụ sử dụng URI mở rộng với XPath và XQuery.
Yêu cầu định dạng sử dụng biểu thức URI với XPath và Xquery http://[gateway_address]/[XPath_expression]?agent=[agent_address] &community=[community_string]&version=[snmp_version]
&operation=[operation_type]&query=[XQuery_expression] Ví dụ của biểu thức XPath trong URI
http://xml-snmp-gateway.org/ device[@type="server"]?
agent=141.223.82.72&community=public&version=V1&operation=get Ví dụ của biểu thức XQuery nhƣ là chuỗi tìm kiếm trong URI
<result> { Let $t := input() //ifTable/ifEntry/ ifType[contains(./text(), "ethernet")] RETURN
<totalInOutOctets count="{count($t) }"><in> { sum($t/ifInOctets/text()) } </in> <out> { sum($t/ifOutOctets/text()) } </out></ totalInOutOctets> } </result>
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ví dụ trong Bảng 3.2 là việc đơn giản hoá các yêu cầu cho trƣờng hợp sử dụng XQuery. XQuery cũng cung cấp các tính năng nhƣ là một lọc tài liệu để tạo ra một bảng nội dung, kết nối với nhiều nguồn dữ liệu, nhóm và tập hợp các nội dung, truy vấn dựa trên chuỗi các mối quan hệ trong các tài liệu. Quản trị dựa trên XML có thể giảm số lƣợng các yêu cầu và dữ liệu truyền cho xử lý cao hơn trong quản trị nhƣ là phân tích thống kê phức tạp. Vì vậy, nó có thể cải thiện hiệu quả quản trị thông qua việc xây XPath XQuery và trong khuôn dạng message.
Hình 3.4 minh hoạ sự chuyển đổi của các yêu cầu HTTP thành các yêu cầu SNMP dựa trên cơ sở XPath / XQuery gồm các chuỗi URI. Giao diện giống nhƣ CGI đƣợc gọi là "Request Handler" cổng nhận và phân tích biểu thức XPath/XQuery nhƣ đầu vào với một số đối số trong URI và cung cấp các yêu cầu cho cổng ứng dụng. XPath/XQuery Handler trong cổng ứng dụng phân tích biểu thức và trả về một danh sách các node đích. Yêu cầu cho các node đích trong tài liệu XML đƣợc chuyển thành yêu cầu SNMP theo cùng một cách nhƣ trong các phƣơng pháp chuyển trƣớc đó. Đối với thông báo cung cấp, HTTP Client trong cổng gửi một sự kiện message không đồng bộ từ Trap Receiver đến manager.
Hình 3.4 - Tƣơng tác chuyển đổi của HTTP Request đến SNMP Request Cấu trúc này đƣợc cung cấp bởi XQuery, nó là một ngôn ngữ truy vấn mà cung cấp các biểu thức truy vấn trên các kiểu dữ liệu nguồn, chẳng hạn nhƣ cấu trúc và bán cấu trúc tài liệu, cơ sở dữ liệu quan hệ, và đối tƣợng. XQuery sử dụng XPath là một nhóm và có thể dễ dàng thực hiện một truy vấn phức tạp. Ví dụ, khi manager tìm kiếm tổng số octets vào/ra của giao diện mạng với kiểu "Ethernet" trong giao