Rodrigo Reis, Paulo Simões, Luis Silva, Fernando Boavida

CISUC – Dep. Eng. Informática
Universidade de Coimbra
Pólo II, Pinhal de Marrocos
3030 Coimbra, Portugal

E-mail: rodrigo@student.dei.uc.pt, {psimoes, luis, boavida}@dei.uc.pt

As aplicações de gestão de sistemas e redes (GSR) são maioritariamente baseadas num de dois protocolos: o SNMP [Rose94], mais orientado para a gestão de redes de dados, e o CMIP [ISO90], bastante disseminado em redes de telecomunicações. Estes protocolos enquadram-se em arquitecturas cliente-servidor estáticas e centralizadas, com uma entidade central responsável pelo processamento de todos os dados resultantes da comunicação com os elementos de rede. Esta centralização contribui para tornar as aplicações de gestão pouco flexíveis e pouco escaláveis.

Diversas abordagens alternativas têm sido exploradas no sentido de descentralizar as tarefas de GSR [Znaty97], destacando-se os conceitos percursores de gestão por delegação, as redes activas, o uso da tecnologia CORBA [OMG], a gestão baseada em tecnologia WEB, os agentes inteligentes e, mais recentemente, os Agentes Móveis (AM).

Resumidamente, um AM pode ser descrito como um pequeno programa capaz de migrar para uma máquina remota, onde executará determinadas funções, e posteriormente migrar para outras máquinas com o objectivo de aí cumprir outras tarefas. O principal atractivo desta abordagem é a distribuição do processamento pela rede, levando o código de encontro aos dados e não o inverso. Cada tarefa é executada na localização mais conveniente, podendo essa localização ser escolhida de forma dinâmica e flexível.

Com a potencial capacidade de permitir soluções com menor tráfego de rede, mais escaláveis, mais flexíveis e mais robustas, os AM são um paradigma em pleno crescimento em diversas áreas de aplicação [Pham98], tais como computação móvel, comércio electrónico, aplicações para a Internet, pesquisa de informação, trabalho cooperativo, gestão de redes e telecomunicações [Chess95] [Hermans] [Magedanz96] [Pham98].

Neste momento existem no mercado diversas implementações comerciais de agentes móveis, todas elas mais ou menos generalistas. Entre os principais competidores, são de destacar a IBM [Aglets], a Mitsubishi [Concordia], a General Magic [Odyssey], a ObjectSpace [Voyager], a AdAstra [JumpingBeans] e o IKV++ [Grasshopper].

Na nossa opinião, estes produtos são interessantes mas têm-se mostrado demasiado generalistas para dar uma resposta satisfatória na área de GSR. É por essa razão que uma das principais tarefas do projecto JAMES [Silva99a] é o desenvolvimento de uma infra-estrutura de AM explicitamente desenhada e afinada para aplicações de GSR. No âmbito desta focagem na gestão de redes é atribuída especial atenção à interoperabilidade com tecnologias já existentes, tais como o SNMP, o CORBA e o CMIP. Existem duas razões que tornam esta interoperabilidade crucial para o sucesso dos AM em GSR.

Em primeiro lugar, porque essas tecnologias permitem aceder de forma expedita à informação e aos serviços de gestão. Ainda que constituam uma solução atractiva para executar tarefas inteligentes mais próximo da informação de gestão, os AM não irão substituir os protocolos clássicos no interface com os serviços de gestão em ambientes heterogéneos. Pelo contrário, eles complementam esses protocolos oferecendo metáforas de programação mais poderosas e flexíveis. De qualquer forma, os protocolos clássicos continuarão a ser necessários, seja (i) porque alguns dos Elementos de Rede (Network Elements: NEs) não podem alojar Agentes Móveis, (ii) porque os serviços de gestão dos NEs não são acessíveis directamente pelos agentes móveis, ou (iii) porque os interfaces de acesso aos serviços de gestão não estão normalizados.

Em segundo lugar, porque as aplicações de gestão baseadas em AM necessitam de coexistir com os sistemas de gestão já instalados, uma vez que se destinam habitualmente a resolver determinados problemas específicos (implantação gradual) e não a fornecer soluções globais e completas. Para que os AM sejam uma ferramenta apropriada na criação ou extensão de novos serviços de gestão, é importante que esses novos serviços possam posteriormente ser utilizados pelas plataformas já instaladas. Normalmente, a linguagem "nativa" dessas plataformas é o SNMP, o CMIP ou o CORBA.

Poder-se-ia considerar que a integração de AM com os protocolos de gestão clássicos pode ser relegada para as próprias aplicações de gestão baseadas em AM, utilizando eventualmente stacks protocolares generalistas já existentes. Porém, a mobilidade inerente aos AM, os problemas de segurança e o controlo de recursos imposto pela utilização de aplicações baseadas em AM limitam seriamente o uso destes protocolos sem um suporte explícito por parte da infra-estrutura. Por esta razão, a plataforma JAMES inclui esse suporte para interoperabilidade com aplicações SNMP.

Neste artigo será descrita uma parcela do trabalho de integração do protocolo SNMP com a plataforma JAMES: o Interface de Programação SNMP (API SNMP) para comunicação entre AM e recursos SNMP. O resto do artigo está organizado da seguinte forma: a Secção 2 discute trabalho relacionado; a Secção 3 apresenta uma breve descrição do JAMES e da arquitectura de alto nível dos seus serviços SNMP; e a Secção 4 foca diversos aspectos do desenho e desenvolvimento do API SNMP. A Secção 5 conclui o artigo. Em [Silva99b] é apresentada uma descrição mais alargada de diversos aspectos da plataforma, incluindo a integração dos serviços SNMP e outras características associadas a GSR.

Tabela 1: Comparação entre as alternativas de integração

Nesta secção é apresentada de forma bastante sucinta a arquitectura geral das Extensões SNMP presentes na plataforma JAMES, estabelecida com base nos requisitos e opções discutidos nas Subsecções 3.2 e 3.3, e que engloba o API SNMP discutido neste artigo. Uma apresentação mais alargada desta arquitectura pode ser encontrada em [Simoes99].

As extensões SNMP do JAMES são constituídas por diversos serviços modulares (Figura 6) colocados fora do núcleo da plataforma e dinamicamente instaláveis "on-demand", não impondo assim uma sobrecarga permanente na infra-estrutura. A maior parte dos serviços consistem eles próprios em AM ("Agentes Serviço", cfr. Subsecção 3.3), com permissões para aceder aos diversos recursos necessários, que fornecem serviços aos outros AM. A agência fornece um serviço de directoria onde os AM podem localizar (ou requerer a instalação de) os "Agentes Serviço". No futuro, novos tipos de serviços podem ser integrados no JAMES da mesma forma, sem necessidade de modificar o núcleo da plataforma.

São incluídos três tipos distintos de serviços (Tabela 2):

• serviços de manipulação de dados SNMP;
• serviços de comunicação com recursos SNMP;
• e serviços de comunicação com aplicações SNMP.

Figura 6: Arquitectura das Extensões SNMP do JAMES

Tabela 2: Componentes das Extensões SNMP do JAMES

Nesta secção irão ser abordados diversos aspectos directamente relacionados com o trabalho de implementação do API SNMP. Relativamente á Tabela 2, este API engloba o Serviço de Manipulação de Dados, o stack SNMP (Manager API) e o Trap Listener. A implementação foi faseada por vários módulos. A Figura 7 mostra o processo de implementação da infra-estrutura de integração SNMP.

Figura 7: Processo de Implementação da Infra-Estrutura SNMP

O Modelo de Dados contém as primitivas essenciais para a implementação do protocolo SNMP; o módulo de APIs apoia-se no Modelo de Dados: permite estabelecer sessões e gerir a comunicação com agentes SNMP; o API de Alto Nível fornece ao programador um interface que lhe permite abstrair-se dos detalhes do protocolo SNMP, bem como utilizar as funcionalidades da plataforma JAMES para desenvolver aplicações de GSR.

O API construído suporta actualmente a versão 1 do protocolo SNMP, estando prevista para breve o suporte da versão 2c.

A Figura 8 mostra a estrutura do API SNMP. Este é dividido em seis módulos. Os módulos de Codificação/Descodificação, Sintaxe e Unidades Protocolares (PDUs) contém as classes que servem de base à interacção com o protocolo SNMP. Os APIs Síncrono e Assíncrono, bem como o Trap Listener são suportados por esta base, contendo classes orientadas às tarefas necessárias no estabelecimento de uma sessão e interacção com um Agente SNMP.

Como se pode ver, os módulos não funcionam isoladamente, existindo ligações resultantes da partilha de informação bem como da utilização de primitivas de um módulo por outro. Cada módulo do API desempenha uma tarefa específica. As secções seguintes descrevem a função que cada módulo desempenha no contexto do API SNMP.

Figura 8: Estrutura do API SNMP

O módulo de Sintaxe contém classes que representam os tipos de dados definidos pela Estrutura de Informação de Gestão SNMP [RFC1155]. O encapsulamento destes em classes permite um maior rigor na utilização destes tipos. Para além da representação, estas classes contém vários métodos úteis para uma manipulação mais fácil da informação de gestão. A Figura 9 mostra a estrutura das classes incluídas no módulo de Sintaxe. Dado que são muitas classes, foi preocupação neste módulo tornar o Interface de Programação o mais homogéneo possível, de forma a normalizar a estrutura das classes.

Figura 9: Estrutura do Módulo de Sintaxe

A comunicação entre gestor e agente no protocolo SNMP é feita recorrendo a 5 PDUs: get-request, get-response get-next-request, set-request e trap. O módulo de Unidades Protocolares contém classes que encapsulam estas PDUs. A Figura 10 mostra a estrutura deste módulo. A classe Pdu encapsula as PDUs get-request, get-response, get-next-request e set-request. A única diferença na estrutura destas é o tipo, de resto têm estrutura iguais. Por esta razão é que a classe Pdu encapsula estas quatro PDUs. A classe TrapPdu encapsula a PDU trap. Esta PDU tem uma estrutura diferente das restantes PDUs.

Figura 10: Estrutura do Módulo de PDUs

Antes de enviar ou receber uma PDU SNMP, é necessário proceder à sua codificação/descodificação. A codificação das PDUs é feita usando as Basic Encoding Rules para a Abstract Syntax Notation One [ISO87]. O Módulo de Codificação/Descodificação ASN.1/BER é o responsável por proceder a esta codificação/descodificação. Não é necessário ao programador conhecer ou utilizar este módulo, pois a sua utilização é encapsulada de forma transparente.

Este módulo é composto por várias classes estáticas, sem uma estrutura hierárquica. A mecânica deste módulo consiste numa classe principal que recebe as PDUs e que invoca outras classes do módulo para realizar tarefas mais específicas, distribuindo o processo de codificação e descodificação.

Este módulo permite estabelecer uma sessão com um agente SNMP. A classe Session contém a informação relativa ao Agente SNMP, nomeadamente a sua localização (endereço IP) e a comunidade. Esta classe é comum ao API Síncrono, Assíncrono e Trap Listener.

A classe SynchronousSession, derivada da classe Session, é responsável pela comunicação com o Agente SNMP. Esta comunicação resume-se ao envio de PDUs e posterior recepção de respostas. Os métodos responsáveis pelo envio são bloqueantes; porém pode ser especificado um timeout para controlar o tempo de espera de uma resposta. Para além deste mecanismo existe outro permitindo definir o número de retransmissões das PDUs, caso não se receba resposta do Agente SNMP.

Usando este módulo é possível comunicar com um Agente SNMP de uma forma assíncrona. Os métodos de envio de PDUs da classe AsynchronousSession não bloqueiam à espera da resposta. Tal como no API Síncrono, pode-se definir o timeout e o número de retransmissões de um pedido. Este módulo encarrega-se da recepção das respostas do Agente SNMP. Aquando da chegada de uma resposta, esta é armazenada numa lista para posterior tratamento pelo AM.

Uma Trap é uma PDU enviada por um Agente SNMP destinada a notificar o gestor acerca de informação importante. Estas Traps são recebidas de forma assíncrona. Este módulo é constituido apenas por uma classe, de nome TrapListener. Uma instância desta classe encarrega-se de receber Traps e de armazená-las numa lista para posterior tratamento pelo AM.

Este artigo descreveu o trabalho de implementação de um subconjunto dos serviços SNMP incluídos na plataforma de AM do projecto JAMES. A arquitectura proposta para integração de SNMP nesta plataforma aumenta a interoperabilidade entre SNMP e AM, alargando significativamente o campo de aplicação desta nova tecnologia. Os AM deixam de ser soluções isoladas e passam a interactuar com os principais componentes da arquitectura SNMP: recursos (agentes) SNMP e aplicações de gestão SNMP.

Relativamente a outros trabalhos similares, a arquitectura de integração do JAMES permite maior grau de interoperabilidade, por também abranger as aplicações SNMP, e distingue-se pela forma dinâmica como integra os serviços SNMP, que podem ser instalados ou não de acordo com as necessidades.

O projecto JAMES é patrocinado pelo programa Eureka (E!1921) e parcialmente financiado pela Agência de Inovação (ADI). Agradece-se o apoio de todos os colaboradores do projecto, sem os quais o trabalho que deu origem a este artigo não teria sido possível.

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