Разработка системы автоматического конфигурирования активного сетевого оборудования

Современная компьютерная сеть представляет собой сложную систему из большего числа узлов, каждый из которых можно рассматривать как систему взаимосвязанных элементов. Для проектирования, создания, настройки, тестирования и управления всем конгломератом протоколов и сетевого оборудования необходим инструментарий и специалист, владеющий им. К таким специалистам относят: системных администраторов, сетевых инженеров, специалистов информационной безопасности. Хотя каждая из этих должностей подразумевает немного разный уклон обязанностей в ту или иную сторону, но конечная цель одна: обеспечить работоспособность сети и конечного оборудования пользователей. Общим же для этих специалистов является инструментарий. Инструментарий может состоять как из аппаратных комплексов, например LAN тестеров и анализаторов, так и из программных. К последним относятся анализаторы сетевого трафика или снифферы, генераторы трафика, набор эксплойтов, системы проектирования и мониторинга сетей. Проведя сравнительный анализ представленных на сегодняшний день систем проектирования и конфигурирования компьютерных сетей, я пришел к выводу о необходимости реализации собственного продукта такого класса.

Для решения таких задач как построение сети малого офиса без привлечения высококвалифицированных специалистов необходима система автоматического конфигурирования сетевого оборудования. Выдвигаемые требования к системе:

• 1.    Графический редактор, для построения сети.

• 2.    Отсутствие необходимости в высокой квалификации работника проектирующего сеть.

• 3.    Автоматический выбор диапазона адресов в зависимости от количества рабочих станций в сети.

• 4.    Формирование конфигурационного файла для активного сетевого оборудования с поддержкой широкой линейки этого оборудования.

Рассмотрим подробнее эти требования. Человеку намного проще воспринимать информацию визуально в виде графиков, схем и таблиц, поэтому в сфере разработки информационных систем большую популярность приобрели WYSIWYG (от англ. What You See is What You

Get, «что видишь, то и получишь») редакторы. Для простоты обозначения все чаще их называют просто – визуальные редакторы. Суть данного редактора заключается в том, что при проектировании можно выбирать необходимые элементы из заранее определенного набора, перенося его на рабочее поле, редактор, автоматически генерирует код, соответствующий визуальному представлению. Наибольшее распространения подобного рода редакторы получили в веб-разработке, поскольку создание HTML страниц упростилось в разы. Так же технология WYSIWYG получила распространение и в телекоммуникационных технологиях, в частности при проектировании сети, где системы мониторинга перешли на принципиально новый уровень по качеству отображаемой информации. Если раньше системы мониторинга представляли собой список из названий имеющегося сетевого оборудования и их текущего состояния, то теперь такие системы получили богатый графический интерфейс, где каждый тип оборудования, а в некоторых случаях даже модель, имели свое графическое представление, в виде 2D и 3D моделей. Критические неисправности и возникающие события на узлах телекоммуникационной сети и в каналах связи стали отображаться так же графически, возле виртуальных отображений физических элементов. Процесс проектирования компьютерной сети упростился и перешел от ручного создания узлов сети и их размещения относительно друг друга к автоматическому. Все это позволило сократить время проектирования и позволило в сжатые сроки создать несколько вариантов сетевых архитектур, с целью в дальнейшем выбрать наиболее подходящую под выдвинутые требования.

Так как система должна автоматически рассчитывать необходимый диапазон адресов и формировать файлы конфигурации то в целом отпадает потребность в высококвалифицированном специалисте, что, в конечном счете, снижает финансовые затраты. Любой человек знакомый с азами сетевых технологий способен самостоятельно спроектировать в графическом редакторе сеть, зная лишь число рабочих станций и необходимое количество маршрутизаторов. Далее решение всей интеллектуальной составляющей задачи возлагается на систему, за исключением подбора оборудования. По итогу обработки входных данных система должна предоставить пользователю файл либо файлы конфигурации, которые необходимо загрузить в соответствующее оборудование. Всё это позволяет сократить временные затраты, необходимые на ручное конфигурирование каждого маршрутизатора по отдельности.

В настоящее время существует большое количество приложений способных по количеству рабочих станций в сети рассчитать необходимый диапазон IP-адресов. Самые сложные из них позволяют разбить большую сеть на подсети, выделить маски подсетей из общей сети. Однако они не имеют графического редактора и уж тем более не могут формировать конфигурационные файлы маршрутизаторов. Из этого факта вытекает необходимости разработки такого рода системы, удовлетворяющей всем вышеозначенным требованиям.

Система состоит из двух основных модулей – графического редактора и модуля интерпретатора. Графический редактор представляет собой WYSIWYG-редактор, который позволяет перетаскиванием с помощью мыши элементов с панели устройств на рабочую область сформировать схему сети [1]. В качестве основных элементов выбраны маршрутизатор и линия связи, графическое отображение которых является общепонятным.

Так же, графический редактор должен позволять присваивать значения заранее определенным полям элементов. Например, для маршрутизатора это будет количество портов, уникальное название, производитель, а для линии связи – тип физической среды и максимально возможная скорость передачи данных. Помимо этого, законченная схема сети должна конвертироваться в формат JSON или XML. Выбор именно этих двух форматов обусловлен простой реализации модуля-интерпретатора, так как в большинство языков программирования встроена поддержка этих форматов [2]. Проанализировав существующие на данный момент популярные веб-сервисы предоставляющие возможность построить схему сети при помощи визуального редактора [3], мною был сделан вывод, о целесообразности реализации собственного визуального редактора.

Модуль-интерпретатор принимает в качестве входного параметра файл со схемой сети, далее выделяет параметры и, подставляя их в заданный шаблон, формирует файл конфигурации для маршрутизатора.

Реализация такого рода системы состоящей из двух основных модулей возможна как в виде приложения для ЭВМ так и в виде клиент-серверного приложения. При втором варианте реализации клиентская часть представляет собой графический редактор в браузере, а вся логика формирования файла конфигурации возлагается на сервер. Каждый из подходов имеет свои плюсы и минуса. Например, реализации в виде вебприложения предоставляет более удобный доступ конечному пользователю с любого устройства, имеющего браузер. В противовес этому приложение для ЭВМ позволяет работать там, где нет доступа к всемирной паутине и проектируемая сеть не должна нигде публиковаться [4].

Таким образом, проанализировав задачи сетевого инженера, мы выделили основные этапы проектирования сети и сформировали требования к системе автоматического конфигурирования сетевого оборудования, а так же рассмотрели некоторые особенности реализации подобного рода системы.