Suporte à Teleação em Gerência de Rede via Realidade Virtual
Luiz Gustavo Anflor Pereira - Aluno
Liane Tarouco - Orientadora
Porto Alegre, março de 1998.
Resumo
Redes de computadores e sistemas distribuídos estão se tornando cada vez mais importantes dentro das organizações comerciais, governamentais e institucionais. Para essas organizações, os recursos disponibilizados pela rede e suas aplicações suportadas são indispensáveis, embora problemas ocorram seguidamente. A detecção dos problemas e a administração de todos os recursos são tarefas complexas, que demandam grandes esforços dos gerentes e administradores de rede. Desta forma, são fundamentais as ferramentas computacionais que auxiliem na gerência e administração das redes.
Essas ferramentas se baseiam na arquitetura gerente/agente, onde o gerente envia requisições ao agente, que atua diretamente nos recursos gerenciados. Este ciclo de gerência pode ser resumido em observação (recuperar valores e eventos) e controle (gerar eventos e alterar valores) à distância. As interfaces pelas quais o administrador realizará essas ações, a partir da estação gerente, são de extrema importância, sendo, geralmente, orientadas a texto ou gráficos bidimensionais.
Com a evolução da realidade virtual, até mesmo na internet, as interfaces por ela proporcionadas permitiriam que o administrador visualizasse a rede de uma maneira mais realística e pudesse operar sobre ela de forma mais intuitiva. Desta forma, este trabalho de dissertação de mestrado tem como objetivo propor um protótipo onde seja possível ao administrador da rede teleagir sobre os nodos gerenciados, gerando eventos e alterando valores, como por exemplo, reinicializar um canal de comunicação, mudar a velocidade de transmissão ou até mesmo desligar uma máquina remotamente.
Alguns passos a serem seguidos no decorrer deste trabalho são o estudo do estado da arte em gerência de rede (protocolo SNMP - Simple Network Management Protocol, base de gerência MIB-II - Management Information Base II) e tecnologias de Web (linguagens Java, HTML - HyperText Markup Language - e VRML - Virtual Reality Modeling Language); o estudo e proposta da tradução da manipulação de objetos da MIB em ações em VRML/Java; a implementação e testes do protótipo; e a elaboração do texto.
Palavras-chaves: Gerência de Rede, Realidade Virtual, Teleação, SNMP, VRML.
Motivação
Redes de computadores e sistemas distribuídos estão se tornando cada vez mais importantes dentro das organizações comerciais, governamentais e institucionais. Para essas organizações, os recursos disponibilizados pela rede e suas aplicações suportadas são indispensáveis, embora problemas que desabilitam a rede (ou parte dela) ou degradem o desempenho ocorram seguidamente [STA 96]. A detecção dos problemas e a administração de todos os recursos são tarefas complexas, que demandam grandes esforços dos gerentes e administradores de rede. Desta forma, ferramentas computacionais que auxiliem na gerência e administração das redes se tornam fundamentais.
Quando a rede ARPANET se tornou a rede mundial, com a interconexão de equipamentos heterogêneos cada vez mais comum, ferramentas de gerência padrões se tornaram necessárias. Até aquele momento, quando alguma atividade de gerência era necessária, o gerente deveria ir até o equipamento relevante e realizar algum tipo de teste diretamente nele, ou através de ferramentas proprietárias, fazer alguma operação remotamente. Mas as ferramentas proprietárias eram úteis somente para um certo equipamento de certos fabricantes, não se aplicando num contexto geral. E ter que ir pessoalmente aos equipamentos era inviável, visto que a rede crescia continuamente.
Então algumas RFCs (Request For Comment) foram propostas ao IAB (Internet Architecture Board) sem muito êxito, até que a RFC 1157, de 1990, propôs o protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol) [STA 96], mais tarde amplamente adotado como padrão de gerência em redes TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) [TAN 96]. Não tendo muitas ambições, o protocolo deveria ser simples e suportar operações simples, baseado na arquitetura cliente/servidor, ou especificamente, gerente/agente.
A máquina gerente, localizada em uma máquina que ofereça um certo poder de processamento, memória e interface, tem o aplicativo pelo qual o operador humano usará o protocolo. O software gerente envia comandos de leitura ou armazenamento ao agente, que tem como única operação dar a devida resposta ao requisitante. Segundo esse paradigma, a tarefa de gerência de rede se baseia em duas ações típicas: observação e controle à distância [LAB 96].
Desta forma, a interface do gerente é decisiva e importante. Assim como as tarefas foram se tornando complexas, a exigência por efetivamente visualizar, monitorar e manipular os recursos gerenciados se torna essencial [CUB 98]. As interfaces foram se tornando gráficas, o uso de ícones que representavam os diversos equipamentos (ícones para estações, para hubs, roteadores) [WAT 97] auxiliava na identificação rápida dos equipamentos. Logo imagens mais realísticas passaram a ser usadas, quase representando imagens fotográficas dos equipamentos.
Como evolução natural temos a necessidade do uso de realidade virtual como interface de gerência de rede. Com aplicações nas mais diversas áreas do conhecimento, como educação à distância, simulação e robótica [KIR 97], a realidade virtual permite a manipulação de objetos complexos através de imersão, navegação e interação em ambientes sintéticos tridimensionais gerados por computador. Com realidade virtual o administrador da rede pode interagir intuitivamente e em tempo real com nodos e dados da rede [CUB 98].
Objetivos
O objetivo desta pesquisa é o de estudar, projetar, implementar e testar uma interface baseada em realidade virtual para um sistema de gerência de rede com ênfase em telecomando, contemplando o interfaceamento mais realístico do operador humano com equipamentos remotos, como se estivesse local a eles, com a tradução de ações manifestadas no cenário virtual em operações do protocolo SNMP.
Visando a tradução das ações típicas de gerência de redes em um ambiente descrito através de realidade virtual, algumas idéias precisam ser consideradas. Primeiramente, embora aplicativos de gerência de rede que usem todas as características de imersão de realidade virtual possam ser desenvolvidos, eles dependem de hardware específicos e nem sempre compatíveis com estações de gerência. E o fato da internet ser heterogênea implica em que os softwares de gerência que fossem desenvolvidos fossem independentes de plataformas. Segundo, um bom aproveitamento dos recursos já existentes na rede ajudaria na aceitação e uso de novos sistemas.
Portanto, o uso do WWW (World Wide Web) [TAN 96], com suas tecnologias já empregadas em até mesmo gerência de rede, seria o ideal para a implementação de novos sistemas. A Web, que oferece recursos como criação de documentos (HTML) e iteração (Java [HAR 97] e CGI), agora também oferece a modelagem e iteração em realidade virtual através da linguagem VRML (Virtual Reality Modeling Language) [VAG 96b].
VRML permite que se modele objetos tridimensionais e que se os coloque em cenários também tridimensionais. Aos browsers HTML deve-se apenas acrescentar um plug-in para que eles reconheçam a linguagem e permitam a navegação no cenário carregado. Assim como as páginas HTML e programas CGI e Java, os mundos VRML residem num servidor Web, e quando um browser cliente os requisitam ao servidor, eles são transmitidos e processados no cliente. É o cliente que se responsabiliza pela navegação dentro do mundo, permitindo ao usuário que se aproxime ou se afaste dos objetos ou ainda rotacioná-los, mudá-los de posição, etc.
A versão 2 da linguagem permitiu que além de um mundo estático se pudesse criar animações e objetos especiais que recuperassem entradas de dados dos usuários, se fizesse algum processamento sobre os dados e que se resultasse alguma saída deste processamento [BRO 96]. O processamento em si deve ser realizado por alguma linguagem de programação, pois não é objetivo de VRML processar comandos. A linguagem mais natural para este fim é Java, pois é orientada a objetos, como VRML, e é processada no cliente, e não no servidor. Existe também uma biblioteca que permite que Java acesse atributos dos objetos VRML, podendo mudá-los de cor, tamanho, posição, etc. [DES 96]. Portanto, uma vez carregado o mundo iterativo no cliente, todo o processamento será feito localmente, seja a navegação dentro do mundo como a iteração com o mesmo.
O ideal seria aproveitar também estes recursos já desenvolvidos. E isto é possível porque já se tem desenvolvidas bibliotecas de programação SNMP para a linguagem Java, como AdventSNMP [ADV 97], entre outras. A partir destes elementos seria possível se desenvolver uma applet Java que monitorasse a rede ou se comunicasse com agentes.
Como produto implementado da dissertação de mestrado teremos o protótipo de um cenário de gerência de rede em realidade virtual acessível pela Web, modelado em VRML e programado em Java, permitindo assim a migração das plataformas pesadas de gerência de rede para estações desktop comuns.
O enfoque dado às ações de gerência será no controle e manipulação de valores, sobre os quais o administrador poderá agir. Ele poderá alterar valores dinamicamente, escolhendo, por exemplo, uma interface de rede de uma máquina e através de botões alterar sua configuração.
Algumas respostas a serem encontradas, sempre levando em conta objetos das MIBs, são: como desligar uma máquina, como reinicilizar uma máquina, como trocar o estado de uma interface de roteador para up ou down, como mudar a velocidade de comunicação, etc., sempre agindo remotamente.
Desta maneira, alguns objetivos intermediários são:
O desenvolvimento do protótipo será realizado de modo compatível com outra dissertação de mestrado do grupo de redes do Curso de Pós-Graduação em Ciência da Computação desta universidade, a de Gerson Battisti, que visa a representação tridimensional da rede, a telepresença, ou seja, a possibilidade de se obter dados dos nodos gerenciados, e a teleação.
O trabalho proposto neste PEP é o telecomando em realidade virtual, que contempla a tradução de ações de gerência sobre nodos gerenciados, podendo ser aplicado no cenário virtual da telepresença. Desta forma, as etapas a serem seguidas são:
1 - Identificação do contexto (estudo do estado da arte e das tecnologias envolvidas - WWW, VRML, Java, SNMP, MIB-II);
2 - Análise dos objetos de MIB que podem ser alterados remotamente (MIB-II, MIB ATM, MIBs de equipamentos);
3 - Pesquisa sobre a representação da manipulação de objetos de MIB em VRML, permitindo que através da iteração com o mundo virtual, o gerente possa alterar valores da base de gerenciamento no nodo remoto;
4 - Projeto de um cenário de teleação em realidade virtual para gerência de rede;
5 - Seminário de andamento;
6 - Implementação e testes do contexto de teleação em realidade virtual para gerência de rede;
7 - Elaboração do texto da dissertação.
Referências Bibliográficas
[ADV 97] Advent Network Management, Inc. SNMP Package Tutorial Version 1.1. 1997. http://www.adventnet.com/snmpapi.
[BAR 97] BARILLAND, Franck; Deri, Luca; Feridun, Metin. Network Management Using Internet Technologies. Integrated Network Management V: Integrated Management in a Virtual World. 1997. http://www.thomson.com
[BRI 93] SOCIEDADE BRASILEIRA PARA A INTERCONEXÃO DE SISTEMAS ABERTOS. Gerenciamentos de Redes. São Paulo: McGraw-Hill, 1993.
[BRO 96] BROLL, Wolfgang. Extending VRML to Support Collaborative Virtual Environments. http://orgwis.gmd.de/~broll/research.html
[CUB 98] CUBETA James, et al. VENoM - Virtual Environment for Network Monitoring. IEEE Virtual Reality Annual International Symposium (VRAIS '98). 1998. http://www.nrl.navy.mil/CCS/people/cubeta/venom.html
[DES 96] DESCARTES, Alligator. Interfacing Java and VRML. 1996. http://www.arcana.co.uk/technologia/java/vrml
[HAR 97] HAROLD, Elliote Rusty. Brewing Java: A Tutorial. 1997. http://sunsite.unc.edu/javafaq/javatutorial.html
[KAH 97] KAHANI, Mohsen; Beadle, H. W. Peter. Immersive and Non-Immersive Virtual Reality Techniques Applied do Telecommunication Network Management. Integrated Network Management V: Integrated Management in a Virtual World. 1997. http://www.thomson.com
[KIR 97] KIRNER, Cláudio. Sistemas de Realidade Virtual. Grupo de Pesquisa em Realidade Virtual, Departamento de Computação – UFSCar. 1997. Http://www.dcc.ufscar.br/~grv
[LAB 96] LABETOULLE, Jacques. Virtual Reality for System and Network Management. 1996. http://fantasia.eurecom.fr/Corporate/Research/Current/rvnmt.html
[LES 96] LESTON, Jean. Virtual reality: the IT perspective. Computer Bulletin Jun 96. 1996. http://www.bcs.org.uk/publicat/ebull/jun96/fullvers/leston.htm
[MAS 97] MASTON, M. C. Using the World Wide Web and Java for Network Service Management. Integrated Network Management V: Integrated Management in a Virtual World. 1997. http://www.thomson.com
[MIL 97] MILLER, Mark. Managing Internetworks with SNMP. M&T Books, 2a. Edição, 1997.
[SOA 95] SOARES, Luiz Fernando Gomes et al. Redes de Computadores: das LANS, MANs e WANs às redes ATM. Rio de Janeiro: Editora Campus, 1995.
[STA 96] STALLINGS, William. SNMP, SNMPv2 and RMON: Practical Network Management. Addison Wesley, 2a. edição, 1996.
[TAN 96] TANENBAUM, Andrew S. Computer Networks. Prentice-Hall, 3a. edição, 1996.
[VAG 96a] VRML Architecture Group. The Virtual Reality Modeling Language Version 1.0 Specification. 1996. http://vag.vrml.org
[VAG 96b] VRML Architecture Group. The Virtual Reality Modeling Language Specification Version 2.0. 1996. http://vag.vrml.org
[WAT 97] WATTERSON, Karen. Sort Through Your Network Management Choices. 1997. http://www.mcpmag.com/members/97sepoct/fea1body.asp