Đồ án Xây dựng hệ thống giám sát tín hiệu mạng Internet tại công ty TNHH truyền hình cáp SCTV

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian tìm hiểu và thực hiện đồ án tốt nghiệp, đến thời điểm hiện nay về cơ bản em đã hoàn thành các mục tiêu đồ án đã đề ra. Để đạt được kết quả như ngày hôm nay là một quá trình nỗ lực rất lớn của bản thân, cùng với sự động viên của gia đình, bạn bè, thầy cô và mọi người xung quanh. Đó là niềm khích lệ lớn lao giúp em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này. Lời đầu tiên, cho em được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ và gia đình đã luôn bên cạnh động viên, ủng hộ và tạo điều kiện tốt nhất cho em vững bước trên con đường đã chọn. Bên cạnh đó em cũng không quên công lao dạy dỗ của các thầy cô giáo. Nhân đây cho em gửi lời tri ân đến các thầy cô giáo không chỉ của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM mà đến toàn thể các thầy cô giáo đã dìu dắt em trong suốt hơn mười tám năm cắp sách đến trường. Cuối cùng là lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, người thân và các anh chị của phòng Công nghệ thông tin – Viễn thông thuộc công ty truyền hình cáp SCTV đã hỗ trợ cho em rất nhiều về mặt kỹ thuật để thực hiện đồ án này. Xin cảm ơn tất cả ! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 01 năm 2011 Phan Hoàng Sang Trang 1 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay khoa học công nghệ phát triển một cách vũ bão đặc biệt trong ngành công nghệ thông tin. Song song với đó, trình độ dân trí, mức sống của con người ngày một cải thiện, do đó yêu cầu về chất lượng dịch vụ mạng của mỗi người ngày càng cao. Họ mong muốn rằng dịch vụ mạng đang sử dụng là dịch vụ hoạt động tốt nhất, ổn định nhất. Xuất phát từ phương châm lấy sự tin tưởng của khách hàng làm chiến lược phát triển của công ty. Nên tại công ty truyền hình cáp SCTV chất lượng dịch vụ mạng cung cấp cho khách hàng luôn là vấn đề đặt lên hàng đầu. Đề tài tốt nghiệp này xuất phát từ những yêu cầu thực tế về việc quản lý giám sát tín hiệu của các thiết bị trong hệ thống mạng truyền hình cáp SCTV. Do thời gian thực hiện đồ án không nhiều, trong khi đó các yêu cầu đối với một hệ thống giám sát mạng là vô cùng phức tạp nên hệ thống vừa xây dựng chắc chắn không thể tránh khỏi những sai lầm, thiếu sót. Qua đồ án này em rút ra nhiều bài học kinh nghiệm quý giá cho bản thân trong quá trình xây dựng hệ thống, từ việc thiết kế cho đến quá trình triển khai. Việc vận dụng các kiến thức trong suốt gần 5 năm trên giảng đường đại học cộng với những kiến thức của bản thân đã giúp em thực hiện thật tốt đề tài này. Hy vọng rằng với tài liệu này, người đọc sẽ có một cái nhìn tổng quát hơn về hệ thống giám sát mà em đang xây dựng. Đó cũng chính là những kinh nghiệm của bản thân mong muốn được chia sẻ. Mong rằng nó có thể giúp ích cho các bạn sinh viên các khóa sau trong quá trình tham khảo, để từ đó có thể phát triển một hệ thống mới tốt hơn. Trang 2 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 MỤC LỤC CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT ĐỒ ÁN ..................................................................... 4 I.1 Đặt vấn đề ............................................................................................ 4 I.2 Nhiệm vụ đồ án ................................................................................... 5 I.3 Cấu trúc đồ án .................................................................................... 5 CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ........................................................... 6 II.1 Tổng quan giao thức SNMP .............................................................. 6 II.1.1 Giới thiệu giao thức SNMP ................................................... 6 II.1.2 Ưu điểm của giao thức SNMP .............................................. 7 II.1.3 Thành phần kiến trúc của giao thức SNMP .......................... 7 II.1.4 Cơ sở thông tin quản lý MIB ................................................. 9 II.1.5 Các phương thức của SNMP ............................................... 12 II.1.6 Các phiên bản của SNMP ................................................... 15 II.1.7 SNMP Version 3 ................................................................. 16 II.2 Tổng quan SVG ................................................................................ 18 II.2.1 Giới thiệu SVG .................................................................... 18 II.2.2 Ưu điểm của SVG ............................................................... 18 II.2.3 Nhược điểm chính ............................................................... 19 II.2.4 Ví dụ ứng dụng SVG ........................................................... 19 II.3 Ajax và thư viện jQuery .................................................................. 20 II.3.1 Nền tảng Ajax...................................................................... 20 II.3.2 Cơ chế hoạt động của Ajax ................................................. 20 II.3.3 Thư viện jQuery .................................................................. 22 CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ ỨNG DỤNG ................................. 23 Trang 3 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 III.1 Yêu cầu nghiệp vụ ............................................................................ 23 III.1.1 Giới thiệu mạng Internet trên mạng truyền hình cáp ........... 23 III.1.2 Yêu cầu nghiệp vụ ................................................................ 26 III.1.3 Mô tả hệ thống giám sát mạng ............................................. 27 III.2 Yêu cầu hệ thống .............................................................................. 31 III.2.1 Các tác nhân chính ............................................................... 31 III.2.2 Lược đồ usecase ................................................................... 32 III.2.3 Đặc tả usecase ...................................................................... 33 III.3 Phân tích và thiết kế ......................................................................... 43 III.3.1 Sơ đồ lớp hệ thống ............................................................... 43 III.3.2 Mô tả chi tiết sơ đồ lớp ........................................................ 45 III.3.3 Lược đồ tuần tự .................................................................... 64 III.3.4 Lược đồ thành phần .............................................................. 75 III.3.5 Lược đồ quan hệ dữ liệu ....................................................... 76 CHƯƠNG IV: CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM ..................................................... 80 IV.1 Mô hình triển khai hệ thống ............................................................ 80 IV.1.1 Môi trường và công cụ phát triển ......................................... 80 IV.1.2 Mô hình triển khai ................................................................ 80 IV.2 Kết quả thử nghiệm .......................................................................... 83 CHƯƠNG V: TỔNG KẾT ................................................................................ 95 V.1 Kết quả đạt được .............................................................................. 95 V.2 Những hạn chế .................................................................................. 96 V.3 Hướng phát triển .............................................................................. 96 PHỤ LỤC .................................................................................................. 97 Trang 4 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 Chương I: KHÁI QUÁT ĐỒ ÁN I.1 Đặt vấn đề Công ty TNHH Truyền hình cáp SaiGonTourist là một Công ty chuyên cung cấp các dịch vụ truyền hình cáp, đồng thời là nhà cung cấp dịch vụ mạng Internet dựa trên đường truyền này. Công ty đã mở rộng mạng lưới dịch vụ rộng khắp các quận, huyện ở Tp.Hồ Chí Minh, các chi nhánh ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, miền Đông Nam Bộ, miền Trung, miền Bắc với hơn hàng ngàn nhân viên và hàng trăm ngàn thuê bao khách hàng. Với một số lượng lớn thuê bao khách hàng như thế, tiêu chí hàng đầu của SCTV là chất lượng dịch vụ. Mỗi một khách hàng là một đối tác tin cậy. Lấy chất lượng dịch vụ làm mục tiêu phấn đấu của công ty. Để góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ mạng thì công tác bảo trì, giám sát tín hiệu thiết bị là hết sức quan trọng. Nhờ có giám sát bảo trì thường xuyên mà hệ thống đảm bảo hoạt động tốt, kịp thời phát hiện các tình huống xấu xảy ra làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ mạng. Từ đó chúng ta có thể đề ra các biện pháp giải quyết tối ưu nhất hoặc hạn chế đến mức thấp nhất hậu quả xảy ra. Do vậy việc xây dựng một hệ thống giám sát tín hiệu là một yêu cầu rất thực tế và thiết thực. Trong quá trình thực tập tại SCTV em có nhiều điều kiện tiếp cận với môi trường thực tế, hiểu biết nhiều hơn những công việc, cũng như các kỹ thuật trong quá trình giám sát hệ thống. Vì những lý do đó em quyết định chọn đề tài: “Xây Dựng Hệ Thống Giám Sát Tín Hiệu Mạng Internet tại Công Ty TNHH Truyền Hình Cáp SCTV” trong đồ án tốt nghiệp cuối khóa này, với mục đích góp một phần nhỏ bé vào việc nâng cao chất lượng dịch vụ cho khách hàng, và qua đó cũng giúp bản thân em có những trải nghiệm thực tế nhất. Trang 5 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 I.2 Nhiệm vụ đồ án Từ những yêu cầu thực tế nêu trên, trong đồ án tốt nghiệp này sẽ giải quyết các vấn đề sau đây : § Tìm hiểu mô hình mạng, cơ chế hoạt động của hệ thống giám sát tại SCTV. § Tìm hiểu phương pháp truy xuất đến thiết bị sử dụng giao thức SNMP. § Tìm hiểu thư viện jQuery, phương pháp xây dựng hệ thống kết hợp với Ajax. § Tìm hiểu kỹ thuật vẽ bản đồ, định tọa độ trên bản đồ sử dụng SVG. § Xây dựng một hệ thống giám sát tín hiệu mạng hoàn chỉnh. I.3 Cấu trúc đồ án: Nội dung bài báo cáo này được chia làm 5 chương như sau : § Chương I - Khái quát đồ án: giới thiệu tổng quan về mục tiêu, nhiệm vụ và hướng giải quyết bài toán thực tế đưa ra. § Chương II – Lý thuyết liên quan: giới thiệu giao thức SNMP, kỹ thuật lập trình ứng dụng web kết hợp với Ajax, giới thiệu kỹ thuật vẽ bản đồ mạng sử dụng SVG. § Chương III – Phân tích và thiết kế ứng dụng: giới thiệu mô hình và cơ chế hoạt động của hệ thống mạng tại SCTV, phân tích và thiết kế quá trình thực hiện hệ thống giám sát. § Chương IV – Cài đặt và thử nghiệm: giới thiệu các bước cài đặt cấu hình chương trình cũng như giới thiệu những hình ảnh về kết quả đạt được. § Chương V – Tổng Kết: kết luận lại các vấn đề đã làm, những vấn đề nào làm được, những vấn đề nào chưa làm được cũng như đề ra phương hướng phát triển của hệ thống sau này. Trang 6 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 Chương II: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN II.1 Tổng quan giao thức SNMP II.1.1 Giới thiệu giao thức SNMP Giao thức là một tập hợp các thủ tục mà các bên tham gia cần phải tuân theo để có thể giao tiếp được với nhau. Trong lĩnh vực thông tin một giao thức quy định cấu trúc, định dạng của dòng dữ liệu trao đổi với nhau và quy định trình tự thủ tục để trao đổi dòng dữ liệu đó. Nếu một bên tham gia gửi dữ liệu không đúng định dạng hoặc không theo trình tự thì bên nhận sẽ không hiểu hoặc từ chối trao đổi thông tin. SNMP (viết tắt từ tiếng Anh: Simple Network Management Protocol): là một giao thức sử dụng rất phổ biến dùng để giám sát và điều khiển các thiết bị mạng như router, switch, modem,… Sử dụng trong các hệ quản trị như Unix, Windows. SNMP là một giao thức đơn giản, do nó được thiết kế đơn giản trong cấu trúc bản tin và thủ tục hoạt động, và còn đơn giản trong bảo mật (ngoại trừ SNMP version 3). Sử dụng phần mềm SNMP, người quản trị mạng có thể quản lý, giám sát tập trung từ xa toàn bộ mạng của mình. SNMP dùng để quản lý thiết bị nghĩa là có thể theo dõi, có thể lấy thông tin, hoặc có thể thay đổi thông tin thiết bị như ý muốn. Ví dụ một số khả năng của phần mềm sử dụng giao thức SNMP: § Theo dõi tốc độ đường truyền của một router, biết được tổng số byte đã truyền/nhận. § Lấy thông tin máy chủ đang có bao nhiêu ổ cứng, mỗi ổ cứng còn trống bao nhiêu. § Tự động nhận cảnh báo khi switch có một port bị down. § Điều khiển tắt (shutdown) các port trên switch. Trang 7 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 II.1.2 Ưu điểm của giao thức SNMP Với những hệ thống nhỏ chỉ một vài thiết bị mạng và đặt tập trung tại một nơi thì có lẽ chúng ta không thể thấy được lợi ích của SNMP. Nhưng đối với các hệ thống lớn, thiết bị phân tán nhiều nơi và chúng ta cần ngồi một chỗ để có thể quản lý tất cả các thiết bị thì mới thấy lợi ích của SNMP. SNMP được thiết kế đơn giản hóa quá trình quản lý các thành phần trong mạng. Nhờ đó các phần mềm SNMP có thể phát triển mạnh và tốn ít chi phí. SNMP được thiết kế để có thể mở rộng các chức năng quản lý giám sát. Không có giới hạn SNMP quản lý được cái gì. Khi có một thiết bị với các thuộc tính, tính năng mới người ta có thể xây dựng lại SNMP để phục vụ cho riêng mình. SNMP được thiết kế để có thể hoạt động độc lập với kiến trúc và cơ chế của các thiết bị hỗ trợ SNMP. Các thiết bị khác nhau có hoạt động khác nhau nhưng đáp ứng SNMP là giống nhau. Ví dụ chúng ta có thể dùng một phần mềm để theo dõi dung lượng ổ cứng còn trống của các máy chủ chạy hệ điều hành Windows và Linux, trong khi nếu không dùng SNMP mà làm trực tiếp trên các hệ điều hành này thì chúng ta phải thực hiện theo các cách khác nhau. II.1.3 Thành phần kiến trúc của giao thức SNMP Giao thức SNMP nằm ở tầng ứng dụng nên việc trao đổi thông tin giữa các thiết bị mạng rất dễ dàng. SNMP sử dụng UDP (User Datagram Protocol) như là giao thức truyền tải thông tin giữa các Manager và Agent. Việc sử dụng UDP, thay vì TCP, bởi vì UDP là phương thức truyền mà trong đó hai đầu thông tin không cần thiết lập kết nối trước khi dữ liệu được trao đổi, thuộc tính này phù hợp trong điều kiện mạng gặp trục trặc, hư hỏng. SNMP có các phương thức quản lý nhất định và các phương thức này được định dạng bởi các gói tin PDU (Protocol Data Unit). Các Manager và Agent sử dụng PDU để trao đổi với nhau. Về tập lệnh SNMP có 5 phương thức hoạt động cơ bản tương ứng với 5 loại PDU. Tuy nhiên chỉ có hai loại định dạng bản tin đó là Trang 8 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 PDU và Trap-PDU, trong đó các phương thức Get, GetNext, Set, GetResponse có cùng định dạng là PDU, còn bản tin Trap có định dạng Trap-PDU. Theo RFC (Request For Comments) 1157 kiến trúc của SNMP gồm hai thành phần: các trạm quản lý mạng (Network Management Station) và các thành tố mạng (Network Element) § Network Management Station (NMS) hoặc Manager: là một máy tính chạy chương trình quản lý mạng. Nhiệm vụ của một Manager là giám sát và điều khiển tập trung các Network Element. § Network Element: là các thiết bị, máy tính, hoặc phần mềm tương thích SNMP và được quản lý bởi NMS. § Ngoài ra còn có khái niệm SNMP Agent: đó là một chương trình chạy trên thiết bị mạng cần được quản lý. Agent có thể là một chương trình riêng biệt (ví dụ như Daemon trên Unix) hay được tích hợp vào hệ điều hành, ví dụ như IOS (Internetwork Operation System) của Cisco. Nhiệm vụ của Agent là thông tin cho Manager. Hình 2.1: Cấu trúc bản tin SNMP Trang 9 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 II.1.4 Cơ sở thông tin quản lý MIB MIB (Management Information Base) là một cấu trúc dữ liệu định nghĩa các đối tượng quản lý. MIB được thiết kế để quản lý các thiết bị chạy trên nền TCP/IP (Internet Protocol Suite). MIB là kiến trúc chung mà các giao thức quản lý trên TCP/IP nên tuân theo, trong đó có SNMP. RFC 1155 mô tả cấu trúc của một MIB file, cấu trúc này được gọi là SMI (Structure of Management Information) nó cung cấp cho chúng ta cách định nghĩa, lưu trữ các đối tượng quản lý và các thuộc tính của chúng. SMI bao gồm ba phần: § Name hay OID (object identifier): định nghĩa tên của đối tượng. Tên thường ở hai dạng: số hay các chữ có ý nghĩa nào đó về đối tượng. Trong dạng này hay dạng kia, tên thường khó nhớ và bất tiện. § Kiểu và cú pháp: kiểu dữ liệu của đối tượng cần quản lý được định nghĩa trong ASN.1 (Abstract Syntax Notation One). ASN.1 chỉ ra cách dữ liệu được biểu diễn và truyền đi giữa Manager và Agent. Các thông tin mà ASN.1 thông báo là độc lập với hệ điều hành. Điều này giúp một máy chạy hệ điều hành Windows có thể liên lạc với một máy chạy trên Sun SPARC dễ dàng. Hình 2.2: Các thành phần trong hệ thống quản lý SNMP Trang 10 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 § Mã hóa: mã hóa các đối tượng quản lý thành các chuỗi dùng BER (Basic Encoding Rules). BER xây dựng cách mã hóa và giải mã để truyền các đối tượng qua các môi trường truyền như ethernet. Ví dụ: Trong RFC 1155 định nghĩa các cây con như sau: internet OBJECT IDENTIFIER ::= { iso org(3) dod(6) 1 } directory OBJECT IDENTIFIER ::= { internet 1 } mgmt OBJECT IDENTIFIER ::= { internet 2 } experimental OBJECT IDENTIFIER ::= { internet 3 } private OBJECT IDENTIFIER ::= { internet 4 } enterprises OBJECT IDENTIFIER ::= { private 1 } Hoặc trong RFC 1213 định nghĩa đối tượng sysUpTime như sau: sysUpTime OBJECT-TYPE SYNTAX TimeTicks ACCESS read-only STATUS mandatory DESCRIPTION "The time (in hundredths of a second) since the network management portion of the system was last re-initialized." ::= { system 3 } Tên hay OID được tổ chức theo dạng cây. Tên của một đối tượng được thành lập từ một dãy các số nguyên hay chữ dựa theo các nút trên cây, phân cách nhau bởi dấu chấm. Ví dụ: Node iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2.system có OID là 1.3.6.1.2.1.1, chứa tất cả các đối tượng liên quan đến thông tin của một hệ thống. Các OID trong MIB được sắp xếp thứ tự nhưng không phải là liên tục, khi biết một OID thì không chắc chắn có thể xác định được OID tiếp theo trong MIB. Muốn hiểu được một OID nào đó thì chúng ta cần có file MIB mô tả OID đó. Một MIB file không nhất thiết phải chứa toàn bộ cây mà có thể chỉ chứa mô tả cho một nhánh con. Bất cứ nhánh con nào và tất cả lá của nó đều có thể gọi là một MIB. Trang 11 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 MIB-2 là một trong những MIB được hỗ trợ rộng rãi nhất. MIB-2 có 10 nhánh con được định nghĩa trong RFC 1213. Mỗi nhánh có một chức năng riêng: § system (1.3.6.1.2.1.1): định nghĩa một danh sách các đối tượng gắn liền với hoạt động của hệ thống như: thời gian hệ thống khởi động, thông tin liên lạc của hệ thống và tên của hệ thống. § interfaces (1.3.6.1.2.1.2): lưu giữ trạng thái của các interface trên một thực thể quản lý. Theo dõi một interface “up” hoặc “down”, lưu lại các octet gửi và nhận, octet lỗi hay bị hủy bỏ. § at (1.3.6.1.2.1.3): nhóm at (address translation) bị phản đối, nó chỉ cung cấp khả năng tương thích ngược. Nhóm này được lược bỏ từ MIB-2 trở đi. § ip (1.3.6.1.2.1.4): lưu giữ nhiều thông tin liên quan tới giao thức IP, trong đó có phần định tuyến IP. § icmp (1.3.6.1.2.1.5): lưu các thông tin như gói ICMP lỗi, hoặc bị hủy. Hình 2.3: Sơ đồ cây của file MIB Trang 12 SVTH : Phan Hoàng Sang GVHD: Ths. Nguyễn Đức Quang Đồ án tốt nghiệp khoá 2006 § tcp (1.3.6.1.2.1.6): lưu các thông tin khác dành riêng cho trạng thái các kết nối TCP như: đóng, lắng nghe, báo gửi… § udp (1.3.6.1.2.1.7): tập hợp các thông tin thống kê cho UDP, các đơn vị dữ liệu vào và ra, … § egp (1.3.6.1.2.1.8): lưu các tham số về EGP (Exterior Gateway Protocol) và bảng EGP lân cận. § transmission (1.3.6.1.2.1.10): không có đố