ES2295696T3 - Metodo y sistema para la gestion de instalaciones de redes mediante clusters. - Google Patents
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Abstract
Método de gestión de dispositivos de red donde una pluralidad de dispositivos de red forman un cluster, donde al menos uno de los dispositivos de red se establece como dispositivo de gestión del cluster y se configura con una dirección IP pública (1,11); los otros dispositivos de la red son configurados y actualizados por dicho dispositivo de gestión del cluster; dicho dispositivo de gestión de red administra los dispositivos de red que componen un cluster según los siguientes pasos: (A) Establecimiento de canales de datos IP, vía el mencionado dispositivo de gestión del cluster, entre los dispositivos de red que conforman el cluster y dicho dispositivo de gestión de red, por el dispositivo de gestión de clusters; y (B) Gestión de los dispositivos de la red incluidos en el cluster a través de los mencionados canales de datos IP por el mencionado dispositivo de gestión de red.
Description
Método y sistema para la gestión de
instalaciones de redes mediante clusters.
La presente invención se refiere a un método de
gestión de dispositivos de red, concretamente a un método de
gestionar los dispositivos de protocolo de control de
transmisión/protocolo Internet, y los correspondientes aparatos,
mediante clusters.
Dado el rápido aumento de la escala de las redes
y de su cada vez mayor ámbito de aplicación, las actividades de
las personas dependen cada vez más de los servicios de las redes y
la carga de las redes cada vez es mayor; tanto desde el punto de
vista de los abonados a la red como desde el punto de vista de los
administradores de la misma, se hace cada vez más urgente una
gestión de las redes de forma más efectiva.
En los entornos de red actuales hay
principalmente 3 enfoques para la gestión de dispositivos de red,
que se describen a continuación.
El primer enfoque es conectar un dispositivo de
gestión de red directamente a los dispositivos de red a gestionar
vía puertos serie, para implantar la gestión de la configuración de
los dispositivos de la red. La ventaja principal de este enfoque
radica en la simplicidad de los medios de gestión, que no precisan
de dispositivos adicionales; además, puesto que los dispositivos de
red a gestionar están conectados directamente vía puertos serie,
no es necesario asignar direcciones IP de gestión a los mismos
cuando se configuran, ahorrando así recursos IP. No obstante,
puesto que los dispositivos de red pueden estar distribuidos a lo
largo de un área extensa, en particular, en una red de
telecomunicaciones hay un gran número de dispositivos de datos
distribuidos por la red, un enfoque de gestión de este tipo
inevitablemente presentará dificultades de mantenimiento e
implicará una fuerte carga de trabajo.
El segundo enfoque es gestionar remotamente
dispositivos de red TCP/IP sobre la base del protocolo simple de
administración de redes (SNMP)o del protocolo de emulación
de terminal TELNET. Comparado con el primer enfoque, dado que el
procedimiento de gestión de red se implanta en una pila de
protocolo IP estándar, es fácil de implantar y es ligero en cuanto
a carga de trabajo; además, tiene poca correlación con otros
dispositivos, por lo que el administrador puede implantar la
gestión remota de los dispositivos de red a administrar a través de
un terminal de gestión de red o un terminal de emulación TELNET; no
obstante, la principal desventaja es: a cada dispositivo de red a
administrar se debe asignar una dirección IP de red pública, lo que
resulta en un gasto de recursos de direcciones IP; especialmente en
una red de telecomunicaciones con un número grande de dispositivos,
esta desventaja es mas grave.
El último enfoque está basado en el segundo; la
idea central de este enfoque es tomar los números de serie de los
dispositivos de red asignados por los fabricantes de los mismos
como direcciones de los dispositivos para implantar la gestión de
dispositivos de red; un enfoque de este tipo puede ahorrar recursos
de direcciones IP, pero es aplicable a dispositivos de un
fabricante concreto y el programa de gestión de red se ejecuta en
una pila de protocolo privada y por tanto, el protocolo de gestión
apenas es abierto y no es capaz de implantar una gestión unificada
de los dispositivos de red de distintos fabricantes.
Cisco Systems, Inc. publicó una guía de
configuración de software ("Catalyst 2900 Series XL and Catalyst
3500 Series XL Software Configuration Guide") en enero de 2002
que describe la gestión de clústeres de conmutación mediante la
designación de un conmutador de comando.
La solicitud de patente publicada US
2002/0165972 presenta un método y los aparatos correspondientes
para controlar el tráfico de comunicaciones de una red mediante el
control de asignaciones de direcciones de red a los dispositivos
ubicados en la red.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un método de gestión de clusters de dispositivos de
red que pueda implantar una gestión concentrada de un gran número
de dispositivos de red TCP/IP con la utilización de una pequeña
cantidad de recursos de direcciones IP y, por lo tanto, que reduzca
el trabajo de mantenimiento y simplifique la gestión de la red.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un equipo para la gestión de clusters de dispositivos
de red.
Para conseguir estos objetivos, en el método de
la gestión de clusters de dispositivos de red de la presente
invención, un número de dispositivos de red forman un cluster,
donde al menos uno de los dispositivos de red se establece como
dispositivo de gestión del cluster y se configura con una dirección
IP pública; los otros dispositivos de la red son configurados y
actualizados por dicho dispositivo de gestión del cluster; dicho
dispositivo de gestión de red administra los dispositivos de red
que componen un cluster según los siguientes pasos:
(A) Establecimiento de canales de datos IP, vía
el mencionado dispositivo de gestión del cluster, entre los
dispositivos de red que conforman el cluster y dicho dispositivo de
gestión de red, por el dispositivo de gestión de clusters; y
(B) Gestión de los dispositivos de la red
incluidos en el cluster a través de los mencionados canales de
datos IP por el mencionado dispositivo de gestión de red.
Preferiblemente, en el arriba mencionado método
de gestión de redes, el dispositivo de gestión del cluster
configura y actualiza otros dispositivos de red con direcciones y
rutas IP privadas según la información de la arquitectura
topológica de la red y de la información de los dispositivos de red
incluidos en el cluster. Más preferiblemente, dicho dispositivo de
gestión del cluster configura los otros dispositivos de la red con
direcciones IP privadas, dinámicamente.
Preferiblemente, en el método de gestión de
dispositivos de red anterior, dicho cluster comprende una
pluralidad de dispositivos de gestión, y uno de los dispositivos de
gestión del cluster es responsable de gestionar la configuración y
actualización de las direcciones IP privadas y rutas de los
dispositivos de red del cluster así como de la comunicación entre
el mencionado dispositivo de gestión de red y los dispositivos de
red del cluster; en el caso de que dicho dispositivo de gestión de
cluster fallase, uno de los otros dispositivos de gestión del
cluster es designado para que se haga cargo de la gestión de la
configuración y la actualización de las direcciones IP privadas y
las rutas de los dispositivos de red del cluster así como de la
comunicación entre el mencionado dispositivo de gestión de red y
los dispositivos de red del cluster, según una política determinada
de antemano.
En la presente invención, la pluralidad de
dispositivos de red conforma un cluster mediante los pasos
siguientes:
(1) Designación por el dispositivo de gestión de
red de uno de los dispositivos de la red para que sea el
dispositivo de gestión del cluster y configurar el dispositivo en
consecuencia;
(2) Iniciación por parte del dispositivo de
gestión de clusters de un proceso de adquisición de topología para
obtener información sobre la arquitectura topológica de la red en
de un número determinado de saltos dentro de la red;
(3) Designación de dispositivos candidatos para
ser añadidos al cluster en la arquitectura topológica, según los
datos de la arquitectura topológica adquiridos del dispositivo de
gestión del cluster, e informar al dispositivo de gestión del
cluster para que inicie el proceso de adición de dispositivos
miembros al cluster, a realizar por el dispositivo de gestión de
red;
(4) Adición de los dispositivos candidatos
designados al cluster y configuración de los dispositivos
candidatos respectivamente por el dispositivo de gestión del
cluster, de modo que los dispositivos candidatos se conviertan en
dispositivos miembros del cluster;
(5) Una vez establecido el cluster, gestión de
los dispositivos miembros mediante el dispositivo gestor de
clusters y transmisión de los mensajes de gestión de fuera del
cluster y que están destinados a los dispositivos miembros a través
de un proceso estándar de traducción de dirección de red (Network
Address Translation - NAT)a los respectivos dispositivos
miembros para que los proceses y el tratamiento por parte de los
dispositivos miembros, de los mensajes de gestión siguiendo el
proceso normal de tratamiento.
La configuración mencionada del dispositivo de
gestión del cluster tal como se ha descrito en el paso (1) incluye
la configuración de los siguientes elementos en el dispositivo:
nombre del cluster, estado de habilitación del cluster, lista de
direcciones IP de gestión del cluster, tiempo de retención de
estado del cluster, intervalo de tiempo para el establecimiento de
comunicación de los dispositivos miembros, papel del dispositivo de
gestión en el cluster y dirección IP del dispositivo de
gestión.
El proceso de añadir dispositivos de red
candidatos al cluster descrito en el paso (4) incluye:
(A1) el envío, por el dispositivo de gestión del
cluster, de peticiones de adición al cluster, a los dispositivos de
red candidatos que pueden ser añadidos a dicho cluster;
(A2) determinación por el dispositivo de gestión
del cluster de si el dispositivo candidato puede ser o no añadido
al cluster según su propia condición; si el dispositivo candidato
no puede ser añadido al cluster, envío de una respuesta de rechazo
y terminación del proceso de adición; en caso contrario, envío de
una respuesta de aceptación al dispositivo de gestión del
cluster;
(A3) tras recibir respuesta del dispositivo
candidato y si el dispositivo candidato acepta ser añadido al
cluster, envío de un mensaje de configuración que contiene la
dirección IP privada, número de miembro, intervalo de
establecimiento de comunicación, tiempo de retención de estado,
etc. a dicho dispositivo candidato y envío de una respuesta
completa al dispositivo de gestión del cluster después de la
configuración.
En el paso (A2), la determinación de si el
dispositivo candidato mismo puede ser añadido al cluster se lleva a
cabo determinando si el dispositivo candidato ya ha estado en otro
cluster y si la versión de software del dispositivo soporta la
gestión de clusters.
En el paso (A2), antes de enviar la respuesta de
aceptación de adición al cluster al dispositivo de gestión del
cluster, el dispositivo candidato determinará si tiene fijada para
sí mismo una contraseña de superusuario; si no se ha fijado una
contraseña de superusuario, el dispositivo candidato envía el
mensaje de respuesta de aceptación para ser añadido al cluster
directamente; si se ha fijado una contraseña de superusuario, el
dispositivo candidato se autentifica a sí mismo de acuerdo con la
información enviada desde el dispositivo de gestión; si la
autentificación es satisfactoria, el dispositivo candidato envía la
respuesta de aceptación para ser añadido al cluster; si no es así,
envía una respuesta rechazando ser añadido al cluster, al
dispositivo de gestión de clusters.
La configuración necesaria para cada dispositivo
miembro añadido al cluster en el paso (4) incluye configurar cada
dispositivo miembro con los siguientes elementos: número de
dispositivo miembro, dirección IP privada del dispositivo miembro,
nombre del dispositivo miembro, estado del dispositivo miembro,
estado operativo del dispositivo miembro, y contraseña de gestión
de clusters.
La identificación de cada dispositivo miembro
añadido al cluster en el paso (4) se realiza con una estructura de
datos formada por los siguientes campos:
Tipo de red: diseñado para identificar el tipo
de red en la que está el dispositivo;
Dirección física: designado para identificar la
dirección física del dispositivo en la red.
En el método de gestión de dispositivos de red
mencionado arriba, en el paso (1), dicho dispositivo de gestión del
cluster establece canales de datos IP vía el mencionado dispositivo
de gestión de red y los dispositivos de red del cluster aplicando
tecnología de transformación de flujo o tecnología de traducción de
direcciones. Los aparatos de gestión de clusters para dispositivos
de red según la presente invención incluyen: un gestor de
dispositivos del cluster y un gestor de dispositivos miembros;
donde:
Dicho gestor de dispositivos del cluster está
formado por:
Un módulo de traducción, diseñado para llevar a
cabo la traducción de direcciones de red para los mensajes de
gestión de los dispositivos miembros;
Un módulo tipo DHCP, diseñado para realizar la
asignación de direcciones IP privadas a los dispositivos de red
miembros;
Un módulo de gestión de los miembros del
cluster, diseñado para gestionar los dispositivos de red miembros
de forma concentrada y para enviar mensajes de gestión que
proceden del exterior del cluster y están destinados a los
dispositivos miembros, a través del módulo de traducción de
direcciones estándar a los respectivos dispositivos miembros para
su procesado, de modo que los dispositivos miembros puedan realizar
el tratamiento de los mensajes de gestión según el proceso de
tratamiento normal;
Un módulo de tratamiento de información
topológica diseñado para detectar la arquitectura topológica de la
red y para obtener la información de la arquitectura topológica de
la red en un número especificado de saltos en la red;
Dicho gestor de dispositivos miembros está
formado por:
Un módulo de gestión de miembros de cluster,
diseñado para llevar a cabo la gestión del cluster en el lado del
dispositivo miembro;
Un módulo de tratamiento de información
topológica diseñado para llevar a cabo la detección de dispositivos
adyacentes y para responder/enviar peticiones de adquisición de
topología.
De la descripción anterior puede apreciarse que
la presente invención puede ser implantada en la pila de
protocolos IP existente mediante la configuración de cada
dispositivo miembro añadido al cluster (incluyendo la asignación de
direcciones IP privadas e identificación); por lo tanto, es
sencillo de implantar, es bastante abierto, facilitando la gestión
de dispositivos de red de distintos fabricantes; con el uso de
direcciones IP privadas para gestionar los dispositivos de red se
ahorran valiosos recursos de direcciones IP públicas; además,
puesto que la presente invención utiliza la tecnología NAT para
enviar mensajes de gestión, es fácil de implantar en el hardware y
por lo tanto, aumenta la universalidad de la presente invención y
reduce la carga de las CPU de los dispositivos de gestión, e
implementa la gestión concentrada de un gran número de dispositivos
de red; por lo tanto, con la presente invención, puede implantarse
una gestión eficiente de los dispositivos de red.
La Fig. 1 es un diagrama esquemático del sistema
de gestión del cluster con el método de la presente invención;
La Fig. 2 es un organigrama del método mediante
el que una pluralidad de dispositivos de red conforma un cluster
de acuerdo con la presente invención;
\global\parskip0.900000\baselineskip
La Fig. 3 es un organigrama de la adición de un
dispositivo de red candidato al cluster, que se utiliza en el
método mostrado en la Fig. 2;
La Fig. 4 es un diagrama de bloques estructural
de una realización de los aparatos, de acuerdo con la presente
invención.
La idea central de la presente invención es: una
pluralidad de dispositivos de red conforman un cluster: donde al
dispositivo de red designado como el dispositivo de gestión del
cluster se le asigna una dirección IP pública, el resto de
dispositivos de red utilizan un segmento de direcciones IP privadas
configuradas y actualizadas por el dispositivo de gestión de
cluster; el dispositivo de gestión del cluster es la única interfaz
de gestión externa de todo el cluster; en otras palabras, cuando
el dispositivo de gestión intenta acceder o gestionar algún
dispositivo de red del cluster ha de establecerse un canal de datos
IP vía el dispositivo de gestión del cluster. De esta manera, los
dispositivos de red del cluster son gestionados de forma
concentrada. La dirección IP pública antes mencionada puede ser
configurada por el dispositivo de gestión de red fuera del cluster
o configurada en el dispositivo de gestión del cluster por el
abonado.
La Fig. 1 es un diagrama esquemático del sistema
de gestión del cluster con el método objeto de la presente
invención. Según se ilustra en la Fig. 1, la dirección IP de la
central de dispositivos de gestión de red (es decir, el dispositivo
de gestión de red) es 69.110.1.100; el administrador de la red
designa un dispositivo de red del cluster como conmutador de
comando (generalmente un conmutador de capa 3 o un dispositivo de
red de rendimiento superior) y asigna la dirección IP pública
69.110.1.1 al mismo (ej., configuración vía la interfaz de la línea
de comandos del dispositivo de gestión de red o la del conmutador
de comando); existe también un conmutador de reserva (generalmente
un conmutador de capa 3 o un dispositivo de red con un rendimiento
superior)en el cluster y en los conmutadores de los miembros
1-3 (generalmente un conmutador de capa 2 o un
dispositivo de red de gama baja de funcionalidad similar). En el
cluster que se muestra en la Fig. 1, el conmutador de comando
equivale al dispositivo de gestión del cluster, y es responsable
del establecimiento, la gestión concentrada y el mantenimiento de
la red de clusters completa incluyendo la adición/eliminación de
los dispositivos miembros, el mantenimiento de los estados de los
dispositivos miembros, y la adquisición de información dé la
arquitectura topológica de la red de clusters, por ejemplo, asignar
direcciones IP privadas y rutas a los conmutadores miembros. Para
incrementar la fiabilidad de la gestión de la red y evitar el
efecto de un fallo puntual simple sobre la funcionalidad de gestión
del cluster, se debe configurar también un conmutador de reserva o
un dispositivo de gestión del cluster de reserva para que dicho
conmutador de reserva se retome la tarea del conmutador de comando
de seguir gestionando la red de clusters entera, caso de que dicho
conmutador de comando falle. Después de haber añadido los
dispositivos miembros al cluster, el usuario puede gestionarlos
remotamente mediante el conmutador de comando, incluyendo las
operaciones de configuración e interrogación. Además, un conmutador
con la función de gestión de clusters puede también determinar si
añadir al cluster, por su configu-
ración por ejemplo, el conmutador candidato con la función de gestión de cluster tal como se muestra en la Fig. 1
ración por ejemplo, el conmutador candidato con la función de gestión de cluster tal como se muestra en la Fig. 1
Para ahorrar todo lo posible recursos de
direcciones IP públicas para un cluster, al conmutador de comando
del cluster se le asigna una dirección IP pública y al resto de
dispositivos de la red con función de gestión de clusters no se les
asignan direcciones IP públicas; en el caso de que falle el
conmutador de comando, la dirección IP pública del conmutador de
comando es asignada al conmutador de reserva que lo sustituye, o
bien puede asignarse una nueva dirección IP pública al conmutador
de reserva que sustituye al conmutador de comando. Tras esta
conmutación, la actualización de la configuración del cluster
específico será iniciada y realizada por el nuevo conmutador de
comando.
Durante la gestión concentrada de los
dispositivos de red con la pila de protocolo estándar y el segmento
de direcciones IP privadas según la presente invención, la
pluralidad de dispositivos de red conforma un cluster a través de
los siguientes pasos, tal como se muestra en la Fig.2, que ilustra
la realización detallada. Primeramente, en el paso 1, un
dispositivo de la red (generalmente un conmutador de capa 3 o un
dispositivo de red de un rendimiento superior) es designado como el
dispositivo de gestión del cluster por el dispositivo de gestión de
red o por la línea de comandos de usuario, y a continuación el
dispositivo es configurado de igual modo; en la realización, los
elementos configurados incluyen:
Nombre del cluster: el nombre que identifica al
cluster gestionado;
Estado de habilitación del cluster: diseñado
para identificar si el cluster está habilitado;
Lista de direcciones IP de gestión del cluster:
el segmento de direcciones IP privadas configurado para
dispositivos miembros;
Tiempo de retención del cluster: diseñado para
indicar el tiempo transcurrido el cual el miembro se considerará
desconectado del dispositivo de gestión si no se ha recibido ningún
mensaje de establecimiento de comunicación del dispositivo
miembro;
Intervalo de tiempo de establecimiento de
comunicación: diseñado para configurar el intervalo de tiempo en el
que se enviarán los mensajes de establecimiento de comunicación
entre el dispositivo miembro y el dispositivo de gestión;
Papel del dispositivo de gestión en el cluster:
diseñado para identificar si el dispositivo es un dispositivo de
gestión o un dispositivo miembro;
\global\parskip1.000000\baselineskip
\global\parskip0.930000\baselineskip
Dirección IP de gestión del dispositivo de
gestión: dirección IP diseñada para identificar el dispositivo de
gestión para comunicación en el cluster;
En el paso 2, el ámbito del cluster de gestión
se determina en primer lugar; a este fin, se precisa que el
dispositivo de gestión de red determine el número de saltos para la
adquisición de la topología de red, y a continuación, a este fin,
es preciso que el dispositivo de gestión de red determine el número
de saltos para la adquisición de la topología de red y después, el
dispositivo de gestión de clusters inicia un proceso de adquisición
de topología para obtener información de la arquitectura topológica
de la red, en un número especificado de saltos en la red, para
obtener información de los dispositivos gestionados a añadir al
cluster de gestión, incluyendo dicha información direcciones MAC y
el número de puesto de interconexión de cada dispositivo
gestionado;
En el paso 3, el usuario del dispositivo de
gestión de red/línea de comandos decide si establece un cluster de
gestión de dispositivo según la información topológica adquirida
por el dispositivo de gestión del cluster y otra información
pertinente; por ejemplo, en el caso de que haya unos pocos
dispositivos, el ámbito del cluster de gestión deberá volverse a
seleccionar, en vez de establecer inmediatamente el cluster de
gestión. Si puede establecerse un cluster de gestión, el usuario
del dispositivo de gestión de red/línea de comandos indica al
dispositivo de gestión del cluster que inicie el proceso de adición
de dispositivos miembros.
En el paso 4, el dispositivo de gestión del
cluster determina los dispositivos candidatos que pueden ser
añadidos al cluster y añade los dispositivos candidatos al cluster
de modo que los dispositivos pasan a ser dispositivos miembros del
cluster; al mismo tiempo, el dispositivo de gestión del cluster
configura cada dispositivo miembro añadido al cluster, incluyendo
la asignación de direcciones IP privadas y el número de miembro.
(En una red de comunicaciones práctica, en algunos casos no es
necesario conectar un dispositivo a Internet o a otra red dedicada;
en este caso, no hace falta seguir las normas de aplicación y
registro de direcciones IP y dicho dispositivo puede utilizar
cualquier dirección, por ejemplo una dirección IP privada. RFC 1597
(Asignación de Direcciones para Internets Privadas) define los
siguientes segmentos de direcciones IP para utilizar como
direcciones privadas:
Direcciones de clase A: 10.0.0.0 a
10.255.255.255
Direcciones de clase B:172.16.0.0 a
172.31.255.255.255
Direcciones de clase C: 192.168.0.0 a
192.168.255.255
Por lo tanto, las direcciones IP privadas
indicadas arriba pueden ser utilizadas en la gestión de los
dispositivos del cluster.
La configuración (incluyendo la asignación de la
dirección IP privada y el número de miembro) de cada dispositivo
miembro añadido al cluster incluye configurar los siguientes
elementos:
Nombre de cluster: diseñado para identificar el
nombre del cluster en el que está el conmutador actual;
Contraseña del cluster: es una contraseña de
gestión de cluster uniforme diseñada para autentificar los procesos
de gestión en el cluster;
Número de dispositivo miembro: diseñado para
identificar el dispositivo de forma única en el cluster. Es un
número interno para el indexado durante la implantación;
Dirección IP privada del dispositivo miembro: Es
la dirección en la red del dispositivo miembro para fines de
comunicación en la red IP;
Dirección IP del dispositivo de gestión:
diseñada para la comunicación basada en direcciones IP entre los
dispositivos miembros y el dispositivo de gestión en el
cluster;
Nombre del dispositivo miembro: diseñado para
identificar el nombre del dispositivo.
En la realización, la identificación de cada
dispositivo miembro que es añadido al cluster es llevada a cabo con
una estructura de datos que comprende los siguientes campos:
Tipo de red: (tipo diseñado para identificar el
tipo de red en la que está el dispositivo);
Dirección física: diseñada para identificar la
dirección física del dispositivo en la red, representada por
caracteres.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La estructura anterior tiene 10 bytes, de los
que el campo Tipo tiene 2, el campo Dirección física tiene 6 y el
campo Reservado tiene 2 para otros usos. Con esta estructura no es
necesario utilizar métodos de identificación de dispositivos
definidos por el fabricante. El método es indicado para asegurar la
unicidad de cada dispositivo; y esta unicidad del dispositivo queda
garantizada por la unicidad de la dirección física. Además, una
identificación de este tipo no está limitada a una determinada red
física, por ejemplo, si el Tipo = 0, la dirección física del
dispositivo en la red es expresada como dirección Ethernet. El Tipo
puede ampliarse según la red física en la que esté el
dispositivo.
En el paso 4 anterior, el proceso a través del
cual un dispositivo de red candidato es añadido al cluster se
compone de los siguientes pasos, según la Fig. 3:
En el paso 11, el dispositivo de gestión del
cluster envía una petición de adición al cluster al dispositivo de
red candidato que puede ser añadido al cluster. En el paso 12, el
dispositivo candidato determina si puede ser añadido al cluster
teniendo en cuenta su condición, por ejemplo, si el dispositivo
candidato está en otro cluster, o si la versión del software del
dispositivo soporta la gestión de clusters o no; si el dispositivo
candidato no puede ser añadido al cluster, pone fin al proceso de
adición y envía una respuesta de rechazo a la petición de ser
añadido al cluster al dispositivo de gestión del cluster; si este
no es el caso, en el paso 13, el dispositivo candidato determina si
hay establecida una contraseña de superusuario; si no la hay, no es
necesaria la autenticación y el dispositivo candidato envía una
respuesta de aceptación directamente; si el dispositivo tiene
establecida una contraseña, el dispositivo candidato autentifica el
dispositivo de gestión en el paso 14; si la autentificación se
realiza satisfactoriamente el dispositivo candidato envía una
respuesta de aceptación en el paso 15; si no es el caso, el
dispositivo candidato envía un mensaje de rechazo y pone fin a la
operación de adición al cluster.
La operación de autentificación del dispositivo
descrita arriba es la siguiente: primeramente, el dispositivo
candidato devuelve un mensaje que contiene una solicitud de
identificación para autentificación al dispositivo de gestión de
red; después de recibir el mensaje, el dispositivo de gestión del
cluster utiliza la solicitud de identificación para el encriptado
de la información de autentificación incluyendo el dispositivo de
red candidato y la contraseña de autentificación (que puede ser una
contraseña de gestión de cluster enviada por el dispositivo de
gestión del cluster), y después encapsula la información de
autentificación en un mensaje de respuesta y lo envía al
dispositivo candidato correspondiente; una vez que el dispositivo
candidato autentifica y confirma la identidad del dispositivo de
gestión de red, devuelve un mensaje de confirmación de aceptación
al dispositivo de gestión de red.
En el paso 16, después de recibir la respuesta
de aceptación del dispositivo candidato, el dispositivo de gestión
del cluster asigna un identificador de miembro de cluster, una
dirección IP privada para la gestión y otra información de
configuración al dispositivo candidato, encapsula la información y
una contraseña (puede estar encriptada) en un mensaje de
configuración y envía el mensaje al dispositivo candidato; tras
recibir el mensaje, el dispositivo candidato analiza la información
de configuración incluida la contraseña, el número de gestión del
cluster y la IP privada de gestión y registra la información de
configuración enviada desde el dispositivo de gestión del cluster,
después, el dispositivo candidato cambia su papel y pasa a ser un
conmutador miembro y devuelve un mensaje completo al dispositivo de
gestión de cluster; tras recibir el mensaje completo del
dispositivo candidato, el dispositivo de gestión del cluster
reconoce al dispositivo candidato como miembro del cluster. En este
momento termina el proceso de adición del dispositivo
candidato.
La Fig. 4 es un diagrama de bloques estructural
de una realización de los aparatos según la presente invención.
Los aparatos de gestión de cluster para los dispositivos de red
mostrados en el diagrama son un gestor de dispositivos del cluster
A1 dispuesto en el lado del conmutador de comando y un gestor de
dispositivos miembros del cluster A2 situado en el lado del
conmutador de miembros, donde:
El gestor de dispositivos del cluster está
instalado en el dispositivo de gestión del cluster y está diseñado
para realizar la gestión de los dispositivos miembros del cluster,
e incluye:
Un módulo de traducción A11, diseñado para
llevar a cabo la traducción de direcciones de la red para los
mensajes de gestión de los dispositivos miembros;
Un módulo tipo DHCP A12, diseñado para llevar a
cabo la asignación de direcciones IP privadas a los dispositivos
de red miembros;
Un módulo de gestión de miembros del cluster
A13, diseñado para gestionar dispositivos de red miembros de forma
concentrada y para enviar mensajes de gestión, que proceden del
exterior del cluster y están destinados a los dispositivos
miembros, a través del módulo de traducción de direcciones de red
estándar a los respectivos dispositivos miembros, de modo que los
dispositivos miembros puedan procesar los mensajes de gestión de
acuerdo con los procedimientos normales de tratamiento;
Un módulo de tratamiento de información
topológica A14, diseñado para detectar la arquitectura topológica
de la red y adquirir la información de la arquitectura topológica
de dicha red en un determinado número de saltos en la red;
El gestor de dispositivos miembros A2 está
instalado en el dispositivo miembro gestionado y está diseñado para
implantar la gestión en lo correspondiente a los dispositivos
miembros, dentro de la gestión de clusters, e incluye:
Un módulo de gestión de miembros del cluster
A21, diseñado para realizar la gestión del cluster en lo
correspondiente a los dispositivos miembros;
Un módulo de tratamiento de la información
topológica A22, diseñado para realizar la detección de dispositivos
adyacentes y para responder/enviar solicitudes de adquisición de
topología.
Cuando los aparatos mencionados se utilizan para
la gestión de clusters de dispositivos de red, primeramente, el
módulo de tratamiento de información topológica A14 adquiere
información de la arquitectura topológica de la red dentro de un
número especificado de saltos a través del módulo de tratamiento de
información topológica A22 en el lado de los dispositivos
candidatos, y envía la información al módulo de gestión de miembros
del cluster A13; el módulo de gestión de miembros del cluster A13
envía una solicitud de adición al cluster al módulo de gestión de
miembros del cluster A21 del dispositivo candidato que puede ser
añadido al cluster; el módulo de gestión de miembros del cluster
A21 determina si se añade al cluster dependiendo de sus condiciones
y devuelve una respuesta de aceptación o de rechazo al módulo de
gestión de miembros del cluster A13; cuando el módulo de gestión de
miembros del cluster A13 recibe un mensaje de aceptación del
dispositivo candidato, el módulo tipo DHCP A12 lleva a cabo la
asignación de direcciones IP privadas de dispositivos miembros de
la res, así como de información de configuración que incluye el
número de miembro, el intervalo de tiempo de establecimiento de
comunicación y el tiempo de retención de estado, etc. al módulo de
gestión de miembros del cluster A21 del dispositivo candidato vía
el módulo de gestión de miembros del cluster A13; el módulo de
gestión de miembros del cluster A21 usa la información para
configurar el dispositivo de acuerdo con ésta y envía una respuesta
completa al dispositivo de gestión del cluster después de
realizada la operación de configuración. Una vez que el dispositivo
candidato pasa a ser dispositivo miembro del cluster, los mensajes
de gestión que proceden del exterior del cluster y están destinados
al dispositivo serán procesados aplicando la traducción de
direcciones de red estándar en el módulo de traducción A11 y
después serán enviados al módulo de gestión de miembros del cluster
A21 del correspondiente dispositivo miembro vía el módulo de
gestión de miembros del cluster A13, de modo que el dispositivo
miembro puede procesar los mensajes de gestión a través de los
procedimientos habituales de tratamiento.
A continuación se describe una realización
preferente de implantación de un sistema de gestión de clusters en
el cluster ilustrado en la Fig. 1 con referencia a la Fig. 4. Tal
como se muestra en la Fig. 4, en cada conmutador hay dispuestos un
módulo de traducción A11 un módulo tipo DHCP A12, un módulo de
gestión de miembros del cluster A13 y un módulo de tratamiento de
la información topológica A22. A continuación se describe el
funcionamiento de cada módulo y el flujo de trabajo cooperativo
entre los módulos.
El módulo de tratamiento de la información
topológica ilustrado en la Fig. 4 está diseñado para adquirir
información de la arquitectura topológica de la red y de la de los
dispositivos de dicha red; en particular, el módulo de tratamiento
de información topológica implanta la función de detección de
dispositivos de red y obtiene información de la arquitectura
topológica de la red a través del tratamiento de la información de
los dispositivos adquirida, como por ejemplo, el tipo de
dispositivo y la versión de software/hardware.
Tras el encendido, los módulos de tratamiento de
información topológica del conmutador de comando envían
periódicamente mensajes para el tratamiento de la información
topológica que contienen información de los dispositivos en los que
están los módulos respectivos, a otros dispositivos inmediatamente
adyacentes; al mismo tiempo, reciben también mensajes de
tratamiento de la información topológica que contienen información
del dispositivo, procedente de los dispositivos adyacentes y
procesa la información correspondientemente; por ejemplo, si el
mensaje recibido es de tiempo excedido por nuevo dispositivo sin
registrar, el módulo de tratamiento de información topológica añade
una nueva entrada en el buffer de información, de los dispositivos
adyacentes para almacenar información del nuevo dispositivo, y
comienza a contar el tiempo para la nueva entrada; si el módulo no
ha recibido aún ningún mensaje nuevo procedente de un dispositivo
registrado en un periodo especificado de tiempo excedido, data la
entrada correspondiente; si la información contenida en el mensaje
recibido es distinta de la previamente almacenada en el dispositivo
registrado, actualiza la información almacena y comienza a contar
el tiempo. La transmisión periódica de información del dispositivo
(mensaje de tratamiento de información topológica) por el módulo de
tratamiento de información topológica puede implantarse con ayuda
de un reloj; por ejemplo, cuando el reloj llega a un determinado
valor, el módulo comienza a enviar la información al dispositivo
(mensaje de tratamiento de información topológica); una vez
completada la transmisión, el reloj se pone a cero y comienza a
contar otra vez. Además, la transmisión de información del
dispositivo (mensaje de tratamiento de información topológica) es
independiente del protocolo de árbol extendido estándar(STP)
y puede realizarse siempre que existan conexiones físicas entre los
dispositivos de la red. Los mensajes de tratamiento de información
topológica pasarán a través de los puertos con bloqueo STP, pero
tienen prohibición de envío, es decir, los mensajes de tratamiento
de información topológica sólo son válidos en el ámbito de 1 salto.
De este modo, el dispositivo siempre conoce el estado y la
arquitectura topológica de los dispositivos adyacentes.
Cuando la información de la arquitectura
topológica de la red es solicitada o cuando hay que establecer un
cluster, el módulo de tratamiento de información topológica puede
ser activado para obtener información a través de los siguientes
pasos: primero, se configura el ámbito de adquisición en el
dispositivo que inicia la adquisición (el dispositivo no tiene
porqué ser siempre el conmutador de comando; cuando sea necesario,
un dispositivo miembro puede ser también el que inicie la
adquisición), a continuación, el módulo de procesado de información
topológica del dispositivo envía una solicitud de adquisición a
los dispositivos adyacentes circundantes. Una vez que el módulo de
procesado de información topológica de un dispositivo adyacente
recibe la solicitud, devuelve un mensaje de respuesta que contiene
la información del dispositivo, al dispositivo iniciador y
disminuye en 1 el número de saltos; si el número de saltos no es
igual a 0 después de haber sido disminuido en 1, el módulo de
tratamiento de información topológica del dispositivo adyacente
envíe la solicitud a sus dispositivos de red adyacentes; en caso
contrario, deja de enviar solicitudes. Para evitar desbordamientos
resultantes del envío de mensajes repetidos, el módulo de
tratamiento de información topológica enviará o pasará los mensajes
de solicitud dependiendo del árbol de expansión STP. El módulo de
tratamiento de información topológica del dispositivo iniciador de
la adquisición procesa el mensaje de respuesta que contiene la
información del dispositivo para obtener la información de la
arquitectura topológica de la red, dentro del ámbito de
adquisición. Para garantizar la integridad y la disponibilidad de
la información sobre la arquitectura topológica de la red, el
módulo de tratamiento de la información topológica lleva a cabo la
adquisición y tratamiento en la capa de enlace de datos.
Tras obtener la información de la arquitectura
topológica de la red mediante el módulo de tratamiento de la
información topológica, el conmutador de comando comienza el
establecimiento de un cluster. Concretamente, en primer lugar el
módulo de gestión de miembros del cluster del lado del conmutador
de comando obtiene la información de los conmutadores candidatos
pertinentes (es decir, los dispositivos de red que pueden añadirse
al cluster pero que no han sido añadidos al mismo) del módulo de
tratamiento de la información topológica y después coopera con el
módulo de gestión de miembros del cluster correspondiente al
conmutador candidato en el proceso de adición de conmutadores
candidatos al cluster de modo automático (es decir, añadiendo todos
los conmutadores candidatos automáticamente al cluster) o de modo
manual (es decir, el usuario especifica los conmutadores candidatos
a añadir al cluster a partir de la lista de conmutadores
candidatos). Si el usuario conoce la información (p. ej. la
dirección MAC) del dispositivo de red candidato, el paso de
adquisición de la información de la arquitectura topológica
realizado por el módulo de tratamiento de información topológica
puede omitirse y el usuario puede añadir el dispositivo al cluster
directamente, de forma manual.
Cuando se añade un conmutador candidato al
cluster, el módulo de gestión de miembros del conmutador de comando
trata al dispositivo gestionado (el conmutador de comando
candidato) como un usuario especial, y asigna una dirección IP
privada y configura el dispositivo candidato con la ruta
pertinente, dinámicamente, mediante el módulo tipo DHCP, de modo
que se establezca en el cluster un canal de datos IP entre el
conmutador de comando y el conmutador miembro. Una vez configurado
el dispositivo miembro con una dirección IP privada ha de
establecerse también un canal de datos IP para la comunicación
dentro del cluster y fuera del cluster. A este extremo, el módulo
de gestión de miembros del cluster del conmutador de comandos
configura también el dispositivo miembro aplicando la política de
traducción de direcciones IP privadas mediante el módulo de
traducción, cuando el dispositivo miembro es añadido, y establece
un canal de datos IP de modo que la central de dispositivos de
gestión de red fuera del cluster pueda acceder a los dispositivos
miembros de dentro del cluster, o que los dispositivos miembros
puedan acceder a la central de dispositivos de gestión de red. La
conversión puede realizarse aplicando tecnología de transformación
de flujo o mediante tecnología NAT. En conclusión, mediante la
configuración indicada arriba, se establece un canal de datos IP
entre el dispositivo de gestión de red y un conmutador miembro vía
el conmutador de comando, y el usuario puede gestionar la
pluralidad de dispositivos del cluster con una dirección IP pública
a través de una central de gestión de red remota.
Una vez que un conmutador miembro ha sido
añadido al cluster, el conmutador miembro puede iniciar el proceso
de establecimiento de comunicación con el conmutador de comando a
través de los correspondientes módulos de gestión de miembros del
cluster, para mantener el estado del cluster.
Aparte de los módulos principales de
funcionamiento descritos arriba, pueden utilizarse módulos de
reserva (no ilustrados) para implantar la función de apoyo al
conmutador de comando, es decir, al designar un conmutador de
reserva, la función a desempeñar por el conmutador de comando puede
ser traspasada al conmutar de respaldo designado con la política
especificada en caso de que el conmutador de comando falle y evitar
de este modo la parada del sistema que se produciría tras el fallo
puntual simple del conmutador de comando.
Claims (14)
1. Método de gestión de dispositivos de red
donde una pluralidad de dispositivos de red forman un cluster,
donde al menos uno de los dispositivos de red se establece como
dispositivo de gestión del cluster y se configura con una dirección
IP pública (1,11); los otros dispositivos de la red son
configurados y actualizados por dicho dispositivo de gestión del
cluster; dicho dispositivo de gestión de red administra los
dispositivos de red que componen un cluster según los siguientes
pasos:
(A) Establecimiento de canales de datos IP, vía
el mencionado dispositivo de gestión del cluster, entre los
dispositivos de red que conforman el cluster y dicho dispositivo de
gestión de red, por el dispositivo de gestión de clusters; y
(B) Gestión de los dispositivos de la red
incluidos en el cluster a través de los mencionados canales de
datos IP por el mencionado dispositivo de gestión de red.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
el dicho dispositivo de gestión del cluster configura y actualiza
otros dispositivos de red con direcciones y rutas IP privadas según
la información de la arquitectura topológica de la red y de la
información de los dispositivos de red incluidos en el cluster.
3. Método según la reivindicación 2, en el que
dicho dispositivo de gestión del cluster configura los otros
dispositivos de la red con direcciones IP privadas,
dinámicamente.
4. Método según las reivindicaciones 1 a 3, en
el que dicho cluster comprende una pluralidad de dispositivos de
gestión, y uno de los dispositivos de gestión del cluster es
responsable de gestionar la configuración y actualización de las
direcciones IP privadas y rutas de los dispositivos de red del
cluster así como de la comunicación entre el mencionado dispositivo
de gestión de red y los dispositivos de red del cluster; en el caso
de que dicho dispositivo de gestión de cluster fallase, uno de los
otros dispositivos de gestión del cluster es designado para que se
haga cargo de la gestión de la configuración y la actualización de
las direcciones IP privadas y las rutas de los dispositivos de red
del cluster así como de la comunicación entre el mencionado
dispositivo de gestión de red y los dispositivos de red del
cluster, según una política determinada de antemano.
5. Método según la reivindicación 4, en el que
en el paso (A), dicho dispositivo de gestión del cluster establece
canales de datos IP vía dicho dispositivo de gestión del cluster
entre los dispositivos de la red incluidos en el cluster y dicho
dispositivo de gestión de red aplicando la tecnología de
transformación de flujos.
6. Método según la reivindicación 4, en el que
en el paso (A), dicho dispositivo de gestión del cluster establece
canales de datos IP vía dicho dispositivo de gestión del cluster
entre los dispositivos de la red incluidos en el cluster y dicho
dispositivo de gestión de red aplicando la tecnología de traducción
de direcciones.
7. Método según la reivindicación 4, en el que
la pluralidad de dispositivos de red conforma un cluster a través
de los siguientes pasos:
(1) Designación por el dispositivo de gestión de
red de uno de los dispositivos de la red para que sea el
dispositivo de gestión del cluster y configurar el dispositivo en
consecuencia;
(2) Iniciación por parte del dispositivo de
gestión del cluster de un proceso de adquisición de topología para
obtener información sobre la arquitectura topológica de la red en
de un número determinado de saltos dentro de la red;
(3) Designación de dispositivos candidatos para
ser añadidos al cluster en la arquitectura topológica, según los
datos de la arquitectura topológica adquiridos del dispositivo de
gestión del cluster, e informar al dispositivo de gestión del
cluster para que inicie el proceso de adición de dispositivos
miembros al cluster, a realizar por el dispositivo de gestión de
red;
(4) Adición de los dispositivos candidatos
designados al cluster y configuración de los dispositivos
candidatos respectivamente por el dispositivo de gestión del
cluster, de modo que los dispositivos candidatos se conviertan en
dispositivos miembros del cluster;
(5) Una vez establecido el cluster, gestión de
los dispositivos miembros mediante el dispositivo gestor de
clusters y transmisión de los mensajes de gestión de fuera del
cluster y que están destinados a los dispositivos miembros a través
de un proceso estándar de traducción de dirección de red (Network
Address Translation - NAT)a los respectivos dispositivos
miembros para que los proceses y el tratamiento por parte de los
dispositivos miembros, de los mensajes de gestión siguiendo el
proceso normal de tratamiento.
8. Método según la reivindicación 7, en el que
dicha configuración del dispositivo de gestión del cluster tal
como se ha descrito en el paso (1) incluye la configuración de los
siguientes elementos en el dispositivo: nombre del cluster, estado
de habilitación del cluster, lista de direcciones IP de gestión del
cluster, tiempo de retención de estado del cluster, intervalo de
tiempo para el establecimiento de comunicación de los dispositivos
miembros, papel del dispositivo de gestión en el cluster y
dirección IP del dispositivo de gestión.
9. Método según la reivindicación 7, en el que
el proceso de añadir dispositivos de red candidatos al cluster
descrito en el paso (4) incluye:
(A1) el envío, por el dispositivo de gestión del
cluster, de peticiones de adición al cluster, a los dispositivos
de red candidatos que pueden ser añadidos a dicho cluster;
(A2) determinación por el dispositivo de gestión
del cluster de si el dispositivo candidato puede ser o no añadido
al cluster según su propia condición; si el dispositivo candidato
no puede ser añadido al cluster, envío de una respuesta de rechazo
y terminación del proceso de adición; en caso contrario, envío de
una respuesta de aceptación al dispositivo de gestión del
cluster;
(A3) tras recibir respuesta del dispositivo
candidato y si el dispositivo candidato acepta ser añadido al
cluster, envío de un mensaje de configuración que contiene la
dirección IP privada, número de miembro, intervalo de
establecimiento de comunicación, tiempo de retención de estado, etc.
a dicho dispositivo candidato y envío de una respuesta completa al
dispositivo de gestión del cluster después de la configuración.
10. Método según la reivindicación 9, en el que
en el paso (A2), la determinación de si el dispositivo candidato
mismo puede ser añadido al cluster se lleva a cabo determinando si
el dispositivo candidato ya ha estado en otro cluster y si la
versión de software del dispositivo soporta la gestión de
clusters.
11. Método según la reivindicación 9, en el que
en el paso (A2), antes de enviar la respuesta de aceptación de
adición al cluster al dispositivo de gestión del cluster, el
dispositivo candidato determinará si tiene fijada para sí mismo una
contraseña de superusuario; si no se ha fijado una contraseña de
superusuario, el dispositivo candidato envía el mensaje de
respuesta de aceptación para ser añadido al cluster directamente;
si se ha fijado una contraseña de superusuario, el dispositivo
candidato se autentifica a sí mismo de acuerdo con la información
enviada desde el dispositivo de gestión; si la autentificación es
satisfactoria, el dispositivo candidato envía la respuesta de
aceptación para ser añadido al cluster; si no es así, envía una
respuesta rechazando ser añadido al cluster, al dispositivo de
gestión de clusters.
12. Método según la reivindicación 7, en el que
la configuración necesaria para cada dispositivo miembro añadido
al cluster en el paso (4) incluye configurar cada dispositivo
miembro con los siguientes elementos: número de dispositivo
miembro, dirección IP privada del dispositivo miembro, nombre del
dispositivo miembro, estado del dispositivo miembro, estado
operativo del dispositivo miembro, y contraseña de gestión de
clusters.
13. Método según la reivindicación 7, en el que
la identificación de cada dispositivo miembro añadido al cluster
en el paso (4) se realiza con una estructura de datos formada por
los siguientes campos:
Tipo de red: diseñado para identificar el tipo
de red en la que está el dispositivo;
Dirección física: designado para identificar la
dirección física del dispositivo en la red.
14. Unos aparatos para la gestión del cluster
para dispositivos de red formados por: un gestor de dispositivos
del cluster (A1) y un gestor de dispositivos miembros (A2) en los
que:
El gestor de dispositivos del cluster (Al) está
formado por:
Un módulo de traducción de direcciones de red
estándar (A11), diseñado para llevar a cabo la traducción de
direcciones de red para los mensajes de gestión de los dispositivos
miembros;
Un módulo de protocolo de configuración dinámica
de Host tipo DHCP (A12), diseñado para realizar la asignación de
direcciones IP privadas a los dispositivos de red miembros;
Un módulo de gestión de los miembros del cluster
(A13), diseñado para gestionar los dispositivos de red miembros de
forma concentrada y para enviar mensajes de gestión que proceden
del exterior del cluster y están destinados a los dispositivos
miembros, a través del módulo de traducción de direcciones estándar
a los respectivos dispositivos miembros para su procesado, de modo
que los dispositivos miembros puedan realizar el tratamiento de los
mensajes de gestión según el proceso de tratamiento normal;
Un módulo de tratamiento de información
topológica (A14) diseñado para detectar la arquitectura topológica
de la red y para obtener la información de la arquitectura
topológica de la red en un número especificado de saltos en
la
red;
red;
El gestor de dispositivos miembros (A2) está
formado por:
\newpage
Un módulo de gestión de miembros del cluster
(A21), diseñado para llevar a cabo la gestión del cluster en el
lado del dispositivo miembro;
Un módulo de tratamiento de información
topológica (A22), diseñado para llevar a cabo la detección de
dispositivos adyacentes y para responder/enviar peticiones de
adquisición de topología.
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