DE60108608T2 - Verfahren und Vorrichtung zur effizienten reaktiven Überwachung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur effizienten reaktiven Überwachung Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Überwachung von Netzwerkelementen in Verbindung mit Anordnungen zur Netzwerkverwaltung, und insbesondere eine Technik zur leistungsfähigen reaktiven Überwachung einer Vielzahl von Netzwerkelementen, wie sie in einer Internet- oder Intranetumgebung gefunden werden können.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Effiziente Netzwerkverwaltung setzt voraus, über zuverlässige Informationen über das verwaltete System zu verfügen. Der einzige Weg, um solche Informationen an der Verwaltungsstation zu erhalten, besteht in kontinuierlicher Überwachung der Systemparameter, welche Verwaltungsentscheidungen beeinflussen. Die zunehmende Komplexität von verwalteten Systemen und der durch sie bereitgestellten Dienste erzeugt einen Bedarf an Überwachung von mehr und mehr Parametern. Wenn das verwaltete System aus einem Netzwerk besteht, werden dieselben Verbindungen häufig verwendet, um sowohl die Nutzinformationen als auch die Überwachungsdaten zu übermitteln. In diesem Fall hat das Volumen der gerade übermittelten Überwachungsdaten einen direkten Einfluss auf die Leistung des verwalteten Systems. Aus diesem Grund ist die Minimierung der Menge von Verkehr, der in solchen Netzwerken die Überwachung betrifft, ein wichtiges Ziel.
  • Es können zwei Arten von Überwachung unterschieden werden: statistische Überwachung und reaktive Überwachung. Bei statistischer Überwachung leitet die Verwaltungsstation von „Rohdaten" einige statistische Eigenschaften ab, welche häufig zum Vorhersagen einiger zukünftiger Trends verwendet werden. Grundsätzlich bedeutet dies, dass alle „Rohdaten" an die Verwaltungsstation übermittelt werden müssen. In diesem Fall ist das Potenzial zum Reduzieren des Überwachungsverkehrs nicht groß, weil alle Daten an der Verwaltungsstation ankommen müssen.
  • Bei reaktiver Überwachung benötigt die Verwaltungsstation Informationen über den Netzwerkzustand, damit sie auf bestimmte Alarmzustände (in Echtzeit oder Halbechtzeit), die innerhalb des Netzwerks entstehen können, reagieren kann. Derartige Zustände zeigen häufig entweder einen Fehler oder ein von der Regel abweichendes Verhalten an, was später eine Störung verursachen kann. In diesem Fall besteht eine gute Möglichkeit, einen Mechanismus zu finden, welcher die zu der Verwaltungsstation übermittelte Datenmenge minimiert.
  • Zwei Grundtechniken werden zur reaktiven Netzwerküberwachung verwendet: Abfragen und Ereignismeldung (vgl. William Stallings, SNMP, SNMPv2, SNMPv3, RMON1 und 2, Adison Wesley, 1998). Abfragen ist ein Verfahren, bei welchem die Verwaltungsstation Anforderungen an Netzwerkelemente sendet, um die Statusinformationen zu erhalten. Typischerweise wird das Abfragen periodisch durchgeführt, wobei die festgelegte Frequenz durch das Zeitfenster bestimmt wird, in dem der Alarmzustand erfasst werden muss. Ereignismeldung ist ein Verfahren, bei dem ein lokales Ereignis in einem Netzwerkelement eine Meldung auslöst, die durch das Element an die Verwaltungsstation gesendet wird. In vielen praktischen Netzwerkverwaltungsanwendungen können asynchrone Fangvorrichtungen in Netzwerkelementen definiert werden, so dass Ereignismeldung an Stelle von explizitem Abfragen verwendet werden kann. Dies kann leistungsfähiger sein, weil ein Ereignis nur erzeugt wird, wenn der Wert einer Statusvariablen eines Netzwerkelementes einen bestimmten Schwellenwert erreicht. In vielen Fällen besteht allerdings die Notwendigkeit, ein globales Systemparameter zu überwachen, welches als eine Funktion von lokalen Eigenschaften von unterschiedlichen Netzwerkelementen definiert ist. Damit solche globalen Parameter unter Verwendung von Ereignismeldung überwacht werden können, müssen lokale Fangvorrichtungen kontinuierlich mit der festgelegten Frequenz ausgesendet werden, wodurch die Ereignismeldung genauso kostenintensiv wie periodisches Abfragen wird.
  • Kürzlich ist ein neuartiges theoretisches Rahmenwerk zum Minimieren von Abfragen im Fall von reaktiver Überwachung in einem Artikel von Jia Jiao, Shamim Naqvi, Danny Raz und Binay Sugla mit dem Titel „Toward efficient monitoring" (In Richtung leistungsfähiger Überwachung), in dem IEEE Journal on Selected Areas in Communications (IEEE Magazin über ausgewählte Bereiche der Kommunikation) beschrieben worden, 18(5):723–732, Mai 2000. Der von Jiao et al. beschriebene Lösungsangang beruht auf der Tatsache, dass die Entwicklung von Statusvariablen gewöhnlich durch einige Begrenzungen eingeschränkt ist. Die Berücksichtigung dieser Begrenzungen ermöglicht der Verwaltungsstation, den zukünftigen Status auf der Grundlage von historischen Informationen vorherzusagen, und aperiodisches Abfragen nur dann durchzuführen, wenn eine Möglichkeit eines Alarmzustandes vorliegt. Das Rahmenwerk von Jiao et al. beschäftigt sich nur mit Abfragen. Dementsprechend ist diese Technik nicht in der Lage, die erforderliche Leistungsfähigkeit herzustellen, die benötigt wird, um einen reales Netzwerk mit einer großen Anzahl von Elementen erfolgreich zu verwalten.
  • Das Dokument US-A-5 459 837 offenbart selektive Bereitstellung einer Vielzahl von Monitoren in einem Netzwerk, um einen Systemverwalter auf potenzielle Probleme in dem Netzwerk aufmerksam zu machen. Die Monitore messen periodisch Reaktionszeitinformationen für verschiedenartige Serverparameter, wie beispielsweise durchschnittliche Mediumvarianz und Vertrauensbereichs-Reaktionszeit. Die periodisch gemessene Reaktionszeit wird dem Verwalter gesendet, wo sie mit der Basis-Reaktionszeit verglichen wird, um anzuzeigen, wie sehr die Leistung eines Servers abgefallen ist. Die von der Basis abgefallenen Werte können verwendet werden, um dem Systemverwalter anzuzeigen, ob irgendwelche Server überlastet sind. Wenn die Werte des Leistungsabfalls andere unverhältnismäßig überschreiten, löst das System einen Alarm als eine Vergleichsfunktion der Werte des Leistungsabfalls aus.
  • Lazar, A. A. et al.: „Exploiting virtual reality for network management" (Verwendung virtueller Realität zur Netzwerkverwaltung), Singapur ICCS/ISITA '92. „Communications on the Move" (Kommunikation in Bewegung), Singapur 16. – 20. Nov. 1992, New York, NY, USA, IEEE, US, 16. November 1992 (1992-11-16), Seiten 979–983, XP010067213 ISBN: 0-7803-0803-4, offenbart einen Verwalter, der Ereignismitteilungen von Agenten empfängt, die interessierende Ereignisse in dem Netzwerk befördern. Derartige Ereignisse enthalten Leistungsschwellenwerte, die bei Fehlern überschritten werden. Diese Ereignisse können das Abfragen der Agenten nach zugehörigen Daten unter Verwendung von Mitteilungen auslösen. Die daraus resultierenden Daten werden einem Front-End-Rechner in Mitteilungen gesendet.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Verfahren gemäß der Erfindung werden in den unabhängigen Ansprüchen dargestellt. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Menge von Verkehr, der Überwachung betrifft, durch eine Technik zum Verwalten von Netzwerkelementen unter Verwendung einer Kombination aus aperiodischem Abfragen und asynchroner Ereignismeldung, bedeutend reduziert.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist eine auf Geschwindigkeit beruhende Technik dergestalt aufgebaut, dass ein lokales Element (Knoten) seine eigene Betriebsmittelnutzung lokal überwacht, und nur dann meldet (d.h. einer zentralen Überwachungsstelle eine Mitteilung sendet), wenn die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Wert einer lokalen Variable verändert, beispielsweise zu hoch ist. Dies ermöglicht dem zentralen Verwalter anzunehmen, dass, solange keine Meldung empfangen wird, die Änderungsgeschwindigkeit an jedem Knoten begrenzt ist. Wenn der Knoten eine Meldung auslöst, dann gibt der zentrale Verwalter, und nur dann, eine globale Abfrage für alle (oder im Wesentlichen alle) Knoten in dem Netzwerk aus.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Der Wert der vorliegenden Erfindung wird vollständig erkannt, indem die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Betracht gezogen wird, welche im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden sollte. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm, welches ein Netzwerk von untereinander verbundenen Knoten darstellt, und eine Netzwerkverwaltungsstation, die angeordnet ist, um die Betriebsmittelausnutzung an den Knoten zu überwachen und zu steuern, das zum Zweck des Verständnisses der vorliegenden Erfindung eingeschlossen ist;
  • 2 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Betriebsmittelverwendung, das an den Knoten in 1 durchgeführt wird, welches den Wert der genutzten Betriebsmittel überwacht;
  • 3 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Betriebsmittelverwendung, das an der Netzwerkverwaltungsstation in 1 durchgeführt wird, welches den Wert der genutzten Betriebsmittel überwacht;
  • 4 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Betriebsmittelverwendung, das an den Knoten in 1 durchgeführt wird, in einer Ausführungsform der Erfindung, welche die Änderungsgeschwindigkeit der genutzten Betriebsmittel überwacht;
  • 5 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Betriebsmittelverwendung, das an der Netzwerkverwaltungsstation in 1 durchgeführt wird, in der Ausführungsform der Erfindung, welche die Änderungsgeschwindigkeit der genutzten Betriebsmittel überwacht; und
  • 6 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Betriebsmittelverwendung, das an den Knoten in 1 durchgeführt wird, in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche die Änderungsgeschwindigkeit der genutzten Betriebsmittel überwacht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Bevor eine Beschreibung der Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, ist es sinnvoll, die Erfindung im Zusammenhang darzustellen, indem eine Anzahl von Anwendungen beschrieben wird, bei denen die Erfindung verwendet werden kann.
  • Zunächst kann die Erfindung verwendet werden, um Netzwerkverkehr zu überwachen. Beispielsweise kann eine Netzwerkverwaltungsanwendung verwendet werden, um die gesamte Verkehrsmenge von einem Organisationsteilnetzwerk zu dem Internet zu überwachen. Sobald diese Menge irgendeinen Schwellenwert überschreitet, sollten bestimmte Aktionen vorgenommen werden, um angemessene Dienstleistung für die Kunden der Organisation sicherzustellen. Solche Aktionen können enthalten: Aktivieren von Ersatzleitungen, Verteilen von mehr Kontext von den Organisations-Webservern zu ihrem Kontextlieferungsvertragspartner, oder Beschränken des Internetzugangs für Angestellte. Es wird darauf hingewiesen, dass die Organisation über mehrere Verbindungen mit dem Internet verbunden sein kann, die sich jeweils an einer anderen Stelle befinden, und die Funktion, die von Interesse ist, besteht aus der Summe der lokalen Variablen.
  • Als zweites kann die Erfindung verwendet werden, um Belastung zu spiegeln. Die Website einer Organisation kann beispielsweise über mehrere gespiegelte Seiten verteilt werden. Um den Kundendienst zu optimieren und um den Verkauf zu steigern, besteht ein Bedarf daran, zu wissen, welches die populärsten Seiten sind. Anders ausgedrückt, es ist wünschenswert, zu wissen (in Echtzeit, um zu reagieren), wann die gesamte Anzahl von Treffern in den letzten fünf Minuten für eine spezielle Seite eine bestimmte Anzahl übersteigt. Es wird noch einmal darauf hingewiesen, dass es wünschenswert ist, zu wissen, wann eine Funktion, welche aus der Summe von verteilten Werten besteht, einen Schwellenwert überschreitet.
  • Als drittes kann die Erfindung verwendet werden, um Dienstverweigerungsangriffe zu bekämpfen. Um einen Dienstverweigerungsangriff zu bekämpfen, müssen die in dem Organisationsnetzwerk eintreffenden SYN-Pakete gezählt werden. Es sollte wiederum eine Aktion erfolgen, wenn die gesamte Anzahl solcher Pakete in einem gegebenen Zeitintervall, beispielsweise in der letzten Minute, zu groß ist.
  • Als viertes kann die Erfindung in Verbindung mit Lizenzierungsinformationen verwendet werden. In vielen Fällen ermöglicht Softwarelizenzierung nur einer begrenzten Anzahl von Benutzern, bestimmte Software zu einer gegebenen Zeit zu verwenden. Wenn die Software auf vielen Computern installiert ist, kann das Prüfen der ak tuellen Anzahl von aktiven Kopien problematisch werden. Es wird darauf hingewiesen, dass es nicht wirklich notwendig ist, die tatsächliche Anzahl von Anwendern zu kennen, sondern nur gewarnt zu werden, wenn diese Anzahl den Schwellenwert der Lizenzen überschreitet.
  • Letztendlich kann die Erfindung in Verbindung mit Verkehrstechnik verwendet werden. Bei vielen vorgeschlagenen Architekturen ist eine zentrale Entität (beispielsweise ein Bandbreitenmakler) damit beauftragt, die Parameter der Dienstqualität (QoS, quality of service) der Kommunikationsserver in einem Teilnetzwerk bereitzustellen, und mit den benachbarten Netzwerken und/oder ankommenden Strömen die mögliche Stufe von verfügbarem Service zu verhandeln. Damit dies auf eine kosteneffektive Weise geschehen kann, sollten die Bandbreitenmakler von den Kommunikationsservern Rückmeldung bezüglich der Parameter über die Dienstqualität für die unterschiedlichen Ströme empfangen. In vielen Fällen bestehen die relevanten Informationen einfach aus der Summe von mehreren Variablen aus unterschiedlichen Kommunikationsservern (zum Beispiel besteht die gesamte Verzögerung eines Stromes auf seinem Pfad aus der Summe der tatsächlichen Verzögerung in jedem Kommunikationsserver), und ist nur dann wichtig, wenn dieser Wert zu groß ist.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Kennzeichnung der Daten variiert: die Menge von unterschiedlichen Standorten kann von einigen wenigen in den ersten beiden Beispielen bis zu mehreren 1000 in den letzten zwei Beispielen variieren, und die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Daten verändern, variiert bedeutend bei den unterschiedlichen Beispielen. Allerdings besteht bei allen vorstehenden Beispielen eine Notwendigkeit, gewarnt zu werden, wenn die Summe von mehreren Variablen, die jeweils an einem unterschiedlichen Netzwerkstandort erhalten werden, einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet. Selbstverständlich kann ein zen traler Algorithmus ausgegeben werden, der alle Knoten periodisch abfragen und Warnungen ausgeben wird, wenn sie erforderlich sind. Das Problem besteht darin, wie dieselbe Funktionalität mit den geringsten Kommunikationskosten erreicht wird.
  • Um die Techniken der vorliegenden Erfindung vollständig würdigen zu können, ist es vorteilhaft, zunächst die Netzwerkumgebung zu verstehen, in welcher die vorliegende Erfindung betrieben werden soll, und die Annahmen, welche der vorliegenden Erfindung zugrundeliegen. Insbesondere wird angenommen, dass n Variablen x1, x2, ..., xn, mit reellem Wert gegeben sind. Für jedes x1 sind positive Fixkosten ci gegeben, welche die Kosten des Messens von xi zu jeder Zeit darstellen. Die Zeit t ist eine ganze Zahl, die bei t = 1 beginnt. Es soll xi(t) den Wert von xi zu dem Zeitpunkt t bezeichnen. Es ist ebenfalls eine allgemeine Funktion ƒ(x1, x2, ..., xn) gegeben. Der Wert ƒ zu dem Zeitpunkt t, ƒt = ƒ(x1(t), x2(t), ..., xn(t)) hängt nur von den Werten der xi s zu einem einzigen Zeitpunkt, t, ab. Außerdem ist ƒ einem allgemeinen Schwellenwert T zugeordnet. Wenn der Wert von ƒ diesen Schwellenwert überschreitet, liegt ein Alarmzustand vor. Die Alarmzustandsbewertung wird am Knoten 0 durch einen zentralisierten Verwalter vorgenommen. Die Werte der unterschiedlichen Variablen xi(t) sind an diesem Knoten nicht notwendigerweise bekannt.
  • Es wird zwischen zwei unterschiedlichen Verfahren unterschieden, um Informationen zu erhalten, die mit den Werten dieser Variablen verbunden sind, nämlich Abfragebetrieb und Ereignismeldung.
    • 1. Abfragebetrieb: der zentralisierte Verwalter fragt eine oder mehrere Variablen ab. Die Entscheidung abzufragen, und die genaue Teilmenge der abzufragenden Variablen, ist ein Ergebnis einer Berechnung aufgrund von Informationen, die dem zentralisierten Verwalter zur Verfügung stehen.
    • 2. Ereignismeldung: Ein Knoten initiiert eine Meldung, welche den Wert der Variable xi(t) enthalten kann. Die Meldung wird durch irgendein lokales Ereignis ausgelöst, welches ein Ergebnis einer lokalen Berechnung auf der Grundlage der Werte von xi(t) ist.
  • Es besteht Interesse daran, Kommunikationskosten zu minimieren, die zur Erfassung von Alarmzuständen erforderlich sind. Das bedeutet, dass die Messungskosten minimiert werden sollen, wobei allerdings immer noch die Alarmzustände erfasst werden, sobald sie andauern. Es wird darauf hingewiesen, dass hauptsächlich die Komplexität der Kommunikation berücksichtigt wird, und nicht die Komplexität der Berechnung des Algorithmus oder die Komplexität des Berechnens der Ereignisse berücksichtigt wird, welche das lokale Ereignis auslösen. Es wird außerdem angenommen, dass die Kommunikation zuverlässig ist und dass die (Kommunikations) Kosten des Abfragens der Variable xi genauso hoch sind wie die (Kommunikations) Kosten, um eine Ereignismeldung für diese Variable zu senden.
  • Das Verfahren, welches entscheidet, welche Variablen auf der Grundlage von Werten, die in der Vergangenheit erhalten wurden, und der lokalen Ereignismeldung gemessen werden sollen, zusammen mit dem Verfahren, welches die lokale Ereignismeldung auslöst, machen das Überwachungsverfahren der vorliegenden Erfindung aus. Das Überwachungsverfahren ist „richtig", das heißt, es arbeitet wie gewünscht, wenn es immer Alarmzustände erfasst, und es ist „optimal", wenn seine Kosten niemals höher sind, als die Kosten von irgendeinem anderen Korrekturalgorithmus. Deswegen ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, über ein Überwachungsverfahren zu verfügen, das sowohl richtig als auch optimal ist.
  • In der nachfolgenden Beschreibung liegt das Augenmerk auf dem Fall, in dem ƒ = Σuixi ist. Dies ist sowohl an sich eine bedeutende Funktion als auch allgemein genug, um einen tieferen Einblick in das Problem zu gewinnen. Es wird darauf hingewiesen, dass unter Verwendung der log Funktion dieser Fall außerdem Funktionen wie ƒ = Πixi abdeckt. Aus Gründen der Einfachheit wird angenommen, dass die Kosten für alle Knoten identisch sind, dass der Bereich für alle lokalen Variablen xi derselbe ist, und dass die Wertigkeit eins ist. Außerdem wird von einer globalen Zeitsynchronisierung ausgegangen, so dass die individuellen Verfahren an den überwachten Knoten und an der Netzwerkverwaltungsstation als Schritte beschrieben werden, von denen angenommen wird, dass sie im Wesentlichen zu demselben Zeitpunkt durchgeführt werden. In der Praxis kann die benötigte Zeit, um irgendeinen gegebenen Schritt auszuführen, bedeutend sein, und dieses Problem wird nachstehend ausführlicher erläutert.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Netzwerk 100 von untereinander verbundenen Knoten 130 bis 132 und 150 bis 152 darstellt, von denen jeder über einen zugeordneten Budgetwert verfügt. In einer realen Ausführungsform können die Knoten 130 bis 132 und 150 bis 152 aus Schaltern in einem Geldautomatennetzwerk bestehen, von denen einige mit Benutzern, wie beispielsweise dem Benutzer 101, durch andere Netzwerke verbunden sind, wie beispielsweise dem Netzwerk 141, welches weitere Knoten enthält, wie beispielsweise den Knoten 140. Weitere Knoten, wie beispielsweise der Knoten 153, können aus Kommunikationsservern, Brücken und weiteren ähnlichen Netzwerkelementen bestehen. Die Knoten können außerdem mit einem Server 120 innerhalb eines Netzwerks 122 über eine Firewall 121 verbunden sein. Eine Netzwerkverwaltungsstation 160, die mit dem Netzwerk 100 über den Knoten 132 verbunden ist, ist ausgestaltet, um die Betriebsmittelausnutzung an den anderen Netzwerkknoten in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu überwachen und zu steuern. Diese Netzwerkverwaltungsstation 160 ist der vorstehend angesprochene zentralisierte Verwalter.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Betriebsmittelverwendung, das an den Knoten durchgeführt wird, wie beispielsweise den Knoten 130 bis 132 und 150 bis 152 in 1, in einem Verfahren, welches den Wert der genutzten Betriebsmittel überwacht. Das Verfahren beginnt mit Schritt 201 und geht weiter, um in Schritt 203 zu überwachen, ob die lokal überwachte Variable xi(t) in dem Knoten ihr Budget T/n überschreitet. Wenn ein negatives Ergebnis vorkommt, wiederholt das Verfahren den Schritt 203, wobei das Überwachungsverfahren weitergeführt wird. Wenn allerdings in Schritt 203 ein positives (JA) Ergebnis vorkommt, dann geht das Verfahren zu Schritt 205 weiter, wo eine Meldung, die den Wert der überwachten Variable xi(t) enthält, an die Netzwerkverwaltungsstation 160 übermittelt wird. Das Überwachen wird dann weiter fortgesetzt, indem es zu Schritt 203 zurückkehrt.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Betriebsmittelverwendung, das an der Netzwerkverwaltungsstation 160 in 1 durchgeführt wird, in einem Verfahren, welches den Wert der genutzten Betriebsmittel überwacht. Diese Figur ist infolgedessen eine Entsprechung zu dem in 2 gezeigten Verfahren. Das Verfahren beginnt in Schritt 301 und geht zu Schritt 303 weiter, wo der Empfang einer Meldung, die den Wert der überwachten Variable xi(t) enthält, von irgendeinem der Knoten überwacht wird (wie in Schritt 205 von 2 vorgekommen). Wenn keine derartige Meldung empfangen wird, kehrt das Verfahren zu Schritt 303 zurück; wenn allerdings eine Meldung empfangen wird, kommt im Schritt 303 ein JA-Ergebnis vor und das Verfahren geht zu Schritt 305 weiter, in welchem die Netzwerkverwaltungsstation 160 angewiesen wird, eine allgemeine Abfrage von allen weiteren überwachten Knoten auszugeben. An diesem Punkt, und nur dann, wird eine Entscheidung darüber getroffen, ob ein Alarmzustand vorliegt oder nicht, indem die Summe von allen n-Werten von xi(t) mit einem Schwellenwert T verglichen wird. Wenn die Summe den Schwellenwert überschreitet, wird ein Alarm erzeugt.
  • Aus der vorhergehenden Beschreibung von 2 und 3 ist zu erkennen, dass die Technik zwei Komponenten aufweist, ein zentralisiertes Überwachungsverfahren und ein Verfahren, das in den verteilten Knoten durchgeführt wird. Das Verfahren in den Knoten ist sehr einfach: Zu jedem Zeitpunkt t, wenn xi(t) > T, dann sende dem zentralisierten Verwalter den Wert xi(t). Auch das zentralisierte Verfahren ist einfach: Zu jedem Zeitpunkt t, wenn ein oder mehrere Meldungen empfangen werden, dann (und nur dann) werden alle weiteren Knoten nach ihren Werten abgefragt. Wenn die Abfrageergebnisse ausgewertet sind, dann wird, wenn ƒt > T, ein Alarm erzeugt.
  • Nun wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die auf Geschwindigkeit beruht und derart ausgestaltet ist, dass ein lokaler Knoten oder ein weiteres Element nur dann meldet, wenn die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Wert der überwachten Variablen lokal verändert, zu hoch ist. Dies ermöglicht dem zentralen Verwalter, d.h. der Netzwerkverwaltungsstation 160, anzunehmen, dass, solange keine Meldung empfangen wird, die Änderungsgeschwindigkeit an jedem Knoten, d.h. die erste Ableitung des Wertes von jeder der lokalen Variablen, begrenzt ist. Dies stellt sicher, dass der zentrale Verwalter eine sichere Grenze für den Zeitpunkt der nächsten notwendigen Messung berechnen kann.
  • Diese Ausführungsform weist wiederum zwei Komponenten auf, nämlich das zentralisierte Überwachungsverfahren, für welches in 5 ein Ablaufdiagramm gezeigt wird, und das Verfahren, das in den verteilten Knoten durchgeführt wird, für welches in 4 ein Ablaufdiagramm gezeigt wird. Das Verfahren von 4, das in den Knoten durchgeführt wird, ist relativ einfach und beginnt mit Schritt 401. In Schritt 403 wird zu jedem Zeitpunkt t eine Entscheidung darüber getroffen, ob die Änderungsgeschwindigkeit der überwachten Variable an irgendeinem Knoten eine feste Menge Delta überschreitet. Wenn ein NEIN-Ergebnis vorkommt, wiederholt das Verfahren den Schritt 403. Wenn allerdings ein JA-Ergebnis vorkommt, weil xi(t) – x(i, t – 1) > δ, dann wird in Schritt 405 der Wert xi(t) an die Netzwerkverwaltungsstation 160 gesendet.
  • Das zentralisierte Verfahren von 5 ist ein bisschen komplizierter. Das Verfahren beginnt bei Schritt 501 und geht zu Schritt 503 weiter, in welchem eine erste Variable tm, welche den nächsten Zeitpunkt zum Abfragen anzeigt, bei Null initialisiert wird. Dann, in Schritt 505 zu irgendeinem Zeitpunkt t, wenn t ≥ tm oder eine Meldung empfangen wurde, geht das Verfahren zu Schritt 507 weiter, in welchem alle nicht meldenden Knoten abgefragt werden. Wenn in Schritt 505 ein NEIN-Ergebnis vorkommt, wird dieser Schritt wiederholt.
  • Nachdem in Schritt 507 alle Knoten abgefragt worden sind, wird in Schritt 509 die Summe aller n-Werte von xi(t) mit einem Schwellenwert T verglichen. Wenn die Summe den Schwellenwert überschreitet, wird in Schritt 513 ein Alarm erzeugt. Andernfalls geht das Verfahren zu Schritt 511 weiter, in welchem der Wert von tm so eingestellt wird, dass er t + ((T – Σxi(t))/δn) ist. Dieser Wert ist der größte „sichere" Zeitraum, d.h., bis zu dem Zeitpunkt tm, wenn kein Knoten eine Meldung sendet, der Wert der Funktion kann dann T nicht überschreiten. Das Verfahren wiederholt dann den Schritt 505.
  • Aus dem Vorhergehenden ist zu erkennen, dass die Strategie der Verfahren von 4 und 5 darin besteht, die Änderungsgeschwindigkeit der überwachten Variable xi(t) zu überwachen. Der zentralisierte Knoten ist ausgestaltet, um alle Knoten (oder eine bestimmte Anzahl von Knoten) abzufragen, wenn entweder die Änderungsgeschwindigkeit einen Schwellenwert überschreitet oder ein Zeitintervall überschritten wird. Die Werte, die durch die abgefragten Knoten gemeldet werden, verursachen nur dann einen Alarm, wenn der kumulierte Wert der Variable xi(t) an den abgefragten Knoten einen weiteren Schwellenwert überschreitet.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Betriebsmittelverwendung, das an den Knoten in 1 durchgeführt wird, in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welche die Änderungsgeschwindigkeit der genutzten Betriebsmittel überwacht. Das Verfahren startet bei Schritt 601 und geht zu Schritt 603 weiter, in welchem eine zuletzt aktualisierte Variable initialisiert wird. Diese Variable verfolgt den Zeitpunkt, zu welchem eine Entscheidung über die Änderungsgeschwindigkeit getroffen wurde, wie nachstehend zu sehen sein wird. Das Verfahren geht zu Schritt 605 weiter, in welchem eine Entscheidung darüber getroffen wird, ob dieser Knoten „kürzlich" durch die Netzwerkverwaltungsstation 160 abgefragt wurde oder nicht. Wenn das so ist, kommt in Schritt 605 ein JA-Ergebnis vor, und das Verfahren geht zu Schritt 607 weiter, in welchem eine Meldung über den Wert xi(t) an die Netzwerkverwaltungsstation 160 gesendet wird. Zu derselben Zeit wird die Variable zuletzt aktualisiert auf den Zeitpunkt eingestellt, zu welchem die Abfrage stattgefunden hat, und eine zweite Variable, Wert zuletzt aktualisiert, wird auf den Wert der Variable xi(t) eingestellt, zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Abfrage stattgefunden hat. Das Verfahren kehrt dann zu Schritt 605 zurück.
  • Wenn ein NEIN-Ergebnis in Schritt 605 vorkommt, geht das Verfahren zu Schritt 609 weiter, in welchem die Änderungsgeschwindigkeit der Variable xi(t) im Vergleich zu ihrem Wert (Wert zuletzt aktualisiert), zu dem Zeitpunkt der letzten Abfrage bestimmt wird, über den Zeitraum zwischen dem aktuellen Zeitpunkt t und dem Zeitpunkt der letzten Aktualisierung, zuletzt aktualisiert. Anders ausgedrückt, in Schritt 609 wird bestimmt, wie schnell sich die überwachte Variable in dem Zeitraum seit der letzten Abfrage verändert. Dies unterscheidet sich von der Änderungsgeschwindigkeit, die in dem Verfahren von 4 bestimmt wurde, welches ein festes Zeitintervall verwendete.
  • Wenn die Änderungsgeschwindigkeit einen Schwellenwert Delta überschreitet, kommt in Schritt 609 ein JA-Ergebnis vor und in Schritt 611 wird eine Meldung des aktuellen Wertes von xi(t) an die Netzwerkverwaltungsstation 160 gesendet, woraufhin das Verfahren den Schritt 605 wiederholt. Als Alternative, wenn ein NEIN-Ergebnis in Schritt 609 vorkommt, wiederholt das Verfahren auch den Schritt 605.
  • Das Verfahren von 6 wird mit demselben zentralisierten Verfahren verwendet, das in der Netzwerkverwaltungsstation 160 durchgeführt wird und im Zusammenhang mit 5 beschrieben wurde.
  • Die vorliegende Erfindung bietet praktische und leistungsfähige Überwachung von Betriebsmitteln, indem ein zentraler Überwachungsalgorithmus mit einfacher lokaler Zwangsüberprüfung kombiniert wird. Die Erfindung passt natürlicherweise in das SNMP-Rahmenwerk und kann verwendet werden, um einen beachtlichen Betrag an laufenden Überwachungskosten einzusparen. Während das Auslegen von optimaler Durchführung der Überwachungstechniken von der Datenkennzeichnung abhängt, kann der durch die vorliegende Erfindung erzielte Einsparungsbetrag sehr beachtlich sein. Außerdem hängt die Leistung der Techniken der vorliegenden Erfindung (das bedeutet die Menge an benötigten Meldungen, um die Erfassung von allen Alarmzuständen zu garantieren) stark von der sta tistischen Kennzeichnung der gesammelten Daten und der Anzahl von unterschiedlichen Knoten ab. Für realen Netzwerkverkehr in einer ähnlichen Umgebung, wie dem beschriebenen Fall des vorstehenden ersten Beispiels, kann allerdings der Einsparungsbetrag an Überwachungsverkehr bis zu 97 % ausmachen.
  • Verschiedenartige Modifikationen der gerade beschriebenen Ausführungsformen sind möglich und in dem Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt ist.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Verwalten von Netzwerkelementen (130 bis 132, 150 bis 153), um die Menge von Verkehr zu reduzieren, der Überwachung betrifft, umfassend Aufteilen eines Netzwerks (100) in eine Vielzahl von getrennten Knoten (130 bis 132, 150 bis 153), und Zuweisen (403) eines Budgets zu jedem der Knoten, dadurch gekennzeichnet, dass das Budget als Hinweis auf die maximale Geschwindigkeit dient, mit welcher sich die Ausnutzung der Betriebsmittel verändern darf; und dadurch, dass das Verfahren des Weiteren enthält, wenn die Änderungsgeschwindigkeit, mit welcher irgendeiner der Knoten seine Betriebsmittel ausnutzt, sein Budget auf der Grundlage lokaler Überwachung an dem Knoten überschreitet, Senden (403) einer Mitteilung von diesem Knoten an einen zentralen Verwalter, wobei die Mitteilung als Hinweis auf ein Betriebsmittel dient, welches das Budget überschreitet, und als Reaktion auf den Empfang der Mitteilung in dem zentralen Verwalter, Ausgeben (305) einer globalen Abfrage von allen der Knoten in dem Netzwerk.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren enthaltend, als Reaktion auf die Ergebnisse des globalen Abfragens, den Schritt des Berechnens der Verwendung von Betriebsmitteln an jedem der Knoten, und das Anpassen der Nutzung von Betriebsmitteln an einem oder mehreren der Knoten auf der Grundlage der berechneten Ausnutzung von Betriebsmitteln.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von getrennten Knoten Kommunikationsserver, Schalter und Brücken und Firewall-Einrichtungen umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von getrennten Knoten Elemente auf Anwendungsebene umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Elemente der Anwendungsebene Server, Leitrechner und Schalter der Schicht 4 bis 7 umfassen.
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