Virtuální laboratoř počítačových sítí, Integrace vzdáleného uživatele do laboratorní topologie a rozšíření spojovacího mechanismu distribuované virtuální laboratoře počítačových sítí
Z VirtlabWiki
(Rozdíly mezi verzemi)
| Verze z 18:16, 27. 8. 2008 Gry72 (Diskuse | příspěvky) ← Předchozí porovnání |
Verze z 20:22, 6. 8. 2009 Gry72 (Diskuse | příspěvky) (→Speciální případy) Následující porovnání → |
||
| Řádka 1: | Řádka 1: | ||
| - | {|align=right | + | * Možnost orientace na [http://vtun.sourceforge.net/tun/ tuntap], resp. [http://i3.cs.berkeley.edu/impl/win/tap-win32.html tap-win32] drivery |
| - | |__TOC__ | + | ** Viz také [http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/people/marcelo/linux-2.4/Documentation/networking/tuntap.txt tuntap.txt] a [http://openvpn.net/papers/BLUG-talk/7.html Slides o OpenVPN] |
| - | |} | + | ** využívá je i openvpn pro vytváření síťových rozhraní |
| + | ** příklad použití Tuntap viz [http://www.secdev.org/projects/etherpuppet EtherPuppet] a [http://www.secdev.org/projects/tuntap_udp/ tuntap_UDP] | ||
| + | * Alternativy řešení problému současného připojení vzdáleného uživatelského PC do laboratorního topologie a do Internetu (nutno zachovat pro přístup k WWW GUI a konzolovému serveru) | ||
| + | ** nevíme, jaký adresní rozsah uživatel má v laboratorní topologii, jakou adresu chce mít na svém PC | ||
| + | ** problém dvou default GW (do lab. topologie a do Internetu) | ||
| + | ** možnost připojení jen do lab. topologie, zamanipulovat u uživatele s routing table (/32 záznamy pro adresy WWW a conserveru) a s ARP záznamy | ||
| + | *** nastavit do tuntap rozhraní na předdefinované MAC adresy a na straně laboratoře odchytávat a přemosťovat | ||
| + | ** jednodušší a rozumnější možnost je nechat nastavení směrování manuálně zcela na uživateli (prefixy použití v lab. topologii nasměrovat na tuntap rozhraní, default asi nechat do Internetu) | ||
| - | [[Image:Eng.gif]] | + | == Filosofie úprav tunelovacího serveru == |
| - | ; [[Brief Project Overview in English]] | + | |
| - | ; [[Media:Prezentace-ENG.pdf|Project Presentation in English]] | + | |
| - | ==Úvodem== | + | === Názvy externích prvků === |
| - | Smyslem projektu '''Virtlab''' je zpřístupnit laboratorní prvky pro praktickou výuku počítačových sítí '''vzdáleně prostřednictvím Internetu'''. Studenti si mohou pomocí WWW rozhraní rezervovat laboratorní prvky na určitý časový interval a následně k nim přistupovat pomocí běžného WWW prohlížeče s podporou Java appletů. Propojení laboratorních prvků se uskuteční '''automaticky podle výběru konkrétní úlohy''' ze souboru nabízených laboratorních úloh, nebo si student může zadat '''svou vlastní topologii'''. | + | * Pro identifikaci vešech rozhraní prvků zůstáva totožný identifikátor prvku jako celku |
| + | * Externí prvek je identifikován IP adresou, na které je dostupný, jeho jednotlivá rozhraní portem | ||
| + | ** lze zavést konvenci pro přemapovávání jména TAP rozhraní v OS a čísla portu | ||
| - | [[Image:virtlab_architektura.jpg|thumb|center|500px|Základní architektura]] | + | === Daná fakta === |
| - | Systém nyní dovoluje '''spolupráci více lokalit''' vzájemně sdílejících síťové prvky a realizaci '''virtuálních síťových topologií přes Internet'''. Fyzické síťové prvky nutné pro vytvoření studentem vybrané topologie jsou v době rezervace '''vyhledávány dynamicky''' ve všech lokalitách. | + | * Úpravám v modulu InternetPort se nevyhneme. Ten zatím umí zasílat enkapsulované pakety jen do lokalit, které má ve své konfiguraci, nikoli dynamicky na adresy vzdálených PC podle adresy zakomponované v názvu prvku |
| + | * Implementovat další modul pro komunikaci přes Internet se vzdálenými PC nechceme - vznikl by další externí vstupní bod ke hlídání, enkapsulace paketů tunelovaných přes Internet by byla duplikována apod. Mimo to pro odchozí směr tunelovací server neřeší cílový modul podle regulárního výrazu a jména interface, ale jména lokality - cokoli pro jinou než místní lokalitu jde automaticky na InternetPort. | ||
| - | ==Historie== | + | === Řešení 1 === |
| - | Myšlenka virtuální laboratoře se vyvinula z potřeby poskytnout možnost řešení praktických laboratorních úloh studentům kombinovaného studia a také zpřístupnit jinak méně využité a často nákladné laboratorní síťové prvky pro samostatnou práci v časech mimo výuku. | + | PC<IP-adresa>@EXTERNAL:vl<port> |
| - | Její vznik inicioval [[Uživatel:Gry72|Petr Grygárek]] a postupně ji realizuje s pomocí '''diplomantů''', zejména inženýrského studia, na '''katedře informatiky'''. Základní koncepce systému byla definována '''v roce 2005''' v diplomové práci [[Uživatel:Nem114|Pavla Němce]], který implementoval i základní prototyp aplikace. O rok později prototyp rozšířil formou diplomové práce [[Uživatel:Kub348|Roman Kubín]], který implementoval bezpečnostní prvky, podporu práce studentů s tutorem a v návaznosti na [[ASSSK | Automatizovaný systém správy síťových konfigurací]] (ASSSK a.k.a. Tatabazmek) vyvinutý v rámci diplomové práce Davida Seidla možnost '''definice vlastní topologie''' propojení síťových prvků podle přání studenta. | + | Tok paketů směrem ven z TS: |
| + | * Podle lokality EXTERNAL (neshodující se s názvem místní lokality) se rámec automaticky pošle na InternetPort | ||
| + | ** ten je modifikován, aby uměl v případě zasílání do lokality EXTERNAL vyčíst ze jména prvku IP adresu a port a tam enkapsulovaný paket poslat, místo hledání cílové adresy v konfiguraci podle jména lokality | ||
| - | Koncepci automatizovaného systému pro spojování topologií poté Petr Grygárek zobecnil, aby bylo možné propojovat '''nejen sériové porty, ale i Ethernet porty včetně trunk spojů'''. Příslušné konfigurační skripty implementoval [[Uživatel:Dvo139|Jiří Dvořák]], čímž vzniklo tzv. '''virtuální spojovací pole'''. Později byla s pomocí [[Uživatel:kuc274|Tomáše Kučery]] do systému implementovány pracovní stanice simulované s použitím instancí '''User Mode Linux''' a za podpory Jiřího Dvořáka také '''virtuální směrovače Cisco 7200''' realizované s použitím projektu '''DynaMIPS/DynaGen'''. [[Uživatel:mil051|Martin Milata]] následně nahradil simulaci stanic pomocí UML použitím '''XEN''', který se ukázal se systémem Virtlab lépe integrovatelný (přístup na konzole pomocí čistého TCP spojení). | + | Tok paketů směrem dovnitř do TS: |
| + | * Paket příjde na InternetPort TS pouze v případě, že má jít na rozhraní některého prvku v místní lokalitě. Na příslušný modul je dále směrován podle regulárního výrazu a názvu cílového rozhraní. | ||
| - | Diplomant Ing. Davida Seidla Petr Sedlář v roce 2007 reimplementoval ASSSK-1 s použitím FPGA (nové zařízení je nazýváno ASSSK-2), což zjednodušilo opakovanou realizaci a řešení výrazně zlevnilo. Ve stejné době dokončili diplomanti [[Uživatel:Vav166|Jan Vavříček]] a [[Uživatel:hra196|Tomáš Hrabálek]] na '''distribuované verzi''' Virtlabu, která umožňuje vytvářet rozsáhlejší topologie z laboratorních prvků umístěných v '''několika lokalitách''' připojených k Internetu a optimálně mapovat fyzické laboratorní prvky pro topologie úloh paralelně požadovaných různými studenty. [[Uživatel:Dvo139|Jiří Dvořák]] reimplementoval podle návrhu Petra Grygárka konfigurační skripty spojovacího pole pro podporu více lokalit, což umožnilo vytváření virtuálních topologií přes Internet pomocí tunelovacího serveru Tomáše Hrabálka. Spojovací systém je nyní nazýván '''distribuovaným virtuálním spojovacím polem''', které dovoluje tunelovat provoz mezi '''segmenty''' virtuálního spojovacího pole umístěnými v jednotlivých lokalitách. | + | Problém: Není možná vzájemná komunikace mezi Remote PC - do lokality EXTERNAL nejde nic poslat. Což ale možná nevadí, protože Remote PC se stejně budou připojovat jen na konektory (příp. násobné). |
| - | ==Aktuální vývoj (duben 2008)== | + | === Řešení 2 - patrně preferované === |
| - | V současné době je provozována distribuovaná virtální laboratoř mezi VŠB-TU Ostrava a SLU OPF v Karviné. Distribuovaná topologie byla vybudována '''s podporou grantu Fondu rozvoje sdružení Cesnet č. 213/2006'''. | + | Nechat všechna vzdálená PC ve své "domovské" lokalitě, implementovat modul RemotePort, který bude na sebe stahovat (regulárním výrazem) všechna rozhraní vl*. |
| - | V. Bortlík v rámci své DP zobecňuje konfigurační skripty distribuovaného virtuálního spojovacího pole a tunelovací server do podoby univerzálního tunelovacího systému - '''heterogenního distribuovaného virtuálního spojovacího pole''', které má za cíl enkapsulovat potenciálně různorodé technologie používané pro spojování laboratorních prvků v jednotlivých lokalitách a sjednotit způsob předávání provozu mezi prvky různých lokalit definicí jednotného formátu enkapsulace rámců tunelovaných přes Internet. Podporováno bude tunelování provozu mezi dvojicemi LAN i WAN portů síťových prvků. | + | Tvar jména remote PC prvku by byl |
| - | V návaznosti na vývoj heterogenního distribuovaného virtuálního spojovacího pole momentálně dále pracujeme na řešeních, která umožní přes Internet tunelovat nejen ethernetové, ale i sériové WAN linky laboratorních prvků. Jedná se zejména o vývoj vlastní víceportové synchronní sériové karty do PC s ovladači pro Linux, další rozšíření ASSSK2 a vývoj plně distribuovaného spojovacího pole na bázi převodníků Ethernet-RS232 propojených počítačovou sítí. | + | PC<IP-adresa>@thissite:vl<port> |
| - | V rámci dokončovaných DP se do systému integruje mechanismus sond pro sledování provozu na libovolné z linek laboratorní topologie (zatím jen Ethernet, později bude zobecněno) a Honeypot server pro simulaci většího množství sítí a služeb. | + | Tok paketů směrem ven z TS: |
| - | '''K vývoji systému mezi sebou rádi uvítáme další spolupracovníky a to i formou diplomových prací (Bc. i Mgr.)''' | + | * Podle rozhraní vlX se pošle na RemotePort, ten přesměruje na InternetPort (ten bude modifikován pro exkrakci IP adresy a portu ze jména prvku v tomto případě |
| + | ** pokud nechceme mít 2 externí vstupní body do TS, jinak by mohl sám enkapsulovat poslat sám přímo na remote PC | ||
| - | ==[[Vývojový tým]]== | + | Tok paketů směrem dovnitř do TS: |
| + | * InternetPort pošle deenkapsulovaný rámec přímo přepínacímu jádru TS a ten dále na příslušný modul (Port). Do modulu RemotePort se dostane pouze v případě, že by šlo o komunikaci Remote PC - Remote PC. I to by ovšem fungovalo. | ||
| + | ** Pokud bychom dovolili 2 externí vstupní body, enkapsulované rámce by vstupovaly přímo do RemotePort | ||
| - | [[Image:vyvojovy_tym.jpg|thumb|center|600px|Vývojový tým (v ne zcela kompletní sestavě)]] | + | Výhodou je, že pokud bychom se pro 2 externí vstupní body do TS přece jen rozhodli, můžeme (např. z důvodu jiné enkapsulace pro přemostění s cizími systémy, jejichž enkapsulaci nemůžeme přizpůsobit naší). Přemostění do jiných systémů bychom ale patrně stejně řešili instalací proxy tunelovacího serveru na straně cizího systému. |
| - | ==Kontakty== | + | Výhodou je znalost, která lokalita je "zodpovědná" za které Remote PC. |
| - | '''Koordinátor vývoje:''' | + | === Řešení 3 === |
| - | e-mail petr''<tecka>''grygarek''<zavinac>''vsb''<tecka>''cz | + | Každé PC svou vlastní lokalitou |
| - | tel. +420 59 732 3243 | + | PC@<ip-adresa>:vl<port> |
| - | '''Celý vývojový tým:''' | + | Má obdobnou nevýhodu jako Řešení 1 (nemožnost přímé komunikace mezi vzdálenými PC) |
| - | virtlab''<zavinac>''cs''<tecka>''vsb''<tecka>''cz | + | == Speciální případy == |
| + | |||
| + | Více prvků na stejné adrese: | ||
| + | |||
| + | Ničemu nevadí, pokud budou mít jejich rozhraní jiné porty | ||
| + | |||
| + | prvek1<158.196.100.100>@ostrava:vl10000 | ||
| + | prvek1<158.196.100.100>@ostrava:vl10001 | ||
| + | . | ||
| + | prvek2<158.196.100.100>@ostrava:vl10002 | ||
| + | prvek2<158.196.100.100>@ostrava:vl10003 | ||
| + | |||
| + | == Interfacing s cizími systémy == | ||
| + | |||
| + | Implementace proxy tunserveru na hranici cizího systému, který se bude jevit jako standardní lokalita. Proxy tunserver bude směrem do Internetu (k ostatním lokalitám Virtlabu) používat standardní Virtlabovou UDP enkapsulaci, pro směr do cizího systému jeho vlastní, | ||
| + | |||
| + | Příklad integrace pro systém s fixní topologií: | ||
| + | |||
| + | Zavedeme speciální typ prvku, který bude obalovat celou cizí topologii s interfacy, která topologie poskytuje ven. V konfiguraci definujeme, že tento prvek je 1x k dispozici v lokalitě cizího systému. S tímto prvkem pak budeme v logických topologiích normálně pracovat a mapovat jej na tuto jedinou jeho instanci. | ||
| + | Toto neřeší problém přístupu na konzoly jednotlivých prvků cizí topologie (kompozitní prvek by měl jen jednu konzoli jako každý jiný prvek). Šlo by řešit proxy konzolovým serverem, který by po přihlášení dovolil výběr konzoly konkrétního prvku (menu + rozvětvení). | ||
Verze z 20:22, 6. 8. 2009
- Možnost orientace na tuntap, resp. tap-win32 drivery
- Viz také tuntap.txt a Slides o OpenVPN
- využívá je i openvpn pro vytváření síťových rozhraní
- příklad použití Tuntap viz EtherPuppet a tuntap_UDP
- Alternativy řešení problému současného připojení vzdáleného uživatelského PC do laboratorního topologie a do Internetu (nutno zachovat pro přístup k WWW GUI a konzolovému serveru)
- nevíme, jaký adresní rozsah uživatel má v laboratorní topologii, jakou adresu chce mít na svém PC
- problém dvou default GW (do lab. topologie a do Internetu)
- možnost připojení jen do lab. topologie, zamanipulovat u uživatele s routing table (/32 záznamy pro adresy WWW a conserveru) a s ARP záznamy
- nastavit do tuntap rozhraní na předdefinované MAC adresy a na straně laboratoře odchytávat a přemosťovat
- jednodušší a rozumnější možnost je nechat nastavení směrování manuálně zcela na uživateli (prefixy použití v lab. topologii nasměrovat na tuntap rozhraní, default asi nechat do Internetu)
Obsah |
Filosofie úprav tunelovacího serveru
Názvy externích prvků
- Pro identifikaci vešech rozhraní prvků zůstáva totožný identifikátor prvku jako celku
- Externí prvek je identifikován IP adresou, na které je dostupný, jeho jednotlivá rozhraní portem
- lze zavést konvenci pro přemapovávání jména TAP rozhraní v OS a čísla portu
Daná fakta
- Úpravám v modulu InternetPort se nevyhneme. Ten zatím umí zasílat enkapsulované pakety jen do lokalit, které má ve své konfiguraci, nikoli dynamicky na adresy vzdálených PC podle adresy zakomponované v názvu prvku
- Implementovat další modul pro komunikaci přes Internet se vzdálenými PC nechceme - vznikl by další externí vstupní bod ke hlídání, enkapsulace paketů tunelovaných přes Internet by byla duplikována apod. Mimo to pro odchozí směr tunelovací server neřeší cílový modul podle regulárního výrazu a jména interface, ale jména lokality - cokoli pro jinou než místní lokalitu jde automaticky na InternetPort.
Řešení 1
PC<IP-adresa>@EXTERNAL:vl<port>
Tok paketů směrem ven z TS:
- Podle lokality EXTERNAL (neshodující se s názvem místní lokality) se rámec automaticky pošle na InternetPort
- ten je modifikován, aby uměl v případě zasílání do lokality EXTERNAL vyčíst ze jména prvku IP adresu a port a tam enkapsulovaný paket poslat, místo hledání cílové adresy v konfiguraci podle jména lokality
Tok paketů směrem dovnitř do TS:
- Paket příjde na InternetPort TS pouze v případě, že má jít na rozhraní některého prvku v místní lokalitě. Na příslušný modul je dále směrován podle regulárního výrazu a názvu cílového rozhraní.
Problém: Není možná vzájemná komunikace mezi Remote PC - do lokality EXTERNAL nejde nic poslat. Což ale možná nevadí, protože Remote PC se stejně budou připojovat jen na konektory (příp. násobné).
Řešení 2 - patrně preferované
Nechat všechna vzdálená PC ve své "domovské" lokalitě, implementovat modul RemotePort, který bude na sebe stahovat (regulárním výrazem) všechna rozhraní vl*.
Tvar jména remote PC prvku by byl
PC<IP-adresa>@thissite:vl<port>
Tok paketů směrem ven z TS:
- Podle rozhraní vlX se pošle na RemotePort, ten přesměruje na InternetPort (ten bude modifikován pro exkrakci IP adresy a portu ze jména prvku v tomto případě
- pokud nechceme mít 2 externí vstupní body do TS, jinak by mohl sám enkapsulovat poslat sám přímo na remote PC
Tok paketů směrem dovnitř do TS:
- InternetPort pošle deenkapsulovaný rámec přímo přepínacímu jádru TS a ten dále na příslušný modul (Port). Do modulu RemotePort se dostane pouze v případě, že by šlo o komunikaci Remote PC - Remote PC. I to by ovšem fungovalo.
- Pokud bychom dovolili 2 externí vstupní body, enkapsulované rámce by vstupovaly přímo do RemotePort
Výhodou je, že pokud bychom se pro 2 externí vstupní body do TS přece jen rozhodli, můžeme (např. z důvodu jiné enkapsulace pro přemostění s cizími systémy, jejichž enkapsulaci nemůžeme přizpůsobit naší). Přemostění do jiných systémů bychom ale patrně stejně řešili instalací proxy tunelovacího serveru na straně cizího systému.
Výhodou je znalost, která lokalita je "zodpovědná" za které Remote PC.
Řešení 3
Každé PC svou vlastní lokalitou
PC@<ip-adresa>:vl<port>
Má obdobnou nevýhodu jako Řešení 1 (nemožnost přímé komunikace mezi vzdálenými PC)
Speciální případy
Více prvků na stejné adrese:
Ničemu nevadí, pokud budou mít jejich rozhraní jiné porty
prvek1<158.196.100.100>@ostrava:vl10000 prvek1<158.196.100.100>@ostrava:vl10001 . prvek2<158.196.100.100>@ostrava:vl10002 prvek2<158.196.100.100>@ostrava:vl10003
Interfacing s cizími systémy
Implementace proxy tunserveru na hranici cizího systému, který se bude jevit jako standardní lokalita. Proxy tunserver bude směrem do Internetu (k ostatním lokalitám Virtlabu) používat standardní Virtlabovou UDP enkapsulaci, pro směr do cizího systému jeho vlastní,
Příklad integrace pro systém s fixní topologií:
Zavedeme speciální typ prvku, který bude obalovat celou cizí topologii s interfacy, která topologie poskytuje ven. V konfiguraci definujeme, že tento prvek je 1x k dispozici v lokalitě cizího systému. S tímto prvkem pak budeme v logických topologiích normálně pracovat a mapovat jej na tuto jedinou jeho instanci. Toto neřeší problém přístupu na konzoly jednotlivých prvků cizí topologie (kompozitní prvek by měl jen jednu konzoli jako každý jiný prvek). Šlo by řešit proxy konzolovým serverem, který by po přihlášení dovolil výběr konzoly konkrétního prvku (menu + rozvětvení).
