硕士学位论文-基于IP网管的自动巡检系统的设计与实现.pdf

北京邮电大学硕士学位论文基于IP网管的自动巡检系统的设计与实现姓名：廖霄申请学位级别：硕士专业：计算机应用指导教师：杨文川20070223北京邮电大学硬士毕业论文基于口同管的自动邂检系统的设计与实现独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：争日期：堡严一关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：导师签名：争醐：学4斗一吼善夸一2北京邮电大学磺士毕业论文基于口同臂的自动邂检系统的设计与实现基于IP网管的自动巡检系统的设计与实现摘要我国的电信业改革的深入和竞争的加剧，特别是随着IP网络的规模的扩大和业务的迅速增长，迫切要求移动运营商加快IP数据网管系统的建设，来提高维护管理水平，保证移动数据业务向更深层次的发展。对网络设备的日常巡检是网络管理的重要组成部分，目前我国电信运营商对网络设备的巡检很大一部分还停留在通过设备终端登陆的巡检阶段，并且只是对网络设备的简单监视，没有自动化的综合分析能力，这大大地影响了企业的工作效率，浪费了许多人力。本文通过研究现代网络管理理论，设计了基于IP网管的自动巡检系统。自动巡检系统是实现对网络设备的日常巡检维护的自动化，电子化的一个网络管理系统。本文的主要贡献在于实现了：l、维护作业的自动化：系统将日常维护人员的工作，通过脚本、作业等方式自动对设备进行日常巡检操作，实现巡检作业电子化、自动化、集中化，使日常的巡检工作能够自动执行而无需维护人员在终端通过键入命令来执行。2、良好的系统扩展性：本系统不但可以实现对目前运行的各种IP数据业务不同设备的日常巡检，而且具有良好的可扩展性，可以应对未来数据业务发展的需求。3、对系统进行了实现：目前该系统已经部署到某电信运营商。自动巡检系统通过数据采集，数据分析和数据呈现三个部分的有机结合，构成了网络维护端到端业务流程的实现。该系统的部署增加了维护工作的主动性和有效性，同时无需增加大量人力，节约了劳动成本。关键字：球网管网络运维自动巡检系统数据采集北京邮电大学硕士毕业论文基于口同管的自动遂柱系统的设计与安现THEDESIGNANDn佃LEME阿咖oNOFAIUSBASEDONIPNETWORKM魄NA(狃伍NTSYS，IEMWjtllthedeepeningofreandcompetitionintensifiesespeciallywiththerapiddevelopmentofmobiledataservicesandcompetitioninmarkets，itdemandsthatthecaITiffr$carryoutconstructionofadministrationofnetworksandimprovethecapabilityofadministrationandlayoutandpromptthedevelopmentmobiledataservicesTheday-to-dayinspcctionofthetelecomnetworkisanimportantpartoftelecomnetworkmanagernentAtpresentthecarrierslargepartofthenetworkequipmentsinspectionisstillinthestageofmanual，anditisonlythesimplesurveillancetothenetworkelementnoautomaticcapabilitiesforcomprehensiveanalysisalsolackofastandardmanagementprocessItinfluencedtheenterpriseSemciencyandwastedalotofmanpowerOnthebasisofstudyingtheModernnetworkmanagementtheorythispaperdesignstheAutoRunningandInspectionSystem(ARIS)皿eARISisanetworkmanagementsystemthatimplementsthenetworkdementsoperationandmaintenanceintheofautomaticandelectronicThemaincontributionsofthispaperare勰follows：1111cARISdotheroutineinspectionworkautomaticallythroughtheofscriptandoperationstoreplacethejoboftheoperatorsItCanmaketheoperatingworkselectronic，automabcconcentratcd，whatmakesthedailymonitorworkimplementingautomaticallySOthatitisnolongerneededtotheconnnandintheterminalmanually2n虻ARISnotonlyimplementstheday-to-dayinspectionfordifferentofexitingservicesanddevices，butalsohasgoodscalabilityAnditcalldealwiththefuturedevelopmentn(，edgofthedataservices3ThispaperimplementstheARISandtheARIShasdeployedtoatelecomoarrierThroughanorganiccombinationofthedatacollectiondataanalysisanddataviewtheAutoRunningandImplementingSystem(aRIS)implementstheend-to-endbusiness口rocessofthenetworkmaintenanceThiSsystemcanmakethejobmoree伍cientwiththesamemanpowerwhichm戗uLsitcallsavethecostsalotKeyWords：11networkmanagementARISDatacollection4北京邮电大学硕士毕业论文基于IP同管的自动遇检系统的设计与实现11课题背景第一章绪论随着我国电信行业体制改革的越来越深化，电信行业面临着越来越激烈的竞争。为适应竞争的需要，电信运营商需要将业务的重点从初期只注重网络基础设施建设，转移到有效地运营网络和开展服务上来，即最大限度地利用现有网络。尤其目前数据业务增长迅速和市场环境竞争的日益激烈，这一切都迫切要求运营商需要加快管系统的建设，提高维护管理水平和规划能力，保证通信业务向更深更广层次的发展。网络管理系统是网络的重要组成部分，是保证网络系统高效、可靠、经济和安全运行的重要支撑手段。由于通信技术的高速发展，网络规模不断扩大，网络复杂性的日益提高，对网络管理系统的要求越来越高，对网络管理技术的要求也越来越高。当前IP网络技术和Internet的迅速发展和普及，基于IP的网络越来越成为电信网的重要组成部分和业务网络。一方面更多的新业务(如Internet接入、GPRS、短消息增值业务等)运行在IP网络上，另一方面各种业务运行必不可少的运营支撑系统(如计费、营业、客服等)运行在IP网络上，同时用户对网络服务的质量提出了更高的要求，因此运营商迫切需要一个高安全、高可靠、可管理、可运营的IP网。随着IP网络的规模的扩大和业务的增长，网络的管理和维护的工作量和难度越来越大。一套综合的贴近用户网络管理和维护需求的网络和业务管理系统是进行有效网络管理的必备工具。它在设计时要充分考虑运营商IP网的网络结构和网管现状，形成了一套实用、可扩展的运营商IP管理系统，实现针对运营商IP网络的告警、性能、配置和安全管理，使管理人员能及时掌握运营商IP网络和业务的运行状态。从发展趋势来讲，IP网管系统必须能够面向各种业务，各个专业对数据通信网的运营管理起到决策指导的作用，需要有良好的体系架构，达到网络管理手段的现代化；能够满足生产、管理、决策等不同层面需求的专业网络管理和为信息化平台提供所需数据和信息；能够用于现有的多厂商、多技术、以数据业务为中心的网络。12IP数据网管现状我国对通信网的维护管理仍主要依靠各厂商的网管系统，如HP的OpcnViewIBM的NetView3Com的TranscendNetworking等等，它们都己在各种实际环境下7北京邮电大学硕士毕业论文基于球胃管的自动遂检系统的设计与实现有了相当的影响。这些网管产品可分为通用型(如OpenViewNetView等)和专用型(如CiscoWorks等)。通用型网管系统的缺点是费用较高，而且都需要二次开发；专用型网管系统的缺点是：过于专一，只限于某厂家或某型号的产品，不适合于目前的多厂家异构环境。最主要的是这两种产品类型都不能很好的适应国内网络的现状及管理需求，这对我国网络的建设与发展十分不利。因此，研制适合我国自己情况的网络管理系统势在必行。总结当前国内IP网管建设中存在的一些主要问题有：1、信息孤立，无法共享：主要表现为各专业系统之间无法互通信息，无法实现数据共享。2、无综合分析能力：由于信息不能共享，就不能准确的了解整个网络的运行情况，无法进行全程全网的综合分析工作，必须由人工进行综合和判断，降低了工作效率和准确性。3、系统界面不一致：各专业网管系统有很多功能是类似的，但由于开发商采用不同的开发环境和技术，使得操作界面差异较大，人为地加大了管理、维护和使用的难度。4、无法统一调度和管理网络资源：由于无法数据共享。无法综合分析，所以无法统一调度网络资源，降低了网络资源的利用率。5、无法进行统一的操作和控制：由于设备的操作协议、操作方式差异较大，系统操作方式和命令无法进行统一。即各厂家的管理系统很难兼容或互通，不能统一管理。针对以上网络管理中存在的问题，各网络运营商希望能够在目前网络管理基础上建立一个综合的网络管理系统，以实现网络管理的统一。这就有了综合网络管理的需求，即把现有的独立的不同网管系统进行整合，实现兼容和互操作性，形成一个界面友好、功能齐全的网络管理系统新的综合网管系统的开发应在上述几个方面进行重点研究与突破，使网管系统能跟上IP网络的快速发展，真正发挥管理的功能，并能指导网络的规划与发展。13课题来源目前，某电信运营商正在全力建设IP数据网管系统，以达到对所有数据业务进行综合管理。目前要实现的IP数据网管系统二期工程，其主要的目标是建设一个综合管理网管系统，将数据业务中的不同业务进行综合管理，其中包括CMNET、短信中心、短信网关、GPRS、WLAN、VOIP、WAP和MMS等业务，通过建设IP网管系统二期工程，希望能够实现对各业务集中管理、集中监控、集中维护。在该公司IP数据网管二期工程中，自动巡检系统是“数据业务操作维护支持北京邮电大学硬士毕业论文基于同管的自动逛检系统的设计与实现系统解决方案”的重要子系统之一，其他子系统都是以它为主要依托。自动巡检系统是针对该公司数据维护中心在业务巡查的需要而实施的系统。该公司希望可以利用一个自动维护系统来取代现有的人手巡查方式，将现在所有可以通过远程登录到网络设备发指令来进行的巡查工作，用预先编写的脚本来取代这方面的工作。脚本根据既定的程序发出指令，将结果收集及存储，并透过分析程序得出巡查的结果。巡查结果可以通过一个核查界面来做最后核查和修改，最后用半自动的方式透过EOMS的接口将有关的数据传送到EOMs系统内。以该公司为例，其数据业务维护中心负责该通信公司全部数据业务设备及部分集团公司设备的维护工作，包括：GPRS系统、彩信系统、WAP系统、短信中心、短信网关、CMNET、VOIP系统、NAS系统、RADIUs系统、M-GROUP系统、位置服务系统等。其中每套系统又包括多套不同厂家的设备或是相同厂家的多台设备，由于设备种类繁多，数量也很大，而且由于各业务系统的设备工作原理存在差异，使维护人员维护难度较大且任务繁重，维护工作较为被动，迫切需要一套自动运行维护系统来实现日常巡检的自动化。14论文组织结构全文共分五章。本章介绍了本课题工作的背景及课题来源，还简单介绍了当前我国IP数据网管的发展现状和本文的结构。第二章首先介绍了网络管理的一些理论，包括现代网管模型，网络管理协议，五大网络管理功能以及IP网管的特点等，然后就系统的开发背景和系统要实现的目标进行了描述，指出了本系统根IP网管的关系，最后给出了自动巡检系统开发原理和系统架构，包括架构各部分的要实现功能介绍。第三章重点描述了自动巡检系统的设计，包括系统功能结构，各模块间的接口设计、系统运行结构、系统数据流以及使用方法等。第四章是自动巡检系统的系统实现，包括系统运行环境、系统部署图及其开发中使用到的关键技术，系统采集脚本实现的介绍以及系统实现界面等。第五章总结了本文所做的工作以及自动巡检系统存在的一些缺点和需要进一步改进和开展的工作。9北京邮电大学硕士毕业论文基于IP同管的自动邂检系统的设计与实现21IP网管系统概述第二章系统分析网络管理已经成为计算机网络和电信网研究中最重要的内容之一，它是一种网络可靠性的保证，也是网络提高效益的一种方式。网络中采用的先进技术越多，规模越大，网络的维护和管理工作也就越复杂。网络管理是指对网络的运行状态进行监测和控制，使其能够有效、可靠、安全、经济地提供服务。从这个定义可以看出，网络管理包含两个任务，一是对网络的运行状态进行监测，二是对网络的运行状态进行控制。通过监测了解当前状态是否正常，是否存在瓶颈问题和潜在的危机，通过控制对网络状态进行合理调节，提高性能，保证服务。监测是控制的前提，控制是监测的结果。从某种意义上说，网络管理具体地说就是网络的监测和控制。网络管理的目的在于最大限度地增加网络的可用时间，提高网络单元的利用率、服务质量、安全性和经济效益，简化多制式、多厂商混合网络环境下的管理和控制网络运行成本，提供网络规划的依据。IP网络和电信网络的管理技术是分别形成的，但到后来渐趋同化，差不多具有相同的管理功能和管理原理，只是在网络管理上的具体对象上有些差异。IP网络是在逻辑连接上基于TCPIP协议及其相关的扩展和扩充协议规定而建立的数据网络。从通信的角度，它是一个通过多种通信线路和方式连接计算机等设备组成的结构松散的网络，从信息资源角度，它是一个集各种信息资源为一体的数据资源网络。IP网络管理相对一般电信网络管理是一种更全面的管理，但从网络管理的定义、任务、目的、管理功能来说，它还是属于传统电信网管的范畴。下面简要介绍网络管理的模型、功能、使用的协议、以及IP网络的特点等。211网管系统结构网络管理系统的结构即网络管理模型，由于现在电信网络业务的迅速发展和Intranet的不断普及，网络管理模型也随之发展。现阶段应用较多的网管模型是将Intranet技术与现有的网络管理技术相融合，为网络管理人员提供更有分布性和实时性，操作更方便，能力更强的网络管理模型，现代网络管理模型结构一般如下图所示：10北京邮电大学硕士毕业论文基于同管的自动遇检系统的设计与实现图2-1现代网管系统结构图如上图所示，现代网管系统结构一般是三层结构，它在网络管理平台上叠加一个中心服务器，使其成为用户界面的网络管理的代理。其中网络管理平台使用SNMP、CMIP或其它接口方式实现对网络管理信息的获取，即使用网管协议对网络上的设备如路由器、交换机、服务器等进行访问，然后将采集的数据分析处理、存储；管理人员通过用户界面向中心服务器发送业务操作请求，实现对网络的检测和控制；中心服务器是一个中间层，它接收网管平台的采集到的数据，存储到数据库服务器，然后对界面的请求做出响应。用户界面与中心服务器之间的接口的实现一般使用cs或者BS模式。中心服务器与网管平台一般是分布式部署，它们之间的接口可以使用API，RMI等实现。而网管平台对被管设备的数据采集的实现使用较多的一般是基于SNMP协议的方法，也有基于CMIP协议以及其它一些方法的数据采集。这种网管模型相对于传统的网络管理系统，具有地理上和系统上的可移动性和平台的独立性等优点。由于在传统的网络管理系统上，管理员要查看网络设备的信息，必须在网管中心进行操作，而这种网管模型可以通过客户端从网络内部任何一台设备上进行网管操作，因此现有模型具有可移动性的邮电；平台的独立性是指根据此模型开发的应用程序可以在各种环境下使用，包括不同的操作系统、体系结构和网络协议，无须进行移植，另外这种管理系统的结构具有统一的管理程序界面，而且互操作性好。下面重点介绍网管平台与网络设备之间交换信息的网管协议如SNMP，北京邮电大学硕士毕业论文基于IP两瞥的自动邂检系统的设计与实现CMIP以及网络管理要实现的五大网络管理功能。网管协议1、基于OSICMIP协议的网管基于OSICMIP协议的网络管理建立在OSI的两个开放系统的概念之上。系统管理模型的核心是一对相互通信的系统管理实体。它采取一个独特的方式使两个管理进程之间相互作用。即，管理进程与一个远程系统相互作用，去实现对远程资源的控制。在这种简单的体系结构中，一个系统中的管理进程担当管理者角色，而另一个系统的对等实体(进程)担当代理者角色，代理者负责提供对表示被管资源的被管对象的访问。前者被称为管理系统，后者被称为被管系统。在系统管理模型中，管理者角色与代理者角色不是固定的，而是由每次通信的性质所决定的。担当管理者角色的进程向担当代理者角色的进程发出操作请求，担当代理者角色的进程对被管对象进行操作和将被管对象发出的通报传向管理者。为了支持管理进程和代理之间的通信，oSI提出了公共管理协议CMIP。CMIP位于应用层，直接为管理进程和代理提供服务。提供CMIP服务的实体被称为系统管理应用实体(SMAE)。sMAE有3个元素：联系控制元素(ACSE)、远程操作服务元素(ROSE)、以及公共管理信息服务元素(CMISE)。OSI管理信息采用连接型协议传送，管理者和代理者是一对对等实体(peerentities)，通过调用cMISE来交换管理信息。CMISE提供的服务访问点支持管理者和代理者之间的联系(association)。CMISE利用ACSE和ROSE来实现管理信息服务。CMISE分为两个部分：clIs，描述提供给用户的服务；CMIP，描述完成CMIS服务的协议数据单元及其相关联的过程。cMIs定义了提供给031系统管理的服务，这些服务由管理进程调用进行远程通信。CMIS包括相关联服务、管理通知服务和管理操作服务，cMIS共提供了七种服务原语。CMIP定义了管理信息传输过程和CMIS管理业务的语法。伽IP是提供管理信息传输服务的应用层协议。它接受管理应用进程的cMIs服务原语，构造特定的应用层协议数据单元，通过会话层或其他协议层传送到对等的LMIP协议实体，再传送到用户进程。CMIP支持CMIS提供的上述服务，它在CMISE间传递管理信息。在OSI的基于CMIP的系统管理模型中，对网络资源的信息的描述是非常重要的，0sI提出了基于CMIP的管理信息模型作为标准管理信息模型，它采用面向对象技术，提出了被管对象的概念对被管资源进行描述。在0SI管理框架中，将给定系统的被管对象的集合定义为管理信息库(MIB)。被管对象使用管理对象定义指南(GDMO)描述，被管对象间的关系主要包括继承和包含关系。继承关系描述的是管理对象类之间的关系，它与面向对象方法中继承的概念是一致的。包含12北京部电大学硕士毕业论文基于罔管的自动巡检系统的设计与实现关系描述的是管理对象实例问的关系，实际上可以看作是现实世界中的包含关系。0SI的CMIP网络管理是以更通用、更全面的观点来组织一个网络的管理系统，它的开放性、着眼于网络未来发展的设计思想，使得它有很强的适应性，能够处理任何复杂系统的综合管理。然而，正是OSI系统管理这种大而全的思想，导致了许多缺点：(1)0SI系统管理违反了OSI参考模型的基本思想；(2)故障管理的问题，由于0SI系统管理用到了OSI各层的服务传送管理信息，使得OSI系统管理不能管理通信系统自己内部的故障；(4)缺乏管理者特定的功能描述。OSI系统管理标准仅仅定义了每个独立的管理操作，但并没有定义这些操作的序列，以完成管理者要解决的特定问题；(5)OSI系统管理太复杂，CMIP的功能极其灵活强大，使得OSI系统管理方法过于复杂，从而OSI系统管理与实际的应用存在差距，OSI在实际应用中不成功；(6)缺乏相应的开发工具，代理系统成本太高；(7)OSI系统管理虽然管理信息建模是面向对象的，但管理信息传送却不是面向对象的，OSI系统管理不是纯面向对象的。2、基于SNIP协议的网管与OSI的CMIP网管不同，基于SNMP协议的网管体系结构是一种非对称的二级结构，即管理者和代理分别配置，不能互换角色。SNMP管理体系结构由管理者、代理和管理信息库(MIB)三部分组成。管理者(管理进程)是管理指令的发起者，这些指令包括一些管理操作。管理者通过各设备的管理代理对网络内的各种设备、设施和资源实施监视和控制。代理负责管理指令的执行，并且向管理者报告管理对象发生的一些重要事件。代理具有两个基本功能：1)从MIB中读取各种变量值；2)在MIB中修改各种变量值。MIB是一个概念上的数据库，由管理对象组成，各个代理负责管理MIB中属于本地的管理对象，各管理代理控制的管理对象共同构成全网的管理信息库。SNMP的MIB仅仅使用了ASN1的有限子集。它采用了四种基本类型(INTEGER、OCTETSTRING、NULL和OBJECTIDENTIFIER)和两个构造类型(SEQUENCE和sEQuENcEOF)来定义SNMF的MIB。所以，SNMPMIB仅仅能够存储简单的数据类型(标量型和二维表型)。SMI采用ASN1描述形式，定义了INTERNET六个主要的管理对象类型：网络地址、IP地址、时间标记、计数器、北京郯电大学硕士毕业论文基于口舟管的自动避检系统的设计与实现计量器和非透明数据类型。SMI采用ASNI中的宏形式来定义SNIP中对象的类型和值。SNMP是一个异步式请求响应协议。SNMP实体不需要在发出请求后等待响应。SNMP中包括了四种基本的协议交换过程，共有四种操作：(1)Get用来提取指定的网络管理信息；(2)Getnext提供扫描MIB树和依次检索数据的方法；(3)Set用来对管理信息进行控制；(4)Trap用于通报重要事件的发生。在这四个操作中，前三个是请求，由管理者发给代理，需要代理给管理者发出响应，最后一个则是由代理发给管理者，但并不需要管理者响应。SNtlP已经经历了v1，v2，v3三个版本的不断发展和完善。SNMPVl最初被设计成临时性协议，提供最小限度的网络管理功能，但Vl命令简单，网络占用小，战胜了其他功能强大但实现复杂的协议。SNMPV2C提供了对分布式的网络管理策略的支持，允许一些系统同时担任管理者和代理者两种角色，在其他方面也做了一定的改善。SNMPV3的重点放在安全性上，提供了加密和鉴别相结合的方案，而协议底层部分等同于V2。SNMP最大的优点就是简单，比较容易在大型网络中实现。SNMP不需要长时间来建立，也不给网络增加过多的压力。它的简单性还体现在，对一个用户而言，他可以比较容易地通过操作MIB(管理信息库)中的若干被管对象来对网络进行监测；SNHP的另一个优点是它目前已经获得了广泛的使用和支持，成为事实上的工业标准，几乎所有主要的网络互连硬件制造厂商的产品都支持SNMP。但是SNIlP有许多自身难以克服的缺点：(I)SNIlP不适合于大型网络管理，因为它是基于轮询机制，这种方式有严重的性能问题；(2)SNMP不适合于查询大量的数据；SNMP的Trap是无确认的，这样有可能导致不能确保非常严重的告警是否发送到管理者；(3)安全管理较差；(4)不支持如创建、删除、更新等类型的操作，要完成这些操作，必须用Set命令间接的触发；(5)SNMP的MIB模型不适合比较复杂的查询。网管功能网络管理结构是为提供网络管理功能服务的，网络管理功能才是完成管理任务的直接手段。国际标准化组织ISO定义了网络管理的五大功能，它们是配置14北京邮电大学硕士毕业论文基于同警的自动邂检系统的设计与实现管理、性能管理、故障管理、计费管理和安全管理，如下所述：l、配置管理配置管理就是定义、收集、监测和管理系统的配置参数，使得网络性能达到最优。配置参数包括(但不局限于)设备资源、它们的容量和属性，以及它们之间的关系。配置管理的功能包括设置设备参数、初始化和关闭网络资源、根据请求向网管中心反馈特定的数据等。配置管理的目的在于随时了解系统网络的拓扑结构以及所交换的信息，包括连接前静态设定的和连接后动态更新的。2、性能管理性能管理主要是收集和统计数据(如网络的吞吐量、用户的响应时间和线路的利用率等)，以便评价网络资源的运行状况和通信效率等系统性能，分析各系统之间的通信操作的趋势，或者平衡系统之间的负载。性能管理包括以下几个步骤：(1)从被管对象中收集网络管理者感兴趣的那些变量的性能参数；(2)对被管对象的性能数据的进行统计和分析，以判断是否处于正常水平；(3)为每个重要的变量决定一个适合的性能门槛值，超过该槛值就意味着网络的故障，即检测性能故障、产生性能告警、报告性能事件；(4)形成并改进性能评价准则和合适的性能门限。性能分析的结果可能会触发某个诊断测试过程，或者引起网络重新配置以维持网络预定的性能。3、故障管理故障管理是网络管理最基本的功能，指系统出现异常情况下的管理操作，简单地说，就是找出故障的位置并进行恢复。其目标是自动监测、记录网络故障并通知用户，以便网络有效地运行。故障管理用于保证网络资源的无障碍无错误的运营状态，包括障碍管理、故障恢复和预防保障。故障管理的内容有告警、测试、诊断、业务恢复、故障设备更换等。预防保障是为网络提供自愈能力，在系统可靠性下降，业务经常受到影响的准故障条件下实施。在实际运用中，网络故障管理包括以下几个步骤：(1)检测故障、判断故障症状：依赖于对网络设备的状态监测；(2)隔离故障：通过诊断、测试辨别故障根源，对根源故障进行隔离；15北京邮电大学硕士毕业论文基于IP同臂的自动逝检系统的设计与实现(3)故障修复：不严重的简单故障通常由网络设备通过本身具有的故障检测、诊断和恢复措施予以解决；(4)记录故障的监测及其结果。4、计费管理计费管理负责记录网络资源的使用情况和使用这些资源的代价，包括：(1)统计已被使用的网络资源和估算用户应付的费用；(2)设置网络资源的使用计费限制，控制用户占用和使用过多的网络资源；(3)对为了实现某个特定通信目的所引用的多个网络资源进行联合收费的能力。计费管理的目标是衡量网络的利用率，以便一个或一组用户可以按规则利用网络资源，这样的规则使网络故障降低到最小(因为网络资源可以根据其能力的大小而合理地分配)，也可使所有用户对网络的访问更加公平。为了实现合理的计费，计费管理必须和性能管理相结合。5、安全管理安全管理是指按照本地的指导来控制对网络资源的访问，以保证网络不被侵害(有意识的或无意识的)，并保证重要信息不被未授权的用户访问。例如，管理子系统可以监视用户对网络资源的登录，从而对那些具有不正确访问代码的用户加以拒绝。网络中主要有以下几方面的安全问题：网络数据的私有性(保护网络数据不被侵入者非法获取)；授权(防止侵入者在网络上发布错误信息)；访问控制(控制对网络资源的访问)。相应地，网络安全管理包括对授权机制、访问机制、加密和加密关键字的管理，另外还要维护和检查安全日志，包括：创建、删除、控制安全服务和机制；与安全相关信息的发布；与安全相关事件的报告。212Ill网管的特点和传统电信网管在管理内容、管理功能以及使用的管理体系结构上相比，IP网管具有以下特点：网管的内容：电信网的网管主要是面向网络设备、用户以及网络本身传递信16北京郎电大学硕士毕业论文基于m罔管的自动邂检系统的设计与实现息的完成性、准确性和质量；而IP网管不仅包括了电信网管的内容，还包括了信息数据的管理，包括存储、应用及安全等。网管系统的形成：IP网管系统是由多个IP子网的网管系统构成，各个子网网管系统包括了网络自身、用户、信息传输和信息数据等的管理，llplP网管系统以子网的网管系统为基础；电信网网管系统是以本地电话网管系统单位互连而成的，本地电话网管系统包括各个专业化的网管系统，将其互连才能形成完整的，综合的网管系统。故障、性能和配置管理：IP网管系统和电信网管系统都包括了这三部分管理应用，其应用功能结构基本一致，只是在具体的参数上有所差别。计费管理：电信网的计费管理多数情况以时长为依据进行计费和管理；而IP网络的计费不仅以时长为依据，同时还将信息量和信息类别作为计费依据。安全管理：从系统角度而言，电信网网管系统主要针对网络系统本身和网络服务；而IP网网管更侧重于网络本身和数据安全等，采取的技术手段较多。协议及体系结构：尽管不同的网管系统可以遵循不同的协议和框架，如电信网网管协议既可以用cMiP也可以用sNMP，还可以用TMN的相关协议；IP网管多用SNMP及改进协议，但也可以使用一些其他的协议、方式实现网络的管理。22自动巡检系统概述221系统需求网络的运行维护是网络管理工作中必不可少的一个组成部分，运维即运营商维护中心的运维人员对设备和系统所进行的日常巡检。巡检是所有运营商以及其他企业网络管理人员日常对被管理设备的例行维护工作，通过定期登录设备来查看设备运行状况和设备上安装的应用系统的运行情况，及时发现可能存在的潜在问题，提高网络运行的效率。在初期，通常都是由主管部门专家根据设备情况制定日常维护的标准，如某电信运营商的数据网日常巡检手册，包括对于各种不同网络设备需要查看的指标，以及查看设备指标的手段(如命令或流程)，由运行维护人员逐个登录设备，通过一些命令(如：vmstat查看主机CPU利用率，dfk查看磁盘空间的使用情况)来查看设备关键资源的使用情况，如：查看路由器设备的CPU利用情况、内存的使用情况等，然后将巡检得到的结果填写到日常巡检报表中，若发现问题则通过填写故障单方式启动设备维护流程对设备进行维护。日常巡检报表将定期提交相关主管部门备案，以分析现网运行的健康状况，为网络规划提供参考资源。随着维护水平的提高，部分维护人员开始使用一些脚本工具，将一些常用的17北京邮电大学硕士毕业论文基于口阿臂的自动邂检系统的设计与实现日常巡检工作通过脚本的方式固定下来，通过手工自动编写脚本，并自动生成维护结果记录，这大大的减少了维护人员的工作量，并减少了出错的几率，但这种方式有他自身存在的问题，首先是不利于集中管理，版本无法控制，给设备安全造成了隐患；其次是由于维护人员水平不一样，编写的脚本也各不相同，维护人员的成果无法共享，无法实现知识的积累；最后是随着维护水平的提高，需要增加很多新的维护内容，在分散管理的情况下操作困难，因此需要对日常的维护工作进行集中统一的管理。随着业务的快速发展，电信网络规模不断膨胀，运营商维护人员需要维护的业务系统也不断增加，以某电信运营商为例，其数据业务维护中心负责该通信公司全部数据业务设备及部分集团公司设备的维护工作，包括：GPRS系统、彩信系统、WAP系统、短信中心、短信网关、CMNET、VOIP系统、NAS系统、RADIUS系统、MGR叫P系统、位置服务系统等。其中每套系统又包括多套不同厂家的设备或是相同厂家的多台设备，由于设备种类繁多，数量也很大，而且由于各业务系统的设备工作原理存在差异，使维护人员维护难度较大且任务繁重，维护工作较为被动，也迫切需要一套自动巡检系统来实现日常巡检的自动化。222系统目标自动巡检系统是某电信运营商IP综合网管建设的重要内容，它是该电信运营商的IP综合网管二期的重要子系统之一。自动巡检系统将日常维护人员的工作，通过脚本、作业等方式自动对设备进行日常操作巡检，实现巡检作业电子化、自动化、集中化，使日常的巡检工作能够自动执行而无需维护人员在终端通过键入命令来执行。它使用一种新数据采集手段实现性能和故障告警管理，并使得结果浏览能够集中化。它具有指令执行的自动化、维护作业的自动化、良好的系统扩展性、结果浏览的集中化等功能特点。自动巡检系统的建设是为了应对竞争，实现维护中心对网络的实时监控，实现各种资源、数据管理的数字化，维护管理的“无纸化”，为日常设备维护管理提供良好服务，提高设备总体维护水平和部门综合管理能力而进行的。自动巡检系统的建设采用了三层式J2EE架构的体系结构，将先进的EJB、RMI等技术与运营商设备维护中心的实际生产维护管理工作结合起来，是一套能有效提高劳动生产率的维护管理自动化系统。自动巡检系统不但需要实现日常维护工作的自动化，而且要对网络的性能进行实时的监控，随时发现网络中的故障。自动巡检系统的用户主要是数据业务维护中心的人员，但是根据他们的工作性质的不同把他们分成三类。第一类是业务组的人员，是网络设备的专家。他们需要按照集团制定的巡查计划，定制巡查内的实际程序和指令，以及分析的手段北京邮电大学磺士毕业论文基于同管的自动邂检系统的设计与实现和标准。因此他们需要拥有编写脚本和测试脚本的权限。第二类是管理员或是主管级人员，是负责审批和调度的工作。他们需要确保脚本的功能是可以满足巡查计划内的要求从而进行审批，并按照计划的时间表进行调度，包括脚本的执行时间和密度。第三类是值班维护人员，每一天的实际操作维护人员。他们主要是按照每天的日程，检察脚本的执行情况、检查执行的结果和分析的结果。如果发现有异常的结果，需要对有问题的检查项进行核查及对分析结果进行确认，并通过EOMS接口提交分析结果到EOMS系统。通过采用自动化的方式来实现业务巡检的工作的最大目标，是希望将整个巡检计划从执行、数据采集、分析、和巡查结果上报的整个流程上实现自动化和规范化，并保证巡查结果上报时的时间性、准确性及可控性。最终目标是希望可以将数据业务维护中心的人力资源从繁复的工作解放出来，达成提高工作效率的目标，并将人力投入到系统优化等更高价值的工作里面。23系统与IP网管的关系自动巡检系统将日常维护人员的工作，通过脚本、作业等方式自动对设备进行日常操作巡检，实现运维作业电子化、自动化、集中化，使日常的巡检工作能够自动执行而无需维护人员在终端通过键入命令来执行。它使用一种新数据采集手段实现性能和故障告警管理，并使得结果浏览能够集中化。它具有指令执行的自动化、维护作业的自动化、良好的系统扩展性、结果浏览的集中化等功能特点。它是某电信运营商的IP综合网管二期的重要子系统之一。自动巡检系统与IP网管系统的关系表现在：自动巡检系统是基于IP数据网络开发的运行维护系统由于IP网络越来越成为电信网的重要组成部分和业务网络，如一方面更多的新业务(如Internet接入、GPRS、短消息增值业务等)运行在IP网络上，另一方面各种业务运行必不可少的运营支撑系统(如计费、营业、客服等)运行在IP网络上，这些不同的业务，不同厂家的不同类型的设备给运营商的网络运行维护带来巨大的压力，使得维护人员维护难度较大且任务繁重，维护工作较为被动，因此迫切需要一套自动运行维护系统来实现日常巡检的自动化。所以自动巡检系统是基于IP数据网络特点而开发的网络管理系统。比如它的采集信息不但包括关于网络设备的数据，还有业务信息等；它可以实现对不同业务不同设备的自动运行维护等。系统数据采集使用telnet方式传统的电信网网络管理一般使用CMIP协议或者SNMP协议实现数据的采集，有时候也可以用TMN的相关协议；而IP网管由于其复杂性可以灵活采用各种方19北京邮电大学硕士毕业论文基于口同管的自动邂检系统的设计与实现式实现网络信息的采集。在自动巡检系统中就是使用脚本telnet到网络设备，然后执行巡检命令获取巡检结果，之后对巡检结果数据进行一定的分析处理，再将处理结果作为采集数据进行转发存储。系统实现了对IP数据网络的性能和故障告警管理自动巡检系统主要实现对网络设备性能数据的采集，然后对其进行分析处理，如果数据超过某个预定的阀值，就进行告警，并通过各种方式呈现告警，如报表呈现，声光告警设备呈现等。24自动巡检系统架构241系统开发原理自动巡检系统是针对数据维护中心在业务巡查的需要而实施的系统，利用一个自动巡检系统来取代现有的人手巡查方式，将现在所有可以通过远程登录到网络设备发指令来进行的巡查工作，用预先编写的脚本来取代这方面的工作。脚本根据既定的程序发出指令，将结果收集及存储，并透过分析程序得出巡查的结果。即系统要实现对网络设备的自动巡检，以代替原来的手工的日常巡检。这是通过巡检任务实现的，一个巡检任务的建立跟许多元素相关。而一个巡检任务的完成最终是通过巡检脚本实现的。根据系统需求，我们设计了如下图所示的系统开发原理图。图2-2系统开发原理图自动巡检的实现包括3个基本的要素：执行的命令，巡检的设备，触发的北京邮电大学碗士毕业论文基于同管的自动遣检系统的设计与实现时间。在上面的原理图中，说明了3个基本要素在巡检实现过程中的接入点。脚本是命令的组合体，一个脚本是运行与一种特定类型设备上的一组命令的集合，脚本确定了巡检的第一个要素：命令；一个脚本加上可以执行命令的设备(组)就组成了一个作业，作业在脚本的基础上，又确定了巡检的第二个要素：设备；出于对业务对象的管理，任务就出现了，任务可以理解为作业组，也可以称之为一个巡检方案。一个任务再加上任务执行的触发时间，就构成了一个任务实例，任务实例又确定巡检的第三个要素：时间。有了命令，设备，时间这三个关键要素，就可以确定一个巡检任务了，通过巡检任务来完成对一个网络设备的巡检，从而达到将日常维护人员的工作，通过脚本、作业等方式自动对设备进行日常操作巡检，实现运维作业电子化、自动化、集中化，使日常的巡检工作能够自动执行而无需维护人员在终端通过键入命令来执行。2A2系统架构自动巡检系统主要目标是实现运营商日常巡检工作的自动化，主要功能包括：巡检任务的建立，任务调度控制，运行监视，结果分析，报表产生，设备管理，权限管理和日志，友好的用户界面等。系统的整体架构图如下图所示。由上方的矩形框组成的自动巡检系统通过一个第三方的单点接入系统实现对网络上的网络设备进行自动的巡检。其中单点接入系统主要实现对设备的访问，提供上层透明的设备访问通道和日志管理功能，它主要包括设备管理、权限分配管理、设备访问控制、日志管理等功能模块。2I北京邮电大学硕士毕业论文基于m罔臂的自动邂检系统的设计与实现图2-3系统整体框架图如上图所示，自动巡检系统包括中心服务器(包括调度服务器、消息服务器等)和自动巡检作业执行控制器(这两部分共同构成系统服务器核心模块)、系统管理界面、巡检报告管理、外部接口几个部分。其中系统的服务器核心模块实现巡检任务的执行、结果查看等。除了必备的中间件服务器，数据库服务器外，它主要包括时问调服务器度器、消息服务器、任务控制器、任务执行器等子模块。管理界面主要负责巡检任务配置操作、任务状态监视及结果的集中呈现等功能的实现。包括业务管理、资源管理、系统管理等部分，各个部分又包含一些相应的子模块。巡检报表管理模块主要功能是根据巡检的结果生成自动运行维护的报表。外部接口包括任务触发接口、结果提交接口、告警接口等。任务触发接口，即外部事件接口，当系统接收到该接口的任务触发消息后自动启动某个任务执行。结果提交接口负责将任务执行的结果以不同方式提交给用户：短信、EO峪、EAIL等，其中E0峪是某电信运营商实现办公自动化的一个MIS系统，自动巡检系统要根据EOMS的规范，将规定内容的巡检结果数据以报表形式提交到E0骼系统。告警接口是当任务执行过程中的，出现异常的时候系统可以通过各种协议产生告警信息，并提交到其他的系统，如FMS故障管理系统等。为了实现网络设备的鉴权和单点接入，可配置第三方的单点接入系统来实现北京邮电大学硕士毕业论文基于口同管的自动遛检系统的设计与实现对设备的单点接入访问，单点接入系统提供上层透明的设备访问通道和日志管理功能。下面是对一些重要模块主要功能的较为详细的介绍：调度服务器功能调度服务器主要功能有巡检任务的调度控制和巡检结果管理部分。其中巡检任务调度控制功能是根据制定的巡检任务条件(手工执行、自动周期执行等)触发巡检任务执行。包括：1、对于手工执行的巡检任务，单次执行；2、对于自动周期执行的任务根据任务执行周期定义定期调度执行；周期执行的任务可支持按日、按周、小时等周期执行，也可定义单次执行任务；并将执行结果返回监视界面。3、对于条件执行任务，在收到满足触发条件的消息后，触发该任务执行。巡检结果管理的功能是根据预定的规则对巡检结果进行管理，包括原始结果的存储和分析结果的存储、巡检结果的备份管理等。包括：1、结果的存储方式包括文件存储和数据库存储两种方式：文件存储，对于巡检的原始结果，如命令执行的返回数据，将根据任务、任务执行时间、作业、设备等保存在文件系统中，用户可以通过管理界面对巡检作业执行结果进行访问；数据库存储，巡检分析结果将根据巡检任务需要保存在数据库中，并建立原始结果和分析结果的映射关系。2、检结果备份，实现定期对巡检任务的结果进行硬盘的压缩、备份。作业执行控制模块其功能包括：1、作业启动：启动作业执行；2、作业停止：停止正在执行的作业；3、作业实时控制：作业执行过程的控制和作业执行过程中的消息控制。业务管理业务管理完成巡检任务定制和发布，实现任务、作业、脚本的管理功能；功能包括：1、脚本管理，可以发布、测试、删除脚本，脚本是一个可执行的脚本或者命令行，在巡检系统中脚本包括脚本归属业务系统、脚本归属设备类型、型号、厂商、lOS、版本等属性(只能修改或删除未被引用的脚本)；北京邮电大学硕士毕业论文基于口网管的自动邂检系统的设计与实现2、作业管理，可以将脚本和多个设备绑定，形成一个作业；可以修改或删除已经定义的作业(只能修改或删除未被引用的作业)；3、任务管理，可以将一系列的作业定义为一个任务，可以设置任务的执行属性，即调度属性，支持多种不同粒度的调度(日、