（应用数学专业论文）基于snmp网络管理故障模块的分析与设计.pdf

r 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： 日期： o 彳，= t l6 关于论文使用授权的说明 本人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。 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签轹，4 塑 导师签名： 日期： 跚龟2 f6 。 日期：- 盟么￥z - 一 ， ， 一 基于s n m p 网络管理故障模块的分析与设计 摘要 随着网络技术的迅猛发展，越来越多的企业、单位、个人等都融 入互联网当中，计算机网络的应用愈加广泛，计算机网络规模也更庞 大，结构也更复杂，网络管理的要求也随之提高，一个好的网络管理 系统可以大大提高网络的管理效率。 网络管理系统是一个以管理网络为目的的，软硬件结合以软件为 主的网络应用系统，可以使网络安全、正常运行。网络管理可以发现 并清除网络故障，通过网络管理，可以对网络设备进行检测、分析与 控制，保障网络系统各种业务的正常运行。在长期的网络运行和管理 实践中形成了一整套的满足上述要求的网络管理工业标准，s n m p ( s i m p l e n e t w o r k m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 作为一种网络管理协议，是 被广泛接受并投入使用的工业标准。s n m p 是t c p i p 协议簇中的一 个应用层协议，是基于u d p 传输的，采用了管理站( m a n a g e r ) 代 理( a g e n t ) 模型，对网络的管理是通过管理站和代理完成的。 本文通过对故障管理的分析，提出了一个故障管理模块的设计方 案，该模块的设计是基于安全网络管理系统的，使用s n m p 协议， 本文主要完成了以下几个方面的工作： 一、介绍了s n m p 的发展史，分析了s n m p 的体系结构和实现原理， 并对s n m p 的报文结构、管理信息结构和管理信息库的内容进 行了介绍和分析； 二、分析了网络管理的四种模型，并重点介绍了功能管理模型，对 该模型的五个模块进行了分析； 三、根据故障管理的分析设计了网络管理系统故障管理模块，对其 各个功能进行分析和设计，定义了相关专业术语，对后台的处 理流程进行详细描述，并将测试结果进行了描述。 故障管理是网络管理的重要部分，很大程度上决定了网络的管理 效率，本文所设计的故障模块可以通过告警信息用来快速定位出故障 所在，并可以通过邮件和手机短信的形式通知给管理人员，可以做到 实时告警的上报，在告警上报过程中还可以根据用户的需求进行告警 过滤，对于不必要上报或用户不关心的告警可以屏蔽掉，该模块还可 以把告警进行转储，保存很长一段时间内的告警，供用户进行查询和 总结经验，找出经常发生的告警和发生的原因，并修复，故障模块对 保障网络的运行质量有很大的作用。 关键词网络管理s n m pt r a p 故障管理告警 a n a i j y s i sa n dd e s i g no ff a i tm a n a g e m e n t m o d u l eb a s e do ns n m p a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g y , m o r ea n dm o r e e n t e r p r i s e s ，u n i t sa n di n d i v i d u a l sa r ei n t e g r a t e di n t ot h ei n t e r n e ta m o n g t h ea p p l i c a t i o no f c o m p u t e rn e t w o r k sh a sb e c o m e m o r ew i d e s p r e a d a n d m o r el a r g e s c a l ec o m p u t e rn e t w o r k s ，t h es t r u c t u r ei sa l s om o r ec o m p l e x n e t w o r km a n a g e m e n tr e q u i r e m e n t sa l s ow i l lb ei m p r o v e d ，ag o o d n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mc a ng r e a t l yi m p r o v en e t w o r km a n a g e m e n t e f f i c i e n c y n e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m i sad i s t r i b u t e dn e t w o r ka p p l i c a t i o n s y s t e mw h i c hi n c l u d e ss o f t w a r ea n dh a r d w a r e ，s o f t w a r e - b a s e d ，t h eo b j e c t o fi ti st om a n a g et h en e t w o r ka n dm a k et h en e t w o r kn o r m a la n dm o r e s a f e l y n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mc a nf i n da n de l i m i n a t en e t w o r k p r o b l e m s ，n e t w o r kd e v i c e sc a nb ed e t e c t e d ，a n a l y z e da n dc o n t r o l l e db y t h en e t w o r km a n a g e m e n t ，a n ds e r v i c e sr u n n i n go fn e t w o r ks y s t e m sc a n b ep r o t e c t e d i nt h el o n g t e r mo fn e t w o r ko p e r a t i o na n dm a n a g e m e n t p r a c t i c e ，as e to fr e q u i r e m e n t st om e e tt h i si n d u s t r y - s t a n d a r do fn e t w o r k m a n a g e m e n th a sb e e nc r e a t e d s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) a san e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o li st h ei n d u s t r ys t a n d a r d w h i c hi sw i d e l ya c c e p t e da n dp u ti n t ou s e s n m pi saa p p l i c a t i o nl a y e r p r o t o c o lo f t h et c p i pp r o t o c o lc l u s t e r s ，i t sp a c k e t sb a s e do nu d pa n di t a d o p t sac l i e n t s e r v e rm o d e l ：m a n a g e m e n t a g e n tm o d e l t h r o u g ht h e i n t e r a c t i o nb e t w e e nt h e m a n a g e m e n t sa n da g e n t s ，i tc o m p l e t e st h e n e t w o r km a n a g e m e n ta n dm a i n t e n a n c e r 1 一 一一一一一一 lh i sa r t i c l ep r o p o s e dad e s i g n e dp r o i e c t w h i c hl sb a s e do nt h en e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m t h es n m pp r o t o c o li su s e di nt h ep r o je c t i nt h i s a r t i c l e ，c o m p l e t e dt h ef o l l o w i n ga s p e c t so f t h ew o r k ： f i r s t ，i n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n th i s t o r yo fs n m p , a n a l y s i so ft h e s n m pa r c h i t e c t u r ea n di m p l e m e n t a t i o np r i n c i p l e ，p r e s e n t a t i o na n d a n a l y s i sa sw e l la st h ep a c k e t ss 咖c t u r e ，s m ia n dm i b s e c o n d ，a n a l y s i so ft h ef o u rk i n d so fn e t w o r km a n a g e m e n tm o d e l ，a n d h i g h l i g h t st h ef u n c t i o n a lm a n a g e m e n tm o d e l ，a n a l y s i so ft h em o d e lo f f i v em o d u l e s t h i r d ，a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i sa n dd e s i g nt h ef a u l tm a n a g e m e n to ft h e n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，a n a l y s i sa n dd e s i g no fv a r i o u sf u n c t i o n a l ， d e f i n et h er e l e v a n tp r o f e s s i o n a lt e r m i n o l o g y , ad e t a i l e dd e s c r i p t i o no ft h e h a n d l i n go fb a c k g r o u n dp r o c e s s e s ，a n dd e s c r i b e dt h et e s tr e s u l t s f a u l tm a n a g e m e n ti sa ni m p o r t a n tp a r to fn e t w o r km a n a g e m e n t s o f t w a r e ，l a r g e l yd e t e r m i n et h en e t w o r km a n a g e m e n te f f i c i e n c y t h i s m o d u l ei sd e s i g n e df o rf a u l ta l a r mi n f o r m a t i o nc a nb eu s e dt oq u i c k l y l o c a t eaf a u l tl i e s ，a n ds e n dt h e mt ot h ea d m i n i s t r a t o rb ym a i lo rs m s r e a l - t i m ea l a r m sc a nb ed o n ei nt h es y s t e m i nt h ea l a r mr e p o r t i n g p r o c e s sc a na l s ob ec a r r i e do u ta c c o r d i n gt ot h en e e d so fu s e r sa l a r m f i l t e r i n g ，f o ru n n e c e s s a r yr e p o r t i n go ru s e rd o e sn o tc a r ea b o u tt h ea l a r m c a nb em a s k e d t h em o d u l ec a na l s ob ea l e r tt ot h ed u m p ，s a v ef o ral o n g p e r i o do ft i m ew a r n i n gf o ru s e r st oq u e r ya n ds u mu pe x p e r i e n c e ，t o i d e n t i f yr e c u r r i n ga l a r m sa n do c c u r r e n c eo fr e a s o n s f a u l tm o d u l et o p r o t e c tt h eq u a l i t yo ft h en e t w o r ki sr u n n i n gag r e a tr o l e k e yw o r d s ：n e t w o r km a n a g e m e n ts n m p t r a pf a u l tm a n a g e m e n ta l a r m 第一章引言 1 绪论 目录 l l 1 1 课题背景l 1 1 1 网络管理系统的必要性l 1 1 2 网络管理系统的现状。2 1 1 3 。 网络管理的研究方向2 1 2 课题任务6 1 3 论文结构6 1 4d 、结7 第二章简单网络管理协议s n m p 8 2 1s _ 卜讯佃的发展历史8 2 2s m 佃体系结构。1 0 2 2 1 基本体系结构1 0 2 2 2 三级体系结构1 1 2 3 管理信息结构渊l 1 2 2 4 管理信息库m l b 1 8 2 5s n m p 报文结构1 9 2 6 卅、l 砉2 l 第三章网络管理模型 3 1 网络管理概述2 2 3 2 网络管理信息模型一2 3 3 3 网络管理组织模型2 4 3 4 网络管理通信模型2 5 3 5 网络管理功能模型2 6 3 5 1 配置管理2 6 3 5 2 性能管理。2 7 3 5 3 安全管理2 8 3 5 4 计费管理2 9 3 5 5 故障管理2 9 3 6d 、结3 0 第四章安全网络管理系统故障管理模块设计 3 1 4 1 故障管理分析3l 4 2 故障管理设计概要3 3 4 3 模块功能划分3 5 4 3 1 网络信息收集3 5 4 3 2 发现故障3 7 4 4d 、结3 9 第五章告警管理设计 5 1 告警术语定义4 0 5 2 告警动态库设计4 2 5 3 告警解析4 4 5 4 告警处理过程。4 6 5 4 1 告警接收4 6 5 4 2 告警解析4 7 5 4 3 相关性分析4 9 5 4 4 闪断告警重复事件5 1 5 4 5 入l i 声51 5 4 6 转发及后处理5 3 5 5 方案实验室验证5 4 5 6 ，j 、结5 6 第六章结束语 6 1 论文工作总结5 8 6 2 问题和展望。5 8 北京邮电大学硕士论文 1 绪论 1 1 课题背景 第一章引言 随着计算机技术和通信技术的迅速发展，计算机网络的使用也越来越广泛， 用户对于网络的依赖性也越来越大，计算机网络逐渐为全球所关注。网络几乎渗 透于工业、农业、教育、医疗以及个人等各个领域，而且在未来的信息社会里更 是离不开网络，网络已经成为人们日常生活不可缺少的一部分，因此网络管理也 日益重要。 1 1 1 网络管理系统的必要性 当前网络规模不断扩大、复杂性日益增加，网络的异构性也越来越高，一个 大型网络可能包括几个，几十个或者上百个子网；所包括的用户有成百上千个或 者更多，其中还包括不同厂家和公司的通信、网络设备，如果网络一旦出现问题 就会造成很大损失，因此单纯的靠入力维护和管理网络会造成很大的人力物力的 浪费，且效果不佳，网络管理系统的出现将该问题大大改观。网络管理是网络 发展中一个很重要的关键技术，对网络的发展有着很大的影响，并已成为现代通 信网络中最重要的问题之一。它的重要性已经在各方面得到体现，并为越来越多 的人所认识。因此，计算机网络管理已经成为目前网络领域研究的热点之一。网 络管理是对网络的运行状态进行检测和控制，使其能够有效、可靠、安全、经济 地提供服务。由此可以看出网络管理有两个任务：一、对网络运行状态进行监测， 二、对网络的运行状态进行控制。通过监测了解到当前状态是否正常，通过网络 控制对网络进行合理调节，提高性能，保证服务。监测是控制的前提，控制是监 测的结果。由此可以看出，网络管理系统就是对网络的监测和控制。 随着网络技术的高速发展，网络管理的重要性越来越突出。第一，网络设备 的复杂化使得网络管理变得复杂。网络设备的复杂化包括两点：一、设备功能复 杂；二、生产商多，产品规格不统一。这种复杂性使得网络管理无法使用传统方 式来完成，必须使用先进有效的手段。第二，网络的经济效益越来越依赖于网络 的有效管理，现代网络已经成为一个庞大而复杂的系统，他的运营、管理、维护 和提供越来越科学的方法和技术手段。没有一个有力的网络管理系统作为支撑， 就难以在网络运营中有效地疏通业务，避免拥塞、故障等问题，给用户带来麻烦。 同时，现代网络在业务能力等方面也有巨大的潜力，这种潜力也要靠有效地网络 北京邮电大学硕士论文 管理来挖掘；第三，先进可靠的网络管理是用户所需求的，当今社会人们对于网 络的依赖性越来越强，用户不能容忍网络出现故障，同时对于网络的安全行也有 很高要求。 1 1 2 网络管理系统的现状 网络管理很早就有，但一直没有得到应有的重视。这是因为早期的网络规模 较小、复杂性不高，一个简单的专用网络管理系统就可满足网络正常工作的需要， 因而对其研究较少。但随着网络规模的扩大、复杂性增加，以前的网络管理技术 已经不能适应网络的迅速发展。特别是以往的网络管理系统往往是厂商在自己的 网络系统中开发的专用系统，很难对其他厂商的网络系统、通信设备软件等进行 管理。这种状况很不适应网络异构互连的发展趋势。为了适应这一现状，s n m p 发展成为标准，s n m p 在1 9 8 8 年由i n t e r n e t 活动委员会( m ) 发布，并不久在 t c p i p 网络中为一个简单工具来管理网桥和路由器。它采用集中式管理模式， 运行在u d p 之上，依靠轮询收集管理数据。它规定了协议数据单元p d u ，管理 站通过t c p i p 与s n m p 代理进行通信，相关数据从管理信息库( m b i ) 中。目前 相继发布了三个版本一s n m pv l ，s n m p v 2 c 和s n m p v 3 。 当前各大计算机与网络通信厂商已经推出了各自的网络管理系统，如h p 公 司的o p e n v i e w 、i b m 的n e t v i e w 系列等，他们都在各种实际环境下得到了一定 的应用，并已经有了相当的影响。在国内网络管理没有受到很好的重视，网络管 理只是近几年才出现的，其水平与国际先进相比有一定差距。但是国内网络管理 系统也有自己的优势。首先，国内很多网管实现了全中文界面，易用性好，使 用简单，无需专业培训，运营和维护也方便；其次，国内网管可以定制服务，可 以根据用户需要专门研发所需产品；再次，国内网管性价比比较高，国外网管虽 然性能优良但是价格也很高，导致一些小的企业无力支付，而国内网管在用户需 求基础上所研发的专门网管功能和性能也都不错且价格会低一些，且适合公司的 具体应用场景。 1 1 3 网络管理的研究方向 网络管理的研究分为理论、技术研究和学术研究。 一、从理论、相关技术以及应用等几个角度来总结网络管理的研究工作可以概括 为： 1 网络管理协议的研究。协议主要用于网点之间传递管理信息，它是网络管理 系统的技术基础，系统可以使用自身协议，也可以使用标准协议，如c m p i 和 s n m p ，标准协议的制定是进行开放式管理的需要。 2 管理策略的研究。这一方面的研究从宏观上指导网络管理任务的实施，它主 2 北京邮电大学硕士论文 要涉及如何进行管理、管理的功能( 技术和非技术的) 和框架、采用何种技术等问 题。 3 特定网络或者设备的管理系统和工具的研制。特定的网络通常有自己的网络 管理系统，由于不同网络的结构、通讯方式、通讯介质可能互不相同，其管理系 统的实现方案可能有很大差别。同样，不同的网络设备也有自己的管理模块，主 要负责收集信息、发送事件等，如智能集线器。为了更全面地管理网络，还需要 开发一些专用网管工具，如数据收集装置、网络协议分析仪等，用于辅助管理。 4 集成化网络管理方法和系统研究。新的管理策略产生的集成化网络管理系统 的研究是当前网管的热门，主要问题在集成系统的结构和模型、集成的方法、实 现方案等几个方面，管理平台的研究就属于这一范畴。 二、学术研究 网络管理的学术研究在开放性、分布式、智能化、自治性、面向对象及互操 作性等方面非常活跃，这些研究采用了不同的技术和方法，针对不同的网络环境 和应用需求，提出了不同结构的分层或分布式模式的网络管理结构，在通信方法、 轮询方式、自治性及可扩展性等方面有各自的特点。这些网管技术有些已经在实 验室环境下被开发出来，有些还处在理论研究阶段。 1 基于w e b 的网络管理。 基于w e b 的网络管理w b m ( w e b b a s e dm a n a g e m e n t ) 模型是在i n t r a n e t 不断 普及的背景下产生的。i n t r a n e t 实际上就是专用的w o r l dw i d ew e b ，主要用于一 个组织内部的信息共享，主要以w e b 服务器组建而成。i n t r a n e t 用户通过简单、 通用的操作界面w e b 浏览器可以在任何地点的任何网络平台上与服务器进行通 信。w b m 模型就是将i n t r a n e t 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方法。w b m 网络管理的主要优点有：使用统一的管理程序界面、地理和系统上的可移动性强、 平台的独立性和互操作性强。 w b m 的关键技术是通过w e b 浏览器访问数据库。传统的w e b 不能直接访 问数据库，但随着数据库发布技术的进步，这个问题已经得到了解决。现在已经 有多种w e b 访问数据库的技术，其中公共网关接口c g i ( c o m m o ng a t e w a y i n t e r f a c e ) 技术得到了较多的应用。 w b m 的实现技术主要有两种： 1 ) 代理方式，即在一个内部工作站上运行w e b 服务器( 代理) 。这个工作站轮流 与端点设备通信，浏览器用户与代理通信，同时代理与端点设备之间通信。在这 种方式下，网络管理软件成为操作系统上的一个应用。它介于浏览器和网络设备 之间。在管理过程中，网络管理软件负责将收集到的网络信息传送到浏览器( w e b 3 北京邮电大学硕士论文 服务器代理) ，并将传统管理协议( 如s n m p ) 转换成w e b 协议( 如h t t p ) 。 2 ) 嵌入式方式。它将w e b 功能嵌入到网络设备中，每个设备有自己的w e b 地 址，管理员可通过浏览器直接访问并管理该设备。在这种方式下，网络管理软件 与网络设备集成在一起。网络管理软件无须完成协议转换。所有的管理信息都是 通过h t t p 协议传送。 2 基于策略的网络管理 基于策略的网络管理( p b n m ) 是网络管理任务目标复杂化、动态化的结果。 现代企业网络采用了i n t e m e t i n t r a n e t 技术，与传统网络相比增加了许多新的特 点，如网络开放性和安全性兼容，网上信息资源不断变化，各种应用服务动态增 减，局域网络的配置调整往往会影响到整个网络。基于策略的网络管理模型对网 络中用户、信息、应用等逻辑资源进行管理，确保网络系统的控制中心，它通过 系统的管理策略库，控制和管理整个系统的管理策略，包括用户管理策略、信息 与应用管理策略、安全管理策略、计费管理策略以及整个系统的协调策略等。 基于策略的网络管理将规则和限制迁入到整个网络管理系统中。同时，基于 策略的网络管理将人工智能技术引入网络管理之中，提高了网络的可靠性和利用 率，实现了网络管理的智能化，增强了管理的决策能力。策略管理改善了s n m p 网络管理在网络监控方面的弱势，被认为是解决传统电信网络和网络综合管 理的有力工具。 3基于c o r b a 的网络管理 c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 的中文意思是公共对 象请求代理体系结构，它是o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 为解决分布式处理 环境下硬件和软件系统的互联互通而提出的一种解决方案。 c o r b a 的核心是对象请求代理o r b 。在分布式处理中，它接收客户发出 的处理请求，并为客户在分布环境中找到实施对象，令实施对象接收请求，向实 施对象传送请求的数据，通过实施对象的实现方法进行处理，并将处理结果返回 给客户。通过c o r b a ，客户不需要知道实施对象的位置、编程语言、远程主机 的操作系统等信息，即可实现对实施对象的处理。 c o r b a 提供了统一的资源命名、事件处理和服务交换等机制。虽然它最初 的提出是针对分布式对象计算，而并非针对网络管理的，但是在很多方面它都适 合于管理本地以及广域网络。因此，基于c o r b a 进行网络管理是一种可行的和 先进的网络管理模型。它完全符合现代网络管理远程监控、逻辑管理的基本框架， 具有固有的面向对象的技术特征。利用c o r b a 进行网络管理，既可以用c o r b a 客户实现管理系统，也可以利用c o r b a 来定义被管对象，还可以单独利用 c o r b a 实现一个完整的网络管理系统。但是为了发挥现有网络管理模型在管理 4 北京邮电大学硕士论文 信息定义以及管理信息通信协议方面的优势，一般是利用c o r b a 实现管理系 统，使其获得分布式和编程简单的特性，而被管系统仍采用现有的模型实现。因 此，目前讨论基于c o r b a 的网络管理，主要是解决如何利用c o r b a 客户来实 现管理应用程序，以及如何访问被管资源，而不是如何利用c o r b a 描述被管资 源。因此，实现s n m p c o r b a 网关和c m i p c o r b a 网关就成为研究的重点， 以支持c o r b a 客户对s n m p 或c m i p 的被管对象进行管理操作。 4 分布式体系结构 分布式体系结构结合了集中式和层次式两种方案的特点，不同于集中式的单 一平台或层次式的客户机服务器平台的做法，使用了多个对等平台，其中一个 平台是一组对等网络管理系统的管理者，每个对等平台都有整个网络设备的完整 数据库，使其可以执行多种任务并向中央系统报告结果，分布式体系结构兼具了 集中式和层次式方案的优点：任何地点都能获得所有的网络信息、警报和事件； 任何地点都能访问所有的网络应用；不依赖单一系统网络管理任务分散：网络监 控分布于整个网络。但它也有缺点：如何划分各个管理域，如何协调各个管理域 工作，网络整体优化等。 在这种结构下，数据库复制服务技术是非常重要的。一个复制服务器完全同 步地维护着位于不同系统的多个数据库，但这种同步的开销比数据库的客户机 服务器技术消耗的网络资源多得多。 5 综合网络管理 综合网络管理包括两方面的含义，一方面，它要求网络管理系统能综合统_ 地管理各种各样的网络，包括数据网络和电信网络；另一方面，随着计算机网络 越来越面向最终用户，计算机网络管理系统不能只停留在管理“网络本身，还 应该包括系统管理、服务管理、服务级别管理、计费管理以及服务级别和计费的 关系等。 随着电信网和数据网的相互渗透，不同子网管理系统的互不兼容使得网络管 理问题更加复杂。网络用户和网络业务提供者都要求能通过一个操作台实现对互 联的多个网络进行管理。该问题的解决方法是研制通信网综合网络管理系统，通 过一个或多个相同的操作台管理所有子网，而不管其结构和协议如何。可用的方 法有三种：综合化方法，在各子网的管理系统上再加一层更高一级的综合管理系 统；翻译方法，各子网管理系统之间互相转换格式，以便互相识别和共存；标准 化方法，以标准为基础实现公共管理语言和公共管理功能集合。 5 北京邮电大学硕士论文 1 2 课题任务 结合以上研究背景本文所做的工作主要如下： 1 阐述s n m p 协议发展状况，分析不同协议版本的区别，研究s n m p 的体系 结构、报文结构以及原理和实现，并分析s n m p 协议在网络管理系统中的具体 和实际应用。 2 介绍网络管理系统的四种管理模型，并着重对网络管理功能模型的五部分管 理模块一配置管理、性能管理、安全管理、故障管理的功能以及基本实现原理做 出阐述和分析； 3 设计网络管理系统的故障管理模块，首先设计出故障管理模块的处理流程和 体系结构，定义出所需的告警专业术语，并着重对故障管理模块的后台处理流程 给出详细的设计方案和说明。 1 3 论文结构 本文共分6 章，内容安排如下： 第一章引言，分析了论文的研究背景和意义，对于网络管理的发展现状进行阐 述，并对网络管理的研究方向进行分析，最后给出论文的主要工作内容和组织结 构。 第二章介绍s n m p 协议的相关内容，包括协议的发展演变史、体系结构、管 理信息结构s m i 和管理信息库m i b 以及报文形式，协议的原理及实现等；其中 较为详细得阐述了s n m p 的体系结构并分析了其实现及原理和报文结构。 第三章简单介绍网络管理模型，其中包括信息模型、组织模型、通信模型和功 能模型，各个模型中重点介绍了功能模型五个模块的功能以及实现原理。 第四章分析故障管理，给出故障的处理流程，阐述故障管理的设计概要，说 明设计原理，对该模块进行功能划分，把每个功能都进行详细的分析和说明，并 对该部分进行总结。 第五章给出告警管理的具体设计方案，其中定义了告警的相关名词，根据需要 设计告警动态库，对告警解析进行了说明，详细描述了整个告警的后台处理流程， 并给出整个模块的验证结果。 第六章结束语，对本文工作进行全面总结，给出本文所取得的成果，指出存在 的不足和改进方向。 6 北京邮电大学硕士论文 1 4 小结 本章对网络管理的必要性给出了分析，网络的规模膨胀和结构复杂化使得网 络管理成为必要，当前各大公司也都有自己的网络产品，一些小的公司也正在加 大该部分的研究，文中对于网络管理系统的现状也做了总结，并对网络管理的研 究方向进行了分析和探讨。本文在总结网络管理的现状和前景之后提出了字的课 题任务，并将课题任务做出了概要，且对文章的结构也给出了设计。 7 北京邮电大学硕士论文 第二章简单网络管理协议s n m p 目前，计算机网络中几乎所有的设备和操作系统都s n m p ( s i m p l en e t w o r k m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) ，s n m p 协议是网络管理的必要条件，是被广泛接受并投 入使用的工业标准。s n m p 是t c p i p 协议簇的一个应用层协议，建立在用户数 据报协议u d p 之上，由管理信息结构( s m i ，s t r u c t u r eo f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n ) 、 管理信息库( m i b ，m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e ) 和s n m p 协议三部分组成， 自从发布到如今已经经历了s n m p v l ，s n m p v 2 ，s n m p v 3 等好几个版本，s n m p 采用代理管理站模型进行网络管理。对于s n m p 所设计的内容非常多，在此 主要在网络管理的角度来介绍s n m p ，本章主要从s n m p 的发展历史、体系结 构、管理信息结构、管理信息库和报文结构来介绍s n m p 协议。以下是s n m p 相 关知识点的详细介绍。 2 1s n m p 的发展历史 s n m p 是为了管理t c p i p 网络提出来的模型，在t c p i p 的早期开发中，网 络管理问题并没有受到重视，直到2 0 世纪7 0 年代，还没有专门的网络管理协议。 1 9 8 7 年简单网关监控协议( s g ) 的发布，标志着t c p i p 网络有了专门的管 理工具，随后出现了多个通用网络管理工具，其中最具有影响力的是高层实体管 理系统( h e m s ) 、s g m p 的升级版一简单网络管理协议( s n m p ) 以及t c p i p 上的c m i p ( c m o t ) 。1 9 8 8 年互联网活动委员会( l 心) 做出了s n m p 作为近 期解决方案，c m o t 作为远期解决方案的决定。s n m p 开发速度快，得到了迅 速的发展，很快就成了标准的管理协议。1 9 9 0 年5 月，l n t c r n e t 工程任务组( i e t f ) 发布了s n m p 系列协议( 现在称之为s n m p v l0s n m p 最重要的发展是远程控制 ( r m o n ) 能力的开发，r m o n 为网络管理者提供了监控整个子网而不是各个 单独设备的能力，r m o n 还对基本s n m pm i b 进行了补充。 此时的s n m p v l 也暴露出了很多问题，缺乏管理者之间的通信，大量数据 传输能力不强，缺乏安全性等，使得它不适合大型或重要网络的管理。当s n m p 被用于复杂的大型网络时，它在安全方面的缺点就极为明显。为了补这些不足， 1 9 9 2 年7 月，四名s n m p 的关键人物提出了称为s n m p s e c 安全s n m p 版本。 s n m p s e c 主要提供了数据完整性检验、数据起源认证、数据保密性等安全机制。 但是s n m p s e c 与s n m p v l l 不兼容，因而应用不多，最终s n m p s e c 被接受为下 一代s n m p 即s n m p v 2 的基础。 1 9 9 3 年s n m p 的第二个版本发布，称为s n m pv 2 ，s n m pv 2 吸取了s n m p s e c 8 北京邮电大学硕士论文 以及r m o n 在安全性能和功能上的经验，同时针对s n m p v l 在管理大型网络上 的不足，对s n m p 进行了一系列的扩充。在管理信息结构和功能上对s n m p v l 进行了补充，增加了安全性；增强了数据定义语言，扩展了数据类型；增加了集 合处理功能，可以实现大量数据的同时传输，提高了效率和性能；丰富了故障处 理能力，支持分布式网络管理。但是s n m p v 2 经过几年的试验证明没有达到预 期的目的，存在严重缺陷，s n m p v 2 并没有完全实现预期的目标，经过几年的试 用发现s n m p v 2 的安全机制具有严重的缺陷，各设备提供商基本弃用了它的安 全机制转而在s n m p v 2 体系中加入自定义的安全特性，逐渐形成了s n m p v 2 u 及 s n m p v 2 p 两个版本的竞争局面为统一标准，i e t f 不得不在 1 9 9 6 年对s n m p v 2 进行修订，发布了s n m p v 2 c1 9 9 6 年i e t f 对s n m p v 2 进行了修订，此次修订删除了s n m p v 2 的安全性，其他大部分特性被保留，这 使得s n m p v 2 的安全性重新回到了s n m p v l 水平。 1 9 9 8 年4 月i e t fs n m p v 3 工作组提出了r f c 2 2 7 1 _ r f c 2 2 7 5 ，形成了 s n m p v 3 的建议，s n m p v 3 提出了s n m p 管理的统一体系结构。在这个体系机 构中，采用u s e r - b a s e d 安全模型和v i e w - b a s e d 访问控制模型提供s n m p 网络管 理的安全性，安全机制是s n m p v 3 最具特色的内容。 图2 - 1s n m p 发展与演变 9 北京邮电大学硕士论文 2s n m p 体系结构 2 2 1 基本体系结构 1 对称的二级结构 o s i 系统管理体系结构中，开放系统之间存在对等的管理关系，开放系统a 向开放系统b 发布管理信息操作命令时，a 是管理系统，b 是被管系统；反之， b 也可以向a 发布管理信息操作命令，此时b 是管理系统，a 是被管系统。因 为在这一体系结构中，开放系统配备的管理实体既可以但当m a n a g e r 角色，也可 以担任a g e n t 角色。与此不同，s n m p 的体系机构一般是非对称的，即m a n a g e r 实体和a g e n t 实体一般被分别配置。配置m a n a g e r 实体的系统称为管理站，配置 a g e n t 实体的系统称为代理。管理站可以向代理下达操作命令访问代理所在的系 统的