（应用数学专业论文）基于snmp的网络性能管理系统设计与实现.pdf

河南大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着i n t e r n e t 应用的急剧增长，越来越多的网络应用程序需要了解流 量等网络运行参数，以支持可区分的服务，因而，对以流量监测和性能分 析为主要功能的网络管理系统有着巨大的社会需求。目前的网络管理系统 n m s ( n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ) ，主要以简单网络管理协议 s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 为基础，围绕该协议，结合 特定的应用需求，展开网络管理系统的研究具有重要的实用价值。 由于在过去，网络建设者存在重硬轻软的意识，而且第三方的管理软 件也存在价格高、需要更好的技术人员维护管理等因素，就造成了许多网 络管理者只是对网络设备、线路和用户进行严格管理，而对于整个网络仅 使用设备提供商提供的网管软件的局面。这对于如今的网络来讲是不可靠 和不科学的，因此需要自行开发一个网络性能管理系统。 本文以大中型校园网性能管理为目标，研究基于s n m p 的性能管理系 统的设计与实现。论文首先介绍网络管理的五大功能域，详尽介绍o s i 网 络管理框架和体系结构。接着，从简单网络管理协议s n m p 概况出发，研 究s n m p 的组成部分和运行机制，在总结各种网络管理技术的基础上，阐 述了基于s n m p 的网络性能管理系统的设计原则和开发方法。 网络性能管理系统是网络管理的重要组成部分，本文研究了简单网络 管理协议和网络性能管理的有关内容，在此基础上设计并实现了一个性能 管理系统。将该系统划分为三个模块：数据采集模块、数据分析处理模块 和数据显示模块。使用v i s u a lc + + n e t 开发自己的一套s n m pa p i ，在界 面开发中调用，完成一些核心功能。应用s n m p 进行网络数据的采集，着 重考虑了如何确定采集频率，如何定位采集对象以及确定恰当的采集方 法；给出了对大中型主干网络的性能进行监测和管理的性能管理方案，着 重考虑了影响系统性能的基本指标；通过曲线图的方式把分析结果直观显 示给用户。数据库的访问与管理部分主要考虑了如何通过a d o n e t 访问 数据库。 本文对课题开发过程中的设计流程与技术规范进行了详细的介绍，并 且实现了系统模块中提出的几个关键功能。通过对底层函数的编码，完成 了整个系统指令集的开发，为后期的系统扩展打下了良好基础。系统采用 w i n d o w s 操作系统，用s q ls e r v e r 2 0 0 0 作为管理数据库，v i s u ms t u d i 0 2 0 0 5 第| i 页河南大学硕士研究生学位论文 作为开发平台。 关键词：性能管理；s n m p ；m i b ；数据采集 河南大学硕士研究生学位论文第1 ii 页 a b s t r a c t w i t ht h er a p i d g r o w t ho fi n t e r n e ta p p l i c a t i o n s ，ag r o w i n gn u m b e ro f n e t w o r ka p p l i c a t i o n s ，s u c ha sn e t w o r ko p e r a t i o nn e e d st ob ea w a r eo ft h ef l o w p a r a m e t e r sc o u l db ed i f f e r e n t i a t e dt os u p p o f ts e r v i c e s ，t h u s ，f o rf l o wm o n i t o r i n g a n dp e r f o r m a n c ea n a l y s i sf o rt h ep r i m a r yf u n c t i o no ft h en m sh a v ee n o r m o u s s o c i a ln e e d s t h ec u r r e n tn m s ，m a i n l ys 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 ) b a s e d ，o n t h e a g r e e m e n t ，w i t hs p e c i f i ca p p l i c a t i o n n e e d st o n m s ( n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ) r e s e a r c hh a si m p o r t a n tp r a c t i c a lv a l u e b e c a u s ei nt h ep a s t ，n e t w o r kb u i l d e rh a v et h ec o n s c i o u s n e s so fe m p h a s i z i n g h a r d w a r ea n dd e s p i s i n gs o f t w a r e ，a n dt h et h i r d p a r t ym a n a g e m e n ts o f t w a r eh a s p r o b l e m ss u c ha sh i g hp r i c e ，n e e do fb e t t e rt e c h n i c a ls t a f f a l lo ft h i sc a s u s et h e s i t u a t i o nt h a tm a n ya d m i n i s t r a t o r so n l y s t r i c t l ym a n a g ed e v i c e ，c i r c u i ta n d u s e r , b u tu s en e t w o r km a n a g e m e n ts o f t w a r ep r o v i d e db yd e v i c em a n u f a c t o r yt o t h ew h o l en e t w o r k t h i si sn o tr e l i a b l ea n dn o ts c i e n t i f i ct on e t w o r ko ft o d a y , s o w en e e dap e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e md e s i g n e db yo u r s e l v e st os o l v et h i s p r o b l e m 。 t h i st h e s i st a k e sp e r f o r m a n c em a n a g e m e n to f t r u n ka n dm e d i u mc a m p u sa s i t sg o a l ，a n ds t u d i e st h ec o m p o s i t i o na n dr e a l i z a t i o no fp e r f o r m a n c em a n a g e m e n t s y s t e mb a s e do ns n m p a tf i r s t ，i ti n t r o d u c e st h ef i v e f u n c t i o nd o m a i n so f n e t w o r km a n a g e m e n t ，e x p l a i n st h ef r a m e w o r ka n da r c h i t e c t u r eo fo s in e t w o r k m a n a g e m e n t ，w h i c h e s t a b l i s h e st h e o r e t i c sf o u n d a t i o nf o r l a t e r p r a c t i c e t h e n ，b e g i n s w i t ht h eo v e r v i e wo fs 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 o l ，r e s e a r c h e st h ec o m p o s i t i o na n dm e c h a n i s mo fs n m p , s u m m a r i z e s v a r i o u sk i n d so fn e t w o r km a n a g e m e n ts k i l l s ，a n ds h o w su st h ed e s i g np r i n c i p l e a n dd e v e l o p m e n ta p p r o a c ho ft h es y s t e m p e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e mi sa l l i m p o r t a n tp a r tc o m p o s e d t h e n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m t h i sp a p e rr e s e a r c h e st h ec o r r e l a t i v ec o n t e n t so f s n m pa n dn e t w o r kp e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ，d e s i g na n di m p l e m e n tan e t w o r k p e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e m t h ep a p e rd i v i d e st h i ss y s t e mi n t ot h r e e f u n c t i o n a lm o d u l e s ：d a t ac o l l e c t i o nm o d u l e ，p e r f o r m a n c ea n a l y s i sa n df o r e c a s t i n g m o d u l e ，d a t as h o wm o d u l e t oe m p o l d e r as u i to fs n m pa p i u s i n g v i s u a l 第l v 页河南大学硕士研究生学位论文 c + + n e tt ot r a n s f e ri ni n t e r f a c ee x p l o i t a t i o na n dc o m p l e t es o m ec o r e f u n c t i o n a p p l i e ss n m p t og a t h e rt h ed a t a w h i c hf o c u so nd a t ac o l l e c t i o np a r t o ft h ec o l l e c t i o nt oc o n s i d e rh o wt od e t e r m i n et h ef r e q u e n c yo ft h en e e dt o d e f i n et h ec o l l e c t i o na n dt h ei d e n t i f i c a t i o no f a p p r o p r i a t ea c q u i s i t i o n t a r g e t s ；t h ew o r kd e s i g n st h es c h e m et om o n i t o ra n dm a n a g et h ep e r f o r m a n c eo f l a r g et r u n kn e t w o r k p e r f o r m a n c ea n a l y s i sa n dp r e d i c t i o n o ft h ei m p a c to n s y s t e mp e r f o r m a n c ei n t ot h eb a s i cp e r f o r m a n c ei n d i c a t o r s ；v i s i tw i t hs o m eo ft h e m a j o rd a t a b a s em a n a g e m e n tc o n s i d e r e d h o wt oa c c e s sd a t a b a s e st h r o u g h a d o n e t t h ep a p e rd e s c r i b e st h et e c h n o l o g yc r i t e r i o na n dt h ef l o wo fd e s i g ni n t h ed e v e l o p m e n tp r o c e s s ，a n dc o m p l e t e st h ek e yf u n c t i o ni nt h es y s t e m i t f i n i s h e st h ed e v e l o p m e n to fs y s t e mi n j u n c t i o nc l a s sb yc o d i n gt h ef u n c t i o n s t h i si sg o o db a s ef o rt h es y s t e me x t e n d i n g i nt h ee n d ，t h ep a p e rs h o w ss o m e c o d e sa n dt h ed a t ao ft e s t i n t r o d u c ew i n d o w so s c h o o s es q ls e r v e r 2 0 0 0a s m a n a g e m e n td a t a b a s e ，v i s u a ls t u d i 0 2 0 0 5a st h ei m p l e m e n to fd e v e l o p e r k e y w o r d s ：p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ；s n m p ；m i b ；d a t ac o l l e c t i o n 关于学位论文独立完成和内容创新的声明 本人向河南大学提出硕士学位中请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是 本人在导师的指导下独立完成酌，对所研究酌课题有新拍见解。据我所知，除 文中特别加以说明、标注争致谢妁地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构酌学位或证书而 使用过酌材料。与我一同工作的同事对本研究所儆的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并袁示了谢意。 学位申请人( 学位论文作者) 、签名主i 整 i 。费年f 月l p 目 关于学位论吏著作极使用。授权书 本人经河南大学审核批准授每硕士譬僖。作为学位论文酌作者，本人完奎 了解并同意河南表学有关保留、j 供瑚馨位论裟酌要求，即河南大学有权向国家 图书馆、科研信息机构、数据收集机掏和本校图书馆等提供学位论文( 纸质文 本和电予文本) 以供公众检索、查词。1 本人授权河南大学出于宣扬、展览学校 学术发展希进行学术交流等目的，j 哒采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手 段保存、汇编学位论文( 纸质文本和电子文本) 。 ( 涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书) 学位获得耆( 学位论文作者) 签名刻醺 2 。d 7 年g 月 寥口 学位论媸荆币弘 麴堑 河南大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 引言 第1 章绪论 随着计算机和通信技术的飞速发展，计算机网络本身作为信息社 会的基础设施渗透了社会生产生活的方方面面，成为经济发展的重要 组成部分，人们对网络的依赖也日益增强。与此同时，网络规模逐步 扩大，网络设备和网络应用、服务相对增多，导致网络管理的复杂度 也大大增加。由此，如何对网络进行性能管理，尤其是对数据进行采 集、分析处理，从而找到网络中某些潜在的问题并及时解决，就成为 各种大小规模、配置迥异的网络的管理者们面临的严峻问题。 1 2 课题背景 本课题是河南省教育厅自然科学基础研究项目“网络管理分析系 统”的一个子系统。该项目分为：失效管理子系统、配置管理子系统、 安全管理子系统、性能管理子系统和计费管理子系统。本论文是性能 管理子系统的设计与实现部分。性能管理子系统主要完成数据采集、 数据分析处理和数据显示。 随着网络的发展，计算机网络在我们的日常生活中已经变得越来 越普遍。计算机网络的重要性在于它能够快速而有效地访问大量信息， 我们己经到了如此依赖计算机网络的地步，以至于网络的崩溃就可能 意味着日常生活的停滞。因此，在当今的信息化社会里，保持计算机 网络的良好运行状态显得非常的重要。 一个组织花费大量的时间和资金建立起来的计算机网络，随着信 息流的增加和网络的进一步扩大，潜在问题的数目会随之增加，这就 需要不断的进行维护和优化，以提高网络的性能，由此产生了网络性 能管理的概念m 。网络管理是控制一个复杂的计算机网络使它具有最 高的效率和生产力的过程，这一过程通常包括数据收集、数据处理和 数据分析并提供解决方案。网络管理系统就是由这样的一组软件组成， 它们的使用可以大大提高网络的效率。 第2 页河南大学硕士研究生学位论文 1 3 国内外研究现状 网络性能监测与分析是网络管理的一部分。它涉及到计算机体系 结构、网络技术、操作系统、数据库、通信技术等诸多领域，是一门 综合技术。在相当长的时间内，人们并没有将网络管理作为专门的问 题研究。随着i n t e r n e t 使用范围的扩大，商业应用的增多，网络管理 成为网络发展中一个很重要的关键技术。它的重要性己经在各方面得 到体现，并为越来越多的人所认识。 一个完善的网络管理系统可以保证计算机网络能够可靠而稳定的 运行，并且为进行网络性能分析提供依据。目前市面上有很多的商品 化网管软件，如i b m 公司的n e t v i e w ，h o p e 公司的o p e n v i e w ，s u n 公司的s u n n e t m a n a g e r 等。这些商品化的网络管理软件尽管功能很强 大，但从某种意义上来说，它们就如同操作系统一样，提供的是一个 通用的网络管理平台，对于具体的网络环境，必须按具体环境进行配 置，或编写相应的管理软件。这些工作的顺利进行都需要网络管理者 具有丰富的网络管理方面的知识。从价格方面来说，这些软件都比较 昂贵，并且要求的硬件环境也比较高。 基于目前的技术发展，网络流量采集技术主要包括以下几种：基 于s n m p 的流量采集、硬件设备厂商提供的专有采集技术、i p 包的监 听等n ，。其中，基于s n m p 的流量采集又分为路由器交换机端口流量 采集、i p a c c o u n t i n g 流量采集。由于i p a c c o u n t i n g 流量采集需要占用 路由器本身的内存和c p u 处理能力，因此该方法很少在流量较大的地 方使用“，。 而硬件设备厂商提供的专有采集技术最典型的就是c i s c o 公司提 供的n e t f l o w 技术“，但该技术最大的缺点就是必须在c i s c o7 2 0 0 系列 以上的路由器中才能使用，这样使得采集的方式受到限制“。 1 4 研究问题的提出 针对以上的数据采集方案都存在一定的缺点和局限性，通过对网 络设备分布式管理协议的分析，利用s n m p 编程接口开发网络流量采 集程序，实现网络流量信息的自动采集，使得网络流量信息管理独立 于任何网络管理平台。另外，如果把网络流量信息采集及分析处理系 统有机结合，可以实现网络流量信息管理的自动化，克服网络规划的 盲目性和系统维护的被动性，提高网络系统运行的可靠性，减少网络 河南大学硕士研究生学位论文第3 页 建设投资，扩展网络应用领域。可见，网络流量采集和分析处理对于 网络的应用及扩展具有十分重要的意义。基于以上原因，需要自行开 发一个基于s n m p 的网络性能管理系统。 1 5 主要研究内容 本文主要讨论基于s n m p 的网络性能管理系统的设计与实现。主 要研究内容包括： ( 1 ) s n m p 功能实现 使用v i s u a lc + + n e t 开发自己的一套s n m pa p i ，在界面开发中 调用，完成一些核心功能。包括o i d 类、p d u 类等的设计与实现。 ( 2 ) 数据采集 数据采集模块使用s n m p 协议，通过轮询的方式，启用独立的采 集线程对校园网的交换机、路由器等网络设备的性能参数进行采集， 高速写入数据库中。 ( 3 ) 数据分析处理 启用独立的分析线程将收集到的数据进行统计分析，计算出网络 设备端口的流量、吞吐率、丢包率等：算出接口的错误率和接口利用 率来进行性能管理。 ( 4 ) 数据显示 显示线程基于分析线程的输出结果以图形化的方式直观地显示出 网络运行的情况。使管理员对设备的整体性能有所了解，并及时控制 网络的运行状况，保证网络的持续、稳定运行。 1 6 论文的组织结构 本文从数据采集、数据分析处理和数据显示三方面展开论述。文 章组织结构如下： 第一章绪论，介绍课题背景、国内外研究现状、研究问题的提出 和主要研究内容。 第二章概述，包括网络管理概述和网络性能管理概述。网络管理 概述主要介绍基本原理、体系结构、网络管理技术的发展方向；网络 性能管理概述主要介绍功能域、目标、系统的基本功能。 第三章简单网络管理协议( s n m p ) ，介绍协议体系的组成、管理 信息库( m i b ) 、s n m p 消息和协议工作机制。 第四章网络性能管理系统的设计，介绍系统总体设计、模块划分 第4 页河南大学硕士研究生学位论文 及各模块的设计。 第五章网络性能管理系统的实现，介绍各模块的实现过程。 1 7 本章小结 本章首先介绍课题背景、国内外研究现状，从而提出研究问题， 最后介绍了本文的主要研究内容及论文的组织结构。 河南大学硕士研究生学位论文第5 页 第2 章网络管理和网络性能管理介绍 2 1 网络管理介绍 计算机网络技术的发展从2 0 世纪6 0 年代中期开始的广域网技术 到8 0 年代的局域网技术以及到9 0 年代兴起并不断发展完善的全球计 算机互联的高速网和综合业务数字网( i s d n ，i n t e g r a t e ds e r v i c e s d i g i t a ln e t w o r k ) 技术，已经历了近三十年的发展过程“】。今天，计算 机网络及通信技术已经趋于成熟，而计算机网络本身也己作为信息社 会的基础设施渗透到了社会的各个领域，包括政府部门、商业、军事、 教育和科研等领域都离不开计算机和计算机网络，网络对社会经济发 展起着越来越重要的作用，也使人们的工作甚至生活方式发生着巨大 的变革。与此同时，随着网络规模的扩大，影响网络服务的因素也增 多了，现在的大规模、复杂和异构的多厂商产品互连的计算机网络使 得网络管理的复杂度也大大增加。如何进行有效的网络管理，确保信 息网络可靠、稳定地运行已经成为一个迫切需要解决的问题。 2 1 1 网络管理的概念和目标 网络管理就是指监督、组织和控制网络通信服务和信息处理所必 需的各种活动的总称。其耳标是确保网络的持续正常运行，或者当网 络运行出现异常时能及时响应和排除故障m 。从定义可以看出，网络 管理包括两个任务，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。通过监测可以了解当前状态是否正常，是否存在 瓶颈和潜在的危机；通过控制可以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，控制是监测的目的。由此可见， 网络管理具体的说就是网络的监测和控制。 因此，网络管理系统的具体任务就是：收集网络中各种设备和系 统的工作参数、运行状态信息；处理收集到的各种信息，并以各种各 样的、可视化的方式呈现给网络管理人员；接收网络管理人员的指令 或根据对上述信息的处理结果向网络中的设备发出控制指令，即实施 网络控制功能，同时监视指令执行的结果；保证网络设备按照网络管 第6 页河南大学硕士研究生学位论文 理系统的要求工作“，。 从技术实现的角度来看，网络管理的过程通常包括数据采集，数 据处理，然后提交给管理者，用于在网络操作中使用。它可能还包括 分析数据并提供解决方案，甚至可能不需要打扰管理者而自动处理一 些情况。进一步还可以产生对管理者管理网络有用的报告。 2 1 2 网络管理的发展和标准化工作 网络管理技术是伴随着计算机、网络及通信技术的发展而发展的。 一个有效的好的网络一刻也离不开对网络的良好管理；另一方面，计 算机及通信技术本身的快速发展，尤其是i n t e r n e t 的巨大成功又反过 来刺激和促进了网络管理的发展。 在网络管理技术的研究、发展和标准化方面，国际标准化组织i s o ( i n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n ) 和i n t e r n e t 体系结构委员 会i a b ( i n t e r n e ta r c h i t e c t u r eb o a r d ) 及其下属的工作组都做了卓有成 效的工作一，。 1 o s i ( o p e ns y s t e m si n t e r c o n n e c t i o n ，开放系统互连) 的标准化 工作“” i s o 是较早开发网络管理体系结构的组织。在2 0 世纪7 0 年代末， 国际标准化组织提出其开放系统互连参考模型( o s i r m ，o s i r e f e r e n c e m o d e l ) 的同时，就提出了网络管理标准的框架，即开放系统 互连管理框架，并制定了相应的协议标准，即公共管理信息服务和公 共管理信息协议( c m i s c m i p ，c o m m o nm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n p r o t o c o l s e r v i c e s ) n u 。由于历史和现实的原因，国际标准化组织依据 o s i r m 模型制定的七层协议标准始终未能得到业界和社会的广泛支 持和应用，相应地，符合o s i 网络管理标准的可供实用的产品也几乎 没有。尽管如此，i s o 的网络管理标准协议还是具有十分重要的参考 意义的。 2 i n t e r n e t 的发展过程和标准化工作 i n t e r n e t 及其制定的t c p i p 协议以其简单、易于实现和互连性强 等优点迅速得到业界及其他领域的广泛应用。随着协议簇的成熟，基 于t c p i p 的网络相互连接，形成覆盖全球的i n t e r n e t ，并且迅速膨胀 和日益复杂。管理问题变的越来越迫切。 随着i n t e r n e t 的发展，网络管理大致经历了这样几个阶段n ”： 河南大学硕士研究生学位论文第7 页 ( 1 ) 手工管理 在i n t e m e t 发展初期，网络规模较小，用户对网络的可靠性要求 不太高，手工管理基本上可以应付。管理问题由精通通信协议的专家 来解决。 ( 2 ) 应用简单的网络管理工具 这是通过i n t e r n e t 控制报文协议( i c m ei n t e m e tc o n t r o lm e s s a g e p r o t o c 0 1 ) 实现的，它对网络管理的有效性在于它提供了从路由器或主 机传送控制信息到其他路由器或主机的机制，并提供关于出现问题的 反馈信息。i c m p 的e c h o e c h o r e p l y 消息对，提供了在两方进行通信 测试的可能，另一个时间戳与时间戳响应消息对，可用于监测网络的 延迟特性。比如常用的p i n g 命令“”。 ( 3 ) i n t e r n e t 管理者开发的专用的网络管理工具 这些工具主要划分成两类：支持实时工作的工具和用于分析所收 集数据的非实时工具。这些工具只是提供了特定的某个或者某些功能。 比如被广泛使用的t r a c e r o u t e ，可用于寻找到达某个目的地所经过的 路径，由此也可以确定不能到达该目的地时的故障所在。这些工具的 采用在一定程度上缓解了网络管理的矛盾。 ( 4 ) 基于s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ，简单网络 管理协议) 的全面管理 最初i n t e r n e t 体系结构委员会打算使用o s i 管理方案，但是这一 管理框架一直在讨论中。短期内不能实现，8 0 年代后期，i n t e r n e t 的 迅猛发展和网络管理的薄弱，使i n t e r n e t 体系结构委员会决心尽快自 己定义一种标准化的公共的网络管理体系结构和协议，并尽快付诸实 施。1 9 8 8 年，i n t e r n e t 结构委员会下属的i n t e r n e t 工程任务组完成了 s n m p v l 。1 9 9 3 年，发表了s n m p v 2 ，管理功能和安全性能都得到了 加强。后来又发表了s n m p v 3 “”。s n m p 很快得到各网络生产厂家的 广泛支持，使之成了事实上的网络管理工业标准。 与c m i p 相比，s n m p 最大的特点是简单性与可扩展性，简单化 使网络管理容易实施，系统资源占用较少，用户可以更容易地根据需 要对s n m p 变量进行编程。此外，由于它的设计简单，协议容易更新， 可以方便地扩展功能以满足用户的未来管理需求。现在，几乎所有的 网络设备都支持s n m p 。 i n t e r n e t 的网络管理方案也将进一步采用和借鉴o s i 的网络管理 思想，目前，i n t e m e t 研究小组已经实现了o s i 网络管理标准的部分元 第8 页河南大学硕士研究生学位论文 素，并正在积累经验。i n t e r n e t 研究小组把他们的工作和将来的网络管 理协议称为基于t c p i p 上的公共管理信息服务和协议( c m o t , c m i s c m i po v e rt c p i p ) ”，。然而目前网络管理产品生产商们对c m o t 的开发及应用和对待c m i p 一样，似乎没有很大的兴趣和投入，而是 继续关注和投资于s n m p 。 2 1 3 网络管理模式 网络环境的管理是信息的处理应用过程。由于网络环境通常是分 布式管理，网络管理相应亦是分布式应用。它涉及负责监控各种物理 和逻辑联网资源的管理进程之间的信息交换。 在现代网络管理中，普遍采用表现c s 结构的管理者( m a n a g e r ) 。 代理( a g e n t ) 模式。在这种模式中，作为管理者的进程驻留在网络管理 系统，代理进程驻留在被管设备的代理系统，管理者、代理人和对象 间的交互如图2 - 1 所示。 管理系统 篁堡堡生 t 耐i 广 图2 1 管理者代理网络管理模型 网络管理操作的一般过程与原理如下：首先从网络管理系统特定 的请求窗口提交管理操作请求，通过本地管理通信模块将请求发送给 指定远程代理，等待执行结果返回。远程代理接收到该请求后，向被 监控的网络资源发出执行请求命令，调用本地操作支持例程自行相关 操作并返回结果。远程代理将等待执行结果，或在被监控的资源出现 异常情况时产生事件报告。远程代理通过通信模块向网络管理系统发 回执行结果或产生错误报告。网络管理系统接收执行结果或事件报告 河南大学硕士研究生学位论文第9 页 后，经过分析处理再通过指定窗口进行显示。 2 1 4 网络管理体系结构 网络管理平台可以采用多种体系结构来提供功能。三种流行的网 络管理体系结构是：集中式体系结构、分层式体系结构和分布式体系 结构。 1 集中式体系结构 集中式体系结构是最常用的一种网络管理模式，它由一个单独的 管理者负责整个网络的管理工作。该管理者处理与被管网络单元的代 理之间通信，提供集中式的决策支持和控制，以维护管理者的管理数 据库。 典型的集中式网络管理系统结构组成包括有管理者( m a n a g e r ) 、代 理( a g e n t ) 、管理信息库( m i b ) 及网络管理协议。其中m a n a g e r 是整个 网络管理系统的核心，负责完成网络管理的各项功能，如排除网络故 障，配置网络中的设备等，一般位于网络中的一个主机节点上。a g e n t 一般有多个，分别位于网络中的设备上，如路由器、集线器等。a g e n t 监测所在网络部件的工作状况及此部件周围的局部网络状况，收集有 关网络信息。m a n a g e r 定期轮询各a g e n t 以获取网络信息，然后进行 分析并采取相应的措施。m i b 通常位于相应的a g e n t 上。 集中式管理结构的优点在于简单、易于实现。其主要不足是当被 管网络规模扩大或者结构复杂性增大时自身的管理能力不能随之作相 应的补充，但是在多数情况下一般首选集中式控制。i b m 的n e t v i e w 是市场上采用集中式网络管理体系结构的一个例子。根据集中式管理 结构的优点，本软件采用了这种网络管理模式。其最大的特点就是在 将来对软件扩展时，将会变的非常简便。 2 分层体系结构 分层体系结构中使用了多个系统，其中一个系统作为中央服务器 系统，其他系统作为客户系统。网络管理平台的某些功能驻留在服务 器系统上，其它功能由客户系统完成。网络管理平台的层次体系结构 具有以下主要特点：不依赖于单一系统；网络管理任务的分布：在网 络各处进行网络监控；集中信息存储。层次化的方案将管理任务分散 于中央系统和客户系统之间的办法，缓解了集中式方案中存在的问题。 但是，层次结构使用了多个系统来管理网络，因此可能会给数据采集 第1 0 页河南大学硕士研究生学位论文 造成困难，另外一个问题是每个客户系统管理的设备列表需要在逻辑 上预先定义并手工配置好。 3 分布式体系结构 分布式体系结构结合了集中式和层次式这两种方案的特点。与集 中的单一平台或层次式的客户机服务器平台的做法不同，分布式方案 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。分布式平台兼备了两者的优点；任一 地点都能获得所有的网络信息、警报和事件；任一地点都能访问所有 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。 2 1 5 网络管理技术的发展方向 网络在不断地发展，用户的需求也在不断地发展，因此网络管理 技术也必须不断地发展和提高。目前的发展趋势包括以下方面“”： 网络管理的集成化 允许用户从单一平台管理各种协议的多种网络，通过一个操作平 台实现对多个互连的网络的管理，即综合网络管理系统( i n m s ) 。 网络管理智能化 这是网络管理一个重要的发展方向，尤其在故障管理功能上。智 能化网络管理能更好处理网络结构和网络元素的不确定性：能加强网 管系统的协作能力及互操作性；基于规则的智能化网管能够较好地适 应网络系统的变化；智能化网管所具有的解释和推理能力能根据低层 信息，根据己有的不很完全、不很精确的信息来做出对网络的判断。 从而可以实现网络管理的自动化。 网络管理的分布式管理 这也是网络管理的一个重要的发展方向，它包括以下几个方面： 1 层次结构管理 对大型网络可划分为几个层次或以域为模型进行管理，增加各个 层次或域的管理者之间的通信手段，从而可以提高网络管理的效率。 比如在管理者与代理之间增加中层管理者，可以实现分层管理，将集 中式的网管架构改变为层次化的网管架构。 2 公共对象请求代理体系结构( c o r b a ，c o m m o no b j e c tr e q u e s t 河南大学硕士研究生学位论文第11 页 b r o k e ra r c h i t e c t u r e ) c o r b a 利用分布式面向对象技术和多级应用系统构造网管体系， 是0 m g 组织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，对象管理组) 为开发面向对 象的应用程序提供一个通用的框架结构。它将系统分成客户和服务器 部分，将这两部分对象进行两层封装，利用对象请求代理( o r b ) 作为 组件通讯的软总线，用户可以透明地访问信息，而不必知道目标所在 的软硬件平台或网络所在的具体位置，实现跨异构平台的网络管理。 3 面向移动代理的开放网络管理 这种方案采用管理任务派遣m b d ( m a n a g e m e n tb yd e l e g a t i o n ) 方 法减少网络管理本身引起的带宽消耗，实现网络设备的自我管理。采 用移动代理( m o b i l e a g e n t ) 方案“”可以使网管任务分布和自动化。 4 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 ) “” 这是网络管理的一个重要发展趋势。作为一种分布式信息处理技 术，w e b 技术具有与操作系统无关性这一突出特点。以w e b 为基础的 w b m 提供了普通用户非常熟悉的w e b 浏览器的单一用户接口来透明 地访问分布在i n t e r n e t 上的各类信息，并且很容易支持现在大多数标 准网管协议框架，如s n m p 和厂商专用的管理协议，因为w e b 浏览器 对计算机硬件要求不高，许多具体的网管任务可以转移到w e b 服务器 上去完成。这种模式降低了网管成本，并具备了极大的灵活性，平台 独立性，易于升级移植且支持远程移动管理的优点。 2 2 网络性能管理介绍 2 2 1 网络管理功能域 o s i 中定义了网络管理的五个功能域，l ，它们分别完成五个不同 的网络管理功能，如图2 - 2 所示。 管理功能域 i ii i li l 失效管理il 配置管理ii 性能管理ll 安全管理| | 计费管理l 图2 - 2 网络管理功能域 第12 页河南大学硕士研究生学位论文 失效管理：是对计算机网络中的问题或故障进行定位的过程。 它包括三个步骤，发现问题；分离问题，找出失效原因；修复问题。 使用失效管理技术，网络管理者可以更快地定位和解决问题。 配置管理：主要功能包括发现网络的拓扑结构关系、监视和管 理网络设备的配置情况、根据事先定义的条件重构网络等。 性能管理：测量网络中硬件、软件和媒体的性能。测量的项目 可能有：整体吞吐量、利用率、错误率或响应时间等。进行阈值检查， 并自动地对当前性能数据、历史数据进行分析。运用性能管理信息， 管理者可以保证网络具有足够的容量以满足用户的需要。 安全管理：主要是对网络资源访问权限的管理。包括用户认证、 权限审批和网络访问控制( 如防火墙) 等功能。 计费管理：计费管理为网络管理者提供了分配网络资源使用费 用的依据。 这五大管理功能既相对独立，又存在千丝万缕的联系。 2 2 2 性能管理的目标 性能管理的目标就是能充分利用网络资源，且确保网络不会出现 过度拥挤的情况，保障网络的可用性，为用户提供更好的网络通信服 务。主要通过下面的方法来实现其目标： 实时监控网络设备和相应的所有连接，监视设备和线路的使用 率和出错率及相应的阂值，并进行阈值报警； 定期的历史数据分析，及时提示管理者和决策者做出设备或线 路的升级计划，保证设备和线路的容量不会由于过度使用而出现网络 性能急剧下降的情况。 2 2 3 性能管理系统基本功能 性能管理系统一般应该具有以下基本功能m ，： 性能监控和性能数据收集。定时收集被管理设备的性能数据， 自动生成性能报告。 阈值控制。对每一个被管对象的某种属性设置阂值，对于特定 被管对象的特定属性，可以针对不同的时间段和性能指标进行阂值设 河南大学硕士研究生学位论文第13 页 置。通过设置阈值并进行闽值检查，可以在网络将出现性能问题时及 时向管理人员报警。 性能分析。对性能历史数据进行分析、统计和整理，计算性能 指标，对性能状况做出判断，为网络规划提供参考。 可视化的性能报告。对数据进行检索和处理。生成性能趋势曲 线，以直观的图形显示反映性能分析的结果。 被管对象的管理。提供灵活的被管对象组织方式，用户可以根 据特定的管理需求定义被管对象集合，方便对具有某一共同属性的被 管对象的分类、查找和性能比较。 实时性能监控。提供实时数据采集、分析和可视化工具，用以 对一些网络设备和线路的性能指标进行实时检测，并可以任意设置数 据采集的时间间隔。 网络性能模拟。通过建立自己的网络模拟模型，模拟网络在一 定的运行条件下可能出现的问题。借此更好地解决网络中存在的性能 隐患。 这些功能，在某一个具体的性能管理系统中并不一定要完全具有， 可以根据具体的需求选择和组合功能模块，也可以自己添加一些需要 的功能。 2 3 本章小结 本章分为网络管理介绍和网络性能管理介绍两部分。其中，网络 管理介绍包括网络管理的概念和目标、网络管理的发展和标准化工作、 网络管理模式、网络管理体系结构和网络管理技术的发展方向的介绍； 网络性能管理介绍包括网络管理功能域、性能管理的目标和性能管理 系统基本功能的介绍。 第1 4 页河南大学硕士研究生学位论文 第3 章简单网络管理协议( s n m p ) 从1 9 8 9 年产生第一个网络后，在没有网络管理协议以前网络管理 的状况是：由于网络设备生产厂商都安装了自己的从设备提取数据