（信号与信息处理专业论文）传输网设备网管系统中软件的设计与开发.pdf

北京邮l h 火学硕：t z , j f 究生学位论文 传输网设备网管系统中软件的设计及开发 摘要 随着通信业的快速发展，作为电信基础的传输网也得到了高速的 发展，各个运营商都拥有了覆盖地域广阔、传输容量巨大的传输网络。 但是复杂的传输网现状，给传输网管的运行维护和综合管理带来了很 大的困难，包括资源管理困难，测试手段落后，故障排除困难，缺乏 良好的全网调控能力。 在传输网的综合阿管系统的建设过程中，要充分考虑传输网的特 ，点，在统一的网管平台上，采用相同的信息表示方式，对核心设备、 汇接设备和接入设备进行集中管理和监控，实现对全网资源的集中管 理和调度，并具备告警和故障管理，性能管理，查询统计以及客户管 理等众多功能。 白2 0 0 3 年6 月起，作者参与北京宽广电信高技术发展有限公司 2 m 数字专线网络的综合网管系统的开发。该项目是以s d x c4 4 1 设备为核心，以s d h 传输网络作为基础平台，以光纤和铜线作为接 入手段，通过统一的网络管理平台和业务平台，为运营商提供易于管 理、维护和运营的2 m 专线的端到端解决方案。 该系统的网管软件可对核心设备、汇接设备和接入设备进行统一 管王坐，采用图形化的用户界面呈现各种传输资源及传输资源问的相关 性，并和告警管理相结合，在视图上显示各种设备的告警信息，并具 备丰富的个性化设置。本文旨在阐述2 m 数字专线网络管理系统的软 件设计和实现。 本文第一部分介绍了现代网络管理的基本背景知识，着重介绍了 简单网络管理协议s n m p ，这个协议也即就是c e l ln m s 网络管理系统 采用的协议。然后对当前的传输网及网络管理的现状作出分析，阐述 了传输网管理系统的功能和建设目标。 第二部分先介绍了2 m 数字专线网络的组成和特点，以及该专线 网的管理系统，包括网管系统的软件设计结构和功能模块结构。然后， 1l 圮i i i ；【u 凡学颂i f 宄生学化论文 摘婴 结合作者在参与项目开发时进行的大奄软件设计和具体的程序实现， 讲述j 用户端软件的设计思路、功能、对象管理的基本流程，并且针 对一些问题提出了解决办法和改进措施。最后，通过图形操作界面的 演_ i 简i 靼地讲述了c e l l ，s 网络管理系统的几个蓖要功能和特点， 包击i 打】扑模块、战障管理模块羽1 电路模块的设计原理与实现。 第三部分简单描述，一下综合网管系统的发展方向。 关键字：传输网，网络管理，s n m p ，s d x c ，c e l ln m s ，g l t i 北京| | ! 【j u 人学坝孵究生学位论文a b s t r a cl s o f t w a r ed e s i g na n dd e v e l o p m e n t o ft h et r a n s p o r tn w t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m a b s t r a c t w i t ht h ea r i s eo ft h et e l e c o mi n d u s t r y , t h et r a n s p o r tn e t w o r ka st h e b a s i so ft e l e c o m ，a l s og o taf a s td e v e l o p m e n t ，a n de a c ht e l e c o mc a r r i e r h a se x p a n d e dt h e i rt r a n s p o r tn e t w o r kw i t hl a r g ec a p a b i l i t ya n db r o a d c o v e ra r e a b u tt h ec o m p l e x i t yo ft h e ，e x i t i n gt r a n s p o r tn e t w o r km a k e si t d i f f i c u l tt oc a r r y , m a i n t a i na n dm a n a g e ，i n c l u d i n gi n c o n v e n i e n tr e s o u r c e m a n a g e m e n t ，l a g g a r dt e s tm e a s u r e ，h a r de r r o rr e m o v ea n dl a c ko ft h e w h o l en e t w o r kc o n t r 0 1 w h e nb u i l d i n ga ni n t e g r a t e dn e t w o r ks y s t e m ，t h ec o n s t r u c t o rm u s t t a k ec o n s i d e r a t i o no ft h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h et r a n s p o r tn e t w o r k ，t o m a n a g ea n dm o n i t o rt h ec o r ed e v i c e s ，t h et a n d e md e v i c e sa n dt h ea c c e s s d e v i c e sw i t ht h es a m ei n f o r m a t i o ne x p r e s sm e t h o do nau n i f o i t l lp l a t f o r m t h es y s t e ms h o u l da l s ob ea b l et om a n a g ea n da r r e s tt h ew h o l en e t w o r k s r e s o u r c e si nc e n t r a l ，a n dt or e a l i z et h e f u n c t i o n so fe r r o rw a r m i n g p e r f o r m a n c em o n i t o r , q u e r ya n dc l i e n tm a n a g e m e n t f r o mt h ej u n e ，2 0 0 3 ，ih a v e b e e nw o r k i n gw i t ht h ei n t e g r a t e d m a n a g e m e n ts y s t e mo ft h e2 md d n ，w h i c hw a sd e v e l o p e db yb e i ji n g k u a n g g u a n gt e l e c o m h i t e c hd e v e l o p m e n tc o l t d t h ep r o j e c th a st h e s d x c4 4 1a st h ec o r ed e v i c e t h es d hn e t w o r ka st h eb a s i cp l a t f o r m a n dt h eo p t i cf i b e r c o p p e rw i r ea st h ea c c e s sm e a n s ，t h r o u g ha nu n i f o r m n e t w o r km a n a g e m e n ta n ds e r v i c ep l a t f o r m , t op r o v i d et h et e l e c o m c a r r i e r sw i t hae n d t o - e n d2 md d ns o l u t i o ne a s yt om a n a g e ，m a i n t a i n a n dc a r r y t h en e t w o r km a n a g e m e n ts o f t w a r eo ft h i ss y s t e mr e a l i z e sac e n t r a l c o n t r o lo ft h ec o r ed e v i c e s ，t h et a n d e md e v i c e sa n dt h ea c c e s sd e v i c e s ， w h i c ha d o p t sau s e rg r a p h i ci n t e r f a c et os h o wd i f f e r e n tt y p eo ft r a n s m i t ! ! 墨旦! 查兰塑! ：型壅兰兰些笙兰 垒旦! ! 垦垒里 r e s o u r c e sa n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e m a tt h es a m et i m e ，i tc a l l d e m o n s t r a t et h ee r r o ri n f o r m a t i o no fe a c hd e v i c eb yc o m b i n i n gw i t ht h e e r r o rm a n a g e m e n t r i c hp e r s o n a lc o n f i g u r a t i o ni sa n o t h e rs p e c i a lp o i n to f i t t h i sp a p e ri sa i m e dt oe x p o u n dt h ed e s i g na n di r g n 6 r f a e n t a t i o no ft h e n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mc e l ln m so ft h e2 md d n i nt h ef i r s tp a r to ft h i sp a p e r ，i to u t l i n e st h eb a s i cb a c k g r o u n d k n o w l e d g eo fm o d e mn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m s n m pi si n t r o d u c e d a tl e n g t h ，o nw h i c ht h en e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mo fc e l ln m si s b a s e d t h e n ，i ta n a l y z e st h ec u r r e n ts i t u a t i o no ft h ee x i t i n gt r a n s p o r t n e t w o r ka n dn e t w o r km a n a g e m e n t ，t e l l i n gt h ef u n c t i o no fat r a n s p o r t n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e ma n dt h eg o a lo fc o n s t r u c t i o n i nt h es e c o n dp a r t ，a tf i r s t ，t h eo r g a n i z a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i co ft h e 2 md d ni sp r e s e n t e d ，a n dt h em a n a g e m e n ts y s t e mo fi t ，i n c l u d i n gt h e s o f t w a r ed e s i g ns f i u c t u r ea n dt h ef u n c t i o n a lb l o c k s c o n s t i t u t i o n t h e n c o m b i n gw i t ht h ea u t h o r sn u m e r o u sw o r ko ft h es o f t w a r ed e s i g na n dt h e d e t a i l e dc o d i n gr e a l i z a t i o n ，i tn a r r a t e st h eu s e re n ds o f t w a r e sd e s i g nc l u e ， f u n c t i o n sa n db a s i cf l o wo ft h eo b j e c tm a n a g e m e n t ，a n ds o m ep r o b l e m s a r ep u tf o r w a r dw i t hs o l u t i o n sa n di m p r o v e m e n t s a tl a s t s e v e r a lu n i q u e f u n c t i o n sa n dc h a r a c t e r so ft h ec e l ln m sn e t w o r km a r i a g e m e n ts y s t e m a r ep r e s e n t e db yd e m o n s t r a t i n gt h eg u i ，i n c l u d i n gt h ed e s i g np r i n c i p l e a n di m p l e m e n t a t i o no ft o p o l o g i c a lp a r t ，e r r o rp a r ta n dc i r c u i tp a r t a n dt h et h i r dp a r ts t a t e st h ed e v e l o p i n e n td i r e c t i o no fa ni n t e g r a t e d n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mi ng e n e r a l k e y w o r d s ：t r a n s p o r tn e t w o r k ，n e t w o r km a n a g e m e n t ，s n m p ， s d x c ，c e l ln m s ，g u i 独仓q 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谓十意。 本人承担一切相关责任。 同期：竺皇鱼型竺! 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一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 f ；= f 期 同期 北京l u 人学坝1 1 研究生学位论文 第一部分网络管理的基本理论 第1 - 北京j l l l ll u 大学硕士研究生学位论文网络管理 i c 述 第一章网络管理概述 1 i 网络管理系统涉及的几个问题 随着时间的推移，网络系统结构越来越趋于复杂，管理也越加重要，以前 的网络技术已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，这种现象已不适应网络异构互连的发展趋势。 但任何网络管理系统，无论是哪个厂商的产品，都需要涉及下面几个方面 的问题： - 系统功能 即一个网络管理系统应具备哪些功能。 网络资源的表示 网络管理很大一部分是对网络中资源的管理。网络中的资源是指网络中 的硬件、软件咀及所提供的服务等。而一个网络管理系统必须将它们表示出 来，才能对其进行管理。 - 网络管理信息的表示 网络管理系统对网络的管理主要靠系统网络管理信息的传递来实现。网 络管理信息如何表示和传递? 传送的协议是什么? 这些都是构成一个网络 管理系统必须考虑的问题。 - 系统的结构 即网络管理系统的结构是怎样的。 1 2 网络管理系统的要素 一个网络管理系统一般要包含以下几个元素： ( 1 ) 若干个( 可能很多个) 需要被管理的网络设备节点。 如路由器、服务器等设备，每个节点上都运行着一个称为设备代型g _ _ ( a g e n t ) 的应用进程，其实现对被管理设备的各种被管理对象的信息如流量等的搜集和 对这些被管对象的访问的支持： f 2 ) 至少一个管理工作站。 该管理站运行着管理平台应用系统，实现为管理员提供对被管设备的可视 化的图形界面，从而使管理员可以方便的进行管理； 鹅2 北京| | | ! 电大学顿1 = 研究生学位论文网络管理概述 ( 3 ) 一个管理协议。 用柬定义设备代理和管理工作站之问管理信息传送的规程。其中管理协议 的操作是在管理框架下进行的，管理框架定义了和安全相关的认证，授权，访问控 制和加密策略等各种安全防护框架。 1 3 网络管理的5 大功能 ( 1 ) 故障管理 故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) 是基本的网络管理功能。故障管理是网络管 理功能中与故障检测、故障诊断和故障恢复等工作有关的部分，其目的是保证 网络能够提供连续可靠的服务。网络服务的意外中断往往对社会或生产造成很 大的影响。另一方面，在大型计算机网络中，发现故障时，往往不能具体确定 故障所在的具体位置，这就需要故障管理提供逐步隔离和最后定位故障的一整 套方法和工具。有时候，所发现的故障是随机性的，需要经过很长时闻的跟踪 和分析，才能找到其产生的原因。这就需要有个故障管理系统，科学地管理 网络所发现的所有故障，具体记录每个故障的产生，跟踪分析以至最后确定并 修复故障。 所以，故障管理应包含以下5 项典型功能： - 维护并检查错误日志 - 接受错误检测报告并作出响应 - 跟踪、辨认错误 - 执行诊断测试 - 纠正错误 ( 2 1 配置管理 配置管理( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 是维护网络正常有序运行的重要手 段。它初始化网络、配置网络，以使其提供网络服务。目的是为了实现某个特 定功能或使网络性能达到最优。配置管理的内容包括： 设置开放系统中有关路由操作的参数 - 对被管对象或被管对象组名字的管理 - 初始化或关闭被管对象 根据要求收集系统当前状态的有关信息 一 获取系统重要变化的信息 - 更改系统的配置 配置管理的任务是识别网上设备和用户，收集必要的数据，为通信系统的 第3 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文网络管理概述 初始化提供数据，而且要提供连续可靠的连接。配置管理主要关心的是维护网 上软件、硬件和电路的精确清单，修改清单的能力以及响应改变业务需求的可 靠方法。 d ) 性能管理 性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) 是对网络性能的管理，要求做到对网 络的特性、资源利用率以及有关通信活动进行分析，以帮助网络管理人员评价 网络资源及相关的通信活动的情况和效率。有效的性能管理能优化网络的性能， 最大限度地满足不同层次用户对网络的需求。 性能管理可从3 个方面着手： 建立对当前网络性能测量的基准 - 寻找识别网络与应用软件不匹配的方法 - 进行分析测量，寻找可能改进网络性能的对策 性能管理包括系统资源的运行状况及通信效率等系统性能，其能力包括监 视和分析被管网络历其所提供服务的性能机制。性能分析的结果可能会启动某 个诊断测试过程或重新配置网络，以便维持网络的性能。性能管理收集、分析 有关被管网络当前状况的数据信息，并维护和分析性能同志，其典型的功能包 括： - 收集统计信息 - 维护并检查系统状态同志 - 确定自然和人工状态下系统的性能 一 改变系统操作模式以进行系统性能管理的操作 r 4 ) 计费管理 计费管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) 负责记录网络资源的使用，目的是控 制和监测网络操作的费用和代价，它对一些公共商业网络尤为重要。它可以估 算出用户使用网络资源可能需要的费用和代价，以及已经使用的资源。网络管 理员还可以通过向户收取费用来控制用户过多地使用和占用网络资源。这也从 另一方面提高了网络的效率。另外，当用户需要使用多个网络资源时，计费管 理应能计算总费用。 ( 5 ) 安全管理 安全管理( s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) 是网络管理中非常重要的内容。安全性 一直是网络的重要环节之一，而用户对网络安全的要求也相当高。 安全管理有两层含义。一方面，网络安全管理要保证网络用户和网络资源 不被非法使用：另一方面，网络安全管理也要确保网络管理系统本身不被未经 授权地访问。网络安全管理的主要内容包括： 第4 页 北京邮电大学硕士研究生学位论丈 阿络管理概述 - 与安全措施有关的信息发布( 如密钥的分发和访问权设置等) - 与安全措施有关的事件通知( 如网络有非法侵入、无权用户对特定信息 的访问企图等) - 安全服务设施的创建、控制和删除 - 与安全措旌有关的网络操作事件的记录、维护和查阅等日志管理工作等 等。 1 4 网络管理者的职责 为了保证网络的正常运转，通常需要一个或多个被称为网络管理者的计算 机系统专家负责网络的安装、维护和故障检修等工作。对于网络管理者来说， 有些网络问题是很容易解决的，而有些是相当复杂的，例如恢复发生故障的设 备或进行由于灾难性的事件导致严重后果的修复。 随着网络的迸_ 步扩大，潜在问题的数目和严重程度会随之增加，网络管 理者工作的范围和复杂程度也在不断增长。为了完成任务，网络管理者需要知 道有关网络设备的大量信息以进行有效的管理。为了帮助网络管理者完成这些 工作，逐渐出现了网络管理的概念。 网络管理者在网络管理中担负了重要的责任。首先，网络管理者必须制定 全面的计划。在制定网络建设计划时，网络管理者需要调查用户的需求，以确 定网络的总体布局。这个设计可能包括向一个己存在的网络添加新的元件，以 提供对新的地方的访问，提供冗余以防止某个线路的故障而导致的隔离，或增 加网络连接的带宽。 在网络计划完成以后，网络管理者还需要完成下面的任务： - 建设 维护 - 扩展 - 优化 - 故障检修 首先，利用网络计划，网络管理者应该决定建设网络需要哪些软件、硬件 和连接。有两种主要的技术提供计算机网络中各点的通信连接：局域网和广域 网。 网络建立以后，网络管理者要对它进行维护。不管网络管理者在建立网络 时多么仔细，它仍需要进行维护，例如，在设备上运行的软件可能改变、网络 元件需要更新或设备出现故障需要修复等。 第5 页 北京邮电火学硕士研究生学位论文 网络管理概述 用户需要的改变将可能影响整个网络计划，因此，网络管理者还需要进行 网络的扩展。对已存在的网络进行扩展比重新设计和完全建立一个新的网络更 为可取，网络管理者需要应用适当的网络连接方案来实现这些改变。 考虑到一个典型的网络具有数十个或上百个不同的设备，每个设备有其自 己的特性，而必须使它们在一起协调工作，只有通过仔细的计划，并且对网络 进行优化，才能保证网络处于良好的运行状态。例如，种新的产品或技术的 分布可能会导致用新的设备替换原有设备，以提高网络的服务性能。管理者需 要仔细地规划对这个设备的设置。 通过完成以上各个步骤，网络管理者可以使网络故障减少到最小。当然， 因为没有不会出现故障的网络，无论网络管理得多么好，出现故障也是难免的， 所以，最后一个任务是故障检修，因为不可预见的事件总是会发生的。 1 5 网络管理的标准化 、 标准化管理系统间互操作的要求 标准化用户对通用性的要求 在网络发展的很长时问里，管理者都要学习各种从不同网络设备获取数据 的方法。这是因为当新的网络产品被开发时，它们的生产厂商都安装了使得数 据能够从它们的产品中收集出来的专用的方法，结果是，两个设备具有相同的 功能，但是因为来自不同的生产厂商，所以它们提供的数据收集方法可能大相 径庭。 因此，在一个异构的网络环境中，使用这种方法一对不同厂商设备采用 不同的查询方式是非常耗时而且麻烦的。网络管理者需要一个收集关于网 络中所有组成部分信息的一致性的方法。因此，管理者们转向普通但是标准的 工具。 1 5 1 国际上网络管理标准化组织 国际上有许多机构和团体在为制定网络管理的国际标准而努力。有的代表 官方国际组织，在全力制定网络管理标准文本，有的只是民间团体，旨在研究 如何实现网络管理的国际性标准化或标准化应该具备哪些内容。 在众多的通信网标准化组织中，目前国际上公认最著名、最具权威的是国 际标准化组织i s o 和国际电信联盟标准部r r u 玎。 i s o 成立于1 9 4 7 年，是世界上最庞大的一个国际性标准化专门机构，也是 联合国的甲级咨询机构。它的会址在日内瓦，我国在1 9 4 7 年就已经加入了i s o 。 i s o 的成员都是各国在标准化方面最有权威的团体或组织，每个国家在i s o 第6 页 北京l | | j j 也大学硕士研究生学位论文 网络管理概述 中只能有一个成员。i s o 的成员分为p 成员和0 成员两类。其中p ( p a r t i c i p a t i o n ) 成员有表决权，而0 ( o b s e r v e r ) 成员不参加i s o 的技术工作，只是与i s o 保 持密切联系。 i t u ( 国际电联) 成立于1 9 3 4 年，是联合国下属的1 5 个专门机构之一。 在1 9 8 9 年，i t u 下设5 个常设结构，包括总秘书处、国际电报电话委员会c c i t t 、 国际无线电咨询委员会c c i r 、国际频率登记委员会i f r b 和电信发展局b d t 。 随着技术的进步，把有线和无线截然分开的做法已经很不合适，因此，从 1 9 9 3 年起，i t u 将c c i t t 和c c i r 合并，成立一个新的电信标准化部门t s s ( t e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d i z a t i o ns e c t o r ) ，而原来的i f r b 改称无线电通信部 门r s ，原来b d t 改为电信发展部门t d s 。此后，国际电联有关电信的标准( 仍 称为建议书) 均由电信标准化部门t s s 出版。国际电联规定，电信标准化部门 的简称为i t u t 。、 除了权威的国际性标准化组织外，国际上还有一些民间团体和地区性结构 在进行有关网络管理标准化方面的研究。它们的研究结果作为它们所在团体的 内部标准，有的也影响着国际标准。还有一些组织的研究只是探索标准化方法， 它们的结果对外界并没有约束力。下面介绍一些非官方标准化组织的研究工作。 开放系统互连网络管理论坛 o s i 椭mf o i m ) 在研究网鲳管理标准化办法 和技术性方案，他们提出了可互操作的网络管理体系结构，旨在支持多厂家产 品间网络管理数据的交换。其关键概念是允许若干网络管理系统采用开放接口 实行互操作。他们认为可互操作的网络管理体系结构应该能够达到的目标是： 系统能够有设计上的独立性而又可交互操作 一 允许不同系统的实现有一定的自由度 - 对所有各种网络，无论其具有什么样的规模和种类，都可实旌灵活和可 扩展的管理。 该组织规定了一个7 层的网络管理互操作接口。 i e t f 为使t c p a p 向i s o 靠拢，制定了一个称为n e t m e n 的标准，包括两 部分： 管理信息协议c m o t ( 以t c p i p 为底层的公共管理信息c m i p ) - 标准管理信息库m i b 其中c m o t 是为了向i s o 靠拢而做的努力，而m i b 则是它独创的。 t c p i p 团体的网络管理活动主要致力于制定两个网络管理协议： 第7 吹 北京邮l u 人学硕士研究生学位论文婀络管理概述 s n m p 协议 - t g p i p 之上的公共管理信息服务与协议c m o t s n m p 只提供简单的命令服务，且偏向于“面向属性”的服务，而c m o t 则为应用进程提供强有力的“面向对象的接口”服务。c m o t 采用面向连接的 管理通信，s n m p 则是无连接的。在t c p i p 的网络管理协议中，有两个模型广 泛地用于网络管理： 一 基于查询的模型，即管理进程的轮询驱动方法 一 基于事件的模型，即管理进程的事件驱动方法 在网络设计中，需要采用混合方式，但应该多强调“事件”机理。 s n m p 事实上已经在一定程度上成为目前管理t c p i p 网络的标准，c m o t 则将成为官方认可的面对多厂家t c p i p 网络管理的长期解决方法。 1 5 2 网络管理标准的内容 尽管网络管理的标准很难制定，而且起步也较晚，但目前还是已经产生 了不少网络管理国瞒；准。国际标准中只规定系统的功能及其相互的接口，而 不限制系统内部如何实现。 网络管理是一种分布式的信息处理活动，那么，接口首先当然是在人与 机器之间，其次才是在机器与机器之问。一般来讲，涉及网络管理工作的接口 有3 种： 操作使用人员与网络管理系统之间的接口 - 开放系统与开放系统之州的接口 网络管理系统与应用进程( 管理系统直接控制这些应用进程) 之间的接 口 其中，前两种接口应该是某种形式的命令和响应语言，其句法和语义结构 在两种接口上可以不是一样的。第三个接口尽管也要涉及语言，但一般是在同 一个机器中的，常常可用编程语言的调用接口形式规定，也就是说可以按照这 个接口规定，编写完成监视和控制操作的程序。 所有这三个接口都提供了表达管理要求和活动的“语言”。但第一个和第三 个接口是在一个局部系统内，不涉及其它系统和设各，不同的局部系统之间不 是非具备一致性不可。只有第二个接口是不同系统之间的，包括不同系统之间 管理信息的交换。所以只有系统与系统之间的管理接口需要标准化，而且标准 必须规定两个方面的内容： - 管理对象及其相关操作 - 系统之间的开放通信 其中后者一般都是通过o s i 标准实现的。 第8 页 北京f j i f l u 人学硕士研究生学位论文嘲络管理概述 限于论文的篇幅，本章只讲述了网络管理的基本知识，关于s n m p 将在论 文的后面有专门的一章来讲，而其他具体的网络管理的国际标准就略去了。 镛9 顶 北京邮电大学硕士研究生学位论文 简单网络管理协议s n m p 第二章简单网络管理协议s n m p 2 1s n m p 协议概述 在运行t c p i p 协议的互联网环境中，管理协议标准是简单网络管理协议 ( s i m p l e n e t w o r k m a n a g e m e n t p r o t o c o l ，s n m p ) ，其定义了传送管理信息的协议消 息格式及管理站和设备代理相互之间迸行消息传送的规程。 出于业界对网络管理协议标准化的追切要求的驱动，i e t f 于1 9 9 0 发布了 s n m p v l 的正式r f c 文档：其设计思想重点放在保证协议的简单性、灵活性和 可扩展性上，并希望把s n m p 作为一个过渡性的网管协议来作为实现对互连的 网络设备进行管理时遵循的标准，待o s i 的网络管理协议c m 口的开发、实 现和标准化成熟和完善到可以在业界推广之后，再用c m 口来替换s n m p 。但 是由于各种的原因， c m i p 并没有替代s n m p ，而s n m p 发展为业界的标准。 s n m p 一共发展有3 个主版本，分别为s n m p v l ，s n m p v 2 和s n m p v 3 。其中 s n m p v 2 又分为若干个子版本，其中s n m p v 2 c 应用最为广泛： - s n m p v l ：是第一个正式协议版本，在r f c l l 5 5 - r f c l l 5 8 中定义，该版 本采用了基于共同体名的安全机制； - s n m p v 2 c ：这个版本被称为基于共同体名的s m l p v 2 ，使用基于共同体 名的安全机制和s n m p v 2 p 做出的协议操作方面的扩充，由 r f c l 9 0 l r f c l 9 0 6 定义； - s n m p v 3 ：该协议版本采用基于用户的安全机制，其安全机制是在 s n m p v 2 u 和s n m p v 2 t 基础上进行大量的评议以后进行了更新，并且对 协议机的逻辑功能模块的进行了划分而保证了良好的可扩充性，由 r f c 2 2 7 1 一r f c 2 2 7 5 所定义。 2 1 1s n m p 的网络管理模型 s n m p 用网元( n e t w o r ke l e m e n t ) 来抽象地描述被管理的所有实体。网元包 括两部分：被管理实体( m a n a g e de n t i t y ) 和被管理实体的代j 翌( m a n a g e de n t i t y s a g e n t ) 。s n m p 是用于网络管理系统( n e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ) 和网元代理之 间进行管理信息通信的协议。它提供了一个包含s n m p 管理者的管理系统，这 个管理系统还包括一个s n m p 代理、被管理的网络资源和s n m p 消息，这些 s n m p 消息用于交换管理信息。 r f c l l 5 7 描述了s n m p 中所用的代理管理站模型。图2 1 显示了s p 篇1 0 贾 北京邮屯人学硕士研究生学位论文简单网络管理祷议s n m p 代理和管理站之间的关系。要使这种代理管理站模式能够工作，代理和管理站 必须使用同样的语言。 s n m p 主要有三类管理功能： ( 1 ) 网络管理系统得到网元( 代理) 中的变量的值 ( 2 ) 网络管理系统给网元( 代理) 中的变量赋新的值 ( 3 ) 网元( 代理) 向网络管理系统报告某些事件 s n m p 使用这样简单的管理策略就是要简化s n m p 完成的功能，简化网络 管理软件的复杂性。 n e t w o r k m a n a g e m e n t s n m p 消息 图2 1s n m p 网络管理模型 2 1 2 运行s n m p 管理系统的原理及s n m p 协议： 使用s n i p 协议的网络管理系统管理结构工作一般包括：管理进程通过定 时向各个设备的设备代理进程发送查询请求消息( 以轮询方式) ，来跟踪各个设 备的状态；而当设备出现异常事件如设备冷启动等时，设备代理进程主动向管 理进程发送陷阱消息，汇报出现的异常事件。这些轮询消息和陷阱消息的发送 和接受规程及其格式定义都是由s n m p 协议定义的；而被管理设备将其各种管 理对象的信息都存放在一个称为管理信息库( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e ) 库 结构中。 其中s n m p 协议是运行在u d p 协议之上，它利用的是u d p 协议的1 6 1 1 6 2 端口。其中1 6 1 端口被设备代理监听，等待接受管理者进程发送的管理信息查 询请求消息：1 6 2 端口由管理者进程监听等待设备代理进程发送的异常事件报 告陷阱消息，如t r a p 。 设备的所有的需要被管理的信息被看作一个各种被管理对象的集合，这些 被管理对象由o s i 定义在一个被称作管理信息库( m a n a g e m e a a ti n f o r m a l i o i lb a s e ， m i b ) 的虚拟的信息库中。 2 2 管理对象库m 旧 m i b 是一个按照层次结构组织的树状结构( 定义方式类似于域名系统) ， 管理对象为定义为树中的相应叶子节点。管理对象是按照模块的形式组织，每 个对象的父节点表示该种对象属于上层的哪一个模块。而且o s i 为树中每一层 北京l | i | j 电大学硕士研究生学位论文简单叫络管理协议s n m p 的每个节点定义唯一的一个数字标识，每层中的该数字标识从1 开始递增，这 样树中的每个节点都可以用从根开始到目的节点的相应的标识对应的一连串的 数字来表示，如1 3 6 1 2 1 1 表示了m i d i i 中系统组子树，而1 3 6 1 2 1 1 1 0 表示系统组中的系统描述( s y t e md e s c r p t i o n ) 对象。每个对象的一连串数字表示 被称为对象标识符( o b j e c ti n d e n t i f i e r , o i d ) 。 相关的一组对象的集合被定义为一个m i b 模块。这些模块使用o s i 的抽象 语法标记( a b s t r a c ts y n t a xn o t a t i o no n e ，a s n 1 ) 的一个子集写成。该子集被定 义为管理信息结构( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n ，s m i ) 。 s n m p 的消息在发送和传输时消息是采用基本编码规则( b e r ) 对消息进 行编码。 s n m p 基本的标准m m 库是m i b i i ，具体参考r f c1 2 1 3 。 2 3s n m p 协议操作 、 s n m p 提供有三类操作，分别为g e t ，s e t 和t r a p 。 g e t 操作实现对被管理对象所表示的管理信息的读操作。在s n m p v l 中， g e t 操作具体一共有两种形式。 g e t 和g e t n e x t 操作：g e t 操作指示直接读取操作参数指定的o d 所表示 的被管理对象的管理信息值。g e t n e x t 操作指示读取操作参数指定的o i d 所表 示的被管理对象在m i b 树中按照字典顺序的下一个被管理对象的管理信息的 值。在s n m p v 2 中，增加了一种g e t b u l k 操作，其是g e t 和g e t n e x t 的综合， 是为了提高对被管理信息的访问的效率而增加的。 s e t 操作实现对被管理对象的管理信息进行写操作，其实现直接对操作参数 指定的o i d 所表示的被管理对象对应的管理信息的值的设置。 前面几种消息是由管理工作站主动实现对被管理设备进行轮询访问时发出 以得到被管理设备的各种信息；而在被管理设备出现异常事件需要及时向管理 工作站报告时，就需要t r a p 操作，该操作实现被管理设备向管理工作站报告设 备上出现的异常事件，如网络接口出现故障或恢复工作，设备重新启动等信息。 另外在s n m p v 2 中新增加了一种i n f o r m 操作来实现管理站与管理站之间的通 信。 其中上述操作的消息都可以在操作参数中一次指定一个或多个管理对象 o i d 信息，也就是说一个消息一次可以实现对多个被管理对象的操作。 s n m p v l 和s n m p v 2 c 采用了一种简单的基于共同体名的安全机制： 管理站和被管设备上都存储有该充当密码作用的共同体名：消息发送者( 一 第1 2 页 北京i | l i i i u 人学硕士研究生学位论文 简单网络管理协议s n m p 般是管理者) 在要发送的消息中的共同体名字段中填入对应于接收者的共同体 名，然后以明文方式在网络上发送消息，接收方( 被管理设备) 接收到消息以后， 如果消息格式是正确的，则读取该字段，与自身保存的共同体名相比较，来实 现对发送消息者的认证。在一些实现中，对应于每个共同体名还有一个机器地 址列表，来表示只有地址在这个列表中的机器使用该共同体名发送的消息才认 为是可信的。这里的共同体名就担任密码的作用。同时对应于每个共同体名都 有一个访问控制权限，可能值为读或读写。只有请求的操作和使用的共同体名 的权限一致才允许进行。 第1 3 页 北京i l l l l i u 人学删忙研究生学位论义传输阐设备的刚络管理 第三章传输网设备的网络管理 3 1 传输网及其网管现状 3 1 ，1 传输网现状 随着通信业的快速发展，作为电信基础的传输网也得到了高速的发展，各 个运营商都拥有了覆盖地域广阔、传输容量巨大的传输网络。在传输网络建设 过程中，由于受到各种历史原因的影响，我国的传输网络经过多年的建设，形 成了一个设备厂商众多、传输制式多样、技术先进与落后并存的复杂的网络， 具体表现在以下几个方面： 设备种类繁多，管理复杂 在现网运行的设备中，既有多个国外通信设备j - “商制造的传输设备， 也有国内外通信设备厂商制造的传输设备。即使对于同一个厂商，同一种 传输体制，也有不同种类的设备，设备种类非常多。 多种传输制式并存 在我国的传输网络中，既有技术先进的s d h 、d w d m 设备，也有比 较老的p d h 设备。 - 过程复杂繁琐，劳动强度大，开通周期长，故障率高，维护测试比较 困难 - 跨厂商设备和跨环的人工转接多，故障率高 3 1 2 传输网管现状 复杂的传输网现状，给传输网管的运行维护和综合管理带来了很大的困难。 在传输网高速发展的阶段，这个问题尚不突