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传输网设备中的网管系统开发摘要 传输网设备中的网管系统开发 摘要 目前我公司拥有多种传输网设备，随着设备规模的不断扩大， 设备的种类和数量也不断地增加，整个网络的复杂性日益提高，如 何完成对整个网络设备的统一管理，是一个亟待解决的问题。本文 旨在阐述c e l l 综合网络管理系统的设计、实现和测试。 本文的第一部分首先介绍了现代网络管理的基本背景知识，包 括网络管理的5 大功能，及网络管理的标准化过程；而后着重介绍 了简单网络管理协议s n m p ，对s n m p 的工作原理进行了较为详细 的描述，这个协议也就是c e l l 综合网络管理系统采用的协议。 本文的第二部分首先介绍了c e l l 系统的基本结构和综合网络 管理系统的基本架构，对系统的各个部分进行了较为详细的描述； 其次，从c e l l 综合网络管理系统s e r v e r 端的整体设计到具体的 各个模块设计，讲述了在设计、开发、测试过程中遇到的、应当注 意的各种问题，并对整体设计和开发过程中涉及到的模块进行了详 细的描述；然后，讲述了数据库模块库表设计的原则，以及在设计 过程中应当注意的问题，并对库表记录数过多引起硬盘空间不足的 问题进行了详细的讲解；最后，简单地讲述了正在运行和实用中的 c e l l 综合网络管理系统的运行情况，并详细地介绍了软件测试的 各种方法及应该注意的各种问题。其中包括：如何依据各个模块的 功能规范和设计文档进行测试用例的编写，测试的流程和各个测试 阶段的主要工作以及如何更好地进行测试。 本文的第三部分介绍了我研究生期间所做的研发工作，主要有 两个方面。一个方面是关于核心层设备，主要是对已有系统进行功 能的添加；另一方面是关于汇接层设备，主要是进行功能规范的制 定，模块代码的编写，及相关的测试。 关键词：网络管理s n m p c e l l 库表设计测试 传输网设备中的网管系统开发摘要 d e v e l o p i n go fn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e mi nt r a n s p o r t d e v i c e a b s t r a c t c u r r e n t l y t h e r ea r es o m es o r t so f t r a n s p o r td e v i c e si no u rc o m p a n y ， a n dt y p e sa n dq u a n t i t i e so fd e v i c e sa r e c o n t i n u a l l yi n c r e a s i n g ，s o i t b e c o m e sm o r ed i f f i c u l th o wt om a n a g et h ee n t i r en e t w o r ks y s t e m i n t h i s p a p e r i ti st od e s c r i b et h e d e s i g n 、r e a l i z i n g 、t e s t i n g o fc e l l n e t w o r k m a n a g e m e ms y s t e m i nt h ef i r s t p a r t o ft h i s p a p e r ，i t o u t l i n e st h eb a s i c b a c k g r o u n d k n o w l e d g e o fm o r d e nn e t w o r k m a n a g e m e ms y s t e m ，i n c l u d i n g t h ef i v e f u n c t i o n sa n ds t a n d a r d i z a t i o no fn e t w o r km a n a g e m e n t t h e n ，s n m pi s i n t r o d u c e da t l e n g t h ，o n w h i c ht h en e t w o r km a n a g e m e ms y s t e mo f c e l li sb a s e d i nt h es e c o n d p a r t ，f i r s t l yc e l l i sp r e s e n t e d ，i n c l u d i n ga l la s p e c t s o ft h e s y s t e m s e c o n d l y f r o mt h ee n t i r e d e s i g n o fc e l ln e t w o r k m a n a g e m e ms y s t e m t od e t a i ld e s i g no f m o d u l e ，a l ls o r t so fp r o b l e m so f d e s i g n 、d e v e l o p i n g 、t e s t i n g i sn a r r a t e d t h i r d l yi td e s c r i b e st h ed e s i g n p r i n c i p l eo f t h ed a t a b a s e f o u r t h l y ，i td e s c r i b e sh o w t ow r i t et h et e s t i n g d o c u m e n ta c c o r d i n ga st h ed o c u m e n to fm o d u l e ，t e s t i n gp r o g r e s s ，a n d f i n i s h e dw o r k i nt h et h i r d p a r t ，t h e s i t u a t i o no fp u t t i n gt h i ss o f t w a r et o u s ei s s t a t e d a t l a s t ，t h i sp a p e r i n t r o d u c e s m y r & dw o r k d u r i n g t h e p o s t g r a d u a t es t u d y i n gp e r i o d t h ef i r s ta s p e c to f i ti sa b o u tt h ed e s i g n 传输网设备中的网管系统开发摘要 a n d d e v e l o p i n g o fs o m em o d u l e sf o rt e t r a - x t h e s e c o n d a s p e c t i n t r o d u c e st h e d e s i g nd o c u m e n t ，c o d i n g a n d t e s t i n g f o r s e a p o i n t 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 c e l ld a t a b a s e d e s i g n t e s t 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， 本人签名： 兰童良， 本人承担一切相关责任。 日期：塑? 厂3 ，2 2 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 和借阕；学校可以公布学位论文韵全部或部分内容，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： 同期：塑一夕乙4 传输网设备中的网管系统开发第一章 第一章网络管理的基本理论 1 1 网络管理系统概述 电信行业是当今全球发展最快的几个行业之一。无论在哪个国家，通信产 业都是带动整体经济发展的一支主力产业，这主要是因为社会信息量的急速扩 充和人们对通信需求的不断增长。从有线到无线，从本地到全球，人们需要更 多的通信和获取信息方式：从语音到图像，人们也要求更高的通信质量。因此， 电信网络运营者必须加快网络的建设，提高网络的管理水平，以满足这种需求。 从九十年代开始，传输两络作为通信网的基础加大了建设力度。随着传输 网的规模迅速扩大，形成了多产品并存的复杂局面。工作的重点正在逐步由工 程建设向维护管理过渡，但各种制式设备的多样化，使得传输网系统非常复杂。 随着网络规模和业务种类的不断增加，各层电信管理者对网管的需求也与日俱 增，迫切要求开始进行传输网网管系统的建设工作，致力于建立一套功能完善 的传输维护网络管理系统。 目前我公司拥有多种传输网设备，随着设备功能的变化，设备的种类和数 量也不断地增加，如何完成对这些传输设备的统一管理，是一个亟待解决的问 题。 传输网设备中的网管系统开发第一章 1 2 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。 随着网络的进一步扩大，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已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。 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，一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 2 传输网设备中的网管系统开发第一章 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 3 网络管理过程的驱动 在管理过程中，用来使管理信息库( m i b ) 与实际设备的状态和参数保持 一致的方法主要有两个： 事件驱动方法 轮询驱动方法 事件驱动方法是由网络中的各个设备监铡设施在发现被监测设备的状态和 参数发生变化以后，及时向管理进程报告，这种报告称为事件报告。事件报告 并不意味着发生了坏事情。例如，一个传输设备因为干扰过分严重丽报告事件 “线路故障”，则说明发生了坏事情。但一旦干扰消失，则传输系统马上就会 恢复正常，这时也要报告事件，但已是“故障消失 这个好消息。管理进程一 般都对事件进行分类，根据事件发生时对屑络服务影响的大小，来划分事件的 严重等级，如“主要告警 、“次要告警 等等。 轮询是管理进程主动去轮流查询逐个网络设备的工作状态和参数，如果返 回的结果正常，则自不必说。如果返回的结果说明设备有错误，甚至没有任何 结果返回，则说明了设备存在难以克服的故障，需要管理进程采取措施才能恢 复。 轮询驱动方法可以弥补事件驱动方法的不足。当设备发生类似“掉电 的 故障，或报告事件的渠道发生故障时，管理进程将无法得到此类事件报告。所 以需要有另一种措施来保证无论网络设备发生什么样豹故障，都能够在一定的 时间内检测到，以便管理进程采取措施，使因为设备故障而引起的服务质量下 降减少到最少的程度。 在现代网络管理系统中，这两套方法是缺一不可的。轮询虽然能够保证在 设备发生故障后的一定时间内网络管理进程能够检测到，但从发生故障到检测 到的时延是比较长的，更何况不能毫无停顿地轮询，否则因为轮询而造成的管 理信息传输本身就是网络的很大负载。因此，当一个设备发生故障至被轮询到 而发现故障的平均时延是数十分钟的数量级。而报告事件则不同，什么时候事 件发生，网络管理进程很快就会收到事件报告( 如果能够收到的话) 。 可见，事件驱动管理方式的优点是及时性，而轮询驱动管理方式的优点则 是完整性。轮询和事件报告各具特色，相辅相成。 3 传输网设备中的网管系统开发 第一章 轮询所掌握的网络状态和参数虽然全面但时延较大，而事件反映的网络状 态变化又不尽完全，而且事件报告也多少有些时延，因此，在任一时刻，网络 管理信息库中记录的网络设备的状态和参数，与网络设备中的实际状态和参数 不可能做到完全相同，细微的、短时的差别总是存在的，但这并不影响管理系 统的工作。 1 4 网络管理的5 大功能 网络管理涉及网络资源和活动的规划、组织、监视、计费和控制。国际标 准化组织( i s 0 ) 一直致力于网络的标准化，它定义了故障、配置、性能、计费和 安全五大管理功能区域。 1 4 1 故肆管理 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，需要经过很长时间的跟 踪和分析，才能找到其产生的原因。这就需要有一个故障管理系统，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 1 4 2 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 传输网设备中的网管系统开发第一章 根据要求收集系统当前状态的有关信息 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 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。 1 4 3 性能管理 性能管理( p e f f o n n a r m 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数率。有效的性能管理能优化网络韵性 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 性能管理涉及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 视和分析被管网络及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，并维护和分析性能日志，其典型的功能包 括： 收集统计信息 维护并检查系统状态日志 确定自然和人工状态下系统的性能 改变系统操作模式以进行系统性能管理的操作 1 4 4 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： 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 5 传输网设备中的网管系统开发 第一章 息的访问企图等) 安全服务设施的创建、控制和删除 与安全措施有关的网络操作事件的记录、维护和查阅等日志管理工作。 1 4 5 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 理员还可以通过向用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。 一 计费管理是对网络资源和通信资源的使用进行计费，包括对用户使用的各 种资源进行跟踪，统计用户对资源的使用数量和占用时间，计算费用及对收费 用户进行确认。该系统能对用户的访问活动建立详细记录，这既是对用户收费 的依据，又是对网络极有用的信息，因为发生问题后可根据记录查找原因j 计费系统还具有安全管理功能。它能告诉网络管理员谁在网上的什么地方、 什么时候，做了什么工作，哪个用户在什么时间用了哪些资源等。管理员可以 用它检查某个用户对某服务器、目录或文件的操作。该系统还提供错误报告清 单，利于防止故障发生。 计费管理在局域网上不那么重要，因为局域网主要在一个单位内部使用， 计费也不那么严格，所以计费系统比较简单，多数都包括在网络操作系统内。 1 5 网络管理的标准化 在网络发展的很长时间里，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，使用这种方法对不同厂商的设备采用不 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 6 传输网设备中的网管系统开发第一章 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i t u t 。 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。它的会址在目内瓦，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 中只能有一个成员。i s o 的成员分为p 成员和o 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l 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机构 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 n mf o r u m ) 在研究网络管理标准化办法 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 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，都可实施灵活和 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。 7 传输网设备中的网管系统开发 第一章 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 不少网络管理国际标准。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间。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间的接口 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备，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。 8 传输网设备中的网管系统开发第二章 第二章简单网络管理协议( s n m p ) 目前，计算机网络中用得最广泛的网络管理协议是s n m p 。r f c l 0 6 7 第一 次用s n m p 定义了信息如何在网络管理系统和代理之间传递，稍后r f c l 0 9 8 废除了r f c l 0 6 7 ，然后，在r f c l l 5 7 中i a b 接受并通过了r f c l 0 9 $ 的提议， 确认s n m p 为一个标准协议。 2 1s n m p 概述 s n m p 提供了一个基本框架用来实现鉴权、授权、访问控制及网络管理政 策实施等的高级管理。它采用“管理进程v s 代理进程 模型来监视和控制各 种可管理设备。由三个要素组成： 被管理的网络设备( a g e n t ) 网络管理设备( n m s ) 二者之间的s n m p 协议 s n m p 简单且容易实施，设备厂商很容易把s n m p 的代理端写在产品里面。 同时它也具有良好的扩展性，使厂商可以很方便的添加自己独特的管理功能。 s n m p 把管理体系从硬件体系本身分离，从这一方面来看有利于多厂商支持。 在s n m p 第二版中，增加了多重角色实体的概念。代理又称为s n m p 服务 器，它管理一个有特定含义并预先定义的数据集合即管理信息库( m i b ) 。通 9 传输网设备中的网管系统开发第二章 常情况下，n m s 平台上的用户运行网管应用程序，由它对被管理节点发出读 或写操作请求，被管理节点上的代理对请求进行转换，判断合法性，执行相关 操作，返回适当响应。所谓的转换是把n m s 的请求转为对本地数据结构的等 效操作。代理进程可以向n m s 发送陷阱( t r a p ) 报文来报告异常、预定义的事 件，然后n m s 与代理进一步交换报文以确定下一步操作。 2 2s n m p 的工作原理 s n m p 由管理进程、代理进程、管理协议和管理信息库组成。是应用层的 进程，主要用u d p i p 实现通信。 2 2 1 管理、代理进程 管理、代理进程间一般为u d p 通信。对a g e n t 丽言，要求既能在端口 1 6 1 发送和接收s n m p 报文，还必须能在端口1 6 2 发送陷阱。 代理进程是为其所在的被管设各处理s n m p 协议的软件实体。它对来自 n m s 的s n m p s e t g e t 报文进行解码，把它们从a s n 1 格式转换到便于处理的 内部格式。然后它要传送响应、处理差错，并在必要时发送陷阱p d u 。a g e n t 的功能通常是： 实施s n m p 协议。 存储和解析m i b 信息。 异步向n m s 发送消息。 可作为非s n m p 网络节点的代理。 而n m s 的功能主要是： 作为n m s 来实施s n m p 协议。 查询代理、获得响应、设置代理、响应代理的异步事件。 2 2 2s n m p 管理协议 s n m p i a 爻毒1j ，k 矗 1 0 传输网设备中的网管系统开发第二章 s n m l ，：；f l j ，0 ：v d l ：一一k j ：二m ：t 、卜h 。、t i 。t 一1 i ：、i 卜r i w 、t f i t ；。虬 ；j s n m i ，：、：、 对网络设备的状态监视主要通过查询代理m i b 中相应对象的值，代理也会 发出一些陷阱来引导n m s 的查询。 管理工作站和代理通过协议交换s n m p 报文来实现通信，它们在16 1 端口 上接收除陷阱外所有的s n m p 报文，而t r a p 。p d u 报文在1 6 2 上接收。在鉴别 和授权上s n m p 采用琐细鉴别机制，鉴别机制的关键部件是共同体名。共同体 名是一个字符串，它表示各网络管理站和代理进程同属于一个公共且已知的 组。共同体名通常是可打印的a s c i i 字符，一般默认是p u b l i c 。代理进程接收 到命令，检查共同体字段时，它将存储在自己配置中的共同体名字与接收到韵 报文中的共同体名字进行字符串比较，若一致，则认为报文是可信的，并进行 下一步处理，否则被丢弃。字符串的比较操作是区分大、小写的。一旦s n m p 报文通过鉴别，接下来需要确定访问权限。每个共同体成员都知道其m i b 中 的哪些成员可让其他成员访问。这个对象称为视图。每个视图有两种访问方式： 传输网设备中的网管系统开发第二章 只读方式和读写方式。再结合m i b 中为对象定义的访问方式，形成的矩阵称 为共同体定义文件。s n m p 数据报文分为3 个子字段是： 版本字段 1 s n m p 共同体名字字段 协议数据单元( p d u ) 。 对于s n m p v l 而言，协议数据单元是下面支持的5 种类型之一： g e t r e q u e s t p d u ( n m s 发出) g e t n e x t r e q u e s t p d u ( n m s 发出) s e t r e q u e s t p d u ( n m s 发出) g e t r e s p o n s e p d u ( a g e n t 发出) t r a p p d u ( a g e n t 发出) 分别为对应着g e t 、g e tn e x t 、g e tr e s p o n s e 、s e t 、t r a p 等5 种原始操作。除 了t r a p 外，每个s n m p 的p d u 都含有下面格式：请求i d 、错误状态、错误索 引、o i d 和值的列表。而t r a p 的p d u 有下列的格式：企业标识、代理地址、 一般t r a p 标识、特别t r a p 标识、时间标签、o i d 和值的列表。 对于s n m p v 2 来说，使用的鉴别和授权机制和第1 版相同。只是它的协议 数据单元有8 个p d u 类型： g e t r e q u e s t p d u g e t n e x t r e q u e s t p d u s e t r e q u e s t p d u r e s p o n s e p d u g e t b u l k r e q u e s t p d u i n f o r m r e q u e s t - p d u s n m p v 2 一t r a p p d u r e p o r t - p d u 第2 版s n m p 协议可以和第l 版通过两种方式共存： 管理进程和代理进程两者都支持双语言。 采用委托代理。 2 2 3 管理信息库m i b m i b 是一种标准，它定义s n m p 代理收集的信息类型以及信息是如何存储 的。m i b 有两个标准，m i bl 和m i bi i 。这类标准的m i b 可定义特定的信息变 量，每个s n n p 管理站都必须监视这些变量。例如，如果用s n m p 管理站管 理一个集线器，m i b 将会包含有关端口的特征信息，即端口是活动的还是不活 动的。为其产品提供s n m p 管理的制造商通常都有标准的m i b ，也有专用的 1 2 传输网设备中的网管系统开发第二章 m i b ，提供针对其产品的管理信息。 s n m p 使用一种“存取操作”对m i b 中的信息进行相应的处理。按照这种 操作，每个s n m p 代理都维持一组概念变量，s n m p 报文或者规定s n m p 代 理从变量中读取数据，或者把数值存入变量中，而s n m p 代理把请求翻译成与 本地数据结构相当的操作。因为协议不包含其他操作，所以所有操作都要通过 “存取操作 实现。赊了s n m p 协议之外，管理信息库( m i b ) 标准还规定 s n m p 代理要维持的一组变量，以及每个变量的语法。m m 变量记录着被管设 备的各项数据。 1 3 传输网设备中的网管系统开发第三章 3 1 基本结构 第三章c e l l 系统 c e l l 由以下几个部分组成： - 核心层：由s d x c4 4 1 设备组成，提供e l 电路的连接和调度功能； 一 s d h 传送网：提供核心层与汇接层之间互相连接的中继电路： - 汇接层：由汇接设备组成，汇接用户的e l 电路，并通过现有的s d h 传送网提供的中继电路连接到核心层；。 _ 接入层：由用户接入设备组成，提供用户e 1 电路接入，将用户e l 电 路连接到汇接层； - 网络管理：提供对核心层、汇接层和接入层设备的统一管理，提供对 e l 电路的统一调配和端到端的集中管理。 如图3 一l 是c e l l 的基本网络结构。 图3 1c e l l 的基本网络结构 4 传输网设备中的网管系统开发第三章 3 2 核心层 核心层设备由s d x c4 4 1 构建，主要提供e l 电路的调度功能。 各核心层设备之间通过标准的s t m 一1 接口互连，由现有的s d h 传送网提 供核心节点之间的s t m 1 传输通道，连接通路速率为n 幸1 5 5 m 。 网络建设初期，各节点之间可以只连接少量s t m 1 中继，之后按照需求增 加s t m 1 中继的数量。 如图3 2 为包括4 台s d x c4 4 1 设备的核心层示意图。 图3 - 2 核心层节点互连 核心层设备与汇接层设备之间通过s t m 1 中继电路互连，中继电路由s d h 传送网提供。 3 3s d h 传送网 s d h 传送网提供核心层与汇接层之问互相连接的中继电路。 3 4 ；e 接层 汇接层设备由位于端局的汇接设备组成，在上行方向，该设备通过s d h 传 送网提供的中继电路与核心层设备连接，在下行方向，该设备提供g 7 0 3 e 1 接 口直接连接用户，或者通过p d h 光纤和x d s l 将e l 延伸到用户侧的接入设备。 汇接层设备应具备以下的功能： - 上行方向支持s t m 1 的中继连接方式； _ 下行方向可同时提供x d s l 、p d h 光纤和g 7 0 3 e 1 三种接入方式； - s t m l 接口同时支持光口、电口两种方式； 1 5 传输网设备中的网管系统开发第三章 _ 每方向p d h 光纤接入可提供4 、8 或者1 6 路e l 电路接入： _ 可选择使用l 或2 对用户线的x d s l 进行e l 电路接入： 一 可与核心层设备、接入层设备进行统一的网管： _ 支持各种环回测试，方便故障定位和传输质量监测； - 支持设备自测、配置下载和软件升级： 3 5 接入层 接入层由用户侧的接入设备组成，接入设备通过p d h 光纤或者x d s l 与汇 接层设备连接，并向用户提供g 7 0 3 e 1 电路的接入。 按照接入方式的不同，存在x d s l 接入和p d h 光纤接入两种接入设备。如 图3 3 所示。 x d s l e 1 田 _ 1 户 汇接设备 g 7 0 3 p d h 光纤 e !用 p d h 光调制 ，n户 图3 - 3 接入设备 使用x d s l 方式的接入设备应能提供至少l 条e l 电路，并提供屯路测试、 管理和维护功能；使用p d h 光纤方式的接入设备应能提供4 ，8 或者1 6 路e l 电路，并提供并提供电路测试、管理和维护功能。 1 6 传输网设备中的网管系统开发 第四章 第四章c e l l 网络管理系统的设计与实现 在宽广电信研究中心学习期间，在老师的指导下，主要参与了c e l l 网络 管理系统的设计与开发，即：在c e l l 网络管理系统中完善了核心设备的功能 ( 核心设备部分模块的实现) ，增加了对汇接设备的支持( 汇接层设备的整体 设计、部分模块实现、模块单元测试和部分联调工作) ，而对接入设备的网络 管理，考虑到项目的进度，暂不实现。 下面将主要介绍开发过程中涉及到的内容。 4 1 概述 c e l l 网络管理系统，所涉及的内容分为软件部分和硬件部分，如图4 一l -i li li ：s e r v e r： il li 图4 1 网络管理系统软、硬件组成 4 1 1 硬件部分 1 ) m i c ：设备的主控制器简称m i c ，提供设备的管理接口。主控器一方 面从这些管理接口接收管理指令，翻译成设备级指令发给系统内的各个 1 7 传输网设备中的网管系统开发第四章 从控制器( m i c r o c o n t r o l l e r u n d e r c o m m a n d ) ，另一方面收集各个从控制 器发来的维护信息和性能报告，按要求发给管理设备。主控器位于设备 的控制管理单元上。 4 1 2 软件部分 1 ) g u i ：g u i 直接面向用户，并提供人机交互功能。实现配置、检索、状 态显示等多项功能。 2 ) s e r v e r ：以s n m p 协议与设备进行通信；可以对设备进行各种管理 操作，包括配置管理、故障管理、性能管理、电路管理等管理功能；可 以接收设备的告警，定时检查设备的状态；对配置、状态数据进行存储， 并与设备保持同步。 4 2s e r v e r 的整体设计 4 2 1 数字专线综合网管系统 c e l l 是综合网管系统，是一个面向全网的，根据网络资源数据对全网进 行集中监控、集中维护和集中管理的网络管理系统。此系统是运维人员使用、 操作运营网络系统的界面，可以使网管人员通过一个管理系统界面就能轻易完 成对整个网络的管理。c e l l 能够通过面向运营商对整个网络提供操作、使用 和运营解决方案，保障全网基本服务功能正常运行，在此基础上还可以进一步 提供相关的基于事务模型的业务分析决策支持手段。 因此，c e l l 系统的设计必须能够满足对多种设备进行统一管理的需要。 4 2 2 存在的问题 目前我公司拥有多种传输网设备，随着设备功能的变化，设备的种类和数 量也不断地增加，如何完成对这些传输设备的统一管理，是一个亟待解决的问 题。 1 8 传输网设备中的网管系统开发第四章 4 2 3 解决方案 解决方案如图4 2 所示： 管理模块 各个设备公用 各个设备专用 1日 拓配故性： 操作员 萎 i 扑置障能 、 nr r 数据库模块s n m p 模块 p u b l i c 模块 iio d b c e ， 通用功能通用功能 k () yr s q ls e r v e r 设备1设备2设备1设备2 数据库维护工具 图4 也s e r v e r 的整体设计图 4 2 3 1 划分公用专用模块 首先从大的模块划分来说：操作员、日志、拓扑模块，属于各种设备通用 的，不管设备的类型如何，都需要对它们进行安全管理，拓扑管理，这些功能 是与设备类型无关的；而配置、故障、性能等模块随着设备的不同，功能差别 较大，因此增加新的设备就需要增加对应的模块； 其次，就s n m p 模块来说，它是向使用者( 管理进程) 提供与a g e n t 进行数 据交互的一般性的应用级接口。对不同的设备，此模块存在一些通用的接口， 比如说：确定哪个是被操作设备。这些通用的接口集中起来可以组成一个通用 功能的集合，也就是基类，增加新的设备，在基类的基础上扩展即可： 4 2 3 2 各设备专用的管理模块 专用管理模块以配置故障模块为例进行说明。 各类型设备的配置故障模块都具备系统、电路板等数据，但不同类型的设 备，其同一操作对象的属性可能不一样。在设计不同类型的同一操作对象的类 时，可以采取两种方法，以系统数据为例，说明如下： 方法一：设计基类 传输网设备中的网管系统开发第四章 设计一个系统基类，它抽取各类型设备的共同数据，其他类型设备的系统 类由此派生。 _ 优点：使不同类型设备的同一操作对象间的冗余信息减少 _ 缺点： 1 ) 添加新的设备类型时，可能需要修改基类，这可能导致其他类的修 改 2 ) 基类和其派生类的设计不能完全独立 方法二：不设计基类 不考虑各系统类之间的共性，而是分别为不同类型设备设计不同的系统类。 优点： 1 ) 添加新的设备类型时，只需要添加相应的类，不影响其他类 2 ) 不同类型设备的各管理模块可以并行开发 一 缺点：不同类型设备的同一操作对象间存在冗余信息 c e l l 综合网管系统的开发采用方法二，方便以后的扩展。该方法不仅适 用于系统类的设计，同样适用于电路板类、端口类、逻辑端口类、交叉连接类 等的设计。因此，对配置和故障来说，增加一种新类型的设备，就需增加相应 的配置故障类。 4 2 3 3 各设备公用的管理模块 操作员和日志属于安全模块，主要负责提供一个安全政策，根据安全政策 确保只有授权的合法用户可以访问受限的网络资源；拓扑结构负责设备的拓扑 表示和中继信息；这三个模块属于所有设备公用的，增加新的设备不需要修改 以上模块。 4 2 3 4p u b l i c 模块 本模块提供被2 个或2 个以上管理功能模块使用的功能，如判断节点号是 否有效等，以减少重复的代码： 本模块把各个设备公共的一些通用功能放入基类中，各个设备特有的接口 放入各自的继承类中，添加新的设备，只需要添加新的继承类即可，这样可以 减少代码的重复。 4 2 3 5s n m p 模块 向使用者( 管理进程) 提供与a g e n t 进行数据交互的一般性的应用级接口。 它封装了s n m p m a n a g e r 的特性