（应用数学专业论文）基于snmp协议的网络故障管理系统的设计与实现.pdf

j， 1 夸 l 工 0 j 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：妥盘拖 同期： 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。 本人签名：霎盘整 日期： 导师签名： 切j 矿o ? 。f 箩 日期：迦坦，；互 ， a 渔 l 基于s n m p 协议的网络故障管理系统的设计与实现 摘要 随着计算机网络的迅速发展，网络规模越来越大，网络结构也越 来越复杂，网络技术的应用模式发生了很大的变化，网络管理也日益 显得重要。设备故障管理具有信息量大而复杂，涉及模块、人员众多、 处理流程烦琐等特点，一直是企业管理信息系统的难点。统一故障管 理的基础是提供统一的网络管理平台，可复用的组件，从而搭起各业 务网管的框架。统一故障管理( u f m ) 是网络管理中最重要的一个组件。 故障管理系统己成为设备提供商跟同行竞争的决定因素之一。网络故 障管理主要包括网络故障检测、网络故障定位、网络故障恢复等几项 关键技术。自主研发高性能、高效率、自动化的故障管理系统被提到 企业的重要议程上来。大型的网络常常会使用多个厂商生产的多种网 络设备共同完成网络功能，同时不同厂商的设备却有不同的管理方法 和不同的告警。 每个厂商的设备都会发生不同的故障，这些故障只能被各自厂商 的管理系统处理，这样网络的管理总体上陷入混乱，给网络管理带来 许多的不便。故障管理系统首先对设备发送到网管的t r a p 报文进行 解析，然后将所有格式不统一的报文统一成自己定义的故障格式，通 过这个步骤最终实现故障的统一管理。本论文针对大中型网络的网络 管理，对s n m p 协议框架、网络管理系统的体系结构及网络管理应用 的开发方式进行分析研究，提出了一个多动态库共存的可行的设计方 案，并通过它与单个动态库可选方案的比较，说明其优点以及可行性 和有效性，并进行了实现。 本文首先阐述了简单网络管理协议框架的三个组成部分，管理信 息结构、管理信息库和管理信息协议。并通过对s n m p 协议的详细解 析，给出了s n m p 协议的工作方法，数据类型和基本操作的介绍，同 时以某公司的统一网络管理系统项目为基础，阐述了故障管理系统的 设计原理和故障管理系统的总体结构设计方案。结合本人在项目中告 警动态库的设计和开发实践，论文阐述了故障管理子系统的总体设计 和详细设计方案及其实现。 关键词：s n m p 告警动态库故障管理设备管理告警解析 h 4 ，i j t h ed e s i g na n di n 口l e 匝n 丑气t i o no fn e t w o r k f a i ，tm 睃n a g e m 匣n ts y s t e r mb 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 fc o m p u t e rn e t w o r k s ，n e t w o r ks t r u c t u r ei sa l s o m o r ec o m p l e x ，g r e a tc h a n g e so fa p p l i c a t i o nm o d eo nn e t w o r kt e c h n o l o g yh a v et a k e n p l a c e ；t h en e t w o r km a n a g e m e n th a sa l s ob e c o m ei n c r e a s i n g l ym o r ei m p o r t a n t t h e p l a n tf a u l tm a n a g e m e n th a sa l w a y sb e e nad i f f i c u l t yt oc o n s t r u c tt h em a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mf o re n t e r p r i s e w h i c hw i t ht h ef e a t u r e so fl a r g ea m o u n to f i n f o r m a t i o n ，i n v o l v i n gal o to fp o s t sa n dp e o p l ea n dt r i v i a lp r o c e s s i n gf l o w u i l i l f i e d n e t w o r km a n a g e m e n th a sg r a d u a l l yb e c o m et h eg o a lo fe n t e r p r i s e s i ti st op r o v i d ea c o m m o np l a t f o r i l la n dr e u s a b l ec o m p o n e n t sa n dt h u sp r o v i d eaf r a m e w o r kf o rq u i c k n e t w o r km a n a g e m e n td e v e l o p m e n t t h en e t w o r kf a u l tm a n a g e m e n ti sb a s e m e n t w o r ka n dt h em o s ti m p o r t a n tt a s ki nt h en e t w o r km a n a g e m e n tw h i c hm a i n l yi n c l u d e s s u c hk e yt e c h n o l o g i e sa st h en e t w o r kf a u l td e t e c t i o n , t h en e t w o r kf a u l tl o c a l i z a f i o n a n dt h en e t w o r kf a u l tr e s t o r e s d e v e l o p i n gh i g hp e r f o r m a n c e ，t o t a l l ya u t o m a t e df a u l t m a n a g e m e n ts y s t e mh a sb e e na na g e n d af o rm o s te n t e r p r i s e s al a r g en e t w o r ko f t e n u s em a n yd e v i c em a n u f a c t u r e db yd i f f e r e n tm a n u f a c t u r e ra n dt h ed i f f e r e n td e v i c e s h a v ed i f f e r e n tm a n a g e m e n ta n dd i f f e r e n ta l a r m t h ef a u l t so ft h ed e v i c em a d eb yd i f f e r e n tm a n u f a c t u r e ra r ed i f f e r e n c e ，w h i c h m a k et h em a n a g e m e n to fn e t w o r ki nc o n f u s i o n f a u l tm o d u l ep a r s et r a pp a c k e t f i r s t l y , a n dt h e nu n i f i e da l lo ft h en o n - u n i f o r mf o r m a ti n t oap a c k e tf o r m a tw h i c h t h e i ro w nd e f i n e d ，b yt h i ss t e p ，i tr e a l i z ef a u l tu n i l f i e dm a n a g e m e n te v e n t u a l l y t h i sp a p e rf o rt h em e d i u mt ot h em a n a g e m e n to fl a r g en e t w o r k s a n a l y s i sa n d s t u d ys n m pp r o t o c o lo nt h ef r a m e w o r k 、n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e ma r c h i t e c t u r e a n da p p r o a c ht oa p p l i c a t i o no fd e v e l o p m e n tn e t w o r km a n a g e m e n t ，p r e s e n tad e s i g n o p t i o n st h a tm o r et h a no n ed y n a m i cl i b r a r y a n dt h e nr e a l i z e t h i st h e s i sd e s c r i b e sf i r s t l yt h r e ed e p a r t m e n to 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 ：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 、m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s ea n d m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o np r o t o c 0 1 a tt h es a m et i m ep r o j e c t b a s e do nac o m p a n y s i n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，d e s c r i b e dt h ed e s i g np r i n c i p l ea n do v e r a l l s t r u c t u r a ld e s i g no ft h ef a u l ts y s t e m w i t ht h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n tb ym y s e l f , t h e p a p e re l a b o r a t e st h ew h o l es t r u c t u r a ld e s i g no ft h es u b s y s t e mo ft h ef a u l tm a n a g e m e n t s y s t e m k e yw o r d s ： s n m p , a l a r m d l l ，f a u l tm a n a g e m e n t ，d e v i c e m a n a g e m e n t ， a l a r mp a r s e i v 第一章引言 目录 l 1 1 课题背景l 1 2 网络管理概述2 1 2 1 网络管理的概念2 1 2 2 网络管理的儿种协议。2 1 2 3 网络管理技术4 1 2 4 网络管理的内容7 1 3 课题任务8 1 4 论文结构8 第二章简单网络管理协议( s n m p ) 9 2 1 简单网络管理协议( s n m p ) 9 2 2s 嗍p 报文1 0 2 3s n m p 管理信息库( mib ) 1 4 2 4s n m p 的管理信息结构( s mi ) 1 6 2 4 1 管理信息结构的作用1 6 2 4 2 抽象语法表示法( a s n 1 ) 和基本编码规则( b e r ) 1 7 2 5 本章小结。2 0 第三章故障管理系统的设计及部分功能实现 2 1 3 1 网管整体架构2 l 3 1 1 网管的整体结构2 l 3 1 2 网管的前后台通信的实现2 l 3 2 故障管理系统的设计及子模块的实现2 5 3 2 1 告警管理的相关概念2 5 3 2 2 故障管理的集成2 6 3 2 3 故障模块的一些公共数据结构2 8 3 2 4 故障管理系统的功能架构3 1 3 3 故障管理系统子模块的实现。3 6 3 3 1 故障采集模块的实现3 6 3 3 2 故障解析模块的实现3 7 3 3 3 故障转发模块的实现3 8 3 3 4 告警相关性分析的实现3 9 3 3 5 告警同步的实现4 l 3 4 添加一条新告警的流程一4 4 3 4 本章小结4 6 第四章多告警动态库( a l a r m d l l ) 的设计与分析 4 7 4 1 告警动态库( a l a r m d l l ) 的设计与分析一4 7 4 1 1 特性概述4 7 4 1 2 特性需求4 8 4 1 3 特性的实现4 9 4 2 多告警动态库( a l a r m d l l ) 的设计与分析。5 l 4 2 1 需求分析。5l 4 2 2 多动态库的设计与实现：。5 2 4 3 本章小结5 3 第五章结束语 5 1 论文工作总结5 4 5 2 问题和展望5 5 参考文献 致谢 5 7 6 0 是各种网络系统在结构上存在着或大或小的差异，至今还没有一个大家都能接受 的标准 1 。 网络管理的复杂性取决于网络资源的数量和种类。随着计算机网络系统变得 日益庞大和复杂，先进的网络管理系统对于保持网络良好的运行状态显得越来越 重要 2 。网络管理的目标是最大限度地增加网络的可用时间，提高网络设备的 利用率、网络性能、服务质量和安全性，控制网络运行的成本 3 ；提高网络效 率，使之发挥最大效用。 网络管理的概念随着现代网络技术的发展而演变。对于网络管理，目前还没 有严格统一的定义，主要涉及对网络系统的运行及资源进行监测、分析、控制和 规划的行为与系统。它可以管理所有的子网和设备，以集中、统一的方式控制整 个网络，排除网络中的故障和配置网络设备。在计算机网络的规模越来越大、结 构也越来越复杂的情况下，一个完善的网络管理系统是计算机网络能够可靠而稳 定运行的保证，也是进行网络性能分析的依据。网络管理涉及网络资源的规划、 组织、监视、计费和控制。国际标准化组织( i s o ) 根据网络管理的功能定义了网 络管理的五个功能域：故障管理、配置管理、安全管理、计费管理和性能管理。 分析是基础，在这五个功能域中，故障管理是其重要组成部分，衡量和呈现网络 特性的各个方面。 近几年来，随着我国计算机技术和通信技术的迅速发展，我国的电信网络已 经是世界最大的，由几大电信运营商分别运营。随着网络规模的不断扩大，网上 设备的种类和数量也不断地增加，整个网络的复杂性也随之日益提高，网络结构 也日益复杂和异构化 4 。由于各种网络和设备缺乏统一的网管接口标准和规范， 给网管系统的建设带来了很大困难。网络管理需求和网络管理现有技术手段之间 的矛盾同益突出，近几年来，各个电信运营商都陆续引进和自主开发了众多的网 络管理系统。然而，由于不同的开发商采用各自不同的技术自行研制且大多采用 各自的管理协议，不可避免地带来网络协议互不兼容、管理信息不能互通、缺乏 对整个网络的综合管理、管理内容庞杂、操作界面多种多样等问题。针对上述电 北京邮电大学硕上论文 信网络管理的现状，各电信运营商都希望能够在目前网络管理的基础上建立综合 网管系统，以实现全网的综合管理。这就产生了综合网络管理系统的需求，即把 现有的独立存在的各专业网络系统综合成一个功能齐全、面向未来的综合网络管 理系统。综合网管系统通过一个网管工作站就能够对互连的不同网络实施各种管 理和控制，从而实现对全网的综合管理，包括全网故障分析和故障定位、全网性 能综合分析等功能 5 。这样既便于维护、使用，也可以提高该系统的利用率。 而且更重要的是，以后新的网管需求将可以直接纳入该综合网络管理系统之中。 在国内，综合网管建设还处于发展起步阶段，目前网络的运行维护还基本依靠各 个厂商的网元管理系统，实现对本厂商网内设备的集中监控和管理，而且各个厂 商网管系统是由不同的操作人员使用和维护，割裂了传输网本身的有机联系，各 厂商网管系统没有统一的信息交换和信息管理格式，相互之间不能互通互联，形 成了事实上的一个个网管孤岛 6 】，致使信息无法共享，难以统一调度和管理网 络资源，难以进行跨厂商网络的相关性事件分析，协调困难，效率低。要进行统 一的网络层管理，从综合网管系统告警信息采集的角度看，业界普遍认为，许多 网络设备厂商都带有针对本厂设备的网管系统，由于设备厂商最了解本厂的设 备，因此他们所开发的网管系统不仅快速、高效，而且能够完全解析故障信息， 非常准确的定位故障位置和确定故障原因，这些都是其它网管系统所不能比拟的 优势，因此对这些厂商专用网管系统应该充分利用起来。 1 2 网络管理概述 1 2 1 网络管理的概念 网络管理是控制一个复杂的计算机网络使得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采集、数据加工、数据分析、提交数据给管理服务 器。通过这样一系列的过程，它提供了一个解决方案，使用户可以最大限度地增 加网络的可用时间，提高网络设备的利用率、网络性能、服务质量和安全性，简 化异构网络环境下的管理和控制网络运行成本，并且能够提供网络的长期规划。 对于网络管理，目前还没有严格统一的定义，可以将网络管理定义为以提高整个 网络系统的工作效率、管理层次与维护水平为目标，主要涉及对网络系统的运行 及资源进行监测、分析、控制和规划的行为与系统。 然而，随着网络的发展，网络管理的概念随着现代网络技术的发展而演变。 现代网络的应用模式的多样化，使得网络管理的内容也多样化。 1 2 2 网络管理的几种协议 2 北京邮电人学硕士论文 s n m p 是专门用于对i n t e r n e t 进行管理的协议 7 ，它有简单适用等特点。 网络管理这一学科领域自2 0 世纪8 0 年代起逐渐受到重视，许多国际标准化组织、 论坛和科研机构都先后开发了各类标准、协议来指导网络管理与设计，但各种网 络系统在结构上存在着或大或小的差异，至今还没有一个大家都能够接受的标 准。网络管理协议一般为应用层级协议，它定义了网络管理信息的类别及其相应 的确切格式，并且提供了网络管理站和网络管理节点间进行通讯的标准或规则。 网络管理系统通常由管理者( m a n a g e r ) 和代理( a g e n t ) 组成，管理者从各代理那 儿采集管理信息，进行加工处理，从而提供相应的网络管理功能，达到对代理管 理之目的。即管理者与代理之间需要利用网络实现管理信息交换，以完成各种管 理功能，交换管理信息必须遵循统一的通信规约，我们称这个通信规约为网络管 理协议。当前，网络管理协议主要有以下两种： 第一种就是诞生于i n t e r n e t 家族的简单网络管路协议( s n m p 成为当前网络 界的实际标准，但由于i n t e r n e t 本身发展的不规范性，使s n m p 有先天性的不足， 难以用于复杂的网络管理，只适用于t c p i p 网络，在安全方面也有欠缺。已有 s n m p v l 、s n m p v 2 和s n m p v 3 三种版本 8 ，其中s n m p v 3 主要在安全方面有所补充。 随着新的网络技术及系统的研究与出现，电信网、有线网、宽带网等的融合，使 原来的s n m p 已不能满足新的网络技术的要求本文的网络管理系统正是基于 s n m p 协议的，本文第三章对s n m p 协议进行了详细的描述。 第二种是c m i p 可对一个完整的网络管理方案提供全面支持，在技术和标准 上比较成熟最大的优势在于，协议中的变量并不仅仅是与终端相关的一些信息， 而且可以被用于完成某些任务，但正由于它是针对s n m p 的不足而设计的，因此 过于复杂，实施费用过高，还不能被广泛接受；i s o 是较早开发网络管理体系结 构的组织。早在2 0 世纪7 0 年代末，i s o 在提出其开放系统互联参考模型 o s i r m ( o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t i o nr e f e r e n c em o d e l ) 的同时提出了网络管 理标准的框架，即开放系统互联管理框架。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 m i p 主要针对i s o 七层协议参考模 型而设计，用来提供标准的公共管理信息服务c m i s 。网络管理进程使用i s o 参 考模型中的第七层，i s o 的低层没有特别为网络管理定义的协议。这个体系包含 以下组成部分：一套用于描述协议的模型，一组用于描述被管对象的注册、标识 和定义的管理信息结构，被管对象的详细说明以及用于远程管理的原语和服务。 c m i p 与s n m p 一样，也是由被管代理和管理者、管理协议与管理信息库组成。在 c m i p 中，被管代理和管理者没有明确的指定，任何一个网络设备既可以是被管 代理，也可以是管理者。c m i p 管理模型可以用三种模型进行描述：组织模型用于 描述管理任务如何分配：功能模型描述了各种网络管理功能和它们之i 日j 的关系： 3 北京邮电大学硕上论文 信息模型提供了描述被管对象和相关管理信息的准则。从组织模型来说，所有 c m i p 的管理者和被管代理者存在于一个或多个域中，域是网络管理的基本单元。 从功能模型来说，c m i p 主要实现故障管理、配置管理、性能管理、记费管理和 安全性管理。每种管理均由一个专门管理功能领域( s m f a ，s p e c i a lm a n a g e m e n t f u n c t i o n a la r e a ) 负责完成。从信息模型来说，c m i p 的m i b 库是面向对象的数 据存储结构，每一个功能领域以对象为m i b 库的存储单元。c m i n 是一个完全独 立于下层平台的应用层协议，它的五个特殊管理功能领域由多个系统管理功能 ( s m f ) 加以支持。相对来说，c m i p 是一个相当复杂和详细的网络管理协议。它的 设计宗旨与s n m p 相同，但用于监视网络的协议数据报文要相对多一些。c m i p 共 定义了1 1 类p d u 。在c m i p 中，变量以非常复杂和高级的对象形式出现，每一个 变量包含变量属性、变量行为和通知。c m i p 中的变量体现了c m i pm i b 库的特征， 并且这种特征表现了c m i p 的管理思想，即基于事件而不是基于轮询。每个代理 独立完成一定的管理工作。 c m i p 的优点在于： 它的每个变量不仅传递信息，而且还完成一定的网络治理任务。这是c m i p 协议的最大特点，在s n m p 中是不可能的。这样可减少治理者的负担并减少网络负 载。因为它拥有验证、访问控制和安全日志等一整套安全治理方法。 但是，c m i p 的缺点也同样明显： 它是一个大而全的协议，所以使用时，其资源占用量是s n m p 的数十倍。它对 硬件设备的要求比人们所能提供的要高得多。 由于它在网络代理上要运行相当数量的进程，所以大大增加了网络代理的负 担。 它的m i b 库过分复杂，难于实现。迄今为止，还没有任何一个符合c m i p 的网 络治理系统。 s n m p 和c m i p 这两种协议由于各自有其拥护者，因而在很长一段时期内不会 出现相互替代的情况，而如果由完全基于c o r b a 的系统来取代，所需要的时间、 资金以及人力资源等都过于庞大，也是不能接受的所以，c o r b a ，s n m p ，c m i p 相结合成为基于c o r b a 9 的网络管理系统是当前研究的主要方向。 1 2 3 网络管理技术 基于w e b 的网络管理技术 随着网络技术的广泛应用，i n t r a n e t 也正在逐渐取代原有的企业内部局域 网，由于异种平台的存在及网络管理方法和模型的多样性，使得网络管理软件 开发和维护的费用很高，培训管理人员的时间很长，因此人们迫切需要寻求高 4 北京邮电大学硕士论文 效、方便的网络管理模式来适应网络高速发展的新形势。随着i n t r a n e t 和w e b 技术及其开发工具的迅速发展，基于w e b 的网络管理技术也因此应运而生。它作 为一种全新的网络管理模式，从出现伊始就表现出强大的生命力，以其特有的灵 活性、易操作性等特点赢得了许多技术专家和用户的青睐，被誉为是“将改变用 户网络管理方式的革命性网络管理解决方案 。w b m ( w e b b a s e dm a n a g e m e n t ) 的出现是是网络不断普及的结果。i n t r a n e t 内部一般都有专有的服务器，它主 要用于一个组织内部的信息共享。这个服务器可以运行t c p i p 协议并且通过安 全防火墙等措施与外部i n t r a n e t 隔离，主要提供兼容h t m l 语言有关应用层协议 的w e b 服务。 基于w e b 的网管解决方案主要有以下几方面的优点：( 1 ) 地理上和系统间的 可移动性：系统管理员可以在i n t r a n e t 上的任何站点或i n t e r n e t 的远程站点 上利用w e b 浏览器透明存取网络管理信息 1 0 l ；( 2 ) 统一的w e b 浏览器界面方便 了用户的使用和学习并且w e b 浏览器对计算机硬件的要求很低，因而管理员可以 把很多的计算和存储任务转移到w e b 服务器上去完成，而允许用户依靠简单、廉 价的计算平台去访问它们，从而可节省培训费用和管理开销；( 3 ) 管理应用程序 间的平滑链接：由于管理应用程序独立于平台，可以通过标准的h 1 ，i p 协议将多 个基于w e b 的管理应用程序集成在一起，实现管理应用程序间的透明移动和访 问；w b m 可以允许网络管理人员使用任何一种w e b 浏览器，在网络任何节点上方 便迅速地配置、控制以及存取网络和它的各个部分。( 4 ) 利用j a v a 技术能够迅 速对软件进行升级。为了规范和促进基于w e b 的网管系统开发，目前已相继公 布了两个主要推荐标准：w e b m 和j m a p i 。两个推荐标准各有其特色，并基于不同 的原理提出。w e b m 方案仍然支持现存的管理标准和协议，它通过w e b 技术对不 同管理平台所提供的分布式管理服务进行集成，并且不会影响现有的网络基础结 构。 j m a p i 是一种轻型的管理基础结构，采用j m a p i 来开发集成管理工具存在以 下优点：平台无关、高度集成化、消除代理程序版本分发问题、安全性和协议无 关性。 分布对象网络管理技术 在网络的发展中，有几个关键性的发展对企业网络产生了巨大的冲击。这些 发展有的是在局域网的内部，有的则是广域网范围的。这些变化都极大地影响了 原有的集中式网络管理系统。局域网及广域网的发展迫切地需要一种新型的端到 端的、系统级的网络管理解决方案，这同时也是一种机遇，它将使信息系统管理 员成功地控制大规模的、多地址的、事关重大的企业网络。这就促使分布式网络 北京邮电大学硕士论文 管理的出现。分布式管理指通过将管理任务分布到多个网点的多个服务器及多个 人身上，而使管理信息系统部门能够管理好大型网络环境。为了降低中心管理控 制台、局域网连接和广域网连接、以及管理信息系统人员不断增长的负担，就必 须对那种反应式的、集中式的、单体的网络管理模式进行一个根本的转变。其核 心思想就是重点将信息和智能分布到网络各处，使得管理变得更加自动，并使得 在问题源或更靠近问题源的地方能够做出基本的决策。 分布式管理通过在整个网络上向多个控制台将数据采集、监视、以及管理职 责分散开来而实现综合分析。它可从网络上的所有数据点和数据源采集数据，而 不必考虑网络的拓扑结构。分布式管理为网络管理员提供了更加有效地管理大型 的、地理分布广泛的企业网络的框架。分布式管理包含自适应基于策略的管理、 分布式的设备查找与监视、智能过滤、分布式阀值监视、动态轮询及判断逻辑和 分布式管理任务引擎等一系列的特性和功能。 目前广泛采用的网络管理系统模式是一种基于c 1 i e n t s e r v e r 技术的集中 式平台模式。由于组织结构简单，自应用以来，已经得到广泛推广，但同时也存 在着许多缺陷：一个或几个站点负责收集分析所有网络节点信息，并进行相应管 理，造成中心网络管理站点负载过重；所有信息送往中心站点处理，造成此处通 信瓶颈；每个站点上的程序是预先定义的，具有固定功能，不利于扩展。随着网 络技术和网络规模尤其是因特网的发展，集中式在可扩展性、可靠性、有效性、 灵活性等方面有很大的局限，已不能适应发展的需要分布式管理主要是基于 c o r b a 技术，c o r b a 技术是对象管理组织o m g 推出的工业标准，主要思想是将分 布计算模式和面向对象思想结合在一起，构建分布式应用。c o r b a 的主要目标是 解决面向对象的异构应用之间的互操作问题，并提供分布式计算所需要的一些其 它服务。o m g 是c o r b a 平台的核心，它用于屏蔽与底层平台有关的细节，使开发 者可以集中精力去解决与应用相关的问题，而不必自己去创建分布式计算基础平 台。c o r b a 将建立在o r b 之上的所有分布式应用看作分布计算对象，每个计算对 象向外提供接口，任何别的对象都可以通过这个接口调用该对象提供的服务。 c o r b a 同时提供一些公共服务设施，例如名字服务、事务服务等，借助于这些服 务，c o r b a 可以提供位置透明性、移动透明性等分布透明性。基于c o r b a 的网络 管理系统通常按照c l i e n t s e r v e r 的结构进行构造如图卜1 所示。其中，服务端 是指针对网络元素和数据库组成的被管对象进行的一些基本网络服务，例如配置 管理、性能管理等客户端则是面向用户的一些界面，或者提供给用户进一步开 发的管理接口等。其中，从网络元素中获取的网络管理信息通常需要经过 c o r b a s n m p 网关或c o r b a c m i p 网关进行转换，这一部分在有的网络管理系统中 被抽象成c o r b a 代理的概念从以上分析可以看出，运用c o r b a 技术完全能够实 6 北京邮电大学硕上论文 现标准的网络管理系统。不仅如此，由于c o r b a 是一种分布对象技术，基于c o r b a 的网络管理系统能够克服传统网络管理技术的不足，在网络管理的分布性、可靠 性和易开发性方面达到一个新的高度。 1 2 4 网络管理的内容 图1 - 1c o b r a 结构图 网络管理一般包含以下五大模块【l l 】： 故障管理( f a u l t ) ：网络故障管理是i p 网络管理功能中主要的一项功能，也 是i p 网络管理员最常用的一项功能。它的基本功能是：通过网管系统的实时监 测和告警功能及时发现网络中的故障，并通过网管软件的分析，精确地定位故障 点和故障原因，最终通过人工处理或者网管软件的处理功能排除和解决网络故 障。 配置管理( c o n f i g u r a t i o n ) ：配置管理也是网管系统的一项基本功能，主要 作用是通过网管系统的设备管理配置模块在网络开通或新设备、新配置数据需要 生成、修改时进行设备配置参数的生成。网管系统配置管理功能实现的基本原理 是：网管平台能够识别和管理所管理设备的m i b 管理信息参数，通过与所管理设 备交换相关配置的m i b 信息实现对设备的配置管理。 计费管理( a c c o u n t ) ：计费管理功能可以说是一个商用网络管理的核心，因 为它决定着网络运营利润所在。所以计费管理功能是网络管理中最重要的一部 分，同时计费管理功能也是网管系统中最为复杂的一个模块，因此，每个商用网 络都有一套专门的用户计费管理系统。 性能管理( p e r f o r m a n c e ) ：性能管理属于ip 网络管理中比较高级的部分， 无论对网管平台还是网管人员都有相对比较高的要求。它主要是网管人员通过网 管平台的一些网络性能统计和分析数据，依靠网管的自动优化功能，更主要的是 通过网管人员的人工判断和设计对网络拓扑、配置等参数进行优化，使网络的性 7 北京邮电大学硕上论文 能得以提高，运行更加有效，以满足客户的使用需求。 安全管理( s e c u r i t y ) ：ip 网络的安全问题从网络产生就一直存在，网络 的开放性一方面极大地方便了人们的联系，另一方面也同时带来了令人头疼的安 全问题。在ip 网络日趋成熟的今天表现得就更为突出。黑客攻击、网络滥用、 垃圾邮件、邮件炸弹、病毒、非法侵入等都是ip 网络的安全问题。为了防止网 络安全问题的危害，使ip 网络在方便人们的同时不受到安全问题的困扰，大多 数网管软件在网络的安全管理上很下功夫，开发出各种各样的安全软件，提出针 对不同安全隐患问题的解决方案。网络的安全管理主要通过漏洞扫描和入侵监测 两个方面的工作来实现。 1 3 课题任务 针对上述存在的问题，本文在各自厂商定义的私有故障格式基础上完成故障 报文的解析，然后将所有的格式不统一的报文统一成自己定义的故障格式，通过 这个步骤最终实现故障的统一管理。本论文针对大中型网络的网络管理，对s n m p 协议框架、网管系统的体系结构及网管应用的开发方式进行分析研究，提出了一 个多动态库共存的可行的设计方案，并进行了实现。 1 4 论文结构 本文共分五章，内容安排如下： 第一章：绪论，本章对课题研究背景、发展及研究现状进行阐述，并进一步 引出该问题研究的必要性、研究目的、明确了论文研究的意义。 第二章：主要介绍网络管理的一些相关概念和简单网络管理协议( s n m p ) 的 原理及相关内容。 第三章：重点介绍了故障管理系统的设计，包括需求分析，系统架构设计， 系统处理流程，系统管理模型及系统的软件框架。 第四章：根据第三章的内容给出了多动态库模型的需求分析及设计。 第五章：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 网络管理的未来发展方向。 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 ) 2 1 简单网络管理协议( s n m p ) 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) 是广泛投 入使用的工业标准，其目标是保证管理信息在任意两点中传送，便于网络管理 员在网络上的任何节点检索信息、修改参数、寻找故障 1 2 ，并完成故障诊断、 容量规划和报告生成。由于它只要求无证实的传输层协议u d p ，因而受到许多产 品的广泛支持。它和它定义的管理信息库( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e ) 一道 提供了一种系统地监控和管理计算机网络的方法。它管理局域网和广域网中的各 种网络设备，包括路由器、交换机、传输域和防火墙。 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) 是一个 应用层协议 1 3 ，提供了s n m p 管理者和s n m p 代理间报文格式的消息通信。它规 定了在网络环境中对设备进行监视和管理的标准化管理框架，通信的公共语言和 相对应的安全控制机制。 s n m p 网络管理模型由四部分组成： 1 、网络管理站 s n m p 网络管理站是一个利用s n m p 协议对网络节点进行控制和监视的系统。 其中网络环境中最常见的s n m p 管理者被称为网络管理系统( n m s ，n e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ) 。网络管理系统既可以指一台专门用来进行网络管理的服务 器，也可以指某个网络设备中执行管理功能的一个应用程序。现在市场上有众多 软硬件厂商提供有支持s n m p 协议的网络管理系统，如c i s c o 公司的c i s c o w o r k s 系列网络管理软件产品。 2 、管理代理 s n m p 代理是被管理设备中的一个软件模块，用来维护被管理设备的管理信 息数据并可在需要时把管理数据汇报给一个s n m p 管理系统。s n m p 代理和相关的 m i b 库存在于网络设备中( 如路由器，交换机，防火墙等等) 。 3 、管理信息库( m i b ) 管理信息库( m i b ) 定义网络管理系统控制的数据对象 1 4 ，是 监控网络设备标准变量定义的集合。网络管理员可以直接或通过管理代理软件来 9 北京邮电人学硕士论文 控制这些数据对象，以实现对网络设备的配置和监控。 4 、管理协议( s n m p ) s n m p 协议是一个异步的请求响应协议，是一个非面向连接的协议，是一个 对称的协议，没有主从关系。s n m p 的设计是基于无连接的用户数据报协议u d p 。 四种基本协议的交互过程，都是请求管理进程给管理代理，响应则都是由管理代 理发给管理进程的。只有t r a p 是无响应的，有管理代理单向发给管理进程。 2 2s n m p 报文 s n m p 的体系结构包括管理体系结构和协议体系结构。s n m p 由最初的s n m p v l 开始经历了三个发展阶段。但不论s n m p v l 、s n m p v 2 1 5 还是s n m p v 3 ，它们的网 络管理体系结构都有相同的基本结构和组成部分。此外它们的协议规范也遵循相 同的体系结构。如图所示是封装成u d p 数据报的5 种操作的s n m p 报文格式 1 6 。可 见一个s n m p 报文共由三个部分组成，即公共s n m p 首部、g e t s e t 首部、t r a p 首部、 绑定变量。 s n m p 的5 种通信报文( 通信结构如图2 一1 ) ： 一g e t - r e q u e s t ：用来访问网管代理，并从m i b 表上得到指定的对象实例值。 一g e t - r e s p o n s e ：用于从网管工作站送来的要求予以响应，包含相应的标 识，响应状态信息。 一g e t n e x t r e q u e s t ：访问网管代理，从m i b 树上检索指定对象的下一个 对象实例。 一s e t - r e q u e