（通信与信息系统专业论文）基于web的网络管理的研究与实现.pdf

摘要 随着通信网络的快速发展，网络呈现出了规模膨胀、复杂性与异构性不断提 高的特点，传统的集中式的网络管理模式不再能适应网络发展的需求。为此，人 们开始探讨一种新的分布式的网络管理模式，就其实现方式而言，基于w e b 的管 理被认为是目前实现这种管理模式的一种有效方式。 基于w e b 的网络管理是将已经成熟的w e b 技术应用于网络管理领域，通过 w e b 技术来集成网络管理系统，从而获得可运行于各种平台的简单有效的管理工 具。事实证明，基于w e b 的网络管理由于其所特有的灵活性和易操作性，它必将 得到更为广泛的应用。 本文着重研究了基于w e b 管理的工作原理与实现方法，并结合“十五”军事 预研项目“有线无线综合接入系统”，完成了其中有线无线宽带数据接入设备的 网管系统的设计工作。 关键词；基于w e b网络管理以太网接入系统 a b s t r a c t a st h en e t w o r kt e c h n o l o g yu n d e r g o e sr a p i dd e v e l o p m e n t ，i ti ss w e l l i n gi ni t ss i z e a n db e c o m i n gf a rm o r ec o m p l e xa n dh e t e r o g e n e o u st h a nb e f o r e i nt h i sc i r c u m s t a n c e t h er e q u i r e m e n t so ft h ec u r r e n tn e t w o r kc a l ln ol o n g e rb es a t i s f i e db yt h ec o n v e n t i o n a l c o n c e n t r a t e dm a n a g e m e n tm o d e f o rt h i sr e a s o n ，an e wf r a m eo fn e t w o r km a n a g e m e n t r e f e r r e dt oa sd i s t r i b u t e dm a n a g e m e n tw a sp r o p o s e da n de x p l o r e d s of a rt h ew e b - b a s e d m a n a g e m e n ti sb e l i e v e dt ob et h em o s te f f e c t i v ew a ya v a i l a b l et oi m p l e m e n t d i s t r i b u t e d n e t w o r km a n a g e m e n t j u s ta si t sn a m ei m p l i e s ，w e b b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n ta p p l i e sm a t u r ew e b t e c h n o l o g yt on e t w o r km a n a g e m e n tf i e l d b yi n t e g r a t i n gn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m w i t hw e bt e c h n o l o g y , t h es i m p l eb u te f f e c t i v em a n a g e m e n tt o o l sw h i c hh a v et h ea b i l i t y t ol q l no nv a r i o u sp l a t f o r m sa r eo b t a i n e d i np r a c t i c e ，w e b b a s e dm a n a g e m e n th a sb e e n p r o v e dt ob ev e r yp r o m i s i n gw i t hi t su n i q u ec h a r a c t e r i s t i c so ff l e x i b i l i t ya n de a s i n e s sf o r o p e r a t i o n t h ee m p h a s i so ft h i s p a p e rl i e s i nt h ep r i n c i p l ea n di m p l e m e n t a t i o no ft h e w e b b a s e dm a n a g e m e n t b ya s s o c i a t i n gw i t hn a t i o n a ld e f e n s ep r e - r e s e a r c hp r o j e c t ， t h ed e s i g nw o r kf o rm a n a g e m e n ts y s t e mo fw i r e w i r e l e s sa c c e s ss y s t e mh a sb e e n c o m p l e t e d k e y w o r d ：w b m n e t w o r km a n a g e m e n t e t h e m e ta c c e s ss y s t e m 创新性声明 y 1 0 0 6 0 7 0 本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及所取得的 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 中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果：也不包含为获得西安电子科技大 学或其它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所做的任 何贡献均已在论文中做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 缉窒叠日期：圣! 堕：! ：翌 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期问论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕 业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。 学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全 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论文。( 保密的论 文在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密，在三年解密后适用本授权书。 本人签名 导师签名 缉熏盔 亟强垒。 同期：逊：! ：望 r 期： 曼! ! ! ! ! ：三 第1 章基于w e b 的网络管理 第1 章基于w e b 的网络管理 1 1网络管理概述1 i 1 1 1网络管理的历史与意义 网络管理现如今已不是什么新的概念，从广义上讲，任何一个系统都需要管 理，只是根据系统的大小、复杂性的高低，管理在整个系统中的重要性是有轻有 重的，而网络也同样是一个系统。 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 的快速发展又反过来刺激和促进了网络管理的发展。 网络管理最早可以追溯到1 9 世纪末的电信网络，那时它就已经有了自己相应 的管理“系统”，这就是整个电话网络系统的管理员，尽管他能管理的内容非常有限。 而计算机网络的管理可以晚是伴随着1 9 6 9 年世界上第一个计算机网络 a r p a n e t 的产生便产生了，当时，a r p a n e t 就有一个相应的管理系统。随 后的一些网络结构，如i b m 的s n a 、d e c 的d n a 、s u n 的a p p l e t a l k 等，也都 有相应的管理系统。不过，虽然网络管理很早就有，却一直没有得到应有的重视。 这是因为当时的网络是规模较小，二来复杂性不高，一个简单的网络管理系统 就可以满足网络正常管理的需要，因而对其研究较少。 与早期的网络相比，当今计算机网络发展的特点是规模不断扩大，复杂性不 断增加，异构性越来越高。一个网络往往由若干个大大小小的子网组成，集成多 种网络系统( n o s ) 平台，并且包括了不同厂家公司的网络设备和通信设备等， 同时，网络中还存在大量的网络软件提供着形式广泛的服务。 网络服务的优越性使得人们对网络的依赖性不断增强，同时也对网络的性能 提出了更高的要求，因此必须有一个高效的管理系统对网络系统进行管理，否则 就很难保证向用户提供令人满意的服务。 一般说来，网络管理就是通过某种方式对网络状态进行调整，使网络能j f 常、 高效地运行。其目的很明确，就是使刚络中的各种资源得到更加高效的利用，当 网络出现故障时能及时报告和处理，并协调、保持网络的高效运行等。事实上， 这也就是考虑下面网络管理功能需求的基木出发点。 1 1 2网络管理的功能需求 按照o s i 管理框架的规定，网络管理有五大基本功能，它们是： 1 1 配置管理 基于w e b 的网络管理的研究及实现 配置管理的功能是根据网络的各种物理结构和逻辑结构以及网络运行的环 境，对网络设备的名字、状态以及各种参数进行设置。而对网络设置的调整是为 了使网络更好的适应网络运行环境的变化，从而更有效的工作。其主要功能包括： 设置开放系统或管理对象； 初始化、启动和关闭管理对象； 日常的或在重大状态变化时收集能够反映开放系统状态的数据，以便管理系 统能够识别状态变化的发生； 改变开放系统或管理对象的配置： 使名字和管理对象对应起来。 2 1 故障管理 故障管理是网络管理功能中与故障检测、故障隔离、故障诊断和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。其主要功能包括： 维护、使用和检查故障日志； 接受故障检测的通报并作出反映； 执行诊断测试序列； 执行恢复动作以排除故障。 3 ) 性能管理 性能管理涉及到网络通信信息( 流量、是谁在用、访问什么资源) 的收集、 加工和处理等一系列活动。其目的是保证在使用最少的网络资源和具有最小的迟 延的前提下，网络提供可靠、连续的通信能力。其主要功能包括： 收集统计数据： 维护和检查系统状态历史的日志，以便用于规划和分析。 4 1 安全管理 安全管理有两层含义，一方面，要保证网络用户和网络资源不被非法使用， 另一方面还要确保网络管理系统本身不被未经授权的访问。其主要功能包括： 支持身份鉴别，规定身份鉴别过程： 控制和维护授权设施； 控制和维护访问权限； 支持密钥管理： 维护和检查安全同志。 5 ) 计费管理 计费管理功能能够统计每个用户利用那条线路传输了多少信息，访问了哪些 资源。这些统计信息对于商业化计算机网络是服务提供商收取费用的根据，而对 于非商业化网络，它也可以依据这些信息得出不同线路不同资源利用情况，从而 第1 章基于w e b 的网络管理 对资源做出合理配置。所以，计费管理的功能和目的并非仅局限于计费。但通常 其主要功能包括： - 将应该交纳的费用通知用户： 支持用户费用上限的设置： 在必须使用多个通信实体才能完成通信时，能够把使用多个管理对象的费用 结合起来。 当然，上述功能只是网络管理常需具备的基本功能。事实上，管理功能还包 括其他一些方面，如网络规划、网络设计以及网络操作管理人员本身的管理等。 l ，l - 3网络管理系统的体系结构 就网络管理系统的基本结构来说，不论是o s i 的网络管理还是i n t e m e t 或i e e e 的网络管理，都认为现代计算机网络的网管系统包含四个基本的组成要素，即多 个被管代理、至少一个网络管理器( 管理工作站) 、一种通用的网络管理协议和一 个或多个管理信息库。其结构如图1 1 所示。 其中用户主机和网络互联设备等所有被管理的网络设备为被管设备，驻留在 被管设备上，配合网络管理的处理实体成为被管代理；把实施管理的处理实体称 为管理器，它驻留在管理工作站上；网络管理协议定义了被管代理与管理器进彳亍 信息交互的方式：管理器与被管代理则通过交换管理信息来进行工作，通常是由 管理器发出命令，再由代理根据收到的命令执行相应操作后向管理器返回执行结 果。 管理信息库被管设铬网管协议叫管工作站 匡h i 蛩萋 幽1 1 网络管理系统的基本结构 当前存在的网管系统的体系结构基本可以分为三种：集中式、分层式和分布 式。假设在一个网管系统中，管理者、代理、混合实体( 同时完成管理者和代理 功能) 的个数分别为 ，、心和n m a 。而系统中上述实体的总和为，则有： n = n m1 ln a - - n m a ( 1 一1 ) ，手m “= ( 1 2 ) n n m - - n m a ( 1 3 ) n m4 - n m a ， ( 1 - 4 ) 我们称满足式( 1 - 2 ) 的两管系统为集中式酌，满足式( 1 3 ) 的网管系统为弱分布 式的( 分层式) ，满足式( 1 - 4 ) 的网管系统为分布式的。 基于w e b 的网络管理的研究及实现 1 1 3 1 集中式的体系结构 集中式网管体系结构，如图1 2 所示。这种结构中的网络管理系统( n m s ) 建 立在一个计算机系统上，该计算机系统负责所有的网络管理任务，并采用单一的 集中式数据库来存储全网所有需要管理的数据。 通过使用集中式方案，网络工程师在一个位置就可以查看到所有的网络报警 和事件，这有助于发现并修理故障以及确定问题的关联性。这种结构还便于网管 系统的维护，因为它仅需对网管中心进行维护。由于它的管理位置单一且固定， 也更容易保证系统的安全。 但是，随着网络复杂性的增加，这种体系的缺陷越来越显现出来。主要表现 为以下几点： 1 ) 管理中心需要处理所有的管理信息，大量的数据可能来不及处理。所有的信息 都涌向中央管理者，网络传输量大，容易引起阻塞。对网络传输速率和管理平 台c p u 要求高： 2 ) 整个网络管理系统的运转都依赖于管理中心，一旦它发生故障，管理系统都将 崩溃，可靠性差： 3 ) 固有的轮询机制导致了大量的网络传输和时间延迟，影响了网管的效率甚至是 正确性，也限制了网络规模的扩展性： 4 ) 网管功能固定，难于修改和扩充，并且管理者对设备只能进行简单的管理操作， 网络管理信息不能共享。 幽1 2 集中式的体系结构 1 1 ，3 2 分层式的体系结构 分层式网管体系结构，如图1 3 所示。这种体系结构中采用多级管理系统，它 由一个顶级网络管理系统( m o m ：m a n a g e ro f m a n a g e r ) 和多个中间级的管理系统 第1 章基于w e b 的网络管理 ( m a ：m a n a g e r a g e n t ) 构成。即中间级的管理系统管理各自所管辖的领域( m a n a g e d e n t i t y ) ，同时它们都接受顶级网络管理系统的管理。 这种系统的优点是分散了网络资源的负荷，使得各个网络管理可更接近被 管单元，降低了总网络管理系统需收集传送的业务量：该系统比集中式网管系统 更可靠。这种结构在一定程度上解决了瓶颈和扩展性问题，但又带来多层管理者 之间任务的分配、通信和协作问题，比上述集中式系统更为复杂，系统设备价格 也相应有所提高。 图1 3 分层式的体系结构 1 1 3 _ 3 分布式的体系结构 分布式网管体系结构，如图1 4 示。这种体系结构中的管理系统与设备位置无 关，但是从收集网管数据等功能来说，还是可以集中的。分布式网络管理模式的 优点是完全分散了网络资源( n e t w o r k r e s o u r c e ) 的负荷，网络管理系统的规模 大小可按需要来任意调整，这种网络管理模式具有很高的可靠性。其缺点是系统 设备更复杂一些( 需要有分布应用的架构) 。 这是一种崭新、并正在迅速发展及扩大应用的网络管理技术，其标准尚处于 制定中。但目前这种体系结构在国际上已被普遍接受，被认为是最具发展前途的 网管体系结构。 目前，实现这分布式体系结构的一种比较有效的方式是采用基于w e b 的网络 管理方式。这种管理方式将在后续章节中做详细讨论。 基于w e b 的网络管理的研究及实现 图1 4 分布式的体系结构 1 2w b m 的产生【3 】 基于w e b 的网络管t 至( w e b b a s e dm a n a g e m e n t ，w b m ) 技术的产生可以说是 i n t r a n e t 网络不断普及的结果。 i n t r a n e t 实际上就是专有的w o r l dw i d ew e b ，它主要应用于一个组织内部的信 息共享，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 e m e t 隔离，主要 以运行兼容h t m l 语言的有关应用层协议的w e b 服务器组建而成。i n t r a n e t 用户 可以通过友好、易用的w e b 浏览器从任何网络平台、任意位置与服务器通信，其 连接简单、便宜而且无削断。 随着应用i n t r a n e t 的企业的增多，一些主要的网络厂商便开始试图以一种新的 形式去应用管理信息系统( m i s ) ，从而进一步管理公司网络。w b m 技术允许管 理人员可以像浏览w w w 一样去监测他们的网络，可以想象，这使得大量的i n t r a n e t 成为更加有效的通信工具。凭借w b m 系统，网络管理人员就可以使用任何一种 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。 w b m 是网络管理实现方案的一次革命，它使网络用户管理网络的方式得以改 善。 1 3w b m 的优越性【3 】 w b m 融合了w e b 功能与网管技术，从而为网管人员提供了比传统工具更强 有力的能力。它的优越性体现在以下几个方面： 1 可移动性 w b m 的可移动性是指管理系统在地理位置上的可变换特性。在传统的网络管 理系统上，管理员要查看网络设备的信息，通常必须在管理中心从已经安装了网 络管理系统的机器上，使用服务器提供商所提供的管理工具。而通过w b m 系统， 第l 章基于w e b 的网络管理 管理人员能够通过w e b 浏览器从网络上的任何地点去监测和控制网络，不管这台 计算机是p c 机还是工作站，安装的是何种操作系统。 2 平台的独立性 网络的异构性是当前网络的一个重要特点，也是网管系统面临的一大难题， 然而w b m 应用程序可以在各种环境下使用，对于不同的操作系统、不同网络结 构和网络协议，也无须做任何移植。 3 易使用性 w b m 提供了比传统的命令行驱动的远程登录界面更直接、更易用的图形界 面，而又不需要安装与学习i b m n e t v i e w 或者h p o p e n v i e w 那样的专用网管软件。 浏览器操作和w e b 页面对于w w w 用户来说是简单、熟悉且友好的。 4 易于用户界面的升级 由于w b m 的操作界面只是一些网页，对它的修改不涉及系统程序代码，因 此对于用户界面的升级十分方便。在结合了文件上载功能后，这种更新升级就变 得更为安全和便捷了，只需将新做的网页上载替换原有网页文件即可。 5 易于提供帮助信息 由于w e b 本身就是一个发布信息的理想方法，所以w b m 系统只需提供链接 到达网络管理服务器产品供应商的联机技术支持中心，用户就可以得到联机实时 的帮助。 6 相对较低的成本开销 w b m 前面的这些特点其实还带来了一个最大的好处，那就是它降低了各方面 的成本。平台独立性可以减少开发成本，易于升级减少了设备维护成本，而易使 用和易于提供帮助的特性则不但大大降低了网管人员的培训费用。 目前，业界还在寻找w e b 技术的其他益处。例如，人们正在考虑对传统的客 户机n 务器模式进行一些优化，以期进一步提高网络的实用性，并减少开发费用 以及设备维护的费用。因为w e b 浏览器只需要拥有适量磁盘空间的一般机器，所 以管理人员可以将很多的计算与存储任务转移到w e b 服务器上，从而可以使客户 在简单便宜的客户机平台上访问他们，这就是所谓的薄客户机厚服务器模式，它 不但减少了硬件花费而且使用户得到了更大的灵活性。 1 4w b m 的标准 2 j 1 3 】 在上一章里，我们已经介绍了一些现有的网管标准，并且知道一个开放式的 标准是减轻网管复杂性和降低网络管理费用的必要条件。不过尽管w b m 作为一 种全新的网络管理模式出现伊始就表现出强大的生命力，但到目前为止，它还没 基于w e b 的网络管理的研究及实现 有一个被统一的广泛采用的设计标准，只有以下两项w b m 相关标准正处于制定 之中。 1 4 1 基于w e b 的企业管理标准 w b e m ( w e b b a s e de n t e r p r i s em a n a g e m e n t ) 标准，于1 9 9 6 年7 月推出。w b e m 是m i c r o s o f t 最先提出的，己得到包括c i s c o 、3 c o m 等在内的6 0 多家网络设备制 造商的支持。此项标准是面向对象的，它将从多种来源( 设备、系统、应用程序) 通过多种协议( 例如s n m p ，d m i ) 所获得的数据抽象化，从而加强了管理能力并 使它们通过单一的协议出现。w b e m 被认为是“兼容和扩展”了当前的标准，如 s n m p 、d m i 和c m i p ，而并不是取而代之。w b e m 实际上强调的更多的是“公 司管理”而非“基于w e b ”，虽然w b e m 使自己以w e b 工具的形式出现，但它的 真正目标是强化对于网络元素和系统的管理，这包括网络设备、服务器、桌面和 应用程序。w b e m 的关键技术是一个新的协议一一h m m p ( h y p e r m e d i a m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) ，这个传输协议处理包括重发功能、分组速率、传送证实以 及允许拆分一个消息为一个或几个分组等功能。 1 4 2j a v a 管理应用程序接口标准 j m a p i ( j a v a m a n a g e m e n ta p p l t c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e ) ，j a v a 管理a p i 是指 各种j a v a 语言类和接口的集合。用它可以开发系统、网络及服务等的管理方面的 应用程序。 j m a p i 应用程序开发的核心是管理对象。管理对象代表一个系统、网络实体 或器件。在最高层次上，j m a p i 结构包括支持j a v a 的w e b 浏览器、管理对象服务 器和器件。( 1 ) 此w e b 浏览器中的j m a p ia p p l e t 包括管理视图模块( a v m ，a d m i n v i e wm o d u l e ) 和管理对象接1 3 。a v m 包括了对丌发j m a p i 应用极为关键的客户端 j a v a 类，主要是提供用户界面和应用层功能模块。管理对象接口使用远程方法调 用( r m i ，r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) 来执行远程管理。( 2 ) 管理对象服务器至少有三 个基本服务：一是h t t p 服务器，它负责为j m a p i 管理域接受w e b 浏览器的h t t p 请求：二是管理对象工厂，它是管理者服务器上长期运行的服务进程，负责维护 管理对象。并提供管理数据接口、数据库接口、代理对象接口和s n m p 接口。三 是数据库，j m a p i 数据库服务器用于j m a p i 管理信息的永久化存储。数据库本身 的安全机制和数据访问控制保证了数据的安全。( 3 ) 器件指被管理的资源，这些设 备通过管理对象服务器进行管理，每个器件都必须安装j m a p i 代理软件。 1 4 3 两种标准的比较 w b e m 实际上强调“公司管理”胜于“基于w e b ”。虽然w b e m 使自己以 w e b 工具的形式出现，但它的真正目标是强化对于网络元素和系统的管理，这包 第1 章基于w e b 的网络管理 括网络设备、服务器、桌面和应用程序。j m a p i 则是一个完整的网络管理应用程 序开发环境，它提供了一个厂商需要收集的完整的特性清单，可生成资源清单表 格、图形化的用户接口；访问s n m p 的网络a p i ；主机间远程过程调用；数据库 访问方法。在理论上，j m a p i 的应用程序在整个w e b 上将以同样的界面和功能灵 活地实现互操作。 w b e m 侧重于构造新的协议和结构来管理网络。j m a p i 则是注重于构造管理 工具的软件框架，并尽量采用已成熟的技术，如提供的使用s n m p 协议的接口， 并充分利用己为广泛接受的j a v a 语言本身所具有的优良特性，如r m i 和安全机制。 1 5w b m 的实现策略3 】 w b m 有两种基本的实现方法。它们之间平行地发展而且互不干涉。 1 5 1 代理方式 代理方式是指将一个w e b 服务器加到一个内部工作站( 代理) 上，见图1 5 ， 这个工作站轮流与各个端设备通信，浏览器用户通过h t t p 协议与代理通信，同 时代理通过s n m p 协议与每一个端设备通信。一种典型的实现方法是提供商将w e b 服务加到一个已经存在的网管设备上去。这样做可以平衡像数据库访问、s n m p 轮询等功能。 图1 5 基于w e b 管理的代理方案 基于w e b 的网络管理的研究及实现 1 5 2 集成方式 与代理方式不同，集成方式是将对w e b 的支持真正地嵌入到网络设备中，每 个设备有它自己的i p 地址，都运行有w e b 服务程序，管理人员可轻松地通过浏览 器访问到该设备并且管理它。见图1 6 。 图1 6 基于w e b 管理的嵌入方案 1 5 3 两种方式的比较 代理方式保留了现存的基于工作站的网管系统及设备的全部优点，同时还增 加了访问灵活的优点。既然代理与所有网络设备通信，那么它当然能提供一个公 司的所有物理设备的全体映像，就像一个虚拟的网那样。代理与设备之间的通信 沿用s n m p ，所以这种方案的实施只需要那些“传统”的设备即可。 集成方式则给各独立设备带来了图形化的管理。w e b 接口既提供了简单易用 的操作而又不损失功能，它优于现在的命令行或是字符型菜单的远程登录界面。 未来的企业网络中，代理方式和集成方式这两种网管方案都将被应用。一个 大型的机构可能需要继续通过所谓的代理方式来进行全部网络的网络监测与管 理，而且代理方案也能够充分管理大型机构中的纯粹s n m p 设备。与此同时集成 方式也将有着强大的生命力，例如这种方式在界面的升级以及在安装新设备配置 设备方面就极具优势。 另外，集成方式对于小规模的环境应该更为理想，因为小型网络系统简单， 并且不需要强有力的管理系统以及网络的拓扑结构图。而且，在组织网络管理培 训时，对于具体设备控制的培训方面通常不足，那么嵌入到每个设备的w e b 服务 器将使用户从复杂的设备管理中解放出来。另外，基于w e b 的设备提供真正的即 插即用安装，这将减少安装时间、故障排除时间。 由于我们所要开发的以太网交换机正属于上面所说的小型网络设备，因此其 w b m 的实现方式采用了集成方式。接下来的一章将主要研究集成方式的具体实现 方法。 第2 章w b m 的实现技术 第2 章w b m 的实现技术 2 1实现w b m 的关键技术 2 。i 1w e b 服务器 w e b 服务器是指提供w e b 服务的程序，它接受w e b 浏览器的请求，并返回被 请求的资源，显然要实现基于w e b 的管理，w e b 服务器是必须实现的。并将所请 求的w e b 页面文件发送回浏览器，再由浏览器解释所获得的文件并呈现出相应的 w e b 页面。 实现w 曲服务器主要是实现超文本传送协议( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ， h t t p ) ，该协议是w e b 服务器与w e b 浏览器之间的通信协议，也是万维网( w o r l d w i d ew e b ，w w w 。电简称为w e b ) 的基础。 h t t p 是一个简单的协议，其主要功能就是传送w e b 相关的文件。客户进程 建立一条同服务器进程的t c p 连接，然后发出请求并读取服务器进程的响应。服 务器进程关闭连接表示本次响应结束。服务器进程返回的文件通常含有指向其他 文件的指针( 超文本链接) ，所指的文件可以是本机上的文件。也可以是其他服务器 上的文件。用户可以很轻松地沿着这些链接访问到其它资源。 l ；兰i2 1w e b 客户一服务器结构 关于h t t p 协议可以参阅r f c l 9 4 5 & 2 0 6 8 ，分别定义了h 1 v r p 协议现有两个版 本1 0 和1 1 ，其中后者是前者的补充。 一个符合h t t p l 0 1 1 协议的w e b 服务器所做的工作仅仅是按请求查找所需 的文件并传回客户端，但在w b m 中，w e b 服务器的晟终目的是将被管对象的数 据传给客户方，而这些数据肯定是可变的，也就是说w e b 服务器维护的应该是动 态页面。因此，w b m 中的w e b 服务器还应该具有获取管理数据并填入页面的功 能，也就是下面要说的问题。 基于w e b 的网络管理的研究及实现 2 1 2w e b 页面中设备数据的动态显示 w b m 中的用户界面是w e b 页面，但w 曲页面本身只是用h t m l 语言写成的 静态文本，h t m l 实质上也只是定义了页面中被显示元素的格式，其能够在浏览 器中呈现出多彩的页面，完全是浏览器程序运行的结果，而不是h t m l 语句在执 行。也就是说w e b 页面中各元素的值是不会自己改变的。换句话说，h t m l 显示 的是静态数据。 但网络上存在的大量信息都是动态的，它们可能因时、因地、因访问者的不 同而不同。对于网络管理数据更是如此。为能够显示动态数据，w b m 系统中的 w e b 服务器必须具有这样一个机制，即在将w e b 页面传送给客户端之前，w e b 服 务程序应能够获得即时数据并将其填入w e b 页面的适当位置。 2 1 3 消息的主动上报机制 h t t p 协议是w b m 的基础至少新的协议被应用之前是这样。然而h t t p 协 议现在看来有个明显的不足，那就是缺少一个“推”的机制。因为h t l p 协议采 用的是请求 r 应的工作方式，即用户先向服务器发出请求( 访问u r l ) ，然后得 到服务器的响应( 获得w e b 页面) ，服务器是不会主动发送信息给客户端的，形象 地说也就是如果用户要想从服务器获取信息，就必须自己去服务器“拉”信息， 服务器是不会主动把信息“推”给客户端的。 然而，现在的网络应用中越来越需要这种“推”的机制，对于网络管理系统 更是如此，因为网管系统中需要很多实时的信息，如告警信息，设备运行状态等。 当然对这些信息可以采用定时查询的方法获得，但对于获取出现几率小而又对实 时性要求商的信息来说很不理想。因为如果将时间间隔设的短，则效率低：间隔 长，则实时性差。而前面提到的告警信息和设备运行状态信息正具有这种性质。 当然对于这个问题现在已经有了一些解决的方法，其中效果比较好的一种就 是采用j a v a 技术，这将在后面作进一步说明。 2 2 r a p i d c o n t r o ls d k 简介 r a p i d c o m r o ls d k 是r a p i dl o g i c 公司7 r 发的一套用于开发设备管理应用程序 的软件丌发包，主要针对基于实时操作系统的网络设备上的管理系统的丌发。 利用r a p i d c o n t r o l 丌发包我们可以开发出一个支持多种管理方式和多种技 术的综合管理系统，支持管理人员通过w e b 浏览器t e l n e t 远程登录，j a v a 应用 平台以及企业应用平台来管理设备。由于开发包本身已有一整套的网管系统实现 方案，并提供很多关键技术的实现，这使得设备开发人员可以集中精力于管理系 统中与具体设备设备相关的功能的实现，从而大大加快了开发进度。 第2 章w b m 的实现技术 2 2 1 整体结构 r a p i d c o n t r o l 的整体框架结构如图2 2 所示，它可以支持包括基于w 如、基于 命令行等多种管理方式并使它们以统一的方式访问被管对象，这其中的关键技 术就是r a p i d c o n t r o lb a c k r l l a n e ( r c b ) ，它也是是整个软件开发包的核心技术。 b a c k p l a n e 是描述被管对象的数据库，正是通过这个数据库，将管理方式与对设备 的具体操作分开，统一了被管对象描述以及对它们的操作。 为了能够调用已有s n m p 管理例程，r a p i d c o n t r o l 还提供了m i b w a y 机制。 这使得已有s n m p 管理代理服务的设备以最小的代价实现基于w e b 的管理。 画国画画 w e b 浏览器a v a 茸用命令行方式企业应用 i 按入方式 f j f l 控制层 i 一 应用层 i 系统层 酗2 , 2r a p i d c o n t r o l 软件结构框图 2 2 2 b a c k p l a n e 与r a p i d m a r k 前面已经提到b a c k p l a n e 是r a p i d c o n t r o l 系统的核心技术，这里对它做一详细 说明。 r a p i d c o m r o lb a c k p l a n e 指的是主机上的在线数据库，而每个r a p i d m a r k 是对 主机上某个特定数据所做的标志，标志中记录了数据的属性和方法。所谓方法其 实就是这样一些函数指针，它们指向对这些数据进行各种操作的例程，这些操作 包括读、写以及校验。以下代码给出了r a p i d m a r k 的数据结构。 基于w e b 的网络管理的研究及实现 作为一个数据库，r a p i d c o n t r o lb a e k p l a n e 本身是静态的，也就是说一经初始 化就不再变化。因为r c b 的个体r a p i d m a r k 只是各个数据的映像，而非数据本身。 当主机上的某一数据发生变化时，对这一数据的读取操作并不会发生改变。 因此，不论采用何种管理方式，都可以通过先查询数据库找到相应数据的 r a p i d m a r k ，再调它的读写函数来对数据进行操作。 2 3 r a p i d c o n t r o l 的w e b 组件【8 2 3 1 概述 r a p i d c o n t r o l 的w e b 组件( r c w ) 是r a p i d c o n t r o l 为支持基于w e b 的管理应 用的开发而制作的软件开发包。利用r c w 可以十分便捷地将基于w e b 的管理功 能集成进设备之中。 图2 3 r a p i d c o n l r o lw e b 服务器的结构。其中的h t t p 服务器负责处理h t t p 的请求和i 】向应，g e t 和p o s t 引擎负责处理w e b 页面和客户端提交的数据，为了 操作被管单元，它们需要先访问b a c k p l a n e ，并通过它来调用被管单元的操作例程， 操作例程主要包括“读”例程和“写? 例程。 最下面一层的r a p i dl o g i c 操作系统其实是r a p i dl o g i c 制作的操作系统抽象 层，为的是使软件能够跨操作平台运行。 从这个图中可以看出，r c w 解决了基于w e b 网落管理实现上的两个关键硒 题。一是w e b 服务器程序，二是设备数据与网页的结合。 第2 章w b m 的实现技术 图2 3r a p i d c o n t r o lw e b 服务器系统 2 3 2 软件结构 r a p i d c o n t r o lw e b 组件是以如图2 4 所示形式集成进嵌入式系统的。其中有阴 影的部分属于r a p i d c o n t r o l 的w e b 组件。 t a p i d c o n t r o lf o rw e l 私有代码 胶合代码 c g ig e th a n d l e r r c lc g ip o s th a n d l e r s m t p s n m p a g e n t m i b w a y h t t p1 0 1 1 m i b 噪作系统抽象庠 实时操作系统 基于w e b 的网络管理的研究及实现 完全符合r f c l 9 4 5 ，r f c 2 0 6 8 要求的h t t p l 0 1 1 服务程序。 一套c g i 的处理程序，包含了实现公共网关接口( c o m m o ng a t e w a y i n t e r f a c e ) 的相关例程。公共网关接口定义了h t t p 服务器与其辅助程序 之间进行数据交换的方式的标准。 r a p i d c o n t r o lb a c k p l a n e ( r c b ) 。如前所述，它是一个数据库，用于记录 r a p i d m a r k 和几个函数指针的对应关系，这几个函数指针指向r a p i d m a r k 所代表数据的“读写”例程。 2 3 3 基本工作流程 为了更清楚的说明r a p i d c o n t r o lw e b 服务器的工作流程，尤其是它与 b a c k p l a n e 相配合来显示或存储主机数据的过程，在这里通过一个例子来进行描述。 假定下面这旬h t m l 语句存在于个名为m y f i l e 的h t m l 文件中，该文件 又处于个应甩了r a p i d c o n t r o lw e b 组件的嵌入式系统中。 上面的h t m l 是一个描述单行文本输入框的表单元素，单行文本输入框在基 于w e b 的管理中是一个很常用的元素使用户可以通过浏览器读取或修改特定的 字符串( 如设备名、i p 地址) 。h t m l 还有其它的诸如单选按钮、复选按钮、单选 框、复选框等元素。r a p i d c o n t r o lw e b 组件可以处理所有这些表单元素。 除了一个特别的v a l u e 域，上面的代码与标准h t m l 代码没什么两样，因 此我们完全可以用f r o n t p a g e 或d r e a m w e a v e r 等两页编辑软件来制作我们的系统所 需的h t m l 文件。 获取( g e t ) 机制 当用户通过w e b 测览器访问对应于m y f i l e 的网址时，亦即发出一个h t t p 的g e t 请求，该文件会首先被r a p i d c o m r o lw e b 组件的g e tc g i 处理器加载。 如以下两图所示： h t t p g e t d e v i c e m y f i l e | 互圈 图2 5 h t t p 请求 第2 章w b m 的实现技术 r a p i d c o n t r o lf o rw e b 黝 c g ig e th a n d l e rl 一 lm f i l e 【o g i p o s th a n d l e r 黝 s m t p i ，一 h t t p1 o i l 1 j 图2 6 文件被加载到r c wg e th a n d i e r 之后，如图2 8 r c w 的g e t 处理器将对m y f i l e 文件从头至尾挨个字符进行 扫描直到它遇到“$ ”。这两个字符构成的标志在普通的h t m l 文件中没有任何 特殊含义，通常的w e b 服务器只会把它们当作普通文本发往客户端并在浏览器中 依旧显示为“$ ”。而在这里它表示即将出现的字符串是r a p i d m a r k 的名称，在这 个例子当中$ n a r n e o f u s e r # $ 及标志了一个名为n a m e o f u s e r 的r a p i d m a r k ，“# $ ” 是r a p i d m a r k 的结束标记。 r c w 的g e t 处理函数这时开始在b a c k p l a n e 中搜索n a m e o f u s e r ，并从中获 得如下表项： u s e r n a m e “读”函数指针 “写”函数指针 邕2 7b a c k p l a n e 中的u s e r n a m e 表项 这样，g e t 处理函数就有了一个指向胶合代码中“读”例程的函数指针，并 通过调用这个“读”例程访问你的私有代码，从中找到u s e r n a m e 的相关数据后将 其复制到h t m l 流中发往客户端。一个变量就这样被动态的显示在w e b 页面中。 假设“读”例程提取并复制的“$ n a m e o f u s e r # ”的数据值为“x i ez h e n c h u n ”， 则以下h t m l 将被创建： g e t 处理函数在对h t m l 文件进行完这种r a p i d m a r k 的替换之后，将m y f i l e 通过h t t p 服务器发往客户端。w e b 浏览器就会如下显示： 匦亘面巫 基于w e b 的网络管理的研究及实现 霉、 l a p i d c o n t r o lf o rw e l 椭代夕 胶合代码 c g i g e th a n d l e r 一