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北京交通大学硕士论文 s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 关键字： s 订p 讧l 网关，心i ，模式转化，交互转化，s pm m ，垤l s c l l e m a i i 北京交通大学硕士论文s n i 删m l 网关原型系统的研究与开发 a l g o r i t h m t oc o n v e ns n m pm t 0x m ls c h e m aa n dd e s i 印sa n i n t e r a c t i o nm 印p i n gm e t h o d a n dt h e n ，u s i n gt h es p e c i 丘c a t i o nt r a i l s l a t i o n a l g o r i 恤n ，i m p l e m e ma ns n l pm m 一订lt r a i l s i a f o r w h i c hi s t h ec o r e p a no f l eg a t c wa y a tm e b a s eo f a i la b o v e ，m ep a p e rf i n a l l yi m p l e m e n t sa s n m p x m l g a t e w a yp r o t o t y p es y s t e m k e y w o r d s ： s n m p x m l g a t e w a mx n m ，s p e c i f i c a t i o n 仃a 1 1 s l a t i o n ， i n t e r a c t i o n t r a n s l a t i o n ，s n m pm m ，v i ls c h c m a 北京交通大学硕士论文s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 第一章绪论 1 1 课题研究背景与意义 1 1 1s n m p 的存在与发展 近几年来，局域网的广泛使用，特别是国际互联网络h l t e r i l e t 在全 球范围的不断推广，计算机网络越来越成为世人所关注的一大热点， 被认为是信息社会标志性的生产工具。网络管理是网络发展中的一个 关键技术，是使网络可靠、安全、高效运行的保障，对其发展有着很 大的影响，并已成为现代信息网络中最重要的问题之一。 现在有两个开放的、基于标准的重要网络管理框架在使用：基于 t c p 口的s n m p ( 简单网络管理协议) 和基于0 s i 的c m i p ( 公共管理信 息协议) 。s n m p 诞生于1 9 8 8 年。当时人们只想把它作为一个短期的 网络管理框架，临时用于管理连接到h l t c m e t 上的设备。原始计划是， 等到c m p 标准的开发和实现经验证明了c m p 可行以后就用o s i 网 络管理标准c m 坤来替换掉s n m p 。但是c m i p 对s n m p 的替换并没 有像人们所预期的那样进行，s n m p 伴随h t e m e t 一起演进、发展和壮 大，成为了当今最流行的标准网络管理框架。s n m p 就像它所基于的 t c p 佃一样，成为了事实上的标准，而c m 口则像它所基于的o s i 一 样，暂时只是一个理论上的理想标准。 要管理一大堆差异性很大的网络设备和主机就意味着需要一个简 单但可扩展的标准集，必须尽可能稳健且没有多余的功能。基于此， s n m p 在简单性、灵活性和扩展性等方面达到了理想的平衡，在很长一 北柬交通大学硕士论文s n m p m l 网蓑原趔系统的研究与开发 毅辩鞫量满是7 羽终管理黪黉慕。 1 1 2s n m p 存在的问题 随着网络规模的日益增大，复杂性不断增加，异构性越来越普遍， 网络管理变得越来越困难，s n l 岫的缺点逐渐暴露斑来。 s 酶释最大戆窝题怒麓婉骥鬻效率不够。飙摸意跨餐擎令管建考爱 瓣瓒多少个代理，效率意睬麓传递葙处理数据酶速度弱效率。面对管 瓒数据的迅速增长，规模和效率已经成为了一个热点。在过去，管理 数据比较少，s n m p 的简单成为在实施一个网络管理系统时优先考虑的 阏索。但是，网络变得越涞越大，通过网络传递的管理者与代理之间 的遗信信息越来越多，基于s 猢憎豹n m s 管理这个融溅网络就显得力 不放心。 管瑾数据增长盼藤蠢怒熬个瓣络的短模变大移每个代理包含的管 理数据变多。随着代理支持的m m 数据变多，网络规模的增长，m i b 波( 弹路由表，t c p 连接袭，计费表等等) 变大了。网络管理不是简 单的网络监视，而是对整个网络有效的规划，因此要求的数据就变多 了。总的来说，s n m p 所存在熬缺点如下： ( 1 ) 鼗豢售悫赘表示及搽露：在痿患蘧述语言上，s 煺涩采矮了 a s n 1 ，a s n 1 虽然育很好瓣结构，但其结梅较为复杂，语旬难以理解； 弗胆在高层的a p i 接口上，缺乏通用接口，进行s n m p 代理及其他应 用的开发还需要投入较大的人力，且速度慢。很难邋腹现有网络需求 快速变化的要求。 ( 2 ) 数据信息的抟输：s n m p 鹣姥送协议是不可纛鹣p 按汉。 溺p 秘谈不翼圣窭镬重谤撬鼷，逸拜易导致重要秘s n m p 售惠丢失， 靶衷交透大学磋士论文蝴豁矗托弼关原壁系统静霹究与开发 只麓逶遘重发凝摹l 寒援诞数撵鹣宠嫠魏。s 醒睡p 耱议中定义熬最大溃意 尺寸太，l 、，仅秀l 筏7 字节，羧镬了一次瞧传送戆数据量；s n a 强数据 无法进行压缩，霞鼗s 潞糟传送大援模数据的效率较低。 ( 3 ) 管理者的本熄分割黻铡：s 酶覆p 不会对管理者蛇处理下属进行 分布处理，它没有定义通过镣避卷之间通信实现的分布处理模型，也 没有定义按等级划分的管理模型。s m 胛使用集中机制。来自各个代理 的数据都集中在管理糟连接的一个点上，这就造成了瓶颈效应。 ( 4 1 与w e b 技术结合：s n m p 还没有与w e b 技术相适应，这使得 s n m p 的进一步应用受到了很大的限制。 由于s n m p 设计的韧裳怒熬于简单性，以上这些问题很难在s n m p 协议基础上进行修改以期得到相应的解决。人们将目光投向了当前新 兴的x m l 技术，积极地碍找解决问题的方法。 研究表明，对弥补s 嘲络管理系统的不足、管理大量的网络资 源，引入订l 是一个很好的方式。因此，人们提出了基于讧l 网络管 理豹观点，简称) ( n m ( 旺k 矗s 嬲n e 晰。攮m a n a g e m 锄9 。采用垤l 标 准方式来转发、处理_ 鞠存德熬于w e b 嬲络管理系统环境中的管理数据， 可班 x 北京交通大学硕士论文s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 定义的，所以，必须要完成模式转化，它是操作转化的基础。 j p m a n i n f l a t i n 提出了两种层次的转化方式：m o d e l 1 e v e l 转化 ( m o d e l - 1 e v e lm 印p i n g ) 以及m e t a m o d e l l c v e l 转化( m e t 锄o d e l l e v e l m 印p i n 曲，这是目前国际上比较流行的两种转化方式。其中， m o d e l 1 e v e l 转化中，模式的元素及属性名称与m 瑁s m i 中的相同，因此 对应于一种m i bs m i 就有一个x m l 模式；m e t a m o d e l 1 e v e l 转化则不同， 对应于不同的m s m i 使用同一个订l 模式。这两种方法各有优缺点， 都有应用。 l 文档的结构可以用v i l d t d 和ls c h e m a 来描述。d t d 定 义了文件的整体结构以及文件的语法，x m l 文件必须遵从d t d 中定义 的种种规定。s c h e m a 是将d t d 重新使用x m l 语言规范来定义，保留并 扩充了d t d 原有文档结构说明能力，可增加数据类型和命名空间等新 技术支持更多管理信息的表示。由此可见，x m ls c h e m a 具有更强大的 模型功能，并支持s n m ps m i 中不同数据类型的定义。 总结国内外对s n m p m 翻译成l 的研究，主要情况是：1 ) j p m a n i n - f l a t i n 在他的基于w e b 的综合网络管理结构的研究论文中， 举了一个m m 到讧l 的映射例子，对“s y s t e m ”组和“i n t e ”组 分别用例子描述了转换结果，但是没有提出对整个m i b 的翻译算法。2 ) 贝尔研究中心在c o r b s n m p 网关开发项目中研究了用x m l 表示 s n m pm ，但是也没有总结出一个明确的翻译算法，仅仅举了一些 ) a v i ld t d 定义文档的例子和表示m i b l i 节点的文档例子。3 ) f r a n k s 劬u s s m mp r o c e s s i n gl i b r a r y ，简称“l i b s m i ”，专门研究将s n m pm 翻译成j a v a 、c 0 砌j a 、c 、诅l 等其他语言。但是，他们的方法造 成了信息丢失，翻译后的) ( i 订l 不包含源m 的所有信息，而仅仅是 源m m 的结构和节点名信息，每一个m i b 节点的许多特征被忽略了。 e 北京交通大学硕士论文s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 辫l 蘸l 管理对象的实例也用a s n 1 编码，发送和接收的包含管理对象 i | | | | 壤l 值的协议报文用基本编码规则( b e r ) 来定义 对象类型名 名字唯一代表一个对象类，是对象的标识手段，它也成为对象标 识符。它是用一串有序整数表示的，该整数串是遍历由所有已知s v 田 对象构成的全局树得到的。 对象类型的语法 语法是用抽象语法记法l ( a s n 1 ) 对对象类结构的形式化定义。 语法记法定义了对应于具体对象的抽象数据结构。每个对象有4 个标准 属性是必须定义的，这样才能正确说明m m 中的对象。这4 个属性是： 语法类型、访问模式、状态和名值。 对象类型的编码 一旦某对象类型的实例定义并说明了以后，它们的值就可以在代 理和“s 之间传送，传送时要用a s n 1 编码规则对对象类型的语法进行 编解码。s m “p 采用的传输语法记法是基本编码规则( b e r ) 。 2 1 2 管理信息库( m i b ) 同其他任何网络管理系统一样，基于t c p 的网络管理系统的基 础是含有被管理元素信息的数据库。在t c p 口和o s i 环境下，该数据库 都称为m i b 。每个被管理资源由一个对象来表示，m i b 就是这些对象的 结构化集合。通过读取m i b 对象的值，网络管理进程可以监视系统中的 资源，也可通过修改这些值来控制系统中的资源。为了使m 能满足网 络管理系统的需求，必须满足如下的要求：用于表示特定资源的对象 o 北京交通大学硕士论文s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 厂_ f l 。r g i 帅j j = 咖d i r e c t o m g m te x p e r i n 饽n t a i p n v 抛 m m - 2 s y s 塘m i n t e r f a a t l pl c m p -!- i p a d d r t a b i e j p r o u t e t a b i e 2 1 3s n m p 协议 ( 1 ) s n m p 支持的四种操作 s n m p 采用了四种基本的协议交换过程，共有四种操作来完成上述 三个功能：1 ) g e t 用来提取指定的网络管理信息；2 ) g e t n e x t 提供扫描 m i b 树和依次检索数据的方法：3 ) s e t 用来对管理信息进行控制；4 ) t r a d 用于通报重要事件的发生。 在这四个操作中，前三个是请求，由管理者发给代理，需要代理 给管理者发出响应，最后一个则是由代理发给管理者，但并不需要管 理者响应。这些操作仅仅是对变量的修改和检查，不可以添加和删除 变量。因此，这些限制大大简化了s n m p 的实现。 北京交通大学硕士论文 s n m p ，x m l 网关原型系统的研究与开发 ( 2 ) s n m p 报文 s 讧p 协议也定义了执行以上操作命令时的报文流。一条s n m p 受 文由三个部分组成：版本域( v e r s i o nf i e l d ) ，分区域( c o m m u i l i t y f i e l d ) 和s n m p 协议数据单元域( s n m pp m t o c 0 1d a t au i l i tf i e l d ) ，数据包的长 度不是固定的。 版本域：这个域用于说明现在使用的是哪个版本的s n m p 协议。日 前，v e r s i o n1 是使用最广泛的s n m p 协议。 分区域：分区( c o i m u n i t y ) 是基本的安全机制，用于实现s 讧p 网络管理员访问s n m p 管理代理时的身份验证。分区名( c o m m u n i t y n a m e ) 是管理代理的口令，管理员被允许访问数据对象的前提就是网 络管理员知道网络代理的口令。如果把配置管理代理成可以执行t r 印 命令，当网络管理员用一个错误的分区名查询管理代理时，系统就发 送一个a u n l e n t i c a t i o nf a i l u r et r a p 报文。 协议数据单元域：s m 伸v 1 、s n m p v 2 和s 旧v 3 的报文比较如表 2 2 所示。 表2 2s n m p v l 、s n m p v 2 、s n m p 、，3 报文比较 北京交通大学硕士论文s n 凇m l 网关原型系统的研究与好发 s n m p v l 豹p d u 有五耱类墅，分羽怒：g 痰r 鹎u e s t 、s e 承朝s t 、 g e t n e x t r e q u 。s t 、g e t r e s p o 璐e 和t r a p 。向代理发送g e t r e q u e s t 戚 g e t n e x t r e q u e s t 报文，网络管理站可以把感必趣的变量值提取到其应用 程序中。前者魑指定对象的读操作，后者则提供了一个树遍历操作符， 便于确定一个代理避程支持哪些对象。向代理发送s e 慢e q u e s t 报文，网 络簧理站哥溢修浚代理进程中戆变量篷。代理遂程嚣l g e 滚e 蹲。搿e 缀文 稿应网络管理瓣请求。另并，剩周t r a p 缀文，代理进程可激异步造发送 告警给网络管璃站，告诉它发生了某个满足预设条件的事件。s n l 泐v 2 是s n m p v l 的增强版，增加了成块读操作报文g e t b u l k r e q u e s t 和通信_ i 妻 行状况报告报文i n f o m 瓜e q u e s t ，并把g e t r e s p o n s e 简化成r e s p o n s e ，把 t r a p 报文改为s 救m 即2 t r a p 。s n m p v 3 是s 娃p v 2 的增强版，在安全性方 嚣毒鬟麴强。 图2 ，2 f a l 擒述了两络管理菇向彳弋理遴程发送请求、代理进程瓣它进 行处理的过程；图2 2 ( b ) 描述了代理进程通过互连网向网络管理站陷阱 报文、网络管理站处理其报文的过程。 网络管理站互联网代理进程 图2 2 ( a ) 4 北京交通大学硕十论文s n m p m l 嘲关原型系统的研究与开发 网络管理站互联网代理进程 ( 处理陷阱) 2 2s n m p 参考模型 瞄阱 日文 s n m p 参考模型如图2 3 所示，它说明了s m 订p 网络管理框架的一般 化总体结构，包括系统中各个组成部分及其相互关系。 网络管理进程 用户界面 网络f 阐绐i 网络 管理l 管理| 管理 应用1l 应用2 l 应用3 黹| 邮 网络协议 s n m p 协议 被管网络实体 代理l 代理进 进程j 程m l b 网路协议 互连网 图2 3s n m p 参考模型 从图中可以看出，s n m p 参考模型主要由互连网络、网络协议、网 络管理进程和被管网络实体等4 个部件组成。 北京交通大学硕士论文s n m 蹦m l 网关原型系统的研究与开发 2 2 1 互连网络 在s n m p 参考模型中，互连网络是采用相同协议、通过网关相连的 一个或多个网络的集合。如果所实现的全局编址方案正确、采用了标 准化的协议、采用的路由选择方案能保证报文的及时可靠传送，则任 意两个端点之间都可以互相通信。采用s v 口时，与此相关的网络协议 主要是互连网络中使用的t c p ，口协议集。 2 2 2 网络协议 网络协议就是使互连网络能够实现通信的规则，又称为协议栈。 对于采用t c p 仰通信的互连网络来说，各种协议分别在组成t c p 佃协 议集的4 层协议中运行。通常称这4 层分别为： ( 1 ) 网络接口层，最“靠近”硬件的部分。其主要功能是提供主机 与网络问的可靠数据交换。存在很多种网络接口层协议即网络访问协 议，每一种协议都对应于可以连接到互连网络上的多种不同类型网络。 ( 2 ) 网络层，负责将数据从源主机送到目的主机。i p 协议是这一层 的主要协议，因此这一层又成为口层。p 是五连接的数据报协议，它并 不保证端到端的可靠传输。 ( 3 ) 运输层，负责两个进程之间的端到端数据传输，包括可靠的t c p 和不保证可靠的u d p 。 ( 4 ) 应用层，直接为用户或应用程序提供服务。常见的应用层协议 有t e l n e t 、f t p 、s m t p ，当然还有s n m p 。 北京交通大学硕士论文s n m p ，) ( m l 网关原型系统的研究辱开发 2 。2 3 网络管联进程 网络警理途稳怒斓绦设各，通过网络挽议和s n m p 傍议与互连网中 被管理的网络实体潦倍。网络管理进程主要由4 个部件组成。 ( 1 ) 网络管理站( n m s ) ，是监视控制代理进程的处理蜜体，对报 文在a s n 1 格式与便于处理的内部格式之间进行编、解码。代瑷进程在 互连网中也是起管瑕作用的，n m s 及其代理进程形成一个共同体。n m s 可以对每个代理的m i b 中的特定对象进行读写操作，即管理榴庶的网络 设各。 f 2 ) 隧络管瑾结m 瓣，网络管理弦懿管理售感痒中含鸯装闲体中鼹 毒钱理醚零熬圭渣肇。黧鬃霹努管瑾菇要控魏每拿彳弋毽豹撇瓣变爨，鼙 么它必须知道裁戆够发现该变量的存在。通常网络管理蛄会在箕本缝 数据库中存有自已的m 鹏和额外的管理信息。 ( 3 ) 网络管理成用程序，将s n m p 数据转换成网络管理用户可用的 信息。它包括一大堆程序，用于轮询代理、进行s e t 和g e t 请求，以及处 理接收到的陷阱报文。网络管理应用程序实现了越来越多j 常有用的 网络管理功能。 ( 4 ) 网络管理用户器蠢，端用户是通过界露来使用麟络簿瑷避程设 鍪懿。大多数溺终餐壤逶程设釜提供霆形用户雾瑟( g u l ) 藩袭运陵辘 统诗鼗蠢、强务汇慧、鼗辕掇告、嚣要清蕈、载建查瓣袭嵇、籀羚蚕 等。 2 2 4 被管网络实体 被管网络实体就鼹含有代理进程的网络设备。它也要用网络协议 北京交通大学硕士论文s n m p ，x m l 嘲关原型系统的研究与开发 和s n l p 协议在互联网上与网络管理进程的n m s 通信。它由2 个关键部 件组成。 ( 1 ) 代理进程，是处理实体，接收所在共同体中的n m s 发出的请求， 如果请求合法就进行处理，最后发出适当的响应。代理进程也可以被 配置成要发送陷阱报文，以报告异步预定义事件。代理进程利用操作 支持程序操作本地数据结构以提取和设置它所控制的各个m 对象。 ( 2 ) 代理进程m i b ，是代理进程所关心的变量集合。构成特定代理 之管理信息库的m m 组决定于该设备的功能和所要管理的资源。 2 3s n m p 协议工作过程 从网络管理站一端来看，一个命令启动了一个s n m p 请求的构造 过程。该操作可能是s e t 、g e t 或g e t _ e x t 等任何一种所需的类型。网络 管理站软件创建一个s p 报文，并填入适当的报文首部，以便通过 互联网向目的代理进程传送该报文。在报文中要指定共同体名、版本 号和请求d ，还要选择p d u 类型并将变量绑定列表插入到报文中，然 后将s n m p 报文传送给u d p 运输层进行传送。报文就这样发出去了。 网络管理站必须记住请求中的r e q u e s t d ，以便与随后接收到的响应配 对。同时启动定时器，令其开始计数以处理超时。在任何时候，网络 管理站必须随时接收和处理共同体中代理进程发送来的陷阱。 初始化完成以后，代理进程要在网络设备的u d p 传输端口1 6 1 等 待接收s n m p 报文。当代理进程成功地接收到一个报文后，它要调用 解析程序，将a s n 1 格式的文本解码为更容易使用的内部格式。 若报文不是正确的a s n 1 格式，则该报文被丢弃，代理进程直接 返回等待接收循环中。代理进程接下来验证版本号，若不正确，则代 北京交通大学硕士论文s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 理进程还是丢弃报文并返回等待接收报文状态。 报文通过了前面两项检查后，调用鉴别功能模块对报文进行验证。 若此时验证失败，且代理进程能够发出a u t h e m i c a t i o i l f a i l u r c 陷阱报文， 则代理进程发送改陷阱并丢弃该报文。若报文通过了鉴别，代理进程 就把报文中携带的信息保存起来以便构造响应报文，然后代理进程要 继续对s n m p 报文进行解码。 在代理进程对a s n 1 格式的报文进行解码的同时，代理进程也可 以开始创建响应报文g e t r e s p o n s e p d u 。在这时产生的错误并不会导致 接收到的报文被丢弃，而是由g d r e s p o n s e p d u 指出失败的原因，并 在e r r o r s t a t l l s 和e d r h l d e x 字段中加入差错信息。 解码功能模块检查报文中的所有字段，检查其顺序、标签、长度 以及各字段的值。若格式有效，就执行命令，即对变量绑定列表中的 变量进行操作。代理进程的程序指令确定变量实例是否存在、网络管 理站是否有足够的访问权限以及如何访问变量以执行操作等。 代理进程填充完g e t r e s p o n s e p d u 后，用基本编码规则b e r 将响 应报文编码成a s n 1 格式传递给u d p 运输服务，传给发出请求的网络 管理站，然后就进入循环等待状态。代理进程用来记录操作执行情况 的所有变量，如关于s n m p 本身的对象，都做适当的递增，以便网络 管理站将来查看。 第2 版s n m p 协议建立在第1 版的基础之上，它增加了2 个新的 p d u 类型、改进了差错报告功能、对协议操作和报文格式作了少量修 改。在第2 版中，管理进程可以向另外一个管理进程发送i n f o m 皿e q u s t 。 在任何时候，网络管理站都必须准备接收并处理代理进程发送的陷阱 和同一个管理域中其他管理进程发送的通知。 北京交通火举硕上论文s n m 瞅m l 嘲关原型系统的研究与开发 大到人淡矮他多种多样的活动中去。x m l 解决了h t m l 不能解决的两 个w 如问题，即h t e m e t 发展速度快而接入速度慢的问题，以及可利用 的信息多，但难以找到自己需要的那部分信息的问题。讧l 能增加结 构秘嚣义信怠，可使诗算机秘服务器即时处瑷多秘形式的信息。困扰， 运蠲x m b 瓣扩震功戆不稷麓鼓w 。b 羧务器下载大藩豹售怠，还藐大大 减少网络簸势塞。 x m l 文档具有两种规范。一是语法规范，符合语法规范的x m l 文 档称为格式正确文档( w e l l f o r m e d n e s s ) ，主袋利用x m l 文档解析 程序来榆测文档的语法；另一个是语义规范，即限制l 文档中每个 标签的名称和元素结构，符合语义规范的文档称为有效文档 ( v a l m i t y ) ，文档模式定义可以提供相应的语义舰范。从定义上来看， 有效的文楼一定语法正确。 x m l 瓣壤念送分： 夺x 撼0 不是一令鳊程语言。编疆语言攘逐了“麴稳裳鼗”，瑟标 诞遥言只是表爨“是侍么”盼闽题。一令) ( m l 文挡没有“输入”、 也没有“输出”，不能被“运行”。 夺) 洲l 不是h t m l 的代替品。x m l 没有指定如何显示文档。相 殿，它只是定义了文档的内容，而让应用程序来考虑显示的问 题。 3 2x m l 的相关技术 从戮氮产生至今，嘉关x m l 各方瑟嚣技术艨懑不穷，圈3 。l 蘧逑7 当今圭爱黪x m l 技术露x m l 整理工兵，以及它镌之阗静关系。 2 l 北京交通大学硕士论文s n m p m l 阿关原型系统的研究与开发 强3 。lx 麓l 技术及工具关系灏 3 。2 1 粼镬b 文档模式定义 模式从文档的结构和内容上对文档进行了强制性的约束，从而使 得文档可以在不同的群体之间共享，提高了文档中所描述的数据和或 模型的共孥性、复用性等。被约束的内容包含：数据类型、元素及其 内容、属一睫殿其内容、实体及其内容，以及表示泱。现在x m l 模式定 义有两种：d t d 和x m l - s c h e m a 。 d 了粉( d o c u m e n tt y p ed e 磊n 泔。鸯可以攒述凇垤l 文档救结捣，简单 易建，d 釉怼予定义文档绩枣萼菲零鳋，握d t d 激磐凌弯挟骧： 冷本舞是雳b e n f 语法定义懿，这嚣致它不魏瘸箍瑾x 醚己文档懿 方式来处理； 北京交通大学硕士论文 s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 夺它只能处理字符数据类型，不能支持用户自定义的数据类型， 难以满足较复杂的编程需要； 夺不同d t d 文档之间的名称转化需要采用手工的方式，无法实现 不同d t d 文档中重名数据之间的自动名称切换及识别。 因此，w 3 c 提出了x m l s c h e m a ，x m l s c h e m a 克服了d t d 的缺 点，具有如下的优点： 夺) a l s c h 锄a 文档使用) ( i l 语法，是l 文档，可以用处理其 他x j l 文档的方式来处理讧l s c h e m a ； 夺讧l s c h e m a 支持多种数据类型，也能创建用户数据类型； 夺同时，x m l s c h e m a 在文档的内容模型上也提供了更强有力的 支持，具体体现在：允许对混合内容模型的有效性的验证，以 及指定元素出现的确切的次数，可以创建可复用的结构，在内 容模型中控制顺序和嵌套，使用正规的表达式来指定模式； 夺另外，它采用名字空间的方法克服了重名的问题。 3 2 2 l 文档的表现s 毋i es h e e t 在讧l 中内容与表现形式是分开的，这就使得不同的用户可以根 据他们自己的需要来定义数据的表现形式。在一个) 口 l 的源文件中并 没有关于它表现形式的信息，x i l 文件的所有表现信息放在s t y l es h c e t 文件中。s t y l es h e e t 文件全权负责x m l 源文件的表现形式，由它来向应 用程序，比如浏览器，提供如何处理显示的指示说明。目前主要的两 种s t y l es h e e t 语言为：c s s ( c a s c a d i n gs t y l es h e e t s ) 和x s l ( x m ls t y l e l a l l g u a g e ) 。它们各有特色，互为补充。 北京交通大学硕士论文s n m p x m l 剐关原型系统的研究与开发 3 2 3 ) ( m l 文档语法正确性检测擞m l 文档解析器 煳l 文档的语法要求是：要求文档中，只肖个根元素，每个元 素有一个起始标记箝和一个结束标记符，据记符静嵌套要垂确，属性 毽豹零| 溺袋燕疆。) 戳l 文撞豹语法验证主要楚遴过x 麓毛文整簿掇器完 袋懿。 j a v a 应u x m lu x m l | | 用程序l| 解斩器l文档 图3 2x m l 解析器功能 如图3 2 所示，x l l 解析程序( 或x m l 处理器) 是一个软件程序，位 于“l 文辎和其相关的应用程序之问，使应用程序无需再进行复杂的 文本熬橱j 篷程就戆方便邀访闻) 泓i 文档中的内容惦惑。它青三太职能： l 、渡取x 獭文档；2 、捡查其语法，援骞荚中瓣绥误；3 、定诲编程访 阔该文秘鹣内容。其俸表瑗为，唾l 麓辑器会为斑溺程序去指定静蘧 点读敬) ( 】堪l 文档，读取的方式可以为本机读取戏阕络读欷；当) 。旺解 析器接收到数据时，它将同时处理模式定义和数据。它使用模式定义 解读数据并检测数据的有效性，然后从数据中抽取蹦有用的信息传递 给下一步的应用程序：在生成数据时，它使用模式定义中的模式生成 相关的数据格式。现常用的) 洲l 解析器包括m i c r o s o nm s ) 【m l 、j a m e s c l a r ke x p a t 、b mx m l 4 j 、a p a c h ex e r c e s 等。 x m l 文秘解辑主要有两静不霹标准：s a x ( s i m p l o a p i f o r x 艇l ) 与文校对象模型d o m ( d 。c 珏m 强to b c c tm o 氐1 ) 。s a x 是基于事释驱 动煞解耩方式，主要是完成颓序处理x m l 数撵，镣次楚理一个组成部 分，尚遇到标记符、文本、注释时，触发事彳串通知，传递给应用程序， 北京交通大学硕士论文s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 提供基于事件触发的接口；d o m 是基于树的解析方式，构造一个表现 整个文档的树，并提供对树中单个节点的访问，主要用于内容或结构 转化。 s a ) 卜事件驱动的解析 事件驱动模型对于现代g u i 和o s 的编程者来说己经是非常熟悉 了。在这种情况下，x m l 解析器为x m l 数据的每个部分执行对应用程 序的回调：元素( 及其属性) 、字符数据、处理指令、符号或者注释。这 等于是应用程序通过回调来处理x m l 数据，) ( i l 解析器在解析之后并 不维护元素的树结构或任何数据。事件驱动的方法对系统资源的需求 极为普遍，即使对于非常大的文档也是如此。正是得益于这种简单的、 对讧l 数据结构的低层次的访问，它在处理v i l 应用程序的数据时具 有相当大的灵活性。所有主要的事件驱动解析器都支持标准a p i ，称为 s a x ( s i m p l ea p i f o rx m l ) ，它有两个可用的版本：s a x l 和s a x 2 。这 个a p i 由d a v i d m e s g g 血s o n 领导的成员小组创建，当前已用j a v a 、p e d 和 p y t h o n 实现。 d o m 基于树结构的解析 l 、d o m 解析器 软件工程中使用最为广泛的一种结构就是简单的层次树。所有格 式正规的x m l 数据都定义为这样的树，从而可以使用较为成熟的算法 实现对树节点的遍历、搜索或编辑。所有使用这种方法的x m l 解析器 通常遵守w 3 c 的文档对象模型( d o m ，d o c u m e n to b j 。c tm o d e l ) 。 基于d o m 的解析器的工作过程如下： a 1 解析文件，把文件分解为独立的元素、属性、注释等等， 再根据w 3 c 的) 口lm f o r n l a t i o ns e t 推荐的标准中提供的 北京变通大擘硕士论文 s n m p m l 嘲燕臆型系统的研究与开发 x m l 文档的描述来决定一个x m l 文档中与节点相应的部 分。 b ) 在内存中生成与x m l 文档数据相对应的文档对象。 c )但不能直接访阎文档对象，必须馒翅d o ma p | 来访| 、司对 象。 2 、驺。勰a p | 趣莛 d o ma p i 遵守d o m 规范。d o m 规范定义了与暖l 文档相对应酶 数据激烈和相应的操作，规定了最基本的数据焱型是n o d e ，采用树的 结构来缀织n o d e 。n o d e 成为可操纵的一条原子信息，是所有节点类 的基炎。节点树内的节点都从一个根节点( 文档对苏节点) 开始。节点树 上的节点根据其功能的不同，可按图3 3 所示分为： 图3 3d o m 节点关系网 a ) 文档( d o c 雌1 e n t ) 接口：是文档对象树的撤节点，代表了整个 x m l 文蹬。丑 o e 黼e 盘怼象包含了谚润稳裁文秘嚣穆萁恁) 对象数方法。 b ) 元豢( e l e m e n t ) 接口：对应于文档中的元桊。 北京交通大学硕士论文s n m p ，) ( m l 网关原型系统的研究与开发 c ) 属性( a t t r ) 接口：属性节点( a m ) 对象包含与元素相关联的属 性信息。d o m 认为属性不同于文档中的其他的节点，属性是 元素的属性而不是每个节点自身的属性。 d ) 文木( t e x t ) 接口：是用来表示非标记部分的值，其取值可以 是整型、目期、或其他类型的数据。 e 1n o d e “s t ：表示节点集合的概念。 在n o d e 的方法中，定义了树节点的遍历方式，一般来说，是通过 遍历树中节点们的子节点、兄弟节点和双亲节点的方式来访问d o m 的。 为了得到树中的某个特定信息，可行的方法是搜索节点名或动手在树 中沿节点查找。常见的方法见表3 1 。 表3 1n o d e 常用方法列表 ；。i 遵；j j 薯囊鬟鬻誉邕j 随枣望囊：曩至i i !委誊墨蒸鋈薹薹谎明j ，薹i 譬? 篓 a p p e n d c h i i d 返回一个子节点 c l o n e n o d e克隆节点 g e t a t t r i b u t e获得属性节点 g e t c h i l d n o d e s返回子节点 g e t n o d e n a m e返回节点名称 g e t n o d e v a l u e 返回节点值 s e t n o d e v a i u e设置节点值 3 、d o m s 解柝器镌关系 d o m 与解析器之间的关系如图3 4 所示，解析器创建对象，这些对 象是能执行d o ma p i 所定义的接口方法的实例。在解析器读入x m i 文 档时，它们将被实例化但必须使用d o m 接口定义来访问对象。 北京交通大学硕士论文s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 图3 4d o m 与解析器的关系 用d o m 创建和访问x m l 文档有以下几点好处：d o m 把文档转化成 树结构后，简化了文档的处理，比如，向树结构里插入一个新元素是 很简单的事；其次d o m 树显示了信息提供的内容以及信息是如何关联 的，而不是一定要通过x m l 语法分析器绑定，这样，开发者可以不需 要关心l 语言的细节就可以实现一个关系数据库的更新或创建一个 h t m l 页面；d o m 树也真实地反应了一般分级结构的关系和关系数据 库结构，从而用d o m 构造的文档的树结构使得信息在系统间传递起来 十分容易。所以在与面向对象技术结合中，d o m 的接口方式将更适合。 3 2 4x m l 文档数据定位- x p a t h x p 甜l 是一种基于字符串的表达式语言，提供了定位x m l 文档中的 指定部分的一种高效方式，有效解决了x m l 只能描述数据，不能定位 北京交通大学硕士论文s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 同的编码规则，虽然最终在传输的时候都转化为二进制位流，但是不 同的应用协议需要提供不同的转换机制，将协议所能理解的数据转换 为二进制数据。这种情况导致网络管理站在对采用不同协议发送管理 信息的被管对象之间进行管理时很难实现兼容性。基于l 的网络管 理技术采用讧l 语言对需交换的数据进行编码，为网络管理中复杂数 据的传输提供了一个极佳的机制。如果协议在数据表示时都采用l 格式进行描述，这样网络之间传递的都是简单的字符流，可以通过相 同的l 解析器进行解析，然后根据不同的x m l 标记，对数据的不同 部分进行区分处理，使底层数据更具可读性和标准性。 ( 4 ) 复杂数据的简单处理。 l 是一种自我描述语言，其标签具有明显的含义，它的简单编 码规则可以使用a s c i i 文本描述数据的任何层次。d t d 和s c h 锄a 定义了 x m l 文档的数据结构，其中s c h e m a 可增加数据类型支持多种管理信息 的表示，克服了d t d 不能定义新的数据类型的限制。因此通过使用 s c h 锄a 可以很好地描述和处理管理信息的复杂数据，管理应用程序还 可使用这个标准的s c h e m a 文件来验证接收到的管理数据是否有效。 ( 5 ) 现有的协议和技术对其支持。 基于“l 的网络管理在管理者和代理之间可通过h t t p 的g e t 和 p o s t 操作执行基本的管理功能，没有必要重新开发一种新的管理协 议。h t t pg e t 操作用于从代理端收集管理信息，p o s t 则用于修改管 理信息，当代理端发生故障时，代理主动通过p o s t 操作通知管理者。 x m l 文档格式的管理信息可以很容易地通过h t m 接口操作订l 文档，执行管理操作，这样能够 x 北京交通大学硕十论文s n m p m l 网关原型系统的研究与开发 h o n g 的从s 以p m到vil的转化算法作为一个标准方法。 网络管理的信息模型转化首先要考虑的一个问题是保证转化后不 会造成信息的丢失。为此，使信息模型结构保持不变是很重要的。表4 1 列出了文档结构的映射方法。表4 1 文档结构映射 - 簿_ s n m ps m i 一甍i 童、 一”“。z _ - 一；、xml3cnema”。if“- = j ：秽j ，“一j一二，如、t 。 n o d e ( m a c md e f i n i t i o n )e l e m e n t noden锄ee 1 e m e n tn a m ec 1 a u s e si nn o d e attributeso f t h ee l e m e m s n m pm m 的节点变成讧l s c h e m a 的元素，节点名变成元素名， m节点的内部子句变成vfl元素的属性。s n m p m 到x m l 的转化包括数据类型定义、宏、模块名和组节 点等各个要素的转化。 5 2 1 数据类型定义的转化为了把s 订p m 的数据类型定义成x m l ，我们应用w 3 c 确立的标准x m l schema，因为xmldtd不能表达不同的数据类型。表4 2s m i v l 的数据类型的x m l schema定义 s m ie x d r e s s i o n“x m s c h 锄d e f 嘶6 0 n _ _+。i p a d d r e s s 北京交通大学硕士论文s n m p ，x m l 网关原型系统的研究与开发 c o u n t e r ：= i n t e g e rf 0 4 2 9 4 9 6 7 2 9 5 、 t i m c t i c b ：= i n t e g e rf o 。 4 2 9 4 9 6 7 2 9 5 1 o p a q u e ：= o c t e ，rs t r q g 表4 2 示出了s m i v l 数据类型的x m ls c h e m a 定义。“i p a d d r c s s ”是 特殊类型，属于口地址所在的范围， o 一2 5 5 】 0 2 5 5 【0 2 5 5 - 【o 一2 5 5 。此 外，n u l l l b e r 和s t r i n g 等类型的转化不会有信息丢失。s m i v 2 数据类型到 ls c h 锄a 的转化定义如表4 3 所示。 表4 3 s m i v 2 的数据类型的u ls c h e m a 定义 i $ 蒜翥疆精m l 碱g s l 讲壤鬻嚣；冀 c o u n t e r 6 4 ：= i n t e g e rr o 。 1 8 4 4 6 7 4 4 0 7 3 7 0 9 5 5 1 6 1 5 1 叫x s d ：s i i n p l e l n ) e g 跚g e 3 2 ：= 烈t e g e r ( 0 4 2 9 4 9 6 7 2 9 5 1 刮x s d ：r e s t r i c t i o n 刮x s d ：s 砷p l e b ，p e u i l s i g i l e d 3 2 ：=科t e g e r ( 0 。4 2 9 4 9 6 7 2 9 5 ) 这些类型遵循x m ls c h e m a 中定义的主要数据类型。用户定义的数 据类型到x m ls c h 锄a 的定义如表4 4 所示。 表4 4 用户定义的数据类型的) m ls c h e m a 定义 。m md c 胁i t i o n