（通信与信息系统专业论文）linux下基于snmp的epon网管代理的研究与实现.pdf

浙江工业大学硕士学位论文 l i n u x 下基于s n m p 的e p o n 网管代理 的研究与实现 摘要 随着因特网的发展和普及，其业务需求迅猛增长。伴随着骨干网建设的日臻完善，接 入网所能提供的带宽已经成为进一步满足业务需求的瓶颈。以太无源光网络e p o n 是用户 接入网解决方案中继a t m 无源光网络后又一受到广泛关注的新技术，而且e p o n 和目前 应用最为广泛的局域网标准以太网基本兼容，所以被认为是接入网的最佳解决方案之 一。e p o n 系统中局端的光线路终端o l t 和用户端的光网络单元o n u 是关键部分。要管 理和配置这些部件，保证e p o n 网络能够稳定、高效、准确的运行，为其提供一个有效的 网络管理系统显得尤为重要。e p o n 技术标准i e e e8 0 2 3 a h 中指定的操作管理维护子层 o a m ，定义了数据链路层的网管功能，可以结合上层的简单网络管理协议s n m p 来实现 对e p o n 网络的管理。本文的主要工作就是开发基于s n m p 的e p o n 的网管代理。 文中首先介绍了开发e p o n 系统网管代理的研究背景和国内外现状，接着阐述了 e p o n 基本概念和s n m p 的相关知识。然后结合实际的网管需求，给出了e p o n 网管系统 中私有m i b 的设计过程。之后就是针对e p o n 系统，在l i n u x 操作系统下开发s n m p 网 管代理。最后是对代理软件的功能测试及结果分析，验证了代理对网络资源的管理和配置 功能。 关键词：以太网无源光网络，简单网络管理协议，管理信息库，多点控制协议，远程 认证拨号用户服务 浙江工业大学硕士学位论文 s n m p b a s e de p o nn e t w o r km a n a g e m e n t a g n e tr e s e a r c h m e n tu n d e rl i n u x a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n ta n dp r e v a l e n c eo fi n t e m e t ，d a t ac a p a c i t yi n c r e a s e sq u i c k l y w h e nb a c k b o n en e t w o r ki sg r a d u a l l yc o n s u m m a t e d ，a c c e s sn e t w o r kh a sb e c o m et h eb o t t l e n e c k o fs e r v i c ea c c e s s e p o n ( e t h e r n e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) ，j u s tl i k ea t m p o n ( a t mp a s s i v e o p t i c a ln e t w o r k ) ，i sa n o t h e rn e wt e c h n o l o g yu s e dt or e s o l v eu s e ra c c e s sn e t w o r kw h i c hh a sb e e n p a i dw i d e l ya t t e n t i o n e p o nh a sb e e nc o n s i d e r e do n eo ft h eb e s ts o l u t i o n sa b o u ta c c e s sn e t w o r k b e c a u s ei ti sa c c o r d a n tw i t hs t a n d a r de t h e r n e tw h i c hn o wi su s e dw i d e l yi nl o c a la c c e s sn e t w o r k i ne p o ns y s t e m ，o l t ( o p t i c a ll i n et e r m i n a l ) a n do n u ( o p t i c a ln e t w o r ku n i t ) a r et h ek e yp a r t s t og o o dm a n a g e m e n ta n dd i s t r i b u t i o no ft h e s ec o m p o n e n t st oe n s u r ee p o nn e t w o r ks t a b i l i t y , e f f i c i e n ta n da c c u r a t e o p e r a t i o n ，p r o v i d i n ga n e f f e c t i v en e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mi s p a r t i c u l a r l yi m p o r t a n t i ne p o nt e c h n o l o g ys t a n d a r di e e e8 0 2 3 a h ，t h e r ei s ac l a u s ea b o u t o p e r a t i o n ，a d m i n i s t r a t i o na n dm a i n t e n a n c e ，o a mf o rs h o r t t h i sc l a u s ed e f i n e st h en e t w o r k m a n a g e m e n tf u n c t i o ni nd a t al i n kl a y e r t h e nw ec a ni m p l e m e n tm a n a g e m e n tc o m b i n e dw i t h 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 li n a b o v el a y e r t h em a i nt a s ko ft h ep a p e ri st h e i m p l e m e n ts n m pa g e n tf o r t h ee p o ns y s t e m i nt h i sp a p e r , t h eb a c k g r o u n da n dt h es i t u a t i o nb o t hd o m e s t i ca n da b o a r do ft h er e s e a r c ha r e a n a l y s e df i r s t ，f o l l o w e db yt h ek e yc o n c e p t so fe p o na n d r e l e v a n ti n f o r m a t i o na b o u ts n m p t h e n ，a c c o r d i n gt h ea c t u a ld e m a n d s o fn e t w o r km a n a g e m e n t ，t h i sp a p e rg i v e st h ep r o c e s so ft h e d e s i g n a t i o na b o u tt h ep r i v a t em i bo fe p o nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m a f t e rt h a t ，c o m e st h e e n t i r ep r o c e s so fd e v e l o p i n gt h es n m pa g e n to nl i n u xo p e r a t i n gs y s t e m f i n a l l y , i ti st h e f u n c t i o nt e s t i n ga n dr e s u l ta n a l y s i so ft h ep r o x y , t oc o n f i r mt h ep r o x y sf u n c t i o no fm a n a g e m e n t a n dd i s p o s i t i o nt ot h en e t w o r kr e s o u r c e k e yw o r d s ：e p o n ，s n m p , m i b ，m p c p , r a d i u s l i 浙江工业大学硕士学位论文 图列 图2 一le p o n 在接入网中的典型应用一6 图2 - 2s n m p 管理模型8 图2 3s n m p 的协议环境1o 图2 4t l v 编码14 图2 5 类型字段的编码1 4 图2 6b e r 编码示例l6 图2 7s n m p 协议数据单元17 图3 - 1m i b 树的上层结构。2 4 图3 2 配置管理功能细化后的框图2 8 图3 3 物理设备配置管理用例图一2 9 图3 - 4p a s s a v e o h l u l j n i 的m i b 树形结构图。3 5 图4 - 1 结合网管的e p o n 系统框图3 7 图4 - 2p o n s o f t 的结构3 8 图4 3h o s t 软件架构3 8 图4 - 4s n m p g e t 演示一4 4 图4 5s n m p t a b le 演示4 7 图4 6s n m p s e t 演示4 9 图4 - 7p o n s o f t 事件处理函数流程图一5 1 图4 - 8n o t i f i c a t i o n 发送模块的流程图5 1 图4 - 9 在s n m p t r a p d 接受到的o n u 注册信息5 2 图5 - 1s n m p d 代理进程5 3 图5 - 2s y s t e m 组结果显示5 4 图5 3i n t e r f a c e 组结果显示一5 4 图5 - 4m p c p 组结果显示5 6 图5 - 5m p c p 组参数修改结果显示5 7 图5 - 6e p o n 系统的认证体系框架5 8 图5 - 7 认证系统软件架构5 9 图5 - 8s n m p t r a p d 接收到r a d i u s 消息6 0 浙江工业大学硕士学位论文 表列衣岁u 表2 1a s n ，1 语法中常见符号特定含义13 表2 2u n i v e r s a lc 1a s s 中的类型及编码14 表2 3a p p li c a t i o nc l a s s 中的类型及编码一15 表2 4c o n t e x t s p e c i f i c 中的类型及编码15 表2 5s n m pp d u 中的元素说明1 7 表3 一lm i b 表格3 4 浙江工业人学硕士学位论文 符号说明 a n s i ( a m e r i c a nn a t i o n a ls t a n d a r d si n s t i t u t e ) a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e ) a p o n ( a t m - p o n ) a s n 1 ( a b s t r a c ts y n t a xn o t a t i o no n e ) a t m ( a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e ) b e r ( b a s i ce n c o d er u l e ) c p u ( c e n t r a lp r o c e s s i n gu n i t ) c r c ( c y c l i cr e d u n d a n c yc h e c k ) d d r ( d u a ld a t er a t e ) d r a m ( d y n a m i cr a n d o ma c c e s sm e m o r y ) d s l ( d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ) d s p ( d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o r s ) e f m ( e t h e m e tf i r s tm i l e ) e g p ( e x t e r i o rg a t e w a yp r o t o c 0 1 ) e m s ( e l e m e n tm a n a g es y s t e m ) e o s ( e m b e d d e do p e r a t i n gs y s t e m ) e p o n ( e t h e m e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) f a q ( f r e q u e n t l ya s k e dq u e s t i o n ) f a c p s ( f a u l t ，a c c o u n t i n g ，c o n f i g u r a t i o n ， p e r f o r m a n c e ，s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) f d d i ( f i b e rd i s t r i b u t e dd a t ai n t e r f a c e ) h a l ( h a r d w a r ea b s t r a c tl a y e r ) l a b ( i n t e m e t a r c h i t e c t u r eb o a r d ) i a n a ( i n t e m e ta s s i g n e dn u m b e r sa u t h o r i t y ) i c m p ( i n t e m e tc o n t r o lm e s s a g ep r o t o c 0 1 ) i e e e ( i n s t i t u t eo f e l e c t r i c a la n de l e c t r o n i ce n g i n e e r s ) 美国国家标准学会 应用程序接口 a t m 无源光网络 抽象语法定义 异步传送模式 基本编码规则 中央处理器 循环冗余校验 双倍速率 动态随机存储器 数字用户线 数字信号处理 以太网第一英里 外部网关协议 网元管理系统 嵌入式操作系统 以太网无源光网络 常见问题解答 故障管理，计费管理，配置管理， 性能管理，安全管理 光纤分布式数据接口 物理抽象层 因特网结构委员会 互联网地址指派机构 因特网控制报文协议 电气和电子工程师协会 浙江工业人学硕七学位论文 i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c ei n t e r n e t ) i p ( i n t e m e tp r o t o c 0 1 ) i s o ( i n t e m a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n ) i t u - t ( i n t e m a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n s u n i o n t e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d i z a t i o ns e c t o r ) m a c ( m e d i aa c c e s sc o n t r 0 1 ) m a n ( m e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k s ) m i b ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e ) m i i ( m e d i ai n d e p e n d e n ti n t e r f a c e ) m m u ( m e m o r ym a n a g eu n i t ) m p c p ( m u t i p o i n tc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) n n m ( n e t w o r kn o d em a n a g e r ) o a m ( o p e r a t i o n ，a d m i n i s t r a t i o na n dm a i n t e n a n c e ) o i d ( o b j e c ti d e n t i f i e r ) o d n ( o p t i c a ld i s t r i b u t i o nn e t w o r k ) o l t ( o p t i c a ll i n et e r m i n a l ) o n u ( o p t i c a ln e t w o r ku n i t ) o s i ( o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t ) p c b ( p r i n t e dc i r c u i tb o a r d ) p d u ( p r o t o c o ld a t au n i t ) p i c ( p o s i t i o n i n d e p e n d e n tc o d e ) p o n ( p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) r a d i u s ( r e m o t ea u t h e n t i c a t i o nd i a li nu s e r s e r v i c e ) r f c ( r e q u e s t f o rc o m m e n t ) r t t ( r o u n d - t r i pt i m e ) s g m p ( s i m p l eg a t e w a ym o n i t o r i n gp r o t o c 0 1 ) s m i ( s t r u c t u r eo fm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n ) s n ( s e r v i c en o d e ) i n t e m e t 工程任务组 互联网协议 国际标准化组织 国际电信联盟一电信标准部 媒体接入控制 城域网 管理信息库 媒体独立接口 存储管理单元 多点控制协议 网络节点管理器 操作管理与维护 对象标识符 光分配网络 光链路终端 光网络单元 开放式系统互联 印刷电路板 协议数据单元 位置无关代码 无源光网络 服务质量 远程用户拨号认证系统 请求注解 往返时间 简单网关监控协议 管理信息结构 业务节点 浙江工业大学硕士学位论文 s n i ( s e r v i c en o d ei n t e r f a c e ) 业务节点接口 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 0 1 ) 简单网络管理协议 t c p ( t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) t t l ( t i m et ol i v e ) 传输控制协议 生存期 u a r t ( u n i v e r s a la s y n c h r o n o u s r e c e i v e r t r a n s m i t t e r ) 通用异步接收发送装置 u d p ( u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) 用户数据报协议 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的 学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者姥阈牟畅日期：砷年s 月2 0 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 ， 2 、不保密叼。 ( 请在以上相应方框内打“、”) 作者签名：】飘耳埽日期：2 d 鼍年r 月2 0 日 刷磁轹加r 埘忤朋2 d 日 浙江工业大学硕十学位论文 第1 章绪论 1 1研究背景： 宽带网络的飞速发展以及各种高带宽业务和应用的不断出现使宽带光纤接入网【1j 技 术的引入摆上了议事日程，目前北美和日本光纤到户f t t h ( f i b e r t o t h e h o m e ) 1 2 1 的建设已 经规模展开，而国内f t t h 的实验已经在一些地方开始实施，业内对这方面的讨论也不绝 于耳。目前应用于宽带光纤接入网的技术主要有三种，它们分别是基于s d h 的多业务传 送技术( m s t p ) 、多业务的无源光网络技术( p o b 0 和多业务点对点光端机( p 2 p 或称m c ) ， 具有以下特点【3 】。 1 m s t p 有很高的服务质量，但成本较高，适合对业务质量和安全性等要求非常高的 大用户，不适合普通家庭用户。 2 多业务点对点网络光端机的星状网络拓扑与环形骨干网络配合非常有利，成本优势 突出，但需要占用大量光纤，适合大多数用户的普遍接入。在某些应用情况下比p o n 成 本更低，应该结合具体情况因地制宜采用。 3 p o n 的树状网络拓扑与环形骨干网络配合非常有利，是光纤进入用户驻地( f 1 v r p ) 最有效的网络解决方案，由于节省大量骨干光纤资源，长远看是光纤化接入的理想选择之 一，适合大多数用户的普遍接入，未来潜在市场很大。 其中，p o n 技术作为理想的光纤化接入手段，被认为是实现f t t h 的主要技术，具 有非常大的发展潜力。 无源光网络( p o n ) 【4 1 技术是最新发展的点到多点的光纤接入技术。无源光网络由光线 路终端( o l t ) 、光网络单元( o n u ) 和光分配网络( o d n ) 组成。一般其下行采用t d m 广播方 式、上行采用t d m a ( 时分多址接入) 方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓 扑结构( 典型结构为树形结构) 。p o n 的本质特征就是o d n 全部由无源光器件组成，不包 含任何有源电子器件。这样避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设 备的故障率，简化了供电配置和网管复杂度，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本， 是电信维护部门长期期待的技术，越来越受到业界的关注和重视。 e p o n ( e t h e m e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，以太网无源光网络) 作为p o n 中三大主要技 术之一，是一种新型的多业务宽带光纤接入网技术，它是光通信技术和i p 技术的结合。 l 浙江t 业大学硕士学位论文 与现有的计算机网无缝连接，网络结构简单，建设运营成本低，能支持互联网所有带宽应 用。支持数据、语音、视频多种业务能力。这种网络是当前最典型、最适用、最合理、最 廉价的“三网融合最好的途径之一【外。 1 2 国内外研究现状 用户接入网采用光纤介质以使其宽带化是今后网络发展的必然趋势，随着e p o n 标准 的制定以及e p o n 的广泛使用，因其兼容现有的、占到整个局域网通信9 5 以上的以太 网等优势，致使e p o n 成为光接入网的首选方案，也是解决信息高速公路“第一英里 问题最有效的解决方案。 e p o n 的国际标准在2 0 0 4 年6 月正式被i e e e 标准协会批准，即i e e e s t d 8 0 2 3 a h 。2 0 0 4 。这个新的标准为服务商提供了多种灵活而成本低廉的城域网和接入网 的以太网宽带服务解决方案。服务提供商可以集中精力向用户提供关键的服务，而不用再 担心互操作性的冲突。然而在最终的市场应用中，兼容性所要求的是更全面的设备互操作 性。主要体现在： 1 、在f t t h 市场，从成本、管理和方便扩容角度考虑，运营商希望不同厂商产品能 够相互兼容，这也是运营商大规模部署f t t h 的一个基本前提。目前，不同厂商提供的 e p o n 芯片和设备有诸多不同，标准中定义的o a m 只能够管理o n u ( 光网络单元) 设 备的p o n 端口，而对o n u 的用户端口的管理只能通过各个厂商自行扩展的o a m 协议实 现，这就使设备的互操作性受到限制。 2 、由于i e e e8 0 2 标准的整体结构，e p o n 网络中下行数据的安全性问题没法由i e e e 8 0 2 a h 工作组来解决。目前各个厂商只能按照各自的方式实现数据的加密，在密钥交互和 加密算法等方面均自行加以定义。不同的方式都能够实现相应的加密性能，可以确保某个 用户的信息不会被其它用户破解。但回到f t r h 市场，由于加密实现方案都是自行定义的， 又给兼容性带来了一定的障碍。 国内通信行业标准接入网技术要求一基于以太网方式的无源光网络( e p o n ) 于 2 0 0 6 年6 月8 日发布，2 0 0 6 年1 0 月1 日开始实施，编号y d t1 4 7 5 2 0 0 6 。在传统的以 太网中没有相应的网管单元，以太网技术进入接入网领域，为保证e p o n 网络能够稳定、 高效、准确的运行，为其提供一个有效的网管系统变得日益重要。 网络管理协议是个管理和代理之间的通信协议标准，它提供了一种任何生产厂商访 问任何网络设备，获得一系列标准值的一致性标准方式【6 】。现在简单网络管理协议 2 浙江工业大学硕士学位论文 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 0 1 ) 成为网络管理领域中事实上的工业标准。 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 0 1 ) ，即简单网络管理协议，其最大的优点是 设计简单，简单化的直接好处是网管容易实施，并且不会对现有的网络增加太大的负荷。 用户可以很容易地根据网管需要对网管变量进行编程。c m i p c m i s 是国际标准化组织制 定的网络管理标准，定义了网络管理的基本概念和总体框架，但是由于实现起来非常复杂， 所以实际上被广泛接受的是简单网络管理协议( s n m p ) 。s n m p 管理的对象可以是主机、 路由器、网关以及任何可以与外界交流状态信息的硬件设备。随着s n m p 协议的发展， 目前很多网络产品都是支持标准s n m p 网络管理，不直接支持s n m p 的设备被称为外来 设备。我们使用代理( p r o x y ) 来进行管理者与节点的通信，代理其实就是在节点上运行的 s n m p 进程。 1 3 研究的意义 为了保证e p o n 系统能稳定高效的运行，并协调保持系统的正常工作使得e p o n 资 源得以最大限度利用，一个高效的网络管理系统必不可少。为了增强e p o n 的管理功能， 8 0 2 3 a h 标准中制定了o a m 层，结合上层的s n m p 管理协议，可以使e p o n 网络达到电 信级的要求。 目前s n m p 已经成为网络管理事实上的标准，大多数网络设备生产厂商将s n m p 协 议的支持融入产品设计，使得基于s n m p 的网络管理系统得到了迅速的发展。许多优秀 的产品化网络管理软件绝大多数都是通过s n m p 协议来管理网络中的相关设备。这种基 于s n m p 的管理方式，要求被管理设备中必须嵌入s n m p 代理软件，才能识别管理站对 被管设备发出的查询请求，及时做出响应。同时，内嵌了s n m p 代理软件的被管对象还 可以在自身发生故障的时候主动向管理站发送错误报告，使管理站可以及时发现排除故 障。 在s n m p 协议中，管理信息库m i b 至关重要。网管系统中的管理对象就是对网络资 源及其特性的抽象描述。网络管理进程操作的对象就是管理对象，它通过对管理对象的操 作( 对其监视和控制) 来实现对网络资源的管理。而这些管理对象的集合就形成管理信息库 m i b 。所以说，m i b 通过将网络资源映射成管理对象，在网管系统和被管理的实体之间 起到了桥梁作用。因此对于基于s n m p 的网管代理，特别是m i b 的设计以及实现的研究 有助于e p o n 网管软件的开发，对整个e p o n 系统的正常运行及网络资源的有效利用具有 重要的意义。 3 浙江工业火学硕士学位论文 1 4 主要工作和内容安排 e p o n 系统的主要网络资源是光线路终端o l t ( o p t i c a ll i n et e r m i n a l ) 和光网络单元 o n u ( o p t i e a ln e t w o r ku n i t ) 。本论文的主要工作是在l i n u x 系统下利用n e t s n m p 软件包， 通过扩展e p o n 私有的m i b ，开发完善的e p o n 的s n m p 网管代理，使e p o n 系统中的 资源可以通过标准的s n m p 协议访问控制。 本论文共六章，每章内容如下： 第一章：绪论，介绍该课题目前的研究背景，国内外现状和研究的意义，并在最后给 出本文的主要研究内容提纲。 第二章：e p o n 及s n m p 协议，介绍以太网无源光网络和简单网络管理协议的基本概 念，是对本论文所涉及领域的相关知识的基础性介绍。 第三章：e p o n 网管系统中m i b 的设计与编写，介绍了e p o n 网管系统的五大功能 域划分以及管理信息库等内容，并对e p o n 网管系统中私有m i b 的设计和表格形式的 m i b 文件的编写做了较为详细地阐述，是开发基于s n m p 的e p o n 网管代理的基础。 第四章：使用n e t s n m p 开发s n m p 代理，详细讲述如何在l i n u x 系统下利用n e t s n m p 软件包开发代理的过程，内容涉及系统的整体架构，n e t s n m p 的安装、配置，模块代码结 构和流程的分析说明等，最后实现了g e t 、t a b l e 、s e t 和t r a p 的功能，并给出了实验结果图。 第五章：代理功能测试及结果分析，根据s n m p 代理设计与实现要达到的功能目标， 对系统进行测试，给出结果，并对结果进行分析。特别是详细介绍了告警机制在r a d i u s 认证技术中的应用，通过t r a p 实现了e p o n 系统内的认证通信，是本论文的创新之处。 第六章：对整个毕业设计期间工作的总结和展望。 4 浙江工业大学硕士学位论文 第2 章e p o n 及s n m p 协议 2 1e p o n 概述 e p o n 是以太网技术和无源光网络( p o n ) 技术的结合【7 - l0 1 。e p o n 技术首先是由 i e e e 8 0 2 3 a 1 1 项目组，即e f m ( e t h e m e ti nf i r s tm i l e ，第一英里以太网) 提出并进行标准化。 2 0 0 0 年1 1 月，i e e e8 0 2 3 里成立以太网接入研究组e f m ( e t h e m e ti nt h ef i r s tm i l e ) ，该组 织的目标是起草一个标准，试图将现在广泛使用的以太网联网协议应用到接入网市场。随 后有3 c o m 、a l l o p t i c 、a u r an e t w o r k s 、c d t m o h a w k 、c i s c os y s t e m s 、d o m i n e ts y s t e m 、 i n t e l m c iw o r l d c o m 和w o r l dw i d ep a c k e t s 等6 9 个公司参加这个组织。2 0 0 4 年6 月，e f m 历时3 年时间制订的i e e e8 0 2 3 a h 标准正式被i e e e 标准协会批准，从而宣告这个i e e e 8 0 2 标准历史上规模最为庞大的项目之一正式完成。该标准是对i e e e8 0 2 3 标准的增补， 并尽可能的沿用i e e e8 0 2 3 原有的m a c 子层、m a c 控制子层以及相关的各物理子层。 另外，该标准还包括了o a m ( 操作管理维护层) 机制的内容，以便于网络的运营维护和故 障处理。 e p o n 采用点到多点的拓扑结构，利用光纤和光无源器件进行传输。是在以太网上提 供多种业务类型的一种新型的接入方式。它由局端的o l t ( 光线路终端) 、用户侧的o n u ( 光 网络单元) 以及o d n ( 光分配网络) 组成。其中o l t 位于局端，实现以下功能：向o n u 以 广播方式发送以太网数据；发起并控制测距过程，并记录测距信息；发起并控制o n u 功 率控制：为o n u 分配带宽，即控制o n u 发送数据的起始时间和发送窗口大小。o n u 位 于用户端，可以是路边、小区、住宅楼，或者是家中、办公室中，其功能为：选择接收 o l t 发送的广播数据；响应o l t 发出的测距及功率控制命令，并作相应的调整；对用户 的以太网数据进行缓存，并在o l t 分配的发送窗口中向上行方向发送。e p o n 网络中下 行采用广播方式，上行采用t d m a ( 时分多址接入) 方式，而且可以灵活地组成树型、星型、 总线型等拓扑结构( 典型结构为树形结构) 。所谓“无源”，是指o d n 中不含有任何有源电 子器件及电子电源，全部由光分路器( s p l i t t e r ) 等无源器件组成，因此其管理维护的成本较 低。 e p o n 帧格式基本与i e e e8 0 2 3 的以太网数据帧格式兼容，只在以太帧中加入时标及 识别等信息。e p o n 数据是通过不定长的数据包传输，e p o n 数据包长度依照i e e e8 0 2 3 气 浙江工业人学硕士学位论文 以太网协议，最长可达1 5 l8 字节。 e p o n 系统在接入网中的典型应用结构图如图2 1 所示 代理 代理对查询的反馈 图2 - 2s n i p 管理模型 管理站是管理员与被管设备之间的接口，管理站监视网络中被管设备的状态，并通过 图形化的方式输出，显示网络的拓扑结构，历史记录等。管理站的基本构成是 一组具有分析数据、发现故障等功能的管理程序； 个用于网络管理员监控网络的接口； 将网络管理员的要求转变为对远程网络元素的实际监控的能力； 个从所有被管网络实体的m i b 中抽取信息的数据库。 代理是网管命令的实际执行者，代理可以是工作站，服务器，通信节点，甚至可以是 数据库。代理内的信息有些是基本不变的，如接口速率；有些则是经常变化的，如路由表。 代理具有3 个基本功能： 从m i b 中读取各种变量值； r 浙江工业大学硕士学位论文 在m i b 中修改各种变量值。 向管理者发送t r a p 。 代理中被管对象及其属性的集合称为管理信息库，也就是m i b 。m 1 b 从概念上看实 际上就是一个虚拟数据库，它提供有关被管理对象的信息，而这些信息由管理进程和各个 代理进程共享。 s n m p 协议是管理者与代理之间的通信协议。s n m p 中主要提供了四类管理操作：g e t 操作用来提取特定的网络管理信息；g e t n e x t 操作通过遍历活动来提供强大的管理信息提 取能力；s e t 操作用来对管理信息进行控制( 修改、设置) ；t r a p 操作用来报告重要的事件。 2 2 1 2s n m p 协议栈体系结构 s n m p 为应用层协议，是t c p i p 协议族的一部分。它通过用户数据报协议( u d p ：u s e r d a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) 来操作。在分立的管理站中，管理者进程对位于管理站中心的m i b 的 访问进行控制，并提供网络管理员接口。管理者进程通过s n m p 完成网络管理。s n m p 在u d p 、i p 及有关的特殊网络协议( 0 n ，e t h e m e t ，f d d i ，x 2 5 ) 之上实现。 每个代理者也必须实现s n m p 、u d p 和i p 。另外，代理必须有一个解释s n m p 的消 息和控制代理者m i b 的代理者进程。 9 浙江工业大学硕士学位论文 s n m p 管理站s n m p 代理 图2 - 3s n m p 的协议环境 图2 3 描述了s n m p 的协议环境。从管理站发出3 类与管理应用有关的s n m p 的消 息g e t r e q u e s t 、g e t n e x t r e q u e s t 、s e t r e q u e s t 。3 类消息都由代理者用g e t r e s p o n s e 消息应 答，该消息被上交给管理应用。另外，代理者可以发出t r a p 消息，向管理者报告有关m i b 及管理资源的事件。 由于s n m p 依赖u d p ，而u d p 是无连接型协议，所以s n m p 也是无连接型协议。这 保持了s n m p 协议的简单性，可以减轻网络负担，但也存在不可靠性问题。在管理站和 代理者之间没有在线的连接需要维护。每次交换都是管理站和代理者之间的一个独立的传 送。 2 2 1 3 陷阱引导轮询( t r a p d i r e c t e dp o l l i n g ) 如果管理站负责大量的代理者，而每个代理者又维护大量的对象，则靠管理站及时地 轮询所有代理者维护的所有可读数据是不现实的。因此管理站采取陷阱引导轮询技术对 l o 浙江工业大学硕士学位论文 m 1 b 进行控制和管理。 所谓陷阱引导轮询技术是：在初始化时，管理站轮询所有知道关键信息( 如接口特性、 作为基准的一些性能统计值，如发送和接收的分组的平均数) 的代理者。一旦建立了基准， 管理站将降低轮询频度。相反地，由每个代理者负责向管理站报告异常事件。例如，代理 者崩溃和重启动、连接失败、过载等。这些事件用s n m p 的t r a p 消息报告。 管理站一旦发现异常情况，可以直接轮询报告事件的代理者或它的相邻代理者，对事 件进行诊断或获取关于异常情况的更多的信息。 陷阱引导轮询可以有效地节约网络容量和代理者的处理时间。网络基本上不传送管理 站不需要的管理信息，代理者也不会无意义地频繁应答信息请求。 2 2 2s n m p 管理信息 2 2 2 1 管理信息结构s m i 管理信息结构( s t r u c t u r eo