（通信与信息系统专业论文）ip网管系统中网络拓扑生成和路由性能监测模块的设计.pdf

内容摘要 y 在数据网管领域内，网络拓扑的生成和显示是网络管理的基 本内容之一，而基于网络拓扑的路由实时跟踪和最短路由仿真等 功能可以大大加强网管人员对整个网络路由状况的了解和监控， 并指导路由优化和网络规划，这一点在c h i n a n e t 骨干网全国 网管中心的实际需求中体现得尤为重要。因此本文将结合作者在 邦讯公司从事的c h i n a n e t 骨干网综合网管系统的设计开发， 对上述三个方面的内容，从基本原理，编程实现到具体调试详细 地进行阐述。最后，将谈一谈该网管系统的改进意见以及网管技 术发展的新趋势。作者希望通过本文，力求使读者能够对当前数 据网络管理的现状、未来以及数据网管系统中与路由性能监测相 关的功能的开发过程有一个概括深入的了解。 关键词： i p 网管系统穗髓韩蜡垂i 磊篓士简单网络管理协议，管理信息库 鄢m 伊科订6 ；季n 瑚睁c o l 国a u 路由，最短路径算法 间系统，无类域间 触罗汛 墨彝童 志盘点 禽一 鬻， 统录阎争 - i b 方交道大掌 n o r t i t e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 子信息工程学院 o fe l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o n e n g i n e e r i n g a b s t r a c t i nt h ef i e l do fd a t a c o mn e t w o r k m a n a g e m e n t ，h o w t h e o i c t u r e o f n e t w o r k t o o o 1 o g v c o m e s i n t o b e i n g i so n eo ft h e k e yf a c t o r s a d m i n i s t r a t o r sc a r ef o r i ti sb e l i e v e dt h a t l b a i ：! i 也e q 丛l 出q n i i q d n ga n dt h es i m u l a t i o n9 f t h es h o r t e s t o a t h ，w h i c hb a s e do n t h ep i c t u r eo fn e t w o r k t o p o l o g y , a r et w o m a i nm e t h o d sc a nm a k et h e s t a t eo fr o u t e sa n dt h en e t w o r kn l o r ec l e a rt ot h ea d m i n i s t r a t o r s ，a n d t h e r e f o r es o m er o u t e a d j u s t m e n t s a n dn e t w o r kp l a n n i n gw i l lb e e x e c u t e d b y t h ea d m i n i s t r a t o r s a c c o r d i n g t oh i si n t e r n s h i pi nb o n s o nt e c hi n c ，w h i c hh a sg o ta p r o j e c to f i pn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e mo fc h i n a n e tb a c k - b o n e t h ea u t h o ro ft h i sd i s s e r t a t i o nw i l ld i s c u s si nd e t m lb o t ht h e p r i n c i p l e s a n dt h e i m p l e m e n t a t i o n so ft h et h r e ea s p e c t sa b o v e f i n a l l yt h e p r e c a u t i o n s t h e s y s t e m s h o u l d a d o p t a n ds o m en e wu e n d sa n d t e c h n o l o g yo f n e t w o r km a n a g e m e n t w i l lb ed i s c u s s e d i nd o i n gt h i s ，t h ea u t h o r h o p e s o n eh a sab e t t e ru n d e r s t a n d i n go f d a t a c o mn e t w o r km a n a g e m e n ta n dg r a s p st h ek e r n e lo fd e s i g n i n g r o u t e - p e r f o r m a n c e c o n c e r n e d m o d u l e si nad a t a e o mn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m 北方交通大掌 n o r t i t e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c sa n dl n f o r m = r l o ne n g i n e e r i n g k e y w o r d s d a t a c o mn e t w o r k m a n a g e r m e n ts y s t e m ，s n m p ，m i b ，s n m p + + j o e s n m p ，i s i s ，c i d r ，s p f ，c o r b a 北方交通大学 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fi e l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 前言 在邦讯公司进行c h l n a n e t 骨干网网管系统丌发的那段曰子是 紧张而充实的。在这之前对s n m p ( 简单网络管理协议) 几乎一无所 知，对j a v a 语言也仅仅是有所了解，根本谈不上用它进行程序开发。 短短五个月，完全根据用户需求定制的网管系统已经初具雏形，而我 所参加开发并负责的三个功能模块( 网络拓扑显示模块、实时路由跟 踪模块和i s - i s 最短路由仿真模块) 也已成功完成并经过了短期的试 运行，基本达到数据中心的要求。是什么促使我顺利圆满地完成任务， 是自己五个月来虚心勤奋地学习，忘我投入地调试，是那个我所在的 团结奋进的团队带给我的无穷帮助，以及我的指导教师的悉心点拨和 排疑解惑。值此提笔开始写作我的学业论文之际，不仅感慨万千，为 了那段奋斗的日子，为了那么多帮助过我的朋友，我有义务把自己的 所学所作，实际想法还有未能解决的问题，详细地写进论文，对自己 是一个交代，对后来者如果能有所裨益，则感不胜欣慰。 c h i n a n e t 骨干网是覆盖全国的大型网络结构，是中国 1 n t e r n e t 的基础设施，其在国民经济发展过程，尤其是我国的信息 现代化发展中的地位是及其重要的。近些年来i n t e r n e t 在我国乃 至全球的迅速发展，国家和人民，社会生活的方方面面都逐渐与 i n t e r n e t 紧密相连，c h i n a n e t 骨干网在短短几年内，已经经历 了三次扩容，以满足人民不断增长的要求。我们所参与的数据网管系 统开发正是为了c h i n a n e t 骨干网的三期扩容项目而进行。由于网 络规模和复杂度的不断增加，网管维护越来越难，针对当前实际网络 运维和管理中亟待解决的问题以及i n t e r n e t 和网络管理技术发展 的新方向，我们在网管系统的实际开发中引入了很多新的思想和实现 技术，集成多种第三方网管软件的功能，为用户提供了一个基于w e b 的，统一的网管操作界面实现配置、性能和故障管理中的多项内容， 同时为用户提供了基于工作流的业务流程自动化管理以及功能强大 的决策支持系统和智能库系统，力图使新的网管系统能够跟上网络的 机密第3 页 北方交通大掌 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 发展速度，使网管人员能够对网络进行全面有效的监测和控制，充分 发挥网络的性能，更好地为国民经济的发展服务。 邦讯网管系统的一大特色即完全针对客户的具体需求定制程序 丌发，我所参与的“网络拓扑自动生成和显示”以及运行在网络拓扑 之上的“路由性能监测功能”都是针对数据网管中心的要求而设计开 发的。著名的数据网管平台h po p e n v i e w 的n n m 组件固然也可以实 现“网络拓扑自动发现和显示”，但考虑到价格的因素，更重要的是 基于它所生成的网络拓扑不能够执行实际需求的某些网管功能，因此 决定自行开发一套“网络拓扑生成和显示”程序。“网络拓扑自动生 成和显示”通过定时轮询骨干网内各台路由器的相关m i b 值，获得 准实时反映网络拓扑状况的数据，再由j a 、，aa p p l e t 程序将这些数 据以图形化的方式反映出来，使网管人员的监控和管理操作变得异常 简便。 此外，骨干网的核心作用就是数据包的存储转发，因此对骨干网 实际路由状况的了解是网管人员的迫切需要。在我们自行开发的网络 拓扑显示图基础之上，我独立完成了实时路由跟踪和i s i s 最短路由 仿真两个功能模块的开发和调试工作，这两个功能大大增强网管人员 对路由状况的监控能力，并能辅助进行路由的调整和优化以及网络的 系统规划等工作。本文将重点介绍这三个模块的设计原理和实现过 程。 骨干网上的流量状况也是网管人员高度关心的问题，基于我们的 网络拓扑图同样也为网管人员提供了流量报警显示功能，以直观的方 式向用户显示报警，而无需像以往那样需要对大量的报警事件进行分 析，过滤，才能获得链路的报警信息。这部分的开发我未参与，因此 不打算向读者介绍了。 综上可以看出，完全基于定制的网管系统设计开发使得我们的产 品适用性特别高，“网络拓扑生成与显示”模块和一系列基于它的路 由、流量管理功能，涵盖了传统网管系统中配置和性能管理的主要部 分，使得网管人员无需在不同的网管程序( 或不同的网管工作站) 之 间切换，在一个统一的基于w e b 的网络拓扑显示界面之上就可以执 机密 第4 页 北方交通大掌 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 行最常用的网管命令和功能，大大方便了网管人员的操作，降低了网 络维护的复杂性。 诚然，由于系统设计复杂度和开发周期等因素的影响，我们采用 的网络管理方式和具体的实现技术不见得就是最优的和最先进的。因 此本文在对自己的实际编程工作进行了一番阐述后，将对现有网管系 统的改进建议作点分析，以指出今后网管技术和网管系统的发展方 向。 在此需要说明一点，本论文是根据一个具体项目的研发过程写就 的，因此属于应用类论文，纯理论的分析和计算可能不多，但却涉及 到很多的编程和实践经验技巧。由于系统设计中用到网管、路由、 j a 、，a 、c 以及一些数据结构方面的知识，需要阅读者具备大量相关的 背景知识。 机密 第5 页 北方交通大学 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 0 0 lo fe l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o n e n g i n e e r i n g 第一章i p 综合网管系统概述 网络管理技术和协议综述 1 1 网络管理现状 从7 0 年代未，计算机开始从简单的、孤立的系统向相互连接的 大网络发展，即所谓的互联网络。这种网络以指数形式增长，随着网 络规模越来越大，网络拓扑结构和设备日趋复杂，网络的管理也变得 越来越困难。人们迫切需要一种有效的手段实现远程和集中的网络管 理。因此网络管理在当今的网络建设中占据了非常重要的地位。 考察互联网络近些年的飞速发展，我们发现，作为信息社会的基 础设施，互联网络已经渗透到了社会的各个方面，并演化成为多种体 系结构网络互联的异质性网络。现代互联网络具有以下显著特征： ( 1 ) 地理分散性：现代互联网络已经成为全球性的网络，网络 接点遍布世界各地。 ( 2 ) 网络体系结构的复杂性：随着网络互联技术的发展，利用 t c p i p 等网络互联协议可以将不同厂商生产的网络设备互联起来，允 许在同一网络中几种体系结构的共存。 ( 3 ) 网络通信量大幅增加：随着光纤通信技术的发展，线路的 通信容量大幅提高：同时，网络规模的扩大、网络服务类型向语音、 图像传输的转变也导致了网络通信量的大幅增长。 ( 4 ) 网络的变动性增加：网络规模的扩大和网络体系结构的复 杂化导致网络结点的增加，从而造成整个网络状态的多变性。 ( 5 ) 网络设备的管理需求增加：网络设备的种类众多，不同的 设备对设备管理有不同的需求，导致对整个网络的管理变得十分复 杂。 ( 6 ) 基于互联网的新业务增加：网络的宽带化，新业务的层出 机密第6 页 蜜。 北方交通大掌 n o r t h e r nj i a o t o n g u n i v e r s i t y 子信息工程学院 o fe l e c t r o n i c s a n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 不穷，对传统网管模式和具体方式提出新的挑战，面向业务的网络管 理需求大大增加。 现代互联网络呈现出来的新特征，给本来就已相对滞后的网络管 理提出了新的严峻挑战，如果不能解决当前面临的一系列问题，将影 响互联网的持续健康发展，影响我国，乃至全球的信息化进程。因此， 本文拟就实际参与的c h i n a n e t 三期扩容的网管系统研发项目，分 析一个大型i p 网管系统的设计和开发，探讨网管技术的发展与前景， 谈谈作者在网管领域的学习和研究成果。 1 2 网络管理协议概述 对网络管理协议的回顾我们主要沿着两条主线进行：i s o ( 国际 标准化组织) 和i e t f ( i n t e r n e t 工程任务组) 。i s o 对网络管理的 标准化工作始于1 9 7 9 年，主要针对o s i ( 开放系统互连) 七层协议 的传输环境而设计，其成果是c m i s ( 公共管理信息服务) 和c m i p ( 公共管理信息协议) 。 十多年前，i e t f 为了管理以几何级数增长的i n t e r n e t ，决定 采用o s i 的c m i p 协议作为i m e m e t 的管理协议，并对它进行修改， 修改后的协议被称作c m o t ( c o m m o nm a n a g e m e n to v e rt c p i p ) 。但 c m o t 迟迟未能出台，i e t f 因此决定把已有的s g m p ( 简单网关监控 协议1 进一步修改后，作为临时的解决方案。这个在s g m p 基础上开 发的解决方案就是著名的s n m p ( 简单网络管理协议) 。它最大的特 点是简单性，其可伸缩性、扩展性、健壮性也得到广泛的认可。 s n m p 剐出台时，主要是为基于t c p i p 的互联网设计的，现在 已经被其它协议实现，如i p x s p x ，d e c n e t 以及a p p l e t a l k 等，成 为网络管理方面事实上的标准。现今的数据通信产品都支持s n m p 。 许多著名的网络管理系统，如h p 的o p e n v i e w 、i b m 的n e t v i e w 等， 也都基于s n m p 设计开发。 由于s n m p v l ( 第一版) 的安全性较差，使得非法用户可以轻易 得到网络中传递的非法信息，并对网络设备进行非法操作，i e t f 在 机密第7 页 北方交通大掌 n o r t h e r n3 1 a o t o n g u n | v e r s | f y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 加强s n m p 安全性方面作了大量工作，提出了s n m p v 2 草案标准。 之后i e t f 还成立了s n m p v 3 工作组，s n m p v 3 的重点是安全、可管 理的体系结构和远程配置。 网络管理技术的一个新趋势是使用r m o n ( 远程网络监控) 。 r m o n 的目标是为了扩展s n m p 的m i b - - i i ，使s n m p 更为积极有 效主动地监控远程设备。r m o n 的实施体现在r m o n 探测器和 r m o n 客户机软件相结合。r m o n 的监控功能是否有效，关键在于 其探测器是否具有存储统计历史数据的能力，这样就不需要不断轮询 才能生成一个有关网络运行状况趋势的视图。当一个探测器发现一个 网段处于一种不正常状态时，它会主动与网管控制台的r m o n 客户 应用程序联系，并将描述不正常状况的捕获信息转发。 1 3 简单网络管理协议( s n m p ) 介绍 伴随着基于t c p i p 的互联网络的大发展，s n m p 协议以其简单， 易于实现的特性，在互联网上得到广泛的应用，成为i p 网络管理方 面事实上的标准。现今绝大多数数据通信产品以及各种网管系统都支 持s n m p 。为保证我们开发的网管系统与c h i n a n e t 骨干网设备完 全兼容，并且能够对多种第三方软件进行无缝集成，按照c h l n a n e t 数据网管中心的网管系统设计规划，新的网管系统在底层数据提取机 制上必须采用s n m p 。因此下面将重点分析一下s n m p 协议。 1 3 1s n m p 的通信模型 s n m p 协议是由一系列协议组和规范组成的，它们提供了一种从 网络上的设备中收集网络管理信息的方法。相对于o s i 七层模型， s n m p 是一个应用层协议，下图为s n m p 协议在t c p b p 协议族中的 地位： 机密 ls n m p ( 健角短蛳：l 抽象语法记法) lu d p 第8 页0 2 3 北方交通大掌 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g i p 物理层 链路层协议 图1 1s n m p 在七层模型中的位置 s n m p 在设计上力求简单，它采用轮询机制，提供最小的功能集， 适合于小型、快速、廉价的环境使用，它只要求无证实的传输层协议 u d p 的支持。下图为s n m p 协议的通信模型： 竺竺! 竺竺竺兰竺竺j 嚣l l 1 6 t l g e t r e s p o l l s er e c e i v e db y f i l em a n a g e r 囤一 煳i 2s rm 议的蝤f 齐摸型 1 3 2 s n m p 管理模型 s n m p 管理模型具备典型的客户朋匣务器体系结构( 见下图) 。网 络管理站运行s n m p 管理软件的客户端( 通常称为m a n a g e r ，管理器) ， 机密 第9 页 北方交通大掌 n o r t h e r n j i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c s a n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 而被管的网络设备运行软件的服务器端( 通常称为a g e n t ，代理) 。s n m p 的设计原则是：把所有智能和复杂性放在管理器( 客户端) 上，使代理 ( 服务器端) 尽可能简单，以尽量减少对被管设备的影响。 网络管理系统 ( 瑚s ) 被管资源被管资源 被管资源 图1 3s n m p 管理体系结构 管理节点可以是主机、路由器、局域网交换机等任何可以同外界 交流状态信息的设备。管理站必须能运行s n m p 代理进程，同时维护 一个本地管理信息库( m i b ) ，库中存放它的状态、历史并影响它的 运行。管理站是运行s n m p 管理进程的计算机。管理进程在网络上与 代理进程通信，发送命令并接受应答。所有的智力工作都由管理站完 成，以使代理尽可能地简单。s n m p 就是用来规定m a n a g e r 和a g e n t 之间是如何传递管理信息的应用层协议。 s n m p 管理模型的核心是由代理维护而由管理站读写的管理信 息，这些管理信息用来描述被管理设备的状态和进行读写操作，在 s n m p 文献中，这些信息称为对象( o b j e c t ) 。网络中所有可管对象的 集合称为管理信息库( m i b ) ，m i b 以一种与厂家无关的标准方式来定 义网络管理信息。此外，为了方便这些管理信息在网络上传输，s n m p 使用了b e r 作为管理信息的编码方式。s n m p 模型采用a s n 1 ( 1 号 抽象句法表示) 描述对象的语法结构以及进行信息传输，按照a s n 1 机密 第1 0 页 命名方式，s n m p 代理维护的全部m i b 对象组成一棵树( 即m i b - - i i 子树) 。下图为m i b 对象树示意图： d i r e c t o r y ( 1 )m g m t ( 2 ) i i m i b 2 ( 1 ) j o i n t - i s o - c c i t t ( 3 ) e x p e r i m e n t a l ( 3 ) p r i v a t e ( 4 ) i e n t e r p r i s e s ( 1 ) 图14m i b 对象树基本结构 根据r f c l 2 1 3 ，m i b - - i i 管理信息库将对象分为1 0 个组( 如下 表) ，其中的a d d r e s st r a n s l a t i o n 组在以后的r f c 中已被规定废弃不 用了。 组别：对象号：描述： s y s t e m ( m i b l i ，1 )名称，位置和设备描述 i n t e r f a c e( m i b i i ，2 )网络接口和它们的测定通信量 a t( m l b i l ，3 )地址转换 i p( m i b i i ，4 )l p 分组统计 i c m p( m i b i i ，5 )已收到i c m p 消息的统计 t c p( m j b i i ，6 )t c p 算法、参数和统计 u d p( m i b i i ，7 )u d p 通信量统计 e g p( m i b i i ，8 )外部网关协议通信量统计 机密第l l 页 ” 却 钟 吼叱j血l邮l帅黧土上 d t7 3 交通大学 n o r t h e r , j i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g lt r a n s m i s s i o n( m i b 1 1 ，9 )保留，为与介质有关的m i b f s n m p( m i b i f ，1 0 )s n m p 通信量统计 表1 jm i b - - 1 1 基本对象组 管理进程和代理进程之间通过s n m p 消息中的协议数据单元 ( p d u ) 来交换网管信息。从高一层实体来看，p d u 可看作是一个包 含许多变量的对象，每个变量有变量名和值。s n m p 共有5 种类型的 消息，即有5 种类型的p d u ： g e t _ r e q u e s tp d u ：取得当前存储于指定变量内的数值。 g e t _ n e x tr e q u e s tp d u ：指定一个名称并要求服务器以字典顺序将 下一个变量的名称和数值作为响应。 s e t _ r e q u e s tp d u ：把一个数值赋给指定的变量。 g e tr e s p o n s ep d u ：返回操作的结果。 t r a pp d u ：向管理站报告突发事件，如停机等。 版本号 团体名 协议数据单元p d u 图1 5 s n m p 消息的基本结构( 编码之前) 1 3 3 s n m p 的运行过程 驻留在被管设备上的a g e n t 从u d p 端口1 6 1 接受来自管理站 的串行化报文，依据a s n 1 的b e r 编码规则进行解码，提出版本号 进行判断，提出团体名( c o m m u n i t y ) 进行验证，都符合要求以后再 提出协议数据单元p d u ，分析得到管理变量在m i b 树中对应的节点， 从相应的中得到管理变量的值，再形成响应报文，编码后发送会管理 站。管理站得到响应报文后，经过同样处理，最终获得结果。当然根 机密 第1 2 页 北方交通大掌 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c s a n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 据不同的p d u ，s n m p 协议实体会有不同的处理。 1 3 4s n m p 的安全 s n m p 协议缺乏授权和验证机制，因而存在许多安全性的威胁， 如欺骗，修改信息，修改信息队列和时钟以及信息泄漏。欺骗指一个 未被授权的s n m p 通信实体假扮已被授权的实体企图进行管理操作； 修改信息则是一个未被授权的实体企图修改那些由被授权的实体所 产生的信息，从而导致未授权的配置操作；信息队列和时钟的修改发 生在一个未被授权的实体记录者延迟，拷贝授权者产生的信息，后来 在重做这些步骤的时候。而当一个未授权实体提取存储在被管理对象 中的一些值或通过监视管理者和代理者之间的信息交换得到一些重 要事件的时候，这时就会发生信息泄漏。因为s n m p 不进行任何授权 和验证，所以许多厂商在他们的产品中不实现s e t 操作，而仅仅使用 s n m p 来监视设备。 二i p 网管系统综述 2 1 网管系统的发展历程和网管建设的总体原则 因特网的迅速发展，对有效的网络管理提出了严峻的挑战。如何 针对现代网络的发展特点和急需解决的问题设计开发有效的网络管 理工具，日益成为各个网管部门关心的重点。回顾数据网管的发展， 大体经历了三个阶段： 网管基础平台建设阶段：主要采用h po p e n v i e w 、c i s c o w o r k s 等网管平台来完成网络管理的基本功能。 网管系统整合阶段：网络规模的不断扩大，引进的网管产品 越来越多，导致网络管理趋于复杂，需要运营商投入更多的 人力来维护网络系统，因此，网管系统的整合是网管系统发 机密 第1 3 页 北方交通大掌 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c s a n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 展的必然。网管整合有两个层面，其一是系统整合，即将网 管系统尽可能地整合在一起，实现统一的数据采集、一体化 的数据处理、统一的管理员界面：其二是业务整合，即将与 l t 运营相关的各个业务系统，如业务开通、业务保证、计费 以及安全管理等整合在一起，即运营支撑系统( o p e r a t i o n s u p p o r ts y s t e m 简称o s s ) 。 网络业务管理阶段：随着网络运营的相对正常，可靠，网络 运营商逐渐将注意力从网络本身转向网络业务。因此，新一 代的网络管理系统也将从面向网络设备的管理向面向网络业 务的管理方向发展。 结合数据网管的发展历程，我们可以清楚地看到，当前数据网管 开发建设中需要解决好的关键问题是：其一，如何实现网管功能的高 度集成。在网管基础平台之上，不仅将各种不同功能的网管软件和系 统集成到一起，通过一套系统，一个界面，简单易学的操作，能够全 面监视网络性能，而且能对各种网管数据进行二次加工，自动完成工 单派发、统计报表生成、更新决策支持系统等一系列工作。在具体实 现过程中，需要采用基于w e b 的网络管理技术，即采用j a v a c g i 或c o r b a 中间件技术，实现网管系统的跨平台性。 其二，大大加强面向业务的网络管理( s e r v i c e o r i e n t e dn e t w o r k m a n a g e m e n t ) 。传统的数据网管系统着重于网元设备和网络设备的管 理，而对业务层的管理未作重点关注( 见下图) ，面向业务的网络管 理，即把网络服务、业务做为网管对象，通过实时监测与网络业务相 关的设备、应用，通过模拟最终用户实时测量网络服务的可用性，实 时监测网络业务的服务质量，实现q o s 和s l a s 的管理；通过收集网 络业务的业务数据，实现全方位、多视角监测网络业务运行情况的目 的。此外，针对一些新兴的网络应用，如v p n 、v o i p 、v l a n 和a t m 等，也需要开发相应的管理系统，实现对它们的有效管理。 机密 - i t 方交通大学 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c s a n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 业务管理层 服务质量 服务功能之间的相互关系 网络管理层 节点之间的互联 网络控制和协调 网络事件和日志的生成 网元管理层 对网元的控制 通向网元的网关控制 对时间和日志的维护 网元层 对管理命令的实施 对故障的探测 图1 6 网络管理分层模型 2 2 网管系统总体框架 针对i p 数据网管的发展现状以及数据网网管中心给我们提出的 具体要求，邦讯公司的b m c 2 0 0 0 数据网管系统的总体模型如下图所 示。在程序开发过程中，力求使我们的网管系统达到下列要求： 网管系统的综合化：将网管的各个方面集成到统一的操作界 面中，便于集中操作，维护和管理。 网管体系的分布化：实现c h i n a n e t 网络的分布化管理，骨 干网网管中心对骨干网设备及网络进行集中管理，对全网进 行规划和调整，还可监视各个省网的网络运行状况，并作汇 总分析。 网络管理的w e b 化：这是网管中心运行维护的实际需要，也 机密 第1 5 页 北方交通大掌 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c sa n d i n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 是技术发展的必然结果。 管理结构的标准化：基于s n m p 协议，支持绝大多数设备厂 商的产品；并提供与c o r b a 技术的接口以便于将来系统升 级和新业务的开展。 网管的智能化：要求开发的网管系统提供智能的分析、管理 服务，如：报警，故障处理、流量预测、网络规划等各个方 面。 面向业务的网络管理：除了对基本的网络、网元管理，还要 对更高层次的业务进行管理，如端到端的业务管理，完善的 q o s 管理等，使数据网络成为更加可控和可管理的网络。 数据采集 图1 7网络管理系统的总体模型 2 3 网管系统结构和技术要求 邦讯i p 网管系统采用三层的模型结构：数据库策略服务器w e b 服务器，内部采用1 0 1 0 0 m 的交换式以太网，为实现远程管理，使用 i p 网络接入设备使内部网和i p 网络互联( 通过防火墙隔离) 。对关键 的数据库服务器和磁盘阵列采用双机热备份方式，以保证数据库系统 机密 第1 6 页 北方交通大掌 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 的可靠运行和大量数据的有效保存。作为w e b 化网络管理和信息发 布的窗口，w e b 服务器通过j a 、，aa p p l e t r m i 、a s p 、c g i 等程序 的运行，为用户提供跨平台的网络监控和管理，并实现工单派发，报 表生成，信息发布等一系列业务工作流的自动完成。下图为邦讯网管 系统的示意图： 机密 罔1 8 b 孤c 2 0 0 0 网络管理系统示意图 在网管系统开发过程中，将应用到的主要协议和技术罗列如下： s n m p v 1 ，支持管理公有m i b 、私有m i b ，及其t r a p 的接 收处理 s n m pv 2 c ， 支持管理公有m i b 、私有m i b ，及其t r a p 的接收处理 r m o n l 、r m o n 2 第i 7 页 碴 s c h 北方交通大学 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 o o lo fe l e c t r o n i c s a n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g i c m p 协议：支持基于端到端的性能参数采集、统计、分析； 支持基于逐跳( h o pb yh o p ) 的性能参数采集、统计、分析 s a a r t r ：支持对设备s a a r t r 的管理( 配置、采集) 、统 计、分析 s y s l o g ：支持对设备s y s l o g 的管理( 配置、采集) 、统计、 分析 t e l n e t 协议：支持通过t e l n e t 协议对网络设备管理、信息 采集 数据库技术：支持多种数据库格式，o r a c l e 、s q l s e r v e r 、 s y b a s e 和d b 2 j a v a 技术：支持j a v a 技术的软件设计和开发( j a 、，a 应用 程序、j a v aa p p l e t 、s e r v l e t 、j s p 、j a 、，ar m i 、j a 、，a c o r b a 等) ，真正实现跨平台的网络管理，采用j d b c 实现 与数据库的通信。 w w w i t t p 协议：支持浏览器服务器的软硬件体系结构， 使用户通过浏览器就可以实现管理，符合现代软件技术的发 展趋势 2 4 邦讯i p 综合网管系统的特点和优势 在邦讯数据网管系统开发过程中，我们一直认为数据网管应当借 鉴电信网管方面的优秀管理经验和技术，实现面向业务的综合管理； 在高层处理中，完善网元管理、网络管理，增强业务管理和事务管理 方面的功能。在针对c h i n a n e t 三期扩容工程网管项目中迫切需要 解决的问题，着重于实现网管的w e b 化、综合化和智能化；同时提 供完善的路由分析、端到端性能统计分析和h o pb yh o p 的参数测量、 链路和设备利用率、报表功能、资源管理、流量分析等功能。随着技 术的不断进步，相关协议的不断完善，数据网络的可管理性( 业务质 量保证、带宽分配、故障处理、配置管理等) 会越来越依赖于基于测 机密 第1 8 页 北方交通大学 n o r t h e r n i i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c sa n di n f o r m a t i o n e n g i n e e r i n g 量的网络管理技术，网管的质量将决定网络质量，进丽成为赢得用户 和收益的重要因素。 邦讯数据网管系统的主要特色如下： 完全基于w e b 的网络管理，为网管人员提供了灵活，方便， 集中操作的维护平台 采用工作流技术，实现了运营维护业务各项操作的流程管理， 为业务人员提供了基于桌面的业务处理平台 提供灵活完善的网管配置用户接口 采用构件的开发技术，整个系统由各种应用构件组合而成， 便于系统的功能重组和添加。为用户二次开发提供了工具和 接口，系统可扩展性强。 在多方面加强了系统和数据的安全性管理。 机密第1 9 页 北方交通大学 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo f e l e c t r o n i c s a n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 第二章“网络拓扑发现与显示”模 块的开发 方案选择 1 1 总体设计方案 “网络拓扑发现与显示”是i p 网管系统必须具备的功能之一。 通过采集网络设备和链路的有关数据信息，经过数据分析和过滤，自 动生成网络拓扑显示，为用户提供可视化的操作界面。在此之上，提 供相应的工具和手段完成以下一些配置管理和性能管理的功能： 网络物理设备及其连接关系的显示和监控 按管理区域或相应管理规则的过滤显示 网络设备及链路相关参数和配置信息的显示 基于拓扑的链路流量告警 实时路由跟踪及显示 i s i s 最短路由仿真及显示 考察现实应用的多种网管软件，如h po p e n v i e wn n m6 0 等， 虽然提供了自动发现网络拓扑，实时监控网络设备状态及故障检测等 功能，但其开发思路立足于提供一种综合的、全面的网管服务，通过 信息采集，维护庞大的数据信息库，力求反映网络设备的各个方面， 这使得网管系统过于臃肿庞大，价格高昂，同时增大了网络上管理信 息的数据流量，并在无形之中增加了网管培训和实际工作的难度。 基于具体问题具体分析的开发原则，在我们的网管系统中就真正 关心的问题，就数据网管中心的实际需求来设计具体的解决方案，避 免大而全的方案，同时考虑各个部分的整合，向用户提供最有价值、 简单的控制和界面显示。这样的设计方案，将使网络管理功能清晰， 机密第2 0 页 北方交通大掌 n o r t h e r nh a o t o n g u n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo fe l e c t r o n i c s a n di n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g 操作简单，更具针对性。为此，从底层数据提取，到网络拓扑的前台 显示和各种管理功能的集成，我们自行开发了一个“网络拓扑发现与 显示”的功能模块。 另一方面，近年来随着i n t e r n e t i n t r a n e t 的普及，基于 w e b 的网络管理( w b m ，w e b b a s e dm a n a g e m e n t ) 成为网管技术的 又一次革命。基于w e b 的网管系统融合w e b 和网管技术，允许网 管人员通过与w w w 同样的方式去监测、管理网络系统，即可通过 w e b 上的多个站点对网络进行监控，而不必仅仅拘泥于传统的网管 工作站，这样就大大增加了网管的灵活性；基于w e b 的网管提供统 一的图形管理操作界面，解决了多个平台间的互操作性问题，有效降 低了网络维护难度和网管培训费用。按照w e b 化的网管思想，结合 i p 骨干网网管的实际状况，我们在网管系统开发过程中将采用如下的 设计方案：专门配备一台w e b 服务器用作网络信息发表和网络管理 与监控，网管服务器使用s n m p 协议收集网络信息，存入数据服务器 中，基于w e b 的应用程序对数据进行处理后，在w e b 服务器上通 过网页的方式发布，浏览器用户通过h t t p 协议与w e b 通信，从而 完成对网管信息的访问( 如下图所示) s u ns o l a r i s 机密 第2 i 页 - i t7 5 - 交通大掌 n o r t h e r nj i a o t o n gu n i v e r s i t y 电子信息工程学院 s c h o o lo