（信息与通信工程专业论文）基于snmp的音视频矩阵管理系统的设计与实现.pdf

t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f a vm a t r i xm a n a g e m e n ts y s t e mu s i n gs n m p at h e s i ss u b m i t t e dt o d a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y 侈色n k a i 讳匆n ( i n f o r m a t i o na n dc o m m u n i c a t i o ne n g i n e e r i n g ) d i s s e r t a t i o n t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rx u d o n gw a n g m a y 2 0 1 1 帅5川5删6洲69眦8iiiii舢y 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文= = 基壬墨丛丛里的童塑麴筵睡筐理丕统的遮让皇塞丑= = 。除 论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已 经公开发表或未公丌发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：童童垫 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全 文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发 行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密阿( 请在以上方框内打“ ) 论文作者签名：支文凯 导师签名：q 竖髯) 日期：w f l 年f 月如日 随着我国经济和互联网的发展，如何更好的利用互联网资源，一直以来都是 炙手可热的研究课题。一些传统的电子设备，比如打印机，电视机等也有接入网 络的趋势，因此网络设备的管理越来越具有挑战性。 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 ) 协议是目前互联网普遍使用的一 种管理协议，是一种基于t c p i p 的应用层协议。它使用简单灵活，传输稳定可靠， 并且近年来随着版本的提升，安全性也逐渐提高，使其兼备t c p i p 网络通信成本 低、网络使用广泛的优点，这种方案可以成为管理网络设备的一个很好的选择。 针对广泛应用的音视频矩阵( a vm a t r i x ) 的远程管理与维护这一需求，本文 提出了将传统的音视频矩阵接入互联网的方案，并初步实现了利用s n m p 协议管 理音视频矩阵的方法。论文首先对目前网络管理的技术发展情况进行了概述，介 绍了几种常见的网络管理技术方案，对s n m p 、c m i s c m i p 、c m o t 等网络管理 技术使用的协议进行了分析和比较。其次，提出了一种基于网络的音视频矩阵管 理方案，并着重对系统实现方案进行了研究。该方案使用r a b b i t 2 0 0 0 单片机作为 控制器，搭配高性能的以太网传输模块，通过移植好的完整的t c p i p 协议栈组成 一个嵌入式模块，为音视频矩阵的互联网接入提供了完备的接口。论文分别对系 统的s n m p 协议和m i b 库进行了设计，并且完成了编程实现。论文所实现的s n m p 管理和代理模块可按照所设计的协议在基于t c p i p 的网络中实现通信传输。 最后，根据实验测试的数据证明，管理端与音视频矩阵的通信和期望一致， 从而实现了基于网络的远程管理功能。 关键词：s n m p 协议；音视频矩阵；网络管理；t c p i p 网络 英文摘要 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n di n t e r a c ti no u rc o u n t r y , i ti sa l w a y sah o t s u b j e c to fh o wt ob e t t e ru s et h er e s o u r c eo ft h ei n t e m e t s o m et r a d i t i o n a le l e c t r o n i c d e v i c e ss u c ha sp r i n t e r , t e l e v i s i o nh a v et h et r e n dt oc o n n e c tt ot h ei n t e m e t t h e r e f o r ei t i sag r e a tc h a l l e n g et om a n a g et h e s en e t w o r kd e v i c e s 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 ) i sw i d e l yu s e di n t h ei n t e m e t w h i c hb a s e so nt h ea p p l i c a t i o nl a y e ro ft c p i ei ti ss i m p l e ，s t e a d ya n ds a f ew i t ht h e v e r s i o ne n h a n c e d o na d d i t i o n ，t c p i pn e t w o r ki sc h e a pa n db r o a d ，s ot h i ss o l u t i o ni sa b e t t e rc h o i c eo fm a n a g e m e n to fn e t w o r kd e v i c e s t h ea r t i c l ep r o p o s e sas o l u t i o no ft h ec o n n e c t i o nt ot h ei n t e m e to ft h ea vm a t r i x a n dp r e l i m i n a r i l yr e a l i z e st h em e t h o do fm a n a g e m e n to ft h ea vm a t r i xu s i n gs n m p a i m i n ga t t h en e e do fm a i n t e n a n c e i nt h i sp a p e r , w ef i r s t l ys u m m a r i z ec u r r e n t d e v e l o p m e n to f t h e t e c h n o l o g yo fn e t w o r kd e v i c em a n a g e m e n t a f t e rab r i e f i n t r o d u c t i o no fs o m ef a m i l i a rs o l u t i o n s ，w ed os o m ea n a l y s i sa n dc o m p a r i s o nb e t w e e n s o m ei m p o r t a n t p r o t o c o l su s e d i nn e t w o r kd e v i c em a n a g e m e n ts u c ha ss n m p , c m i s c m i p , c m o t s e c o n d l y , w ep r o p o s eas i m p l e s o l u t i o na n df o c u so nt h e r e a l i z a t i o no ft h a ts y s t e m t h er a b b i t 2 0 0 0m i c r o c o n t r o l l e r , h i g h p o w e r e de t h e m e t m o d u l e ，w e l l t r a n s p l a n t e dt c p i pp r o t o c o l sa r eu s e dt oc o n s t i t u t ea e m b e d d e di n t e r f a c e i n t h ep r o je c t t h ed e s i g n so ft h es n m pa n dm i bl i b r a r ya lea l s og i v e n ，r e s p e c t i v e l y f i n a l l y , t h eh a r d w a r ei m p l e m e n t a t i o ni sp e r f o r m e d t h er e a l i z e ds n m pm a n a g e ra n d a g e n tc a nc o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e r b e t t e r e x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h ep e r f o r m a n c e so ft h em a n a g e ra n d t h ea g e n ta c c o r do u r e x p e c t a t i o n a tl a s t ，t h r o u g hs u m m a r i z i n gt h ec u r r e n tw o r k ，f u r t h e ri m p r o v e m e n t so f s y s t e mf u n c t i o na n dd e s i g no f p r o g r a m sa r eg i v e n k e yw o r d s ：s n m pp r o t o c o l ；a vm a t r i x ；n e t w o r km a n a g e m e n t ；t c p i p n e t w o r k ； 目录 目录 第l 章绪论1 1 1s n m p 的发展概况1 1 2 本文的研究背景3 1 3 本文的主要内容4 第2 章网络管理技术一5 2 1 网络管理概念解析5 2 1 1s n m p 管理技术6 2 1 2r m o n 管理技术7 2 1 3w b m 管理技术8 2 2 网络管理分类及其功能9 2 3 网络管理协议15 2 3 1s n m p - l5 2 3 2c m i s c m i p 16 2 3 3c m o t 一16 - 2 3 4l m m p 一l7 一 第3 章s n m p 协议详解18 3 1t c p i p 参考模型1 8 3 2 网络管理协议s n m p 2 1 - 3 2 1 概j 丕一- 2 l 一 3 2 2 协议j 一2 2 - 3 2 3 管理信息结构2 5 3 2 4 对象标识符2 6 3 2 5t r a p - 2 7 - 第4 章基于r c m 2 2 0 0 的矩阵管理系统的设计与实现2 9 4 1 硬件设计：2 9 4 1 1r a b b i t 2 0 0 0 处理器2 9 4 1 2r a b b i t 2 0 0 0 特点及说明2 9 4 1 3 硬件开发平台r c m 2 2 0 0 31 4 2 音视频矩阵- 3 4 4 2 1 音视频矩阵概述3 4 4 2 2 音视频矩阵切换原理与技术指标3 5 4 2 3 音视频矩阵的应用3 6 4 3 软件设计3 8 4 3 1 开发环境d y n a m i cc 3 8 4 3 2m i b 库设计3 9 4 3 3s n m p 网络管理模型4 1 4 3 4 系统功能模块4 1 - 4 3 5s n m p 管理进程4 2 4 3 6s n m p 代理进程4 4 目录 第5 章系统测试4 5 5 1 测试方案4 5 5 2 测试流程4 6 5 3 测试结果4 7 5 3 1 总体测试4 7 5 3 2 单路测试4 8 5 3 3t r a p 测试：5 2 第6 章结束语5 4 6 1 全文总结5 4 6 2 技术展望5 4 参考文献5 5 致谢一5 8 研究生履历5 9 基于s n m p 的音视频矩阵管理系统的设计与实现 第1 章绪论 1 1s n m p 的发展概况 早在二十年前，负责i n t e r n e t 标准化工作的国际性组织i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n g t a s kf o r c e ) 意识到单靠人工是无法管理以爆炸速度增长的i n t e r n e t 。于是经过一番争论， 最终决定采用基于o s i ( o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t ) 的c m i p ( c o m m o nm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o np r o t o c 0 1 ) 协议作为i n t e m e t 的管理协议。为了让它适应基于 t c p i p ( t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l i n t e m e tp r o t o c 0 1 ) 的i n t e m e t ，必须进行大量的繁琐 的修改，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 ) 。在 i s o ( i n t e r n 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 s ) 提出其o s i 参考模型的同时，i n t e m e t 及其 的t c p f l p 协议以简单、易于实现和互联性强等优点，迅速得到业界和其它领域的广泛 应用。由于c m o t 的出台遥遥无期，为了应急，i e t f 决定把现有的s g m p ( s i m p l e g a t e w a ym o n i t o r i n gp r o t o c 0 1 ) 进一步开发成一个临时的替代解决方案，这个在s g m p 基 础上开发的临时解决方案就是著名的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 ) 。目 的就是简化复杂的网络管理工作，使得网络管理可以标准化【l 】。1 9 8 8 年，i 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 ) 提出了简单网络管理协议( s n m p ) 的第一个版本【2 1 。图1 1 给出了 s n m p 的第一版本的模型示意图。与t c p 一样，s n m p 也是一个i n t e r n e t 协议，是i n t e r n e t 网络管理体系中的一部分。s n m p 定义了一种在工作站或p c 等典型的管理平台与设备 之间使用s n m p 命令进行设备管理的标准。 s n m p 出台后，在短短几年内得到了广大用户和厂商的支持。即使是i e t f 自己也 没有预料到s n m p 会如此成功，以致于1 9 9 2 年取消了用c m o t 代替s n m p 的原定计 划。在实践中，s n m p 确实显示出能管理绝大部分与i n t e m e t 相连的设备的强大能力。 现在s n m p 已经成为i n t e m e t 网络管理最重要的标准，s n m p 以其简单易用性成为企业 网络计算中居于主导地位的一种网络管理协议实际上已是一个事实上的网络管理标 准。它可以在异构的环境中进行集成化的网络管理，几乎所有的计算机主机、工作站、 路由器、集线器厂商均提供基本的s n m p 功能。 第1 章绪论 s n m p v l 模型示意图 图1 1s n m p v l 模型 f i g 1 1s n m p v lm o d e l i e t f 于1 9 9 3 年完成了第二版本，即s n m p v 2 的制订工作【3 4 】，在s n m p v 2 中重新 定义了安全级并提供了管理程序到管理程序之间通信的支持，解决了s n m p 网络管理系 统的安全性和分布管理的问题，其安全模型如图1 2 所示【5 1 。为了提高鉴别控制，s n m p v 2 还使用m d 5 ( m e s s a g ed i g e s ta l g o r i t h mv e r s i o n5 ) 鉴别协议，此协议通过对收到的每个与 管理有关的信息包的内容进行验证来保证网络的完整性。通过鉴别和加密技术，s n m p v 2 提供了更强的安全能力。 尽管s n m p v 2 的开发结束了，但是人们对安全的需求仍然存在。1 9 9 7 年4 月，i e t f 成立了s n m p v 3 工作组，决心完成s n m p v 2 未完成的事业。s n m p v 3 工作组的工作重 点是安全、可管理的体系结构和远程配置。s n m p v 3 使用s n m p v l 和s n m p v 2 的消息、 操作、传输层映射，增加了用于安全的模型和访问控制【6 】。而真正的改动体现在报文处 理和p d u 处理两大模块中，它们大量采用s n m p v 2 历史版本r f c ( r e q u e s tf o r c o m m e n t s ) 1 4 x x 中的概念和技术思想。最终实现的s n m p v 3 将只涉及到安全。s n m p v 3 2 一 基于s n m p 的音视频矩阵管理系统的设计与实现 在安全性方面有了很大的改善，它缺乏安全性的弱点正逐渐得到克服【7 1 。其余部分仍沿 用以前版本的定义。 s n m p v 3 的安全性 s n m pa g e n t 图1 2s n m p v 3 的安全性 f i g 1 2s e c u r i t yo fs n m p v 3 1 2 本文的研究背景 随着互联网迅猛发展和硬件成本迅速降低，通信行业对社会发展和人生活方式影响 越来越大，然而接入互联网的设备已经不局限于一些传统的计算机设备，比如计算机主 机、工作站、路由器、集线器等，一些新兴设备比如打印机、嵌入式设备甚至家庭用的 电视机、空调、微波炉等，都有接入网络的趋势。将来如何管理如此种类名目繁多的设 备，对于互联网设备的管理来说，是一个巨大的挑战。s n m p 协议是目前计算机网络普 遍使用的一种管理协议，是一种基于t c p i p 的应用层协议。s n m p 协议的作用是在网 络构件间提供并传输管理信息。通常，s n m p 可以管理网络上所有设备，管理应用需要 的所有数据( 状态、性能、故障、报警等等) ，它能够为这些设备管理提供了一个统一的 一3 一 第1 章绪论 解决方案。 1 3 本文的主要内容 本文设计并实现了一种基于s n m p 网络协议的音视频矩阵远程监控管理系统，其特 征在于：包括音视频矩阵代理端和管理端。音视频矩阵代理端由嵌入到音视频矩阵内的 s n m p 代理模块构成，用来完成对音视频矩阵管理端发送信息的回应。本系统具有容易 实现、容易扩展和成本低等优点，可以针对不同的音视频矩阵的需求来设计应用到不同 音视频矩阵中的管理信息库，适于在音视频矩阵远程管理中广泛推广。 本文的主要内容包括以下几部分：本文首先比较了几种常见的网络管理技术并重点 阐述了s n m p 协议的基本原理，而后基于s n m p 协议构建硬件平台及设计相应的软件， 最后进行了实验测试，以及对测试结果的分析最后得出结论和提出展望，进一步的完善 还需要在以后的研究中继续进行。 一4 一 基于s n m p 的音视频矩阵管理系统的设计与实现 第2 章网络管理技术 2 1 网络管理概念解析 网络管理是管理一个大规模的计算机网络并使其发挥最大效率的工作过程，这个过 程通常包括对计算机网络资源进行监测、测试、分析和控制并提供一个对硬件、软件和 管理者的综合协调运用的网管解决方案。 管理者根据确定的管理策略，像远程代理发出请求，代理进程接收到请求后对实际 资源进行管理【羽。一台设备所支持的管理程度反映了该设备的可管理性及可操作性。因 此，网络管理系统应该给网络系统管理员提供一个全面系统的网络视图1 9 】。 关于网络管理的定义目前很多，但都不够权威i l o l 。一般来说，网络管理就是通过某 种方式对网络进行管理，使网络能正常高效地运行【1 1 l 。其目的很明确，就是提高网络设 备的利用率、网络性能、服务质量和安全性，控制网络的运行成本1 1 2 1 。要对这些网络资 源进行监测、分析与控制，保证整个网络系统稳定可靠地运行【1 3 】。它应维护网络的正 常运行，当网络出现故障时能及时报告和处理，并协调、保持网络系统的高效运行等。 先进的管理系统对于保持网络的良好运行显得越来越重要f 1 4 】。国际标准化组织( i s o ) 在i s o i e c 7 4 9 8 4 中定义并描述了开放系统互联( o s i ) 管理的术语和概念，提出了一 个o s i 管理的结构并描述了o s i 管理应有的行为。通常对一个网络管理系统需要定义以 下内容： ( 1 ) 系统的功能。即一个网络管理系统应具有哪些功能。 ( 2 ) 网络资源的表示。网络资源就是指网络中的硬件、软件以及所提供的服务等。 网络管理很大程度上是对网络中资源的管理。而一个网络管理系统对其进行管理，必须 在系统中将它们合理的表示出来。 ( 3 ) 网络管理信息的表示。网络管理系统对网络的管理主要靠系统中网络管理信 息的传递来实现。网络管理信息应如何表示、怎样传递、传送的协议是什么，这都是一 个网络管理系统必须考虑的问题。 ( 4 ) 系统的结构。即网络管理系统的结构是怎样的。 常见的网络管理方式有以下几种： ( 1 ) s n m p 管理技术 一5 一 第2 章网络管理技术 ( 2 ) r m o n 管理技术 ( 3 ) w b m 管理技术 2 1 1s n m p 管理技术 s n m p 是“s i m p l e n e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ”的简写，中文意思“简单网络管 理协议【1 5 l 。s n m p 首先是由i n t e r n e t i 程任务组织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 e ) 的研究小组为了解决i n t e r n e t 上的路由器管理问题而提出的。其技术模型【1 6 】如下图所示。 s n m p 管理站 s p 代理站 图2 1s n m p 管理技术模型 f i g 2 1s n m pm a n a g e m e n tt e c h n o l o g ym o d e l s n m p 是目前最流行的网络管理协议。s n m p 可以在i p ( i n t e m e tp r o t o c 0 1 ) ， i p x ( i n t e r n e t w o r kp a c k e te x c h a n g ep r o t o c 0 1 ) ，a p p l e t a l k ，o s i 以及其他用到的传输协议 上使用，因为它是被设计成与协议无关的。s n m p 是一组协议和规范，它们的功能既包 一6 一 括从网络上的设备中收集网络管理信息，也包括设备向网络管理工作站报告问题和错误 【1 7 】 o s n m p 协议目前有3 个版本：s n m p v l 、s n m p v 2 、s n m p v 3 18 1 。目前，几乎所有的 网络设备生产厂家都实现了对s n m p 的支持，一般的路由器和交换机也都支持s n m p 1 9 1 。广泛使用的s n m p 是一个从网络上的设备收集管理信息的公用通信协议。设备的 管理者收集这些信息并记录在管理信息库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 ) 中。这些 信息报告设备的特性、数据吞吐量、通信超载和错误等。m i b 有公共的格式，所以来自 多个厂商的s n m p 管理工具可以收集m i b 信息，在管理控制台上呈现给系统管理员。 通过将s n m p 嵌入数据通信设备，如计算机或路由器中，就可以从一个中心站管理 这些设备，并以图形方式查看信息。目前可获取的很多管理应用程序通常可在大多数当 前使用的操作系统下运行，如不同版本的l i n u x 系统和u n i x 系统、w i n d o w s 系列 操作系统等。 一个被管理的设备有一个设备代理，它负责向管理站发送信息和请求操作。代理还 可以借助于t r a p 为管理站主动提供信息。因此，一些关键的网络设备( 如集线器、路 由器、交换机等) 提供这一代理，又称s n m p 代理，以便通过s n m p 管理站对其进行 管理。 2 1 2r m o n 管理技术 p d v o n ( r e m o t e n e t w o r km o n i t o r i n g ) 远端网络监控，其管理构架如图2 2 所示。 最初的设计是用来解决从一个中心点管理各局域分网和远程站点的问题。r m o n 规范 是由s n m pm m 扩展而来。r m o n 中，网络监视数据包含了一组统计数据和性能指 标，它们在不同的监视器( 或称探测器) 和控制台系统之间相互交换。数据结果可用来 监控网络利用率，用来规划网络，优化性能和协助诊断网络上的一些错误。 当前i m o n 有两种版本：r m o n v l 和r m o n v 2 。r m o n v l 是目前使用较为广泛的 版本，它定义了9 个m i b 组服务，用于基本网络监控；r m o n v 2 是r m o n 的扩展， 它主要强调网络层流量和应用层流量，因此更加专注于数据链路层以上更高的流量层。 r m o n v 2 允许网络管理应用程序监控所有网络层的数据包，这与r m o n v l 不同，后者 只允许监控数据链路层及其以下层的数据包。 一7 一 第2 章网络管理技术 r m o n 监视系统有两部分构成：监视器( 代理或探测器) 和管理站。r m o n 代理 在r m o nm i b 中存储网络信息，它们被直接植入网络设备( 如路由器、交换机等) ， 代理也可以是p c 机上运行的一个程序。代理能感知流经它们的流量，所以在每个被监 控的l a n 段或w a n 链接点都要设置r m o n 代理，网管工作站用s n m p 获取r m o n 数据信息。 r m o nm i b 有不少变种。例如，令牌网r m o nm i b 提供了针对令牌网网络管理的 对象。s m o nm i b 是由r m o n 扩展而来，主要用来为交换网络提供r m o n 分析。 网络管 图2 2 r m o n 管理架构 f i g 2 2r m o nm a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e 2 1 3w b m 管理技术 基于w e b 的管理技术w b m ( w e b b a s e dm a n a g e m e n t ) 允许管理人员通过和w w w 同样的能力和监测他们的网络。能想象，这将使得大量的内部网络成为更加有效的通信 工具。w b m 能允许网络管理员使用w e b 浏览器，在网络所有节点上方便迅速地设置、 一8 一 基于s n m p 的音视频矩阵管理系统的设计与实现 控制及存取网络和它的各个部分。可以说，基于w e b 的网络管理技术是网管方案的一 次革命1 2 0 1 。它将使网络用户管理网络的方式得到极大的改善。 w b m 融合了w e b 功能和网管技术，从而为网络管理人员提供了比传统工具更强有 力的能力。网络管理人员应用w b m 能够通过所有的w e b 浏览器，在所有站点监测和 控制公司网络，所以他们不再只拘泥于网管工作站上了，并且由此能够解决非常多由于 多平台结构产生的互操作性问题。w b m 提供比传统的命令驱动远程登陆屏幕更直接、 更易用的图形界面，w e b 页面和浏览器操作对w w w 来讲是非常熟悉的。 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。第一种实现 w b m 的方式，也就是在一个内部工作站( 代理) 上添加一个w e b 服务器，工作站轮流 和端设备通信，浏览器用户通过h t t p ( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 协议和代理通信， 同时代理通过s n m p 协议和端设备通信。第二种实现w b m 方式一嵌入方式，将w e b 能力真正地嵌入到网络设备中，每个设备有它自己的w e b 地址，管理人员可轻松地通 过浏览器访问到该设备并且管理它。代理方式保留了目前的基于工作站的网管系统及设 备的全部好处，同时还增加了访问灵活的好处。既然代理和所有网络设备通信，那么它 当然能提供所有物理设备的全体映像，就像一个虚拟的网络，代理和设备之间的通信沿 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。另一方面嵌入方式 给各独立设备带来了图形化的管理。这一点保障了非常简单易用的接口，它优于目前的 命令行或基于菜单的远程登录界面。w e b 接口可提供更简单的操作而不损失功能。 2 2 网络管理分类及其功能 事实上，网络管理技术是随着计算机、网络和通信技术的日益发展而渐渐被人们所 需要的，二者缺一不可。从网络管理范畴来分类，可分为对网“路”的管理，即针对主 干网络进行管理，如交换机、路由器；对接入设备的管理，即对内部p c 、服务器等进 行管理；对行为的管理，即针对用户的使用进行管理：对资产的管理，即统计i t 软硬 件的信息等。根据网管软件的发展历史，可以将网管软件划分为三代： 最原始的一代网络管理软件使用的是命令行方式，并结合一些简单的网络监测工 具，它不仅要求使用者精通网络的原理及概念，还要求使用者了解不同厂商的不同网络 设备的配置方法。 一9 一 第2 章网络管理技术 第二代网络管理软件有着良好的图形化界面。用户只需稍稍了解设备的配置方法， 就能图形化地对多台设备同时进行配置和监控。虽然大大提高了工作效率，但仍然存在 由于人为因素造成的设备功能使用不全面或不正确的问题数增大，容易引发误操作。 最新的第三代网络管理软件相对来说比较智能，是真正将网络和管理进行有机结合 的软件系统，具有的功能如“自动配置”和“自动调整”非常方便同常使用。对网管人 员来说，只要用户情况、设备情况以及用户与网络资源之间的分配关系被输入网管系统， 系统就能自动地建立图形化的人员与网络的配置关系，并自动鉴别用户身份，分配用户 所需的资源( 如电子邮件、w c b 、文档服务等) 。 故障管理、配置管理、性能管理、安全管理、计费管理，是根据国际标准化组织定 义网络管理的五大功能。对网络管理软件产品功能的不同，又可细分为五类，即网络故 障管理软件，网络配置管理软件，网络性能管理软件，网络服务安全管理软件，网络 计费管理软件。 下面我们来简单介绍一下大家熟悉的网络故障管理、网络配置管理、网络性能管理、 网络计费管理和网络安全管理五个方面网络管理功能。 i s o 在i s o i e c7 4 9 8 - 4 文档中定义了网络管理的五大功能，并被广泛接受【2 l 】。这五 大功能是： ( 1 ) 故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) 故障管理是网络管理中最基本的一个功能，每个用户都希望有一个可靠的计算机网 络环境。当网络中某个部分失效时，网络管理器必须迅速查找到故障并及时进行排除。 因为网络故障的产生原因往往相当复杂，特别是当故障是由多个网络组成共同引起的情 况下，计算机通常不大可能迅速隔离某个故障。这样，我们一般选择先将网络修复，然后 再分析网络故障的原因。为了防止类似故障再次发生，分析故障原因显得相当重要。网 络故障管理除了包括故障检测、隔离和纠正三方面，还包括以下典型功能： 1 ) 故障监测：主动探测或被动接收网络上的各种事件信息，并识别出其中与网络和 系统故障相关的内容，对其中的关键部分保持跟踪，生成网络故障事件记录。 一1 0 基于s n m p 的音视频矩阵管理系统的设计与实现 2 ) 故障报警：警报功能就是接收故障监测模块传来的报警信息，根据报警策略驱动 不同的报警程序，以报警窗h 振铃( 通知一线网络管理人员) 或电子邮件( 通知决策管理 人员) 发出网络严重故障警报【2 2 1 。 3 ) 故障信息管理：分析事件记录，定义网络故障，生成故障卡片，记录排除故障的 步骤和与故障相关的值班员日志，构造排错行动记录，将事件一故障一日志构成逻辑上相 互关联的整体，以反映故障产生、变化、消除的整个过程的各个方面。 4 ) 排错支持工具：向管理人员提供一系列的实时检测工具，对被管设备的状况进行 测试并记录下测试结果以供技术人员分析和排错；根据已有的排错经验和管理员对故障 状态的描述给出对排错行动的提示。 5 ) 检索分析故障信息：浏览并且以关键字检索查询故障管理系统中所有的数据库 记录，定期收集故障记录数据，在此基础上给出被管网络系统、被管线路设备的可靠性 参数。对网络故障的检测依据对网络组成部件状态的监测。简单故障通常只被记录在错 误日志中，并不作特别处理，而严重的故障则需要通知网络管理器，即所谓的“警报”。 一般网络管理器应根据有关信息对“警报”进行处理，排除故障。当故障比较复杂时， 网络管理器应能执行一些诊断测试来辨别故障原因。 ( 2 ) 计费管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) 计费管理对某些公共商业网络非常重要，它记录网络资源的使用，以控制和监测网 络操作的费用和代价为目的。它可以估算出用户已经使用的资源，并且计算使用网络资 源可能需要的费用和代价。若需控制用户过多占用和使用网络资源，网络管理员还可规 定用户可使用的最大费用，从而提高了网络的利用效率。另外，如果为了一个通信目的 用户需要使用多个网络中的资源，计费管理应可计算总计费用。 1 ) 计费数据采集：计费数据采集是整个计费系统的基础，但计费数据采集往往受到 采集设备硬件与软件的制约，而且也与进行计费的网络资源有关。 2 ) 数据管理与数据维护：交互性很强的计费管理人工，就算有很多数据维护系统自 动完成，也仍然需要人为管理，包括交纳费用的输入、联网单位信息维护，以及账单样 式决定等。 第2 章网络管理技术 3 ) 计费政策制定：计费政策的制定是变化灵活的。需要实现用户自由制定输入计费 政策。因此一个制定计费政策的友好人机界面和完善的实现计费政策的数据模型显得尤 为重要。 4 ) 政策比较与决策支持：计费管理应该提供多套计费政策的数据比较，从而为政策 制订提供决策依据。 5 ) 数据分析与费用计算：通过网络资源数据，联网用户的详细信息以及计费政策， 分析网络用户资源的使用情况，并计算出应交纳的费用。 6 ) 数据查询：网络用户需要计算、核对自己的收费情况。我们需要提供给每个网络 用户关于自身使用网络资源情况的详细信息，便于数据查询。 ( 3 ) 配置管理( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 配置管理同样相当重要，它初始化并配置网络，以使其提供网络服务。配置管理是 组成一个通信网络的对象所必要功能，它是一组对辨别、定义、控制和监视的管理，目 的是为了实现某个特定功能或使网络性能达到最优。 1 ) 配置信息的自动获取：在一个大型网络中，需要比较多的管理设备，如果每个设 备的配置信息都完全依靠管理人员的手工输入，不仅工作量是相当大的，而且还存在出 错的可能性。对于不熟悉网络结构的人员来说，这项工作甚至无法完成。因此，一个先 进的网络管理系统应该具有配置信息自动获取功能。即使在管理人员不是很熟悉网络结 构和配置状况的情况下，也能通过有关的技术手段来完成对网络的配置和管理。在网络 设备的配置信息中，根据获取手段大致可以分为三类：第一类是网络管理协议标准的 m i b 中定义的配置信息( 包括s n m p 和c m i p 协议) ；第二类是不在网络管理协议标准 中有定义，但是对设备运行比较重要的配置信息；第三类就是用于管理的一些辅助信息。 2 ) 自动配置、自动备份及相关技术：自动获取功能相当于从网络设备中“读信息。 相应的，自动配置功能就是在网络管理应用中“写 信息。同样根据设置手段对网络配 置信息进行分类：一类是可以通过网络管理协议标准中定义的方法( 如s n m p 中的s e t 服务) 进行设置的配置信息；另一类是可以通过自动登录到设备进行配置的信息；还有 一类就是需要修改的管理性配置信息。 一1 2 基丁= s n m p 的音视频矩阵管理系统的设计与实现 3 ) 配置一致性检查：大型网络的网络设备众多，由于管理的原因，这些设备很可能 是由不同的管理人员进行配置的。实际上就算是同一个管理员对设备进行的配置，也会 由于各种原因导致配置一致性问题。所以，我们必须对整个网络的配置情况进行一致性 检查。在网络的配置中，对网络正常运行影响最大的主要是路由器端口配置和路由信息 配置，因此，要进行一致性检查的也主要是这两类信息。 4 ) 用户操作记录功能：配置系统的安全性是整个网络管理系统安全的核心。所以， 对用户进行的每一步配置操作进行记录是必须的。管理人员可以随时查看特定用户在特 定时间内进行的特定配置操作。 ( 4 ) 性能管理( p e r f o r m a