（计算机应用技术专业论文）snmpxml网关的研究.pdf

硕士擘位论文 m a s t e r st h e s i $ 摘要 随着计算机网络特别是i n t e m e t 的飞速发展，网络的规模不断扩大，网络复杂 性不断增强。传统的简单网络管理协议( s n h 伊) 已经越来越不能满足网络管理的 要求。在基于x m l 的网络管理中，管理信息和报文消息全部用x m l 来描述，这 使得基于x m l 的网络管理相对于传统的网络管理来说具有很多优点。而基于x m l 的网络管理也由于它的众多优势而被广泛认为为未来网络管理的发展方向。对该领 域的研究使我们能够紧跟国际网络管理领域的研究步伐，顺利进入网络管理研究的 前沿，并为我国制定基于x m l 网络管理相关标准提供有力的理论和实践支持。 s n m p 协议虽然并没有声明为国际网管标准协议，但由于其简单性和实用性， 已经成为事实上的工业标准，因此大量网络设备的生产商都将对s n m p 协议的支持 融入到产品设计中。大量的投资意味着短时间内将无法完全用基于x m l 的网络管 理来代替基于s n m p 的网络管理。本文设计了一个s n m p x m l 网关，该网关主要 用来在管理者与代理之间进行管理信息的数据转换。基于x m l 的网络管理系统能 够通过该s n m p x m l 网关对支持s n m p 协议的网络设备进行网络管理。既为广大 设备用户节约了大量用于更换设备的资金，又为广大设备厂商争取了更多的时间用 来开发新的支持基于咀。网络管理的网络设备。 “ 本文分析了基于s n m p 的网络管理和基于x m l 的网络管理模型的体系结构， 比较了两种网络管理协议的优缺点。设计了s n m p x m l 网关的体系结构，介绍了 s n m p x m l 网关中的各个功能模块，并详细介绍了该网关实现中的主要关键技术， 包括网络管理协议操作的转换以及s n m p 模块的实现等。给出了一个s n m pm m 到札s c h e m a 的转换算法，并使用该算法设计了一个m i b 转换器。最后总结全 文并对本课题的研究作了技术上的展望。 关键词：x m l ；s n m p ；网络管理；s n m p x m l 网关；m i b ；x m ls c h e m a 硕士学住论文 m a s t e r st h e s i s a b s t r a c t w i t l lt h ee n o r m o u s l ye v o l v e do ft h en e t w o r k , e s p e c i a l l yt h er a p i dd e v e l o p m e n to f t h ei n t e r a c t , t h es c a l ea n dc o m p l e x i t yo fn e t w o r k sh a si n c r e a s e dg r e a t l y u n d e rt h i s b a c k g r o u n d ，t h et r a d i t i o n a ls 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 l s ( s n m p ) c a nn o tm e e t t h er e q u i r e m e n to fn e t w o r km a n a g e m e n t m a n a g e m e mi n f o r m a t i o na n da l lt h em e s s a g e s a r ed e s c r i b e dw i t h 瑚li n ) m l - b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n tw h i c hh a sw i d e l yb e l i e v e d a st h ef u t u r eo f t h en e t w o r km a n a g e m e n tf o ri t sm e r i t s t h er e s e a r c ho f t h i sa r e ac a nh e l p u su n d e r s t a n dt h ed e v e l o p m e n to f t h en e t w o r km a n a g e m e n t a n di tc a n p r o v i d ea c a d e m i c a n dp r a c t i c a ls u p p o r t st 0e s t a b l i s ht h es t a n d a r do fx m l - b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n tf o r o u rc o u n t r y a l t h o u g ht h es n m 咿w a sn o td e c l a r e da st h ei n t e m a t i o n a ln e t w o r km a n a g e m e n t s t a n d a r d i th a sb e e nt h o u g h ta st h ei n d u s t r i a ls t a n d a r df o ri tw a ss os i m p l ea n du s e f u la l a r g en u m b e ro fn e t w o r kd e v i c e sw e r ed e s i g n e dt os u p p o r ts n m p , w h i c hr e p r e s e n t sh u g e i n v e s t m e n t s s oi ti sd i 伍c u l tt or e p l a c es n w i t hx m l - b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n ti n as h o r tt i m e t l l i st h e s i sd e s i g n sas n m p x m lg a t e w a yw h i c hi su s e dt ot r a n s f e r m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb e t w e e na nx m l - b a s e dm a n a g e ra n ds n m p b a s e da g e n t s x m l b a s e dm a n a g e rc a nm a n a g es n m p b a s e da g e n t su s i n gt h i sg a t e w a y n l ep r o p o s e d a p p r o a c hc a ns a v et h em o n e yf o rc h a n g en e t w o r kd e v i c e sa n ds t r i v ef o rm o r et i m et o p r o d u c ed e v i c e ss u p p o r tx m l - b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n t n 坨a r c h i t e c t u r eo fs n m p b a s en e t w o r km a n a g e m e n ta n dt h ex m l - b a s e dn e t w o r k m a n a g e m e n ta r ea n a l y s e da n dc o m p a r e dw i t he a c ho t h e ri nt h i st h e s i s w ed e s i g nt h e a r c h i t e c t u r eo f t h es n m p ，x m l g a t e w a ya n di n t r o d u c et h ef u n c t i o no f e a c hm o d u l e k e y t e c h n o l o g yi n c l u d i n gt h et r a n s l a t i o no f t h ep r o t o c o lo p e r a t i o n sa n dt h ei m p l e m e n t a t i o no f t h es n m pm o d u l ea r ed e s c r i b e di nd e t a i l s w ea l s od e v e l o pas n m pm i bt ox m l s c h e m at r a n s l a t i o na l g o r i t h ma n dd e s i g nam i bt r a n s l a t o ru s i n gt h i sa l g o r i t h m a tt h e l a s t ，w es t u n m a r i z et h ew h o l et h e s i sa n dd i s e u s st h ep r o s p e c to f t h ea r e a k e y w o r d s ：s n m p ；x m l ；n e t w o r km a n a g e m e n t ；s n m p x m lg a t e w a y ；m i b ； ) m ls c h e m a 硕士学位论交 l a s t e r st h e s i s 华中师范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：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 6 日 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，即：学校有权 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。本人授权华中师范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。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 作枞：讪怪 日期：2 研年占月日 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。回重迨塞握童卮澄卮；旦圭生；旦二生i 旦三生筮查! 名：搿髯 日期：砂唧年b 月6 日 月 年砷 书 吼 敞甩使权 版 丈论佳学 鬯 、 名签者怍 ”2 目 口、o衙鲫 叛砷 师期 、年 凇泖 者期 怍日 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i $ 第一章绪论 1 1 课题背景及意义 随着计算机网络特别是i n t e m e t 的飞速发展，网络的规模不断扩大，网络复杂 性不断增强，如何对网络进行有效的管理也变得越来越重要了。网络管理是对网络 上的通信设备及传输系统进行有效的监视、诊断、测试和控制所采用的技术和方法， 网络管理是保障网络安全、稳定、可靠、高效运行的重要条件。 传统的网络管理主要是基于s n m p 的网络管理，s n m p 协议虽然并没有声明为 国际网管标准协议，但由于其简单性和实用性，已经成为事实上的工业标准，因此 大量网络设备的生产商都将对卧聊p 协议的支持融入到产品设计中。然而，s n m p 的管理框架本身存在很多缺点“1 ，如：网络管理的实时性不强，网络配置效率低， 容易在管理端形成通信瓶颈，很难胜任大型、异构网络的管理等等。随着网络复杂 度和异构性的增强，基于s n m p 的网络管理已经显得力不从心了，因此对新的网络 管理技术的研究和新型网络管理系统的开发变得越来越迫切了。国家在关于实施科 技规划纲( 2 0 0 6 - - 2 0 2 0 ) 中提出要增强自主创新能力，将建立可信的网络管理体系 作为优先研究主题之一。 基于x m l 的网络管理已经被广泛认为将作为下一代的网络管理技术得到广泛 的运用。在基于x m l 的网络管理中，管理信息和报文消息全部用x m l 来描述， 这使得基于x m l 的网络管理相对于传统的网络管理来说具有很多优点”1 ：( 1 ) 协 议在数据表示时都采用x m l 格式进行描述( x m l 的自定义标记功能使这一需求成 为可能) ，这样网络之间传递的都是简单的字符流，可以通过相同的x m l 解析器进 行解析，然后根据x m l 的标记不同，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；( 2 ) 使用x m l 模板构建被管网元模型，可最大限度地增 强网络管理软件的灵活性和可扩展性；( 3 ) x m l 是一种结构化数据，它简单的编 码规则使得可以使用a s c i i 文本和类似h t 他的标记来描述数据的任何层次，这 使它在处理网络管理中大量层次数据时有着天生的优势；( 4 ) 现在的浏览器都支持 x m l ，可以利用h t t p 协议安全的传送管理数据信息，从而增强了基于w e b 的网 络管理。虽然基于x m l 的网络管理有众多的优势，但是由于s n m p 已经成为了事 实上的工业标准，支持s n m p 的网络设备仍然大量的存在，短时间内还无法用基于 x m l 的网络管理来全面代替s n m p ，而基于x m l 的网络管理必将是大势所趋，因 此本文设计了一个s n m p x m l 网关，通过该网关，基于x m l 的管理者既能管理 支持s n m p 的网络设备，又可以管理支持x m l 的网络设备。既为广大设备用户节 硕士学位论文 m a s t e r st i 1 e s i s 约了大量用于更换设备的资金，又为广大设备厂商争取了更多的时间用来开发新的 支持基于x m l 网络管理的网络设备。对该领域的研究使我们能够紧跟国际网络管 理领域的研究步伐，顺利进入网络管理研究的前沿，并为我国制定基于x m l 网络 管理相关标准提供有力的理论和实践支持。 1 2 国内外研究现状 目前，国内外对该领域的研究主要集中在基于x m l 的网络管理体系结构的研 究上，对s n m p x m l 网关的研究也不是太多。国外已有一些设备厂商和研究机构 已经开发出了自己的基于x m l 的网络管理系统原型或管理工具，一些国际组织也 加快了基于x m l 的网络管理的系列标准的制定，但国内却暂时还没有设备厂商开 发相关产品或工具，国内开展该方面研究的研究机构也暂时比较少，对相关标准的 制定工作也刚刚才开始。中国通信标准化协会网络管理技术委员会( t c 7 ) 指出， 2 0 0 6 年网络管理技术工作委员会在网络管理标准方面，在e o t 管理、公共管理服 务、m t n m 和n g n 管理等方面取得了重要的进展。2 0 0 6 年，网络管理技术工作 委员会将开展一系列网络管理方面的标准研究。基于x m l w e bs e r v i c e 的网络管理 框架、基于x m i j w e bs e r v i c e 的安全管理、x m l t m l 的支撑协议栈等方面的内容 将作为2 0 0 6 年技术工作委员会的工作。 1 2 1 基于x m l 网络管理模型研究动态 i e t f ( i n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 在2 0 0 3 年5 月成立了n e t c o n f 工作 组，该工作组主要是为了提出一个全新的基于x m l 的网络配置协议( n e w o n f ) 。 该工作组已于2 0 0 6 年2 月8 日提出了最新的n e t c o n f 协议的草案n e t c o n f c o n f i g u r a t i o np r o t o c o li n t e m e t - d r a f t 。n e t c o n f 协议采用可扩展标识语言( x m l ) 作为配置数据和协议消息内容的数据编码方式，采用基于传输控制协议( t c p ) 的 s s h v 2 进行传送，用简单的远程过程调用( r p c ) 方式实现操作和控制。x m l 语言可 以表达复杂的、具有内在逻辑关系的、模型化的管理对象，比如端口、协议、业务 以及它们之间的关系等等，大大提高了操作效率和对象标准化，同时采用s s h v 2 传送方式，可靠性、安全性、交互性很好。但是n e t c o n f 协议刚刚起草，管理对 象模型建立任务繁重，设备支持需要时间，整个技术成熟大约还需要2 3 年左右 时间。简言之，n e t c o n f 是将来网络管理，尤其是设备配置和业务开通管理的主 要发展方向，s n m p 则在数据采集和故障报警等方面的使用将会长期存在。虽然 n e t c o n f 暂时还未成为正式的标准，但是已经有按照n e t c o n f 协议来开发的相关产品 和系统原型。 硕士学位论文 b i a s t e r st h e s i $ 法国m a d y n e s 研究组开发的e n s u i t e ( e x t e n d e dn e t c o n f s u i t e ) i 刍- - 个基于 w e b 的n e t c o n f 管理者、用c 编写的n e t c o n f 代理( y c n e a p ) 和一系列用 p y t h o n 编写的可扩展模块组成。其系统结构如下图1 1 所示。 图卜1e n s u i t e 系统结构 瑞典t a i l f 的解决方案为c o n f d ”，它包括一个c 开发的扩展的n e t c o n f 代 理。它既可以配置在已存在管理系统的设备之上，又可以配置在全新的设备之中， 而且为用户定义了良好的a p i 接口，用户可以根据需要添加第三方的组件或删除多 余组件。 w i p r o 公司也提出了基于x l v l l 的设备管理方案”1 。它提供的工具包能使设备 厂商快速开发基于x m l 的嵌入式代理，为产品提供基于x m l 的管理接口。其系 统结构图如下图1 2 所示。 图卜2w i p r o 系统结构 s o u r e e f o r g e 也用c 开发了l i n u x 下的n e t c o n f 代理。6 w i n d 也提出了 自己的解决方案x m s 。1 ( e x t e n s i b l em a n a g e m e n ts y s t e m ) 。 j u n i p e r 网络公司为其j u n o s 网络操作系统引入了j u n o ss c r i p t “”，并在j u n o s s c r i p t 中支持可编程的配置接1 2 1 。j u n o ss c r i p t 允许客户应用程序通过x m l r p c 来 硕士学位论文 m a s t e r st t t e s i s 访问配置和操作数据。j u n o ss c r i p t 同时也定义了客户应用程序和运行在设备上的 j u n o ss c r i p t 服务器之间的r p c 消息的d t d 。客户应用程序将请求用j u n o ss c r i p t 编码发送给j u n o ss c r i p t 服务器，j u n o ss c r i p t 服务器收到请求消息后将请求发送给 设备中相应的处理程序，并将请求响应用j u n o ss c r i p t 编码后发送给客户应用程序。 j u n i p e r 表示，只要n e t c o n f 获得m 1 1 p 通过，他们就会遵照标准编写配置工具。 d m t f ( t h ed i s t r i b u t e dm a n a g e m e n tt a s kf o r c e ) 是领导面向企业和i n t e r n e t 环境 的管理标准和集成技术的行业组织。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 ) 是由d m t f 提出来了网络管理方案，它由c i m ( c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l ) ，一个 用x m l 描述c i m 的d t d 和一些基于m t p 的c i m 操作组成。它的一个典型实 现就是m i c r o s o f t 的w m l ( w i n d o w sm a n a g e m e n ti n s t r u m e n t a t i o n ) 。 a v a y a 实验室正在研究为嵌入有s n m p 代理的设备提供基于x m l 的管理接 口。并正在实现一个相应的原型系统，该原型系统由三部分组成1 一个从s m im i b 到x m ls c h e m a 的自动转换工具。2 一个基于x m l r p c 的用来查找或修改设备中 m i b 信息的协议，该协议定义了一系列操作( g e t , s e t , l i s t , c r e a t e ，d e l e t e ) 的x i v l ls c h e m a 。3 一个用来查找和修改用x m l 描述的设备信息的适配器。目前第 一部分已经完成，a v a y a 实验室正在着手进行第三部分的开发工作。 q o v i a 机构的d o n w o o ks h i n 和c h o o hs h i m 提出了一个新的基于x m l 的网络 管理协议叮m p ，并阐述了如何利用这个x n m p 协议，简化网络设置中设计 数据结构和算法的开销需要。同时进一步说明了由于x n m p 的前向性，x m l 塑造 了更简单的数据操作，并分析了x n m p 在现实中的潜在好处在于，开发者可以享 受高级别的网络信息描述。 德国b r a u n s c h w e i g 工业大学的t o r s t e nk l i e 和f r a n ks t r a u ；，提出了一个将 s n m p 代理提供的管理信息无缝集成到基于x m l 系统的方法“。这种方法可以自 动完成由s m im i b 定义到x m l 模式定义的转换，这意味着从s n m p 管理信息到 x m l 文档的相应转换。另外，他们还给了一个s n m p 到x m l 的网关，这个网关 允许在运行时取回此类) q 订l 管理信息。 来自贝尔实验室的l a w r e n c ee m e n t e n 讨论了为各类设备开发和设计基于 x m l 的网络管理的方案“”，并得出结论，将x m l 表示法用于设备管理将极大地提 高设备管理的完整性、灵活性和鲁棒性。 意大利r e g g i oc a l a b r i a 大学的p a s q u a l e 和中国哈尔滨工业大学的j a m e s o n m b a l e 等，提出了一个x i c o m a s q 系统，它是一个基于x m l 的多代理系统，主 4 硕士擘住论文 m a s t e r sn i e s i $ 要用于面向用户的电信网络q o s 管理。x i c o m a s q 系统有以下几个特点：( 1 ) 它 根据用户的优先权处理网络管理活动；( 2 ) 它可以在各种电信网络上操作；( 3 ) 它 是半自动化的；( 4 ) 它基于x i v l l 技术，即采用x m l 为信息管理和交换提供一个 轻量级的、通用的和标准的机制。 加拿大w a t e r l o o 大学的r a o o f b o u t a b a 和w o j c i e c h g o l a b 等提出了一个用户控 制的，以x m l 等技术为基础的管理系统，并指明基于x m l 的管理不仅是未来研 究的主题，而且已经成为一个运作实体。 目前，国内对基于x m l 网络管理的研究相对比较滞后，也只有少数高等院校开 展了理论方法的研究工作，对基于x m l 网络管理相关标准的制定工作也才刚刚开 始。 1 2 2s n m p x m l 网关的研究动态 韩国p o s t e c h 大学的分布式处理和网络管理实验室也在基于x m l 的网络管 理方面做了大量了研究。m i - j u n gc h o i 、j a m e sw h o n g 等人提出了几种将基于x m l 的网络管理与传统基于s n m p 相结合的方法( 如下图1 3 所示) ，提出了s n m p x m l 网关的方案 1 6 1 t 1 1 1 5 。 l 端 柑 图卜3p o s t e c hx m l 网管模型 l 固i j p m a r t i n f l a t i n 在其论文中给出了一个s n m pm i b 到) 0 4 l 转换的方法实例”1 ， 在文章中只给出了m i b 2 中s y s t e m 组与i n t e r f a c e 组的转换结果，并没有给出整个 m i b 转换的算法。 b e l l 实验室在设计c o r b a s n m p 网关时给出了s n m pm i b 的x m l 格式1 ，但并没 有给出转换算法，仅仅只是给出了一个用x m ld t d 定义的x i l l 文档和m i b 2 中的一 个实际结点实例。 硕士擘位论文 i 肫s t e r s t h e s i s f r a n ks t r a u s s 开发了一个m i b 处理库l i b s m i “1 ，它能将s n m pm i b 转换为其他 语言，如j a v a ，c ，c o r b a ，x m l 等等，然而l i b s m i 在转换时会出现信息丢失，特 别是在转换成x m l 的时候，它仅仅包括了m i b 的结构和结点名字，m i b 结点的很多 性质都被忽略了。 i b m 提出了一种a s n 1 到x m l 的转换算法2 1 ，虽然该算法的转换对象a s n 1 为 s m i 的超集，但其并没有实现s n m ps m i 中的宏定义的转换，且转换方法中使用的是 ) 【m ld t d 。 1 3 本文研究工作介绍 本文的课题受预研项目“下一代网络管理系统的研究与开发”与湖北省科技攻 关重大项目“嵌入式网络管理软件开发及产业化”( 编号为2 0 0 4 a h l 0 3 a 0 1 ) 支持。 本项目作为课题“下一代网络管理系统的研究与开发”的核心子课题，旨在开 发、生产出具有完全自主知识产权并能有效的在基于s n m p 代理和基于x m l 的管理 端之间做相互转换的s n m p 】( m l 网关。通过该网关，管理系统既可以对嵌入有s n m p 代理的网络设备进行全面的、统一的管理，又可以管理入有基于x m l 代理的设备。 总体来说，本篇论文的研究内容主要包括以下几个方面： 总结了国内外基于x m l 网络管理及s n 忡埘l 网关的研究动态； 分析了传统的基于s n m p 网络管理协议的框架及其优缺点： 探讨了基于x m l 网络管理中的关键技术及其体系结构； 研究了基于a s n 1 格式m i b 与x m ls c h e m a 间的转换，研究了s n m p 到x i l 转换的 机制及转换算法，设计了一个完整的s n m p x m l 网关模型； 1 4 论文章节安排 本文的结构是这样安排的： 第一章，介绍论文课题研究的背景和意义。在对国内外研究动态分析后，提出 论文课题的研究内容。 第二章，主要介绍基于s n 咿的网络管理协议体系结构及优缺点。 第三章，主要介绍基于x l l 的网络管理关键技术及优缺点。 第四章，介绍了s n m p x 肌网关的具体设计并详细介绍各功能模块。 第五章，总结了本文的研究工作，并给出了我们需要进一步研究的课题和方向 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第二章基于s n m p 网络管理技术研究 简单网络管理协议( s n m e ) 是t c p m 协议簇的一个应用层协议。1 9 8 8 年由互 联网工程任务组( i e t f ) 制定，并被i n t e r n e t 体系结构委员会( i a b ) 采纳。最早以 r f c l l 5 7 “”发布。通过s n m p 协议管理工作站可以远程管理所有支持这种协议的网 络设备，包括监视网络状态、修改网络设备配置、接收网络事件报警等。本章对 s n m p 的管理模型结构、s m i 、m i b 、抽象语法表示、s n m p 协议操作等方面对s n m p 的实现基础进行讨论。 2 1s n m p 的管理模型结构 简单网络管理协议s n m p ( 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 0 1 ) 是基于管理 工作站代理结构之上的，它提供了一种系统地监控和管理计算机网络的方法，可 以管理局域网和广域网中的各种网络设备，包括路由器、交换机和p c 机、服务器 等。 s n m p 的网络管理模型包括四个关键元素： 管理工作站 被管理设备 管理信息库 管理协议 这四个部关系分协同工作，组成完整的基于s n m p 的网络管理模型。图2 - 1 显 示了上述四个部分的关系。 髓工作站 图2 - 1s i 吲i p 网络管理的模型结构 管理工作站是网络管理员与网络管理系统的接口，它运行网络管理软件，能够 从被管理设备中提取信息，并能够执行管理员命令，对网络设备进行监视和管理。 网络管理软件一般具有图形界面，以图表、曲线方式显示各种网络元素和网络数据， 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i $ 某些网络管理软件甚至具备一定的智能能力，可以自动分析处理某些网络状态和事 件。 支持s n m p 协议的被管理网络设备需要运行网管代理软件( a g e n t ) 。代理软件 可以对管理工作站的s n m p 请求进行响应，代理软件还需要具备在特定条件下主动 向管理工作站发送非请求信息的能力。 网络设备的管理元素以对象的形式来表示，所有管理对象的集合在逻辑上组成 为m i b 。管理工作站的监视工作就是通过获取m i b 中对象实例的值来实现的；通 过修改某些实例的值，管理代理将执行相应的操作，从而实现管理工作站的管理控 制功能。 管理工作站与被管理设备中的代理通过s n m p 进行通信。这种通信主要包括来 自管理工作站的查询、设置消息，来自代理的应答消息或者来自代理软件向管理工 作站发送的t r a p 信息等。 2 2s m 讧p 的体系结构 简单网络管理协议是由一系列协议组和规范所组成，它们共同提供了一种从网 络设备中收集网络管理信息，提供网络管理手段的方法。同时，也为网络设备主动 向管理工作站报告问题和错误提供了一种方法。s n m p 体系结构中包括的规范和协 议主要有：管理信息库1 ( m i b ) 、管理信息结构s m i 。”( s t r u c t u r eo fm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n ) 和简单网络管理协议( s n m p ) 。这一节将分别介绍这三部分的概念。 2 2 1 管理信息库 2 2 1 1 管理信息库的组织结构 网络管理系统的基础是m m ，每个被管理资源由一个管理对象所代表，m i b 是由这些对象组成的结构化的对象集合。网络系统中每一个设备都包含自己的 m i b ，m i b 描述网络设备中被管理资源的信息，网络管理实体通过访问这些对象来 管理这个网络设备，这里首先需要解决的就是对象的标识问题。为了确保每个管理 对象标识的唯一性，s m i 引入了管理命名树的概念，树中的每个节点都有一个标号 ( 字符串) 和一个数字，相同深度的节点的数字按自左到右的顺序递增，而标号则 互不相同。每个节点( m i b 对象) 由从树根到该对象对应的节点的路径上的标号或 数字序列唯一确定。 图2 2 表示的是m i b 命名树的一个示意图。 8 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s ，。钼一。帕 个口， m 孟：孟 。u r l e t e r z fm p tm o 孓t r i m m 蕊t t i p r i v i t w “，a )口)口j“) ， “! 是q n t t ；，r i - u j 。：i；i：7i。ni7iff淞。l i t ：? 1 ”1 。“。 - ”t _ “)倥) 口) ：o 图2 - 2m i b 命名树结构 在图中可以看到，在树的第一层有三个节点：i s o ，c c i t t ，i s o - - j o i n t - - c c i t t 。 这三个节点下的子树分别分配给国际标准化组织、国际电信联盟、国际标准化组织 及国际电信联盟来进行管理。i s o 节点下的o r g 子树是分配给其他机构使用的，o r g 子树下的d o d 代表美国国防部，在此结点下，i n t e r a c t 结点分配给i n t e r a c t 体系结构 委员会来管理。i n t e m e t 节点的标识符即为1 3 6 1 ，用字符表示就是 i s o o r g d o d i n t e m e t 。从图中可以看到，i n t e m e t 节点下又定义了4 个子树，分 别为：d i r e c t o r y 、m g m t 、e x p e r i m e n t a l 和p r i v a t e 。在p r i v a t e 子树的子节点e n t e r p r i s e s 下，各种设备生产厂商可以申请自己的子树，在这个子树下定义专门为各自设备的 管理而使用的管理信息对象。 2 2 1 2 对象与对象的访问 在m i b 中，每个对象都有唯一的对象标识符，对于标量对象，可以认为这个对 象标识与对象的实例对应，网络管理工作站通过这个对象标识符就可以访问这 个对象的实例。对于概念表中的对象，由于对象标识符仅仅标识表中的一个逻辑列 名，不足以代表一个实例，因此访问概念表中对象的方法有所不同。 s n m p 协议规定了两种访问逻辑表中对象实例的方法：顺序访问和随机访问。 先来看顺序访问，在m i b 中每个对象的标识符都是整数序列，这个整数序列标识 了对象在m i b 树层次结构中的位置。一个特定的对象标识符可以沿着从树根到该 对象的路径获得，所有的对象标识符都是整数数列。a s n 1 对m i b 对象名称规 定了“字典排序方法”，在对象名称均用数字序列表示时，如果两个对象名称有相 9 硕士学位论文 m a s t e r st h e $ 1 s 同的序列表示，即对应树中同一个结点时，则这两个名称按字典顺序是相等的；如 果一个名称序歹l j 与另一个名称的前部相匹配，或一个名称比另一个名称中第一个不 同的结点值具有较低的数字值，则根据字典顺序的约定，称这个名称小于另一个名 称。因此对象实例的标识符是可以按照字典序进行排列的。再来看随机访问。概念 表的定义是由不同的列对象组成的，每个列对象并不能表示一个对象实例，因为概 念表由许多行记录组成。所以除了每个列对象的标识以外，必须另外指出对象实例 所在的行，才能对这个对象实例进行定位访问。m i b 中的概念表中需要定义一个列 对象作为表的索引，唯一表示逻辑表中的每一行，当需要访问某一行中一个列对象 标识的实例时，需要将索引值附加在列对象的后面，才能完整表示这个对象的实例。 2 2 2 管理信息结构 2 2 2 1 管理信息结构的作用 管理对象通过管理信息库的树状结构来进行组织，管理信息结构( s t r u c t u r eo f m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n ，s m i ) 定义了通过网络管理协议可以访问的管理对象及其 类型。s m i 一方面定义了在m i b 中使用的数据类型，另一方面规定了网络资源在 m i b 中的名称和描述，也就是在m i b 的树状结构中，管理对象应该包含什么内容， 应当处于命名树的什么位置，具有什么样的操作权限，对象与对象之间的关系等等。 s m i 的基本原则是鼓励m i b 的简单性和扩展性。不支持创建或者检索复杂数据结 构。 2 2 2 2 管理信息结构举例 在r f c l l 5 5 “1 中定义的管理信息结构中，在i n t e r n e t 节点下定义了四个子树； d i r e c t o r y o b j e c ti d e n t f i e r ：= i n t e r n e t l m g m t o b j e c td 栅i e r ：= i n t e r n e t 2 e x p e r i m e n t a l o b j e c ti d e n t f i e r ：= i n t e m e t 3 ) p r i v a t e o b j e c ti d e n t i f i e r ：= ( i n t e m e t 4 同时也规定了这些子树下的基本内容情况：由d i r e c t o r y 是保留给将来可能的 i s o 的目录服务的。m g m t 子树下使用在i a b 所批准的文档中定义的对象。 e x p e r i m e n t a l 子树下表示在i n t e m e t 实验中所使用的对象，p r i v a t e 子树中可以定义各 个生产厂商单方面定义的对象。 在r f c l l 5 5 中定义了变量的类型，对象可以是a s n 1 中的部分原始类型，如 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 玳t e g e ro c l l 玎s t r i n g ，0 b j e c ti d e n t i f i e r 和n u l l 。同时也可以使用 a s n 1 的构造类型。此外，还定义了若干转换类型，包括n e t w o r k a d d r e s s ，i p a d d r e s s ， c o u n t e r , g a u g e ，t u n e t i c k s 和o p a q u e 等类型。 管理信息结构也是处于发展变化的过程中，随着新的应用，新的管理模型的发 展，s m i 也不断得到扩充和改进，例如，在r f c l 2 1 3 ”1 中，就新增加了两种对象类 型：用于显示a s c i i 字符的d i s p l a y s t r i n g 和p h y s a d d r e s s 类型。s n m p v 2 的s m i 对s n m p v l 的s m i 也做了转换，转换了几个新的数据类型，增强了对对象的操作 能力，并定义了两个新的m i b 库：s n m p v 2 和m a n a g e r - t o - m a n a g e r 。 2 2 3 抽象语法表示 2 2 3 1 抽象语法表示的作用 在s n m p 体系中，a s n 1 。1 ( a b a s r a c ts y n t a xn o t a t i o no n e ) 抽象语法记法也 用来定义协议数据单元( p d u ) 。在a s n 1 中，为各种类型的数据在网络中传输 定义了一系列规则，称为基本编码规则b e r ，用来描述用户数据的表示和在网络上 传输的语法。 抽象语法表示与基本编码规则一起，提供了对网络管理信息进行统一理解和传 输的工具。在传输各类数据时，s n m p 协议首先要把内部数据转换成a s n 1 语法 表示，然后发送出去，当s n m p 实体收到用a s n 1 语法表示的数据后也必须首先 将其转换成内部数据表示，然后才能理解并执行操作请求。因此，网管应用中相互 通讯的各个实体都需要完成两个方向的映射： 1 对接收到的用b e r 进行编码的字节流进行解析，得到本地系统可以理解的 数据和内容。 2 将本地数据和内容按照b e r 进行编码，来实现数据传输。 2 2 3 2s n m p 数据类型 a s n 1 提供了若干基本数据类型，如i n t e g e r ，b o o l e a n ，r e a l ， e n u m e r a t e d ，b i ts t r i n g ，n u l l 等，同时提供了构造类型如s e q u e n c e ， s e q u e n c eo f ，c h o i c e ，a n y ，t a g g d 等。 a s n 1 还提供了宏定义的机制，可以构造新的数据类型。a s n 1 的宏机制 与一般的程序语言的宏类似，提供了定义在基本类型中不存在的新的类型和值的方 法。宏定义的模板如下： m a c r o ：= b e g i n t y p en o t a t i o n ：2 v a l u en o t a t i o n ：2 e n d m a c r o 关键字表明定义了名为 的宏；b e g i n 和e n d 关键字限 定了宏定义体。t y p en o t a t i o n 定义用户自定义类型的值，v a l u en o t a t i o