（计算机应用技术专业论文）串行设备网络管理盒的设计与实现.pdf

摘要 自从八十年代末期s n m p ( s i m p kn e 呐o r km 锄a g e m 锄tp r o t o c 0 1 ) 简单网络管理 协议面世以来，网络管理技术在短短的十几年里得到了突飞猛进的发展，随着管理 功能的增强和管理对象的扩大，网络管理技术正逐步成为网络构建和维护中必不可 少的重要因素。 但是并不是所有的网络设备都支持s n m p 协议，如早期的产品以及一些非网络 核心设备p s 、网络存储器等) ，还有一些重要软件服务( 网络防火墙、数据库等) 也逐步被纳入两络管理范围之内。要使s n m p 的网络管理软件通过相同的s v i p 接口对这些不支持s n m p 协议的被管对象进行管理，目前解决这问题方案有基于 w e b 的网络管理，基于c o r b a 的网络管理，以及使用转换代理( p r o x y a g e n t ) 的网 络管理，但它们各有利弊。 本文正是针对网络管理目前的这种现状，提出了网络管理盒的方案，并对嵌入 式转换代理的实现进行了比较深入的研究和探讨，这个方案可以使管理端通过 s n m 甲协议去管理最大范围的被管对象( 无论是否支持s n m p 协议) 。 由于网络管理软件的管理方式多种多样( 应用程序或w 曲方式等) ，而且不支持 s n m p 的被管对象也种类繁多，因此在系统的实现过程中，通用性和可扩展性显得 尤为重要。为了达到这一目的，我们将设计模式应用于系统的设计与实现中，并提 出了预解析和表节点模块的裁减，使系统具有良好的适用性和可扩展性。 本文在对s n l 册协议，嵌入式系统基本技术等进行整体介绍后，详细探讨了网 络管理盒和嵌入式转换代理实现中的一些关键技术，晟后对系统的设计原理与各模 块的实现方法作了全面的讨论。 关键词：网络管理；s n m p ；网络管理盒；嵌入式p m x v ；设计模式 n e t w o r km 趾a g c m e m m ) t e d l n o l o g yh 弱b c i n gd e v e l o p i n gr a p i d l ys i n c es n m p ( s i m p l en e t w o f km 狮a g e i n e n tp r o t o c 0 1 ) w 勰p u b l i s b 树a tt h ce n d0 f1 9 8 0 s nb e c o m e s 姐e s s c n t i a le l e m e n ti n c o n s t m c t i n g a n dm a i l l t a i n i i l gn e t w o f k sa l o n gw i t ht h e e 量l a n c e m e n to fm a n a g e m e n tf l l n d i o n sa n de x p a n d i n go fm 锄a g c do b j e c t s b u tn o ta l ln e m o r kd e v i c e ss u p p o ns n m p ，s u c h 髂t l l ee a r l yd e v i c e sa 1 1 dn o r _ c o f e d e v i c c s ( u p s ，n a se t c ) a n ds o m ej l i l p o r t 如t f ts e r v i c e s 心e t 、】l r o r kf i r e w a l l ，d a t a b a s e e t c ) p h a s ei ns p eo fn e t w o f km a a g e m e n t 1 om a 衄g ct h en o r s n m p d e v i c c si nt l l e s 锄ep l a t f o r mw i ms n m ps o 脚勰，s o m et c c h n o l o 留舡cp m p o s e d ，f o re x 锄p l c n m b a d 咖w 髓，n mb 笛c d 衄c o r b a 姐dn mb a s e d p r o x y - 衄e n t 1 1 1 et l l e s i ss t u d i e s m ca d v a l i 协g c s 蛐dd i s a d v 锄g e so f 也e s et e c h o l o 乎e s a c c o r d i n gt ot h es t a t u si i iq u oo fn m ，ac a s eo fn mb o xi sp r c s e n t e di l lt i l et h e s i s ， t h e nw ed c c p l ys t i i d y 粕dd j s c 蟠st h e 聆a l j z a t i 曲o f 凹曲c d d c dp i o x ya g e n t 1 1 l i sp r o j c d c 她h e l pn m sm a i l a g i n gm a x j n l 帆m a n a g e do b j e c t s ( s n m t s u p p o r t e do rn o t ) b y s n d 口卸d s o l v i n gt h ep m b l 锄o fi m p l 咄锄如gt h c 岫d e r l y i gm a n a 踯m c n tp m t o c 0 1 c o n t r ap 0 s e dt h i ss t a t u s ，m et h e s i sd i s c u s sh o wt oi m p l e m 跖t 龇s n m pm 强a g c f 孤dt h cp r 似ya g e n t t h c 啪b i n a t i o ft h e s et 、v oc o m p 0 雎n t sc 柚h c l pn m s m a n a g i n g m a 】【i m u mm 蛆a g e do b j e c t s ( s n m p 一蛐p p o n e do rn o t ) b ys n m pa dr c s o l v i 】略t h e p r o b l e mo fi m p l e m e n t i l i gt h eu n d e d y i n gm a n a g 啪e n tp m 咖1 t h eu n i v e r s a l 如ds c a la _ b i l i t y 盯ct w oi m p o n a n tf a d o 瑙i ns y s t e mj m p l e m c n t a t i o d u et ot h cm u l t i f o 珊m 趾a g e m e n t 姐dm a i l a g e do b j c c t s f o rt l l i sp u i p o s e ，w ea p p l yt l l e d e s i 弘p a t t e 】1 l si ns y s t e md c s i 印柚di m p k m e n t a t i a n d 饥tt h em o d e lo fr e p a r s i g 壮d t a b l en o d e a f t e rt h ei n t 州u c t i o no fs n m p ，n e c e s s a r yt e c h n o l o 百e so fe m b e d d e ds y s t e m ，t h e t h c s i sc o v e r ss o m ek e yt e c h n o l 0 画e si nm o r er 明l i z a t i o nd e t a i l so fn mb o xa n d e 山e d d e dp r o x ya g e m a tl 舔td e s i 印p 血c i p l ea n di m p l 啪e n t a t i o na r ed i s c l l 豁e d t h o r o u g h iy k e yw o r d s ：n c 柳o r km 锄a g e m c t ；s n m p ；n e t 、7 i ，o r km 衄a g e i n c n tb o x ；e m b e d e dp r o x y ； d e s i g np a t t e m 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。 作者签名： 事佛 日期：枷o6 年6 月g 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，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。 作者签名：毒f 毒 日期：如年e 月7 日 导师签名 日期：年月 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。圊意论塞坦銮卮澄卮；旦坐生；旦= 生；旦三生筮查： 作者签名：痞彳书 日期：2 。唱年6 月2 日 导师签名 日期： 年月 日 1 1 课题背景及意义 第一章绪论 自从八十年代末期s n m p 简单网络管理协议面世以来，网络管理技术在短短的十 几年里得到了突飞猛进的发展，随着管理功能的增强和管理对象的扩大，网络管理 技术正逐步成为网络构建和维护中必不可少的重要因素“1 。 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，因此很多网络设备的生产商都将对s n m p 协议的支持融 入产品设计中。支持s 黼p 的网络设备的增多，使得基于s n m p 的网络管理系统n 潞 ( n e t w o r km a n a g e 舱n ts y s t e m ) 得到了迅速的发展，如h p 公司的0 p e n v i e w 、s u n 公司的n e t n 8 9 e r 都已经是比较成熟的网络管理系统，国内也出现了一批优秀的 产品化网络管理软件。这些基于s n m p 协议的网络管理系统一方面为网络设备的管 理提供了一条方便快捷的途径，另一方面也带来一些相关的问题。 s n m p 协议真正被各大产品供应商广泛应用于其网络设备中，是在二十世纪九十 年代后期，在此之前的设备通常没有内置s n m p 代理，s 删p 管理者无法通过标准的 s 嘲p 协议操作获得设备的相关数据，从而对设备进行管理。一些非网络核心设备只 提供较弱的管理功能，通常没有提供s n i p 接口，无法将其纳入网络管理系统的管 理对象中，如附网存储器、u p s 等。除了传统的网络硬件设备外，有些特殊的软件 也希望能够得到统一的管理，如可管理的网络防火墙、网络数据库等，这些软件往 往无法通过s n m p 协议获取管理信息。 以上问题的存在，减小了基于s n m p 的网络管理系统可管理的对象范围，通常只 能采用多个网络管理系统并存的方式，才能将所有需要管理的对象管理起来。这一 方面破坏了网络系统管理的整体性，另一方面也增加了网络管理员的工作量。 解决上述问题的一条较好的途径就是在网络管理系统和不支持s n m p 的被管设 备中间增设一个s n m p 转换代理( p r o x ya g e n t ) 。通过这个转换代理，将网络管理 系统发出的s n m p 协议操作转换成被管对象( 硬件或软件) 可以识别的命令，从而 获得所需的管理数据或对设备进行相关的设置，然后再将设备的响应信息转换为 s n m p 响应p 叫( p r o t o c o ld a t au n i t ，协议数据单元) ，传送回网络管理系统。这 种方法可以在基本不改变网络管理系统结构的情况下，实现对不支持s n m p 协议对 象的统一管理。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 随着后p c 时代的到来，人们对于嵌入式设备进行网络管理的需求日益强烈嘲， 而在嵌入式设备中还有大量的设备是无法支持互联网通讯而只支持其它诸如串口， 并口等通讯方式的，而这些设备中有很多是工控设备，对其进行整体的改造的成本 是很大，而且往往大部分的设备是设计厂商完成的，使用厂商是无法进行改造的， 在这种情况下，对转换代理进行固化，使其在一个独立的转换设备中运行，而通过 这个转换设备完成设备的网络连接和网络管理，这将会给非网管设备进行网络管理 带来极大的便利。由于串行设备在非网管设备中较具有代表性，所以我们这里选择 对串行设备进行研究。 综上所述，研究与实现串行设备网络管理盒，可以增强网络管理软件产品底层 的稳定性和可扩展性，扩大网络管理的被管对象，使网络管理延伸至更广泛的领域。 1 2 国内外研究现状 目前通过固化来完成非网管设备的网络管理的方案在网上并未发现，而对于转 换代理的实现，国内目前已有一些高等院校，如清华大学、北京邮电大学等处于研 究阶段外，但没有一家软件生产商开发出这种商业化的网络管理软件协议工具，因 此，以下主要介绍国外在转换代理的研究现状。 美国的卡耐基梅隆大学( c a r n e g i em e l l o nu n i v e r s i t y ) 是最早从事s n m p 协 议实现研究的科研机构。从s n m pv 1 正式发布以来，这个研究小组就一直至力于s n m p 协议的实现及发展，不但开发出完整的s n m p 协议软件包c 舢一s n m p ，而且在对s n m p v 2 的研究过程中还提出了一系列很有价值的r f c 文档，如r f c l 4 5 2 、1 4 4 2 、1 4 4 3 、1 4 4 8 、 1 4 4 9 、1 4 5 0 、1 4 5 1 等等，这些都被作为s n m pv 2 的标准而公布。 c 删一s 唧p 后来由如州大学d 8 v i s 分校( u n i v e r s i t yo fc a l i f o n i aa td a v i s ) 开 发与维护，更名为u c d s 衄p 。2 0 0 0 年1 1 月u c d s n m p 项目转到由s o u r c e f o r g e ( w w s o u r c e f o r g e n e t ) 管理，并更名为n e t s n m p ，成为目前最为流行的基于 c c + + 的s n m p 协议开发包之一“1 。它主要包括以下功能模块； 可扩展的s n m p 代理程序( s 册p d ) ： s n m p 代理和管理程序开发库： 用于请求或设置s n 卿代理变量的工具程序( s n m p g e t ，s n m p s e t ，s n m p t a b l e ， s n m p w a l k 等) ： 用于生成或处理s n m p 陷阱( t r a p ) 的工具程序( s 衄p t r a p d 和s 舯p t r a p ) ： 标准u n i x 命令n e t s t a t 的s n m p 版本( s n m p n e t s t a t ) ： 基于t k p e r l 的m i b 浏览器( t k m i b ) 2 硕士学位论文 m a s t e r 。s t h b s l s 这些s n m p 协议实现模块，为用户使用s n m p 协议来构建网络管理应用层软件提 供了良好的协议通讯基础。目前免费的基于c c + + 的s n m p 协议开发软件还有h p 的 s p + + 瑚等，而较著名的商业化软件则有专为w i n d o w s 平台开发用的a c e 杞0 删公司 和m g s o f t 公司的w i n s n m pa p i “”。这些基于c c + 十的开发工具，在运行速度、系 统性能等方面具有一定的优势，但是由于c c + + 本身可移植性能力较弱，很难实现 不同平台的平滑移植，从而降低了网络管理软件的跨平台能力。 j a v a 语言则弥补了上述不足，因此基于j a v a 语言的s n m p 协议实现工具成为网 络管理软件的首选。目前国外生产的商业化s n 仲管理者a p i 主要有以下几种： a d v e n t n e t 公司的s n 即a p i a d v e n t n e ts 瑚p a p i 为建立跨平台的、基于j a v a 和w e b 的管理应用程序a p p l e t s 提供良好的开发环境，能用于建立系统管理、应用程序管理、网络管理应用程序 a p p l e t s 。它包括了用于j a v as n m p 开发的类库和j a v ab e a n s ，也包含了一个和 s n m p 设备交互的m i b b r 0 w s e r 。 a d v e n t n e ts n 仲a p i 是目前应用最为广泛的基于j a v a 语言的s n m p 协议开发工 具。 o u t b a c kr e s o u r c eg r o u p 的j s n 舻b n t e r p r i s ev e r s i o n3 o n l l j s n 胛e n t e r p r i s e 为开发人员提供了一个跨平台与s n m p 设备和服务的通信方 式，它提供了一个单纯的、高级别的、用j a v a 语言实现的s n m p 协议操作接口。 c an e t w o r k i t 中的s n m pa p i “” c a 公司在n e t w o r k i t 软件包中提供了一套模仿0 p e n v i e w 和n e t v i e ws n m pa p i 的s n m pa p i 。s n m pa p i 允许应用软件获取m i b 属性并发送或接收s n m p 陷阱。它能 够提供向t w o r k i t 移植客户开发工具及其它0 p e n v i e w 和n e t v i e w 应用软件的无 冲突方法。 i n t e r n i c h e 公司的p o r t a b l es n m p i n t e 州i c h e 实现了最新标准的s n m p 协议，并具有高效的内存管理和移植能力。 i n t e r n i c h e 同时提供了一个m i b 编译器，使用标准方法增加管理变量。访问实际的 管理变量使用的是表驱动方式，很容易修改和扩充。 这些基于j a v a 语言的s n m p 协议开发包为网络管理软件提供了较好的s n m p 管理 者接口，不过它们都没有提供s n m p 转换代理功能的实现，使得网络管理软件无法 通过它们对非s n m p 设备进行统一管理。 在s n m p 转换代理研究领域，国外一些生产厂家为自身或一些特定没有内嵌s n m p 代理的设备提供了s n 肝转换代理。如c i s c 0 公司的s t r a t a v i e ws n m p p r o x ya g e n t 蚴， 3 主要为i p x b p x a x i s 网络设备提供s n m p 转换。它采用一台专用的s t r a t a v i e wp l u s w q r k s t a t i o n ( 其上运行着s t r a t “i e ws n m pp r o x ya g e n t ) 与s n m pm a n a g e r 通过以 太网相连，同时通过t e r m i n a ls e r v e r 以r s 一2 3 2 协议与i p x b p x a x i s 网络相连， 来进行i p x b p x a x i s 到s n 好的转换。其与i p x 网络的典型连接如图卜l 所示 5 。 ” 8 喘? ；品器嚣。葛嚣。 ，黜訇画凰 一l 。，+ 。l 。，。一。j 。 e # m 自u i w 圈卜ls t r a t a v i s 肿p r o 珂a 窖e n t 网络构架图 s t r a t a v i e ws n 肝p r o x ya g e n t 通过实时维护和更新专为i p x b p x a ) ( i s 网络设 备设计的私有m i b 库来向s n m pm a n a g e r 提供这些设备的m i b 对象访问。 除此之外，转换代理还有a p c o n 公司的s 瑚pp r o x ya g e n tv 1 o ”1 、 f u j i t s u s i e m e n sc 唧u t e r s 公司的t r a n s v i 卵s n m p _ p r o x yb s 2 0 0 0 p d n 咖等等，但 基本上它们都只支持对自己厂家或特定的网络设备进行s n m p 转换。 从上述研究成果和产品可以看出，国外在s n 冲转换代理的研制开发中投入了较 大的精力，取得了不少成绩，但同时也存在着一些值得研究的问题。 对于非网管设备的管理，目前主要使用的就是以上的转换代理产品，但显然这 种复杂的体系结构很难适应我们的网管盒，我们固化的代理就需要程序具有能够具 有更小更简练的体系结构，从而可以更好的适应嵌入式资源受限的特点。 1 3 研究工作介绍 本文的课题受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 ( 2 0 0 4 a a l 0 3 a 0 1 ) ”和湖北省科技攻关重大项目“网络管理平台软件关键技术的研 究( 编号为2 0 0 1 从1 0 4 a 0 5 ) ”支持。 通过对目前网络管理方面的产品和资料进行大量的分析和研究，我们认为现阶 段网络管理平台软件中需求极为迫切的是实现一种可以方便的完成嵌入式设备网 络管理的产品，以实现对不支持s n m p 协议的网络设备、应用服务或其它被管对象 的s n i p 管理，扩大网络管理的应用领域和适用范围，实现最大范围的统一管理。 为了达到上述目标，我们提出了一种完成嵌入式网络管理盒，并根据该模型设 4 计了串行设备网络管理盒原型系统。 研究工作主要包括以下内容： 分析了传统的s n m p 协议实现框架的优点和缺点，提出了一种嵌入式的s n m p 转 换代理实现模型： 针对m b 文件解析较费资源并且嵌入式设备可管信息较少的特点，使用了数组 来直接表示m i b ，并针对嵌入式系统的情况对转换代理进行一系列改进，并完成嵌 入式转换代理设计； 完成嵌入式硬件和软件平台的设计和实现； 1 4 论文章节安排 本文的结构安排如下： 第一章，介绍论文课题研究的背景和意义，在对国内外研究现状的分析比较后， 提出论文课题的研究内容。 第二章，主要对s m 旧协议的管理模型、报文格式、编码及其实现进行了分析 和讨论，归纳出网管盒所要实现的功能。 第三章，主要讨论非s n m p 设备的管理技术，介绍了基于、b 的设备与网络技 术，基于c o r b a 的网络管理，以及p r o x y ，并讨论了它们各自的优缺点，并提出了 网络管理盒的方案。 第四章，主要介绍了网络管理盒设计中的一些关键技术，如硬件选型，交叉编 译，设计模式等。 第五章，讨论了网管盒的系统结构，并讨论了硬件平台，操作系统，软件组件 和嵌入式p r o x y 的功能以及整体结构。 第六章，讨论了系统设计实现的关键技术和模块，如电路设计，嵌入式p r o x y 的设计，主要讨论了设计模式在p r 0 x y 中的应用，以及m i b 的预编译，和表节点的 裁剪。 第七章，总结本文的研究工作，指出还存在的一些问题，并给出需要迸一步研 究的方向。 5 第二章s m p 网络管理技术 随着计算机网络的迅速发展，网络管理变得越来越重要。对应于两大主要的网络 模型i s o 0 s i 网络模型和t c p i p 网络模型，网络管理也存在着公共管理信息网络管 理模型( c m i p c m i s ) 和简单网络管理模型( s n m p ) 。其中s n m p 。”以其简单、灵活的特 点而得到广泛应用。本文所讨论的s 删p 管理者和转换代理正是对s n m p 协议管理端 的实现， 本章就s n m p 管理模型、s m i 和m i b 、协议报文格式、报文编码等方面对s n m p 的实现基础进行讨论。 2 1s 卜眦p 简介 h t e l 眦t 的飞速发展规模的不断扩大，迫切需要人们对h t c m e t 的结构化和标准 化管理。1 9 8 7 年，有三个i i l t c m c t 管理提议产生了：髓m 鲫m m p ( h i g 如l c v c le n t i t y m a 尬g c m c n ts y s t e n l ，n 劬) c o l ，高层实体管理系统，协议) 、s n 】哪和c m o t ( c d 蛐 m 如a g c m e n t0 v e r t c m p ，基于t ( 、p p 的公共管理) 。事实上，只有s m 伸和c m o t 保留了下来，m e m e t 委员会决定把s n m p 作为短期内的解决方法，而c m o t 成为 i n t e m c t 长期的解决方案。 c m o t 在h l t c m e t 环境中，采用o s i 系统管理标准，但是它也碰到0 s i 管理中 同样的问题，也没有详细的说明文档出现，更谈不上有标准的实现和具体的管理经 验。因此，c m o t 慢慢失去了它的意义，所有有关c m o t 的工作在1 9 9 2 年停止了。 s m 讧p 的前身是简单网关监控协议( s g m p ) ，甩来对通信线路进行管理。随后， 人们对s g m p 进行了很大的修改，特别是加入了符合h t e m e t 定义的s m i 和m m ： 体系结构，改进后的协议就是著名的s n m p 。 s n m p 发布于1 9 8 8 年，此协议的设计目的是针对多供应商的网络资源管理， 提供一个易于采用且开销较低的基础。具体地说，就是在一个或多个管理系统和多 个代理之间定义一个交换信息的协议，提供一个框架对管理信息进行格式化和储 存，定义一系列一般用途的管理信息变量( 或称对象l s n m p 的原始版本s n m p v l 迅速成为使用最为广泛的与供应商无关的网络管理 方案。与此同时，其不足也暴露出来，如：缺乏管理者之间的通信，大数据量传输 能力不强，缺乏安全性等等。于是，r f 开始制订s n m p v 2 。s n m p v 2 在1 9 9 3 首次 6 提出，但s n m p v 2 并未像其设计者预期的那样被用户接受，在s n m p v l 基础上的 增强功能受到了欢迎，但是s n m p v 2 的安全性设计过于复杂。因此，s n m p v 2 工作 组作了调整，把关于安全性的新增部分去除。1 9 9 7 年，又开始制订s m 讧p v 3 ，这次 主要目标放在了安全性的改进上，并于1 9 9 8 年1 月在r f ( 2 2 7 1 r f c 2 ”5 里发布。 s n m p 、，3 涵盖了s n m p v l 、s m d nr 2 的所有功能，并在此基础上增加了安全性【堋。 它没有定义新的p d u 格式，而是描述了一种目前和将来版本的s n m p 版本都适用 的体系结构、特定的信息结构和安全特性。 2 2s n m p 的体系结构 在标准的t c p i p 协议族中，提供s n m p 协议用于对网络设备进行管理，该协 议规定了网络管理站点与网络设备之间进行通讯的语法和规则，s n i p 协议被用于 在网络设备之间传送和交换管理信息。在t c p i p 参考模型中，s n 肝协议位于最 高层应用层。s n m p 协议的管理模型是一种m a n a g e r a g e n t 模型1 ，如图2 一l 所示。 被管节点 图2 一ls n n l p 协议的管理模型 在s n m p 管理模型中主要包含以下四个要素： s n m pm a n a g e r s 嗍pm a n a g e r 可以是工作站、微机等，一般位于网络系统的主干或接近主干 的位置，它负责发出管理操作的指令，并接收来自代理的信息。 s n m pa g e n t s n m pa g e n t 位于被管理的设备内部，把来自m a n a g e r 的命令或信息请求转换 为本设备特有的指令，完成m a n a g e r 的指示，或返回它所在设备的信息。同时a g e n t 也可以把自身系统中发生的事件主动通知给m a n a g e r 。 s n m pp r o x v s n m pp r o x y 可以是工作站，微机，我们的网络管理盒就是一种特殊的p r o x y ， 它负责完成非s n m p 协议和s n m p 协议之间的转换，从而使非s n m p 设备支持s n m p 网络管理。 m i b ( m a n a g e 舱n ti n f o r 腿ti o nb a s e 管理信息库) 每一类设备都包含了一个或更多的变量来描述它的状态，称为对象。所有在 网络管理中可能出现的对象被集合在一种特定的树型数据结构m i b 中，即s n m p 所能管理的对象必须存在于m i b 中。 管理协议 m a n a g e r 可以通过s n h i p 协议向被管理站点发送请求以获得该节点的状态信 息，m a n a g e r 可以发出的协议操作命令主要包括g e t r e q u e s t ( 获取指定o i d 的 f i b 对象值) 、g e t n e x t r e q u e s t ( 获取指定0 i d 的下一个m i b 对象值) 、s e t r e q u e s t ( 设 置指定o i d 的m i b 对象值) 等等。被管理节点的a g e n t 则在收到管理节点的 g e t g e t n e x t 请求报文时，将所请求的数据包装成g e t r e s p o n s e 响应报文发送给 m a n a g e r 。a g e n t 还可以通过s n m pt r 8 p 方式向m a n a g e r 发送故障信息，使m a n a g e r 可以及时了解a g e n t 的状态。 除此之外，对于不支持s 嗍p 协议的被管对象，s n l j p 希望能够提供一个p r o x y a g e n t ，通过它在s n m p 协议与其它私有协议之间进行转换，相当于一个与硬件设 备分离的s n m pa g e n t 。 从图2 1 可以看出；s n 船协议的工作原理是由m a n a g e r 向s n m pa g e n t 发出 s n m p 管理协议操作命令，a g e n t 负责将m a n 船e r 所需信息从m i b 库中获取返回给 m a n a g e r ，或按照m a n a g e r 发出的管理命令，对a g e n t 所在的被管对象进行相应的 设置。同时，a g e n t 还可以在发生故障时，主动向m a n a g e r 发送t r a p 报文，报告 发生的故障。 本文所讨论的s n m p 转换代理的研究与实现，涵盖了s n 仲管理模型中各个组 成部分。 m m 【2 1 1 是一个概念上的数据库，由被管理对象组成。每个管理代理管理m i b 中 属于自己的本地对象，这些对象的信息共同构成全网的m i b 。s n l 卿协议的核心是 被管理的对象。m i b 的结构必须符合使用t c p 口的i n t e m e t 的管理信息结构( s m i ) 删。r f c l l 5 5 中的管理信息结构详细描述了m l b 中对象的定义、组织、识别机制和 如何在协议上编码传输。s m i 关键之处在于被管对象的定义使用了a s n 1 矧语言来 描述。精确的定义使得变量格式、内容没有二义性。它为m i b 中的对象定义了模板。 事实上，i | 1 l 咖e t 的s m i 和相应的m i b 是独立于具体的管理协议的，这对供应商和 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 用户都有好处。 在s m i 定义下，m i b 【2 2 】中被管理对象具有三个属性： ( 1 ) 名字：m m 中。用a s n ，1 对每一个对象做出唯一的标识。a s n 1 定义了 一个层次结构的树状名称空间，名字反映了对象在层次结构中的位置，类似予 t c p 球的域名服务协议d n s 。m i b 中对象的名字也用一串整数和小数点未表示。 ( 2 ) 语法：语法是使用a s n 1 对一对象类型结构的正式定义，语法定义对应 于特殊对象的抽象数据结构。 为了给m m 中每一个对象做出正确的定义，每一个对象都应具有四个特性： 语法类型：指对象模型的数据类型。目前将对象分为1 2 类、3 个组。 访问：指每个对象的被访问级别，分为：只读、读写、只写、不可访问四 种。 状态：表示哪些设备或网络节点必须具备这个对象。其中m 如d a t o r v 表示必 须具备这类对象；哪i 衄a l 表示可有可无这类对象；o b s o l e t c 表示不需要实 现这类对象。 名字值：用来说明该对象中的、w u e 是什么类型的。 ( 3 ) 编码：一旦通过对管理信息采用a n s 1 格式编码、对象类型的实例被定 义和声明，其值可在m a 舱g c r 和a g c n t 之间传输。传输语法是基本编码规则b e r 【2 4 】。 b e r 是一个简单的递归算法，可以对任何a s n 1 格式定义的数值进行编码，产生 紧凑的字符串。 m i b 根据s m i 定义的对象类型，声明实例，并为其赋值。原来的m i b if 2 5 j 定 义了s n m p 的一个最小实体。对象定义主要用于配置、故障管理，特别是路由器和 网关等。包含1 1 4 个对象，分为8 组。m m 嗣中为s m 仰应用实体定义了若干 管理对象。其中包括s n m p 的各种服务原语、各种收发协议数据单元、各种差错指 示或统计变量等，凡s n l p 中可操作作的数据结构或变量都包含在内。新增5 7 个 对象2 个新组，基本反映了被管结点复杂性上的新要求。 2 3 协议报文格式 s n m p 协议规定的命令和响应报文用于网络管理站和代理进程间的各种对话， 协议数据单元p d u 则是s n m p 报文携带的核心部分，用来表示某一类管理操作( 例 如取得和设置管理对象) 和与该操作有关的变量名称。以下将介绍s n i p 各版本的 报文和p d u 格式。 9 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 2 3 1s n m p v l 、记c 格式 s n m p v l 和v 2 c 版本是目前网络设备对s n m p 支持最多的两个版本，s n m p v 2 c 在协议报文和p d u 格式方面，除了t r a p 格式与v 1 版本不一样以及比v l 版本增加 了i n f 0 i m 、g e t b u l k r c q u c s t 协议操作外，其余部分都相同阱。 1 、报文格式 臣亘丑王画五 圃 报文中的v e 璐i 叽版本字段是为了s n m p 的兼容性而设置的，c o m m u n j t v 共同 体名字段是一个用来验证身份的字符串。 2 、p d u 格式 在s n m p v l 和v 2 c 中，请求( 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 ) 和响应( g e t r e s p o n s e ) 以及s n i p v 2t r a pp d u 拥有共同的结构： r e q u e s t i di e r r o r s t a t u s | e r r o r i n d e xl v a r b i n d l is t r e q u e s t i d ( 请求i d ) 用来匹配发出的请求和接收到的响应报文； e r r o r s t a t u s ( 错误状态) 和e r r o r i n d e x ( 差错索引) 用来在响应报文中 指出获取m i b 变量的错误状态和位置； v a r b i n d l i s t ( 变量绑定列表) 则给出请求报文的o i d 列表或响应报文的 o i d 名值对应表。 s n m p v 2 的g e t b u l k r e q u e s t 格式同上，只是错误状态和差错索引处分别由 n o n r e p e a t e r s ( 不重复个数) 和m a x r e p e t i t i o n s ( 最大重复次数) 所代 替。 s n 聍v 1t r a p - p d u 由于包含的信息不同，结构上有所差别： 眦唧出e 旧引! 器。18 篙。：f v a 埘池衙 e n t e r p r i s e 企业字段含有产生陷阱的网络设备的对象标识： a g e n t a d d r 代理进程宇段存放着代理进程的i p 地址： g e n e r i c t r a p 一般陷阱用来表示s n 肝已定义的标准陷阱； s p e c i f i c t r a p 特定陷阱中包含为特定企业而定义的陷阱编码 t i m e s t a m p 时间戳字段包含陷阱产生的时问； 变量绑定列表则包含附加的实现信息。 1 0 硕士擘住论文 m a s t e r 。st h e s i s 2 3 2s n m p v 3 格式 s n m pv 3 【2 7 l 在s n m pv 2 基础之上增加了安全和管理机制，虽然s n m pv 3 中将 管理者和代理统称为s n m p 实体，但为了讨论的方便。以后的章节中仍按照其功能 的不同将实体区分为代理和管理者。s n m pv 3 定义了一种全新的报文格式，如图 2 2 所示啪1 。 ，】f l s g v e r s i o n m s z i d 报文头【 s z i 红s i z e m s g f l a g s - s c s e c i t y 如d e l ”c a u 也0 r i t t i e m i n e 功 s c u 也o r i t t t i v d 洫i i 璩b o o t s 融r 安全撒【m l u 也o r i t t 蛔e m i n e t h e m u s “n e m s u t h e n t i c a t i 巾缸a - 怕t e z s m l p n v t 盯p 缸执o t e r s c o n t “t e n l i n e 功 c o n t e x t 曩a e 报文致据区i 凹如勰陶i p d u 圜2 2s m 皿v 3 报文格式 m s g v e r s i o 的数据类型为整型，值为3 时表示为s n m p v 3 报文； m s g i d ( 消息d ) 的数据类型为整型，与p d u 中的r e q u e s t i d 作用类似，取值 为f e q u e s t i d + 1 ； m s g m a x s i z e ( 最大消息大小) 表示发送器可以支持的最大消息尺寸，一般取值 为：8 1 9 2 大小； m s g f l a g s ( 消息标志) 指示该消息能否导致生成r e p o n ，并且决定在消息发送 到通信线上之前是否应用安全级别，定义的3 位分别是f e p o r t a b l e f l a g 、a u t h f l a g 和 p r i v f l a g ，o 0 0 0 0 0 0 0 表示不验证不加密，0 0 0 0 0 0 0 1 表示验证不加密，o 0 0 0 0 0 1 1 表示 验证加密； m s g s e c u r i t y m o d e l ( 消息安全模型) 标识发送方用于生成该消息的安全模型，范 1 1 鉴 定 范 围 一 加密蔽围 下lili 围为o 到2 “一1 ，取值1 为v 1 ，2 为v 2 ，3 为u s m ； 安全参数取决于使用的安全模型，这些值将直接传递给映射到报头部分的 m s g s e c u r it y m o d e l 字段的安全模型； 消息的数据部分可以是加密的，也可以是未加密的普通文本。不管是加密的还 是普通文本，数据部分都包括了环境信息和一个有效的s n m pv 2 cp d u ，s n l v l pv 2 c p d u 格式可参照上一节。环境消息则包括上下文引擎标识符和环境名称。 2 4 协议实现简介 s n m p 协议的实现包括s 咖p 管理者、代理和转换代理的实现，本文主要讨论 可在管理端实现的s n m p 管理者和转换代理的实现。 无论是s n m p 管理者还是转换代理的实现，首先都需要实现对m i b 的编译和解 析，即对采用a s n 1 语法定义的标准m i b 信息项以及各网络设备生产商自定义的 m i b 信息项进行预处理。之所以要进行预处理，是因为m i b 信息总是不断地被扩 充，只有对m i b 进行动态编译，才可以保证网络管理平台及时适应 【i b 信息的扩 充和变化，并可使s