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东北大学博士学位论文 摘要 分布式网络自管理模型及相关问题研究 摘要 随着网络向大规模、异构方向快速发展，传统网络管理无法满足网络发展的 需要，分布式网络管理成为研究热点和发展趋势。本文在对分布式网络的特点及 现有分布式网络管理技术进行深入分析的基础上，针对当前存在的一些有待解决 的问题进行了研究。研究目标是为大规模、异构网络提供一个分布式、自治的网 络管理模型，基于分布式管理结构对网络进行自动、自主、自适应的管理。本文 从体系结构和管理机制入手，提出了以下几个方面的研究成果： ( 1 ) 分布式网络自管理模型 在分布式网络管理中，网络节点数量多、种类多样，传统的“管理员密集” 模式要求管理员必须对网络资源和管理策略有准确、深入的了解，并且能够根据 网络的实际情况及时地调整和更新管理任务。这种依靠管理员主观决策和手工介 入的管理模式导致了网络管理的低效率和高出错率等问题，给闩常网络管理和运 营带来了障碍。本文提出一个分布式网络自管理模型，从自动初始化和动念自管 理两个方面实现对网络自动、自主和自适应的管理。提出基于管理站分层、管理 任务分布的网络管理体系结构，不仅适应了网络管理的层次化要求，而且提高了 管理域的自适应管理能力；在实现自动初始化的过程中，提出管理定位服务这一 关键技术，在多管理域、多管理者协同工作的管理结构中为网络节点自动定位管 理域和管理者，并根据节点属性为其配置初始管理任务：在实现动态自管理的过 程中，提出基于事件驱动的管理任务调度机制，管理者根据管理对象发出的事件 动态地为被管节点扩展管理任务，以避免由于运行大量静态任务造成系统负载过 大的问题，实现管理任务的动态自适应调整。模型减少了管理员手工介入和主观 决策的负荷，提高了网络管理的自治性和管理效率。 ( 2 ) 分布式可伸缩事件关联机制 传统事件关联技术无法有效满足分布式网络管理的需求，本文提出一种分布 式可伸缩事件关联机帛i j - - d s e c ，采用先分布再集中的关联模式与自适应可伸缩 的关联关系。定义了本地关联和网络关联两个过程，首先由设备进行本地关联， 东北失学博士学位论文摘要 而后各地关联结果汇总到管理平台进行网络关联，既符合管理任务动态分布的特 点，又减少了事件传输的网络消耗，均衡了管理平台的负载；将事件的关联关系 与管理任务的关联关系相结合，根据管理任务在设备端的动态配置情况构建白适 应可伸缩的关联关系，使事件的关联关系从静态变为动态，能够随着管理任务的 动态调整( 扩展或撤销) 而自适应伸缩( 伸展或收缩) ，从而消除了传统算法在处 理分布式管理时的冗余计算，提高了关联的灵活性；d s e c 支持对逻辑事件的推 理，从而使关联关系更加适合网络的实际运行。同时，在改进c a u s a l i t yg r a p h 算 法的基础上提出了机制的相关算法。 ( 3 ) 基于移动代码的网络管理框架 根据管理信息的实时性和非实时性特征，本文提出了两种基于移动代码的管 理任务分派机制：基于移动代理的管理域轮询机制和基于远程计算的节点驻留机 制。基于移动代码的管理框架进一步提高了体系结构的可扩展性和管理机制的自 治性。 此外，本文在网络自管理模型的基础上建立了一个基于移动代理的分布式网 络自管理系统。通过对具有代表性的管理应用的测试，验证了网络自管理模型体 系结构与管理机制的有效性；从性能上来看，基于移动代理的管理框架与传统的 s n m p 管理相比，在大规模网络环境中无论是带宽消耗还是响应时间都具有更加 优越的性能。 本文的研究背景和内容来源于作者攻读博士期间于东北大学计算机软件国家 工程研究中心从事的网络管理方面的理论研究和工程实践，本文的研究工作属于 教育部科学技术研究重点项目“远程教学管理平台一智能网络监控系统”及东北 大学学科建设项目“计算机网络管理和网络安全系统关键技术研究”的核心部分。 其中，智能网络监控系统已经i l i o n 通过教育部的验收，并成功地应用在网络管理 的实际工作中。研究和实践表明，本文的研究工作具有一定的理论价值和应用价 值。这些研究为大规模分布式网络提供了理论基础和方法，并从实践上证明了理 论的可行性和推广性。 关键词：分布式网络管理，管理员密集，网络白管理，自动初始化，动态自管理， 事件驱动，管理任务动态自适应调整，基于移动代码的网络管理，分布式事件关 联，可伸缩关联关系，因果关系，移动代理 i l l 东北大学博士学位论文 a b s i r a c t r e s e a r c ho nd i s t r i b u t e dn e t w o r k s e l f - m a n a g e m e n tm o d e la n d s o m ek e yp r o b l e m s a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fn e t w o r kt o l a r g e s c a l ea n dh e t e r o g e n e i t y , t h e t r a d i t i o n a ln e t w o r km a n a g e m e n ti sn o tw o r k i n gw e l lf o rt h en e wr e q u i r e m e n t t h e d i s t r i b u t e dn e t w o r k m a n a g e m e n t b e c o m e sa n i m p o r t a n t r e s e a r c h t o p i ca n d d e v e l o p m e n tt r e n d ，b a s e do nt h ec o n s i d e r a t i o no fd i s t r i b u t e dn e t w o r kc h a r a c t e r i s t i c s a n da n a l y s eo fc u r r e n td i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n tt e c h n i q u e s ，t h er e s e a r c ho b j e c t o ft h i st h e s i si st op r o p o s ead i s t r i b u t e ds e l f - m a n a g e m e n ts o l u t i o nf o rl a r g e s c a l ea n d h e t e r o g e n e o u sn e t w o r k am o d e li sd e s i g n e dt oa p p l yt h es o l u t i o nf o rp r o v i d i n gt h e f u n c t i o no fa u t o m a t i o n ，a u t o n o m ya n ds e l f - a d a p t a t i o nt on e t w o r km a n a g e m e n t b a s e d o nt h ek e ya s p e c t s ，a r c h i t e c t u r ea n dm e c h a n i s m ，o fn e t w o r km a n a g e m e n t ，s o m e o r i g i n a lr e s e a r c ha sf o l l o w ： ( 1 ) d i s t r i b u t e dn e t w o r ks e l f - m a n a g e m e n tm o d e l b e c a u s en e t w o r kn o d e si nd i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n ta r el a r g e ，d i s p e r s e d a n d d i v e r s e ，t r a d i t i o n a lo p e r a t o r i n t e n s i v em a n a g e m e n t m o d e r e q u i r e s m u c h i n t e r v e n t i o nf r o ml a b o r s ，w h oh a v et on o to n l ym a s t e rt h ee x a c ta n dd e e pk n o w l e d g e o f n e t w o r kr e s o u r c e sa n dm a n a g e m e n tr u l e s ，b u ta l s oa d j u s tm a n a g e m e n tt a s kb a s e do n t h er e a ls i t u a t i o no fn e t w o r k ，t h i so p e r a t o r - i n t e n s i v en e t w o r km a n a g e m e n tm o d e r e s u l t si nl o we f f i c i e n c ya n dh i 曲p r o n e n e s st oe l t o r an e t w o r ks e l f _ m a n a g e m e n t m o d e li sp r e s e n t e dt os o l v ei t t h i sm o d e li m p r o v e st h ea u t o m a t i c ，a u t o n o m o u sa n d s e l f - a d a p t i n gm a n a g e m e n ti nt w oa s p e c t s ：a u t o m a t i c i n i t i a l i z a t i o na n dd y n a m i c s e l f - m a n a g e m e n t i nt h ep r o c e s so fa u t o m a t i ci n i t i a l i z a t i o n ，m a n a g e m e u tl o c a t i n g s e r v i c e ( m l s ) i sp r e s e n t e d t ol o c a t et h e p r o p e rm a n a g e r se f f i c i e n t l y i na m u l t i m a n a g e re n v i r o n m e n t ，a s w e l la sa c t i v a t et h ei n i t i a l m a n a g e m e n t t a s k s a u t o m a t i c a l l y i nt h ep r o c e s s o fd y n a m i cs e l f - m a n a g e m e n t ，t h ee v e n t d r i v e n m a n a g e m e n tt a s kc o n f i g u r a t i o nm e c h a n i s mi sp r e s e n t e dt oe x t e n dm a n a g e m e n tt a s k o n t h e f l yt ot h em a n a g e dn o d e ，i na d d i t i o n ，t h ea r c h i t e c t u r eb a s e do nh i e r a r c h i c a l m a n a g e m e n ts t a t i o na n dd i s t r i b u t e dm a n a g e m e n tt a s ki sp r o p o s e dt ow e l la d a p tt h e l a r g e s c a l en e t w o r k i v 东北大学博士学位论文 a b s t r a c t _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ - _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ h _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ 一 ( 2 ) d i s t r i b u t e ds c a l a b l ee v e n tc o r r e l a t i o nm e c h a n i s m t h ee x i s t i n ge v e n tc o r r e l a t i o nm e t h o d s ，w h i c ha r ei m p l e m e n t e di nc e m r a l i z e d s t y l e ，c a n n o tw o r ke f f e c t i v e l yi n d i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t w ep r e s e n ta d i s t r i b u t e ds c a l a b l ee v e n tc o r r e l a t i o n ( d s e c ) m e c h a n i s mt os o l v et h i sp r o b l e m d s e ci sd i v i d e di n t ot w os t e p s ，l o c a lc o r r e l a t i o na n dn e t w o r kc o r r e l a t i o n f i r s t l y ，i t a u t o m a t i c a l l yc o n s t r u c t sl o c a lc o r r e l a t i o ng r a p ha c c o r d i n gt ot h ec o n f i g u r a t i o no f m a n a g e m e n tt a s k sa s s i g n e db ym a n a g e m e n ts t a t i o n ，a n dm a k e sc o r r e l a t i o no fe v e n t s e m i t t e dl o c a l l y s e c o n d l ye a c hn e t w o r kc o m p o n e n ts e n d si t sl o c a lc o r r e l a t e dr e s u l tt o m a n a g e m a n ts t a t i o nt om a k ef i n a lr e a s o n i n gi nn e t w o r ke n v i r o n m e n t t h em a n a g e m e n t s t a t i o nw i l ld e d u c ei ft h e r ei sa n yp r o b l e mn o to b s e r v a b l ei ni n d i v i d u a lc o m p o n e n l sb u t h a p p e n i n gi nn e t w o r k t h u s ，d s e cd e c o m p o s e st h ec o m p l e x i t yo fe v e n tc o r r e l a t i o ni n b o t hn e t w o r kc o m p o n e n ta n dm a n a g e m e n ts t a t i o n ，a n de l i m i n a t e st h er e d u n d a n c y c o m p u t a t i o no ft r a d i t i o n a la l g o r i t h m s i na d d i t i o n ，t h em e c h a n i s mm a k e se v e n t c o r r e l a t i o ng r a p hb a s e do nt h ec o r r e l a t i o no fm a n a g e m e n tt a s k s i ta c h i e v e ss c a l a b i l i t y b ye x t e n d i n go rs h r i n k i n gl o c a lc o r r e l a t i o ng r a p ha d a p t i v e l ya c c o r d i n gt od y n a m i c e x t e n s i o no rr e t r a c t i o no fm a n a g e m e n tt a s k s ，s oi ti so fg r e a tf l e x i b i l i t y w ea l s o p r o p o s ef i v ea l g o r i t h m so fd s e cb ye n h a n c i n gt h ea l g o r i t h mo fc a u s a l i t yg r a p h ( 3 ) m o b i l ec o d eb a s e dn e t w o r km a n a g e m e n tf r a m e w o r k m o b i l ec o d eb a s e di n f r a s t r u c t u r et r a n s i t st h em a n a g e m e n tm o d ef r o mt r a d i t i o n a l p o l l i n go fm a n a g e m e n ts t a t i o nt od e l e g a t i o no fm a n a g e m e n tt a s kw h i c hi se x e c u t e da t m a n a g e dn o d ea u t o n o m o u s l y t h ei n f o r m a t i o nb e t w e e nm a n a g e m e n ts t a t i o na n da g e n t i sc l a s s i f i e dt oe v e n tr e p o r ta n dp e r f o r m a n c es t a t i s t i c s t h e r ep r e s e n tt w om e c h a n i s m s o fd i s p a t c h i n gm a n a g e m e n tt a s k ，r e m o t ee v a l u a t i o nb a s e dn o d e - r e s i d e n to n ea n d m o b i l ea g e n tb a s e dm a n a g e m e n td o m a i np o l l i n go n e t h es e c o n dm e c h a n i s ma p p l i e s d i f f e r e n tp o l l i n gr u l ea c c o r d i n gt or e a lo rn o tr e a ls t a t i s t i c s t h em o b i l ec o d eb a s e d i n f r a s t r u c t u r ei m p r o v e st h ef l e x i b i l i t ya n da u t o n o m yo f t h em o d e l t h ew o r ko ft h i sd i s s e r t a t i o nb e l o n g st ot h es c i e n c ea n dt e c t m o l o g ye m p h a s i s p r o j e c to fm i n i s t r yo fe d u c a t i o n ，n a m e d n e t w o r km a n a g e m e n tp l a t f o r mf o rd i s t a n c e e d u c t i o n i n t e l l i g e n tn e t a v o r km a n a g e m e n ts y s t e m a n dt h em a j o rd e v e l o p m e n t p r o j e c to fn o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y , n a m e d k e yt e c h n i q u e so nc o m p u t e rn e t w o r k v 东北大学博士学位论文 a b s c r a c m a n a g e m e n ta n dn e t w o r ks e c u r i t ys y s t e m ”t h ef o r m e rp r o j e c th a sb e e ns u c c e s s f u l l y c h e c k e da n da c c e p t e db ym i n i s t r yo fe d u c a t i o n u n d e rt h es t e e r i n go ft h ea r c h i t e c t u r e a n dm a n a g e m e n tm e c h a n i s mp r o p o s e di nt h i sd i s s e r t a t i o n ，an e t w o r ks e l f - m a n a g e m e n t s y s t e mi sc o n s t r u c t e do nt h en o r t h e a s t e r nn o d eo fc e r n e ta n dn e t w o r kc e n t e ro ft h e n e u s o f fg r o u p t h ed i s s e r t a t i o nc a nn o to n l yp r o v i d et h e o r e t i cb u ta l s oa p p l i e d r e f e r e n c ef o r c o n s t r u c t i n g t h ed i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m t h e d e m o n s t r a t i n gs y s t e mp r o v e st h ea v a i l a b i l i t ya n dh i g he f f i c i e n c yo ft h et h e o r yi n p r a c t i c e k e yw o r d s ：d i s t r i b u t e d n e t w o r k m a n a g e m e n t ，o p e r a t o r i n t e n s i v e ，n e t w o r k s e l f - m a n a g e m e n t ，a u t o m a t i ci n i t i a l i z a t i o n ，d y n a m i cs e l f - m a n a g e m e n t ，e v e n t d r i v e n ， s e l f - a d a p t i n ga d j u s t m e n t o fm a n a g e m e n tt a s k ，m o b i l ec o d eb a s e dn e t w o r k m a n a g e m e n t ，d i s t r i b u t e de v e n tc o r r e l a t i o n ，s c a l a b l ec o r r e l a t i o n ，c a u s a l i t y , m o b i l e a g e n t v i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：多朽匆 日期：口印f 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、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 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 学位论文作者签名：歹匆矽 日期：幽啦占 另外，如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为 同意。 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 东北托学博士学位论丈 第一章绪论 第一章绪论 网络管理是随着1 9 6 9 年世界上第一个计算机网络一a ) a n e t 的产生而产生 的，随后的一些网络结构，例如i b m 的s n a 、d e c 的d n a 、a p p l e 的a p p l e t a l k 等，也都有相应的管理系统。但是，因为当时的网络规模较小、复杂性不高，一 个简单的专用网络管理系统就可以满足网络正常工作的需要，所以对网络管理的 研究较少。在7 0 年代t c p i p 网络技术的早期，其协议族的子协议一i c m p 成为 当时网络管理使用的主要协议，网络管理员使用的最普遍的工具就是p i n g 。8 0 年 代后期，随着互联网在全球的普及，网络管理技术也随之丰富起来，并且得到广 泛应用，特别是s n m p 协议取得了迅速发展，到目前为止，己被众多厂商设备所 支持，成为全球网络管理的事实标准。 随着网络的快速发展，当前网络的特点是：1 ) 规模不断扩大，复杂性不断增 加，一个网络往往由若干子网组成，网络资源不再局限于网络设备，而是包含网 络应用、服务甚至进程，并且广泛地分布在相互分离的地理位置上；2 ) 集成多种 n o s 平台，异构性越来越高，包括不同厂家、公司的网络设备和通信设备等；3 ) 承载各种新型应用，如远程教育、电子商务、v p n 、v o i p 等，这些应用要求网络 能够提供高性能、高可靠性和安全性的保障。在这种环境下，网络管理系统面临 着新的挑战，在满足网络发展需要的同时应发挥更为重要的作用。 1 1 研究背景 在实际应用的驱动下，网络管理技术已成为涉及通信和计算机领域的重点研 究课题。当前两种主要的网络管理方案是i e t f 的s n m p 口7 】和o s i 的c m i p ，前者 的特点是简单，是i n t e r n e t 网络管理协议标准及工业标准；后者的特点是全面， 接1 2 1 描述和体系描述都很强大，但过于复杂，大多应用在电信网管领域中。二者 的共同点是采用客户端服务器计算模式，大部分的网管计算都由管理站来完成， 是一种集中式的、单序的、反应式方法。这种管理结构的优点在于：设计简单， 实现容易；被管网络对象管理负载较轻；网络管理员易于掌握整个网络的情况。 然而随着网络向大规模和异构方向快速发展，这种传统的网络管理方案无论在体 东北大学博士学位论文 第一章绪论 系结构上还是在管理机制上都无法胜任新的需求，其缺点主要表现在管理性能、 可扩展性和灵活性上： 传统的网络管理采用管理者代理通信机制，管理的交互基于集中式模 型，一个中心管理站负责收集和处理来自于物理上分布的代理的数据。当 管理站处理网络中大量的管理数据时会成为瓶颈，管理站的失效将导致整 个管理系统崩溃； 管理站和代理之间大量的信息交换造成网络带宽的极大浪费，所带来的 “漏斗”式流量会使网络负载过大。在网络负载重的时候，网管操作却更 加剧了网络的繁忙程度； 管理站与代理的通信只能是同步的，轮询机制无法实时反映网络的实际运 行状态：另外，管理站需要发出一个请求包来取回一个信息包，这会导致 大量的路由信息并产生延迟，影响数据的准确性； 由于在服务器上描述服务被执行的代码和客户端上描述怎样请求远程服 务的代码是与主机静态绑定的，一旦管理协议、管理信息库或代理本身需 要改进，更换部署在网络中的代理将是一件费力的工作，同时，这种集中 式管理结构不能动态地扩展服务器能力。 传统网络管理已经无法满足当前网络的需要，适合大规模网络的分布式网络 管理应运而生，近年来针对大规模分布式网络管理的研究非常活跃。首先， r m o n t 7 “、s n m p v 2 a “、s n m p v j 5 2 1 协议的提出不同程度地增加了s n m p 的分布 式处理功能，但由于它们的功能极大地取决于所定义的m i b ，而m i b 的定义又 是通过代理的代码实现的，增加新的功能就意味着修改原有代码来生成瓤的代理， 所以r m o n 、s n m p v 2 和s n m p v 3 仍没有从根本上解决集中管理带来的问题；另 一方面，它们实现的仅仅是一种弱分布的结构，即对整个网络的管理是由多个管 理站完成，代理的角色仍然只是数据的收集者，无法对数据进行任何处理。 网络设备性能的提高和新技术的出现为分布式网络管理的进一步发展提供了 物质基础，软件工程领域也为分布式网络管理适时地提供了分布式技术和工具。 1 9 9 1 年，y e m i n i 和g o l d s z m i d t 提出了一种新型的分布式网络管理方案一委托管 t 里( m a n a g e m e n tb yd e l e g a t i o n ，m b d ) 1 4 , 7 2 ，网络管理任务不再局限在几个高性能的 管理站，而是分配给所有管理者和代理共同完成，代理由单一的数据收集者上升 为管理实体。m b d 的提出促进了分布式网络管理的发展，具有里程碑的意义。 2 一 东北大学博士学位论文 第一章绪论 m b d 模型的一个缺点是对每一个节点都进行远程执行的调用，实际一k ，并不是每 个节点都需要采用这种方式，而应根据不同的管理任务、特定的管理功能和相关 参数采取不同的管理模式。m b d 被提出后，研究界又相继提出了多种分布式管理 方案，如o s f 的d m e 结构4 】、n mf o r u m 的o m n i p o i n t 计划1 1 ”、基于c o r b a 的网络管理即6 1 、基于w b m 的网络管蔓a 4 5 , 7 0 1 以及基于移动代理的网络管理 嘶，9 ，3 0 , 1 0 5 , 1 0 7 等。 1 2 问题的提出及课题的意义 当| i 针对分布式网络管理的研究采用了不同的技术和方法，针对不同的网络 环境和应用需求，提出了不同模式的网络管理结构，在通信方法、轮询方式、自 治性及可扩展性等方面有各自的特点。然而，大规模分布式网络管理还处于研究 阶段，仍然存在很多有待解决的问题： 体系结构问题 当前网络管理系统的体系结构在可扩展性、灵活性和结构优化等方面都存在 不足，大多采用的是管理站的层次化结构，这种结构是根据管理站所辖的地理范 围或管理功能进行分层管理，而实际执行管理任务的实体对底层网络对象的管理 结构还是集中式的。 异构系统的互操作问题 要实现分布式异构网络环境的高效互通需要有两方面的支持，一是要有一个 跨平台通信模型，二是要有一种信息转换机制。前者的实现主要采用基于j v m 的 第三方通信平台，例如移动代理平台；后者可以通过转换代理或特定协议来实现。 选择何种通信模型和信息转换机制、是否需要进行改进成为一个关键问题。 管理员密集问题 当前的网络管理系统普遍存在“管理员密集( o p e r a t o r - i n t e n s i v e ) 【】，2 1 ”问题，即 从网络资源的发现到管理任务的决定和分配都部分地或者完全地由管理员参与完 成。在大规模分布式网络和应用环境中，网络对象的数量较大，规模可变，这种 传统的管理模式使得管理员在配置、监控和维护网络运行的过程中承担了大量纷 繁复杂的工作，同时也增加了由于手工操作和主观决策所导致的网络管理的低效 率和高出错率。新型网络管理系统应该使管理员的职能从开常监控的细节上升到 一3 一 东北大学博士学位论文 第一章绪论 只对必要的或较为复杂的网络事务进行处理的级别上。 管理任务配置问题 当前的网络管理系统普遍采用管理任务的静态配置机制，系统只能执行预先 指定的管理任务，不能在运行过程中根据网络资源的实际状态动态改变，管理任 务的升级或扩展也无法自动完成。大规模分布式网络存在大量网络实体和应用， 不同的应用对网络管理有不同的要求，甚至相同的应用在不同的时问段对网络管 理的要求都不同，因此，管理任务的配置方式应该是动态的并且具有自适应调整 能力。 分布式环境下的“事件风暴”处理问题 网络对象在运行过程中一旦发生故障，就会引发相关其他对象同时产生事件， 在大规模网络环境中极易引起“事件风暴”的发生，故障根源往往会淹没在风暴 中。这些事件往往相互关联，因而事件关联机制一直是研究故障管理领域里的热 点，它的发展伴随着网络管理从集中式走向分布式，然而，集中式结构下的事件 关联机制无法直接移植到分布式结构中来。 作者在课题工作中就以上问题展开了研究，本课题主要有两方面的意义：一、 满足大规模分布式网络对网络管理提出的新的要求；二、针对国家8 6 3 高科技研 究发展计划基金( 8 6 3 3 1 7 一0 1 0 3 9 9 ) 、国家教育部科学技术研究重点项目“远程教 学管理平台一智能网络监控系统”及东北大学学科建设项目“计算机网络管理和 网络安全系统关键技术研究”，结合作者在 东北大学计算机软件国家工程研究中心从 事的网络管理方面的理论研究和工程实 践，提出了本文的基本思想及若干关键技 术，提出了一个满足大规模网络的分布式 网络管理模型。 1 3 研究目标和主要研究工作 本文以i s o 和i e t f 的网络管理规范 框架( 如图1 1 所示) 为研究路线，对大 规模网络管理进行全面深入的研究。该框 d 图1 1 网络管理规范框架 f i g 1 1n e t w o r km a n a g e m e n tf r a m e w o r k 东北大学博士学位论文 第一章绪论 架的定义包含四个部分：体系结构模型、信息模型、通信模型和监控模型，其中 信息模型、通信模型和监控模型又统称为管理机制。网络管理机制建立在体系结 构模型之上，和体系结构共同构成了网络管理系统的全部，决定了网络管理系统 的性能。 本文的研究目标是为大规模、异构网络提供一个分布式、自治的网络管理模 型，基于分布式体系结构对网络进行自动、自主、自适应的管理。围绕研究目标， 在对现有分布式网络管理体系结构和管理机制进行分析的基础上，本文提出一个 分布式网络自管理模型，该模型应具备如下功能： 具备管理大规模网络的能力。能够有效地管理大量物理上分布的网络资 源，并且不再局限于网络设备，而是包含网络应用、服务甚至进程； 具备跨越不同系统平台的能力。能够管理那些类型( 例如，路由器和个人 电脑) 和性能( 例如，工作站和p d a ) 异构并且不兼容的设备； 具备快速高效监控网络的能力。能够在保持轻量级管理负荷的前提下，对 网络资源进行自动、自主、自适应的管理。 相应地，对浚模型的研究包括两方面的内容： 可扩展的、灵活的分布式网络管理体系结构 分布式体系结构是分布式网络管理的基础，层次型分布式体系结构能够从纵 向上按照物理因素或逻辑因素将管理站划分为多个层次，对管理员指定的管理应 用逐层分割，从横向上能够更为简单地处理多管理站的协同工作，这种结构充分 满足了网络管理的层次化要求；具备移动性的分布式体系结构能够将管理任务灵 活地分布到管理域中，不仅增加了结构的可扩展性同时提高了管理域的自适应管 理能力。因而本文所提出的体系结构应结合层次型和移动性两种结构的优势，分 别应用到管理站的结构和实际对网络对象进行管理的实体的结构中去。 具有自动、自主和自适应能力的管理机制 在多个管理站协同工作的环境中，当有新资源加入到网络中时，管理系统能 够自动发现，并且根据资源的属性自动为其配置管理任务；而后，管理任务能够 在被管资源中自主运行，并且根据资源的实时工作状态进行动态自适应调整。 1 4 论文结构及章节安排 5 东北大学博士学位论文第一章绪论 本文的结构和章节安排如图1 ，2 所示。 图1 2 本文结构及蕈节安排 f i g 1 2s t r u c t u r eo f t h ed i s s e r t a t i o n 第一章阐述了课题的研究背景，针对当前网络的特点及网络管理系统所存在 的问题，给出了课题的研究目标和研究路线，概述了主要研究工作和课题的意义。 第二章是对本文主要的两个研究领域一分布式网络管理和网络管理自治性的 研究综述。首先从网络管理的基本概念和网络管理协议出发，针对三种典型的体 系结构进行了描述，而后对传统网络管理到分布式网络管理的发展历程和几种典 6 东北大学博士学位论文 堑二主堕笙 最后就网络管理自治性的发展和研究现状进 型的分布式网络管理技术作了介绍 行了阐述。 第三章提出了一个分布式网络自管理模型，定义t * h 关概念，提出一个基于 管理站分层、管理任务分布的体系结构，并对模型结构及基于移动代码的网络管 理框架进行了描述。 第四章提出了分布式网络自管理模型的管理机制，即自动初始化和动态自管 理两个过程。在实现这两个机制的过程中提出了管理定位服务、基于移动代码的 管理任务分派机制及基于事件驱动的管理任务调度机制等关键技术。 第五章首先阐述了网络事件在分布式网络管理中的重要性，并对现有事件关 联机制作了介绍和分析，在此基础上提出了一个分布式可伸缩事件关联机制，分 别阐述了机制的工作原理，描述了机制实现的相关算法，给出了原型系统和应用 实例。 第六章以“教育部科学技术研究重点项目一远程教学管理平台”及“东北大 学学科建设项目一计算机网络管理和网络安全系统关键技术研究”为背景，依托 东北大学计算机软件国家工程研究中心及c e r n e t 东北地区中心的网络环境，以 本文所提出的思想和设计为核心，实现了一个基于移动代理的分布式网络自管理 系统。给出系统模型结构，阐述了基于移动代理框架的功能设计，提出了故障报 表系统及安全认证方法，最后通过对若干管理应用的试验，验证了模型的有效性， 并对系统性能进行了评估。 第七章对全文进行总结并对未来的工作进行展望。 7 东北大学博士学位论文 第二章分布式网络管理及网络管理自治性的研究现状 第二章分布式网络管理及网络管理自治性 的研究现状 随着网络节点数量的增加以及用户对网络性能与可靠性要求的提高，传统网 络管理已经无法适应r 趋复杂的管理需求，促使业界开始对传统网络管理重新进 行审视，从而推动了分布式网络管理的发展。在大规模网络管理中，“管理员密集” 问题不仅给日常网络管理和运营带来了障碍，也影向了企业网络的战略性部署与 扩张，而且每一种新兴网络技术都需要相应的专业技术人员，对企业而言，也是 不现实的。在这种情况下，企业用户对网络自动化管理的需求f | 趋高涨。 2 1 网络管理的基本概念 一个组织花费大量时间和资金建立起来的复杂的计算机网络，需要不断地进 行维护。公司投入一个或多个网络管理员维护一个网络，其性能价格比远没有让 一个系统自动地完成大部分工作，而管理员只完成必要任务的性能价格比高。由 此产生了网络管理的概念。一般来说，网络管理就是控制一个复杂的计算机网络 使得它具有最高的效率和生产力的过程。网络管理的目的是维护网络的正常运 行，使网络资源得到更加有效的利用。网络管理包括两个过程：对网络资源的监 视和控制，网络监视包括数据收集、数据处理和数据分析，网络控制包括配置管 理对象和实施管理动作。 国际标准化组织在i s o i e c7 4 9 8 4 中定义并描述了网络管理的术语和概念： 系统的功能：即一个网络管理系统应具有哪些功能。i s o 定义了网络管理 的五个功能域：故障管理、性能管理、配置管理、计费管理和安全管理。 在网络管理站的实现中，这五个功能域被看作是最高层的命令集，管理应 用也按照五个功能域进行分类。 网络资源的表示：网络管理很大一部分是对网络中资源的管理。网络中的 资源就是指网络中的硬件、软件以及所提供的服务等。一个网络管理系统 必须将它们表示出来，才能对其进行管理。 一8 一 东北大学博士学位论文 第二章分布式网络管理及网络管理自治性的研究现状 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管理信息的传 递来实现。管理信息应如何表示、怎样传递、传递的协议是什么，这都是 一个网络管理系统必须考虑的问题。 系统的结构：即网络管理系统的结构是怎样的。 网络管理系统主要由四个部分组成：若干代理，至少一个管理者，一种公共 网络管理协议及一种或多种管理信息库。在传统网络管理中，一般采用管理者一 代理模型，如图2 1 所示。管理者可以是工作站、微机等，一般位于网络系