（计算机应用技术专业论文）基于netconf的网络管理者的研究与实现.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 摘要 计算机网络自上个世纪5 0 年代产生至今，已经历了半个多世纪的发展。如今 网络已经成为我们生活中不可或缺的一部分了，i n t e n l e t 、局域网，甚至手机通信的 g p r s ，都处处反映着网络的力量。随着网络的发展，拉动了一些新兴产业，如网 络游戏，网络聊天，网上影视下载的飞速发展。同时，网络传媒，电子商务等给更 多企业带来了无限的商机。 计算机网络管理技术与计算机网络息息相关，随着计算机网络特别是m t e m e t 的飞速发展，计算机网络管理技术也变得日益重要起来。近1 0 年来，网络的规模 急速扩大，网络复杂性不断增强，传统的简单网络管理协议( s n m p ) 已经越来越 不能满足网络管理的要求，它在配置管理方面的先天不足使用户感到越来越不能忍 受。在此背景下，匝t f 的n e t c 饼师工作组研究形成了网络管理协议n e t c o n f ， 该协议自推出就广受好评，并于2 0 0 6 年1 2 月正式成为标准。 n e t c o n f 协议完全基于删l ，它的消息报文和管理数据全部用x m l 描述， 很好的将) ( m l 的优势应用于网络管理，这使得它将成为下一代网络管理的最佳解决 方案。目前国际很多知名研究机构和各大网络设备生产厂商都加入到对n e t c o n f 协议的研究与实现中。本文正是根据下一代互联网的发展前景和下一代互联网网络 管理的应用需求，研究将n e t c o n f 协议适用到下一代互联网的网络管理中等相关 问题。 本文在对目前应用广泛的几大网络管理技术进行分析之后，仔细研读了 n e t c o n f 协议，并提出了一种基于n e t c o n f 协议的网络管理管理者的解决方案；利 用) 叫l 描述网络管理信息和网络管理报文；采用h t t p 协议绑定s o a p 的方式进行传 输；并考虑到与现存的网络管理协议兼容的问题，引入了一个转换网关，能够实现 n e t c 吓到s n l 旧协议以及n e t c o n f 到如t e l i l e t 等公有协议之间的相互转换；此 外，对于n e t c o n f 中尚未讨论的内容层，本文在对目前几种主流的数据建模语言 进行综合分析后，提出一套适合n e t c o n f 内容层的解决方案，增强了对下一代互 联网的可配置性。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：n e t c o n f ；网络管理；订l ；s o a p ；数据模型；转换网关 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s a b s t r a c t t h ec o m p u t e rn e 帆o r kh 勰g r 0 、釉f 斫m o r et 1 1 a nh a l fac e n t u 叫s i n c ei tg e l l e m t e di n l e5 0 so f t l l el a s tc e i l t u n o w n e 咐o r kb e c o m e sap a no f o u rl i f e ，i i l t e m e t 、t 1 1 el ，a n a n de v e l lt h eg p r sf o rt h em o b i l ec o m m u i l i c a t i o na j lr e f l e c tt h ep o w e ro ft h en e t w o r k a st h en e 觚o r kd e v e l o p s ，i tb r i n 黟s o m er i s i n gi n d u s 撕e ss u c ha sm en e t 、) l ，o r kg 锄鼯、 n e t w o r kc h a t t i n ga n dd o w n l o a d i n gt h ef i l ma n dv i d e of 而mt h ew e b a tt h es a m et i m e ， n e m o r km e d i aa n dt h ee b u s i n e s sb r i n gt r c l m e n d o u sc h a n c et om a n y e n t e 巾n s e s t h en e t w o r km a n a g e m e n tt e c l l l l o l o g yd e v e l o p sc l o s e l yi n t e r r e l a t e dt ot h ec o 瑚l p u t e r n e 眦o r k ，t h et e c h n o l o g yo fn e 似o r km a n a g e m e n tb e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p o n a i l t s i n c et h er a p i d l yd e v e l o p m e n t so ft h ec o m p u t e rn e 帆o r ke s p e c i a l l yf o r t h e 目? o w i n go fm e 1 1 1 t e r n e t 1 nr e c e n t10y e a r s ，t h en e t 、o r kh a s 伊o w ni n t ol a 玛es c a l ea 1 1 dm o r ec o m p l i c a t e d o n e ，t h et r a d i t i o n a ls n m pc a i l tm e e tn o w a d a y sn e t w o r km a n a g e m e n tr e q u i r e m e n t s p e o p l ec a nn o ts t a n dt h eb o mc o n g e n i t a l l yd e n c i e n to f t h ec o n 6 9 u r a t i o nm a l l a g e m e n t s 0 a r e rh a r ds t u d y ，t h ei e t ea 1 1 dn e t c o n fm a d en e wn e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l n e t c o n fw h i c hr e c e i v e dw a n na p p l a u s ew h e ni td i s t r i b u t e da n di tw a si n t e n d e dt ob e t h es t a n d a r dp r o t o c o l i nn o v 12 ，2 0 0 6 t h en e t c o n f p r o t o c o l t o t a l l yb a s e so nt h e ) a l ，i t sm a s s a g e s 锄dm 锄a g 锄e n t d a t ab o t ha r ed e s c 舶e db y 讧l ，i t a p p l i e st l l ea d v a j l t a g eo fx m lt o n e 觚o r k m a n a g e m e n tw e l l ，w h i c hm a k e si tt ob et h eb e s ts o l u t i o no ft h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k m a l l a g e m e n t a tt h ep r e s e n tt i m e ，m a n yi n t e m a t i o n a lw e l l 一k n o 、v nr e s e a r c hi n s t i t u t e sa n d n e 觚o r ke q u i p m e n tm a n u f 犯t l l r e r sh a v ep a i da n e m i o nt ot h es t u d ya 1 1 dr e a l i z a t i o no ft h e n e t c o n fp r o t o c 0 1 h lm i st h e s i s ，w es t l l d yt h ei s s u eo fa p p l 如n gt l l en e t c o n f p r o t o c o li n t ot l l en e x tg e n e r a t i o nn e t v 矿o r km 锄a g e m e n ta c c o r d i n gt ot h ep e 印e c t i v e 狮d t l l ea p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n t so ft h en e x tg e n e r a t i o nn e 觚o r km a n a g e m e n t a r e r s e r i o u s l ya i l a l 归n gt h ew e l lu s e dn e 眦o r km a n a g e m e n tt e c h n o l o 舀e s ，w es t l l d y t l l en e t c o n fp r o t o c 0 1c a r e 如l l y 锄dp r o p o s eas o l u t i o no ft 1 1 e m a i l a g e ro fm e n e t c o n f - b 硒e dn e 附o r km a l l a g e m e ms y s t e m w ba p p l yt l l e lt od e s 嘶b et h e m a l l a g e m e n ti n f o 肌a t i o n 狮dt h em a l l a g e m e n tm e s s a g e ；i tu s e st 1 1 es ( ) a po v e rh t t p 内r 仃a n s f 0 册i n g c o n s i d e r i n gt 1 1 ec o m p a t i b i l i t ) ，w i t l lt h ee x i s t i n gn e t v v o r km 锄a g e i i l e n t p r o t o c o l ，w eb r i n gi l l ag a t e w a y ，w h i c hc 觚r c a l i z et t l e 讹n s l a t i o nb 娟) ，e t l l e n e t c o n fa | 1 ds n m p 柚d 廿1 en e t c o n f 谢t l lt l l ep u b l i cp r o t o c o ls u c h 髂t l l et e l n e t f 1 l r l h e m o r e ， 弱f o rt h ec o n t e n tl a y c rt 1 1 a ti s n td i s c u s s c di nn e t c o n f a f t e r s y i l m “c a l l ya l l a l y z i n gt h ep o p u l a rd a t am o d e l i n gl 锄g u a g ew ep r 0 1 ) 0 s eas o l u t i o nt h a ti s 叭i t a b l ef o rt l l ec o n t e n tl a y e ro ft h en e t c o n f ，锄dt h i sn e ws o l u t i o nm a l ( e sm en e x t 昏m e r a t i o nn e t 、) i ，缸km o r ec o n f i g m b l e a tl a s t ，w ec o i l c l u d et h i st l l e s i sa n dm a k e 觚 l i 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s o u t l 0 0 ko f n l ed i s c u s s e dt e c h n o l o g y k e y w o r d s ：玎c o n f ；n e 铆o r km 锄a g e m e n t ；x m l ；s o a p ；d a t am o d e l ； g 舢e w a y i i l 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l 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： 瓠会垮 1 日期：y 船年6 月乙日 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。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。 作者签名： 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。回重诠塞堡銮卮澄厦! 旦主生；旦二生；旦三生筮查! 作者签名： 日期：年月 日 导师签名： 日期： 哆眵够 年月 日 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 第一章绪论 1 1 课题背景及意义 1 9 8 8 年，i e t f 组织发布了第一个网络管理协议s n m p ( s i m p l en e t w o r k m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 。自发布之日起，s n m p 就以其简单、灵活的特性得到了 广泛运用，成为了事实上的工业标准。但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，基于s n m p 的网络管理已经不能胜任日 益增长的网络管理需求。s n m p 管理框架本身存在一些先天不足，其网络管理的实 时性不强、传输数据效率低、难于进行网络配置管理、安全性差、容易在管理者形 成通信瓶颈等问题，尽管经过了三个版本的不断改进，但是并没有从根本上解决， 这使其在实际应用中受到了很大的限制。目前，s n m p 主要用于网络监控，而很少用 于网络配置管理l zj 。 为了弥补基于s n m p 网络管理的缺陷，寻求网络管理的有效解决方案，近几年人 们开始研究如何把x m l 技术用于网络管理。) ( m l 具有强大的数据表示能力，使用x m l 文法描述被管理数据和管理操作，使管理信息成为计算机可以理解的数据，提高计 算机对网络管理数据的处理能力，从而提高网络管理能力。m t f 的n e t c 饼师工作 组公布的网络管理协议n e t c 凹师就是x m l 技术与网络管理相结合的最佳结果。 i e t f 于2 0 0 6 年12 月推出了n e t c o n f 网络管理协议，以r f c 4 7 4 1 4 7 4 4 公布为标 准【3 1 。由于拥有良好的“身世”，凝聚了几乎所有网络管理领域顶级专家的心血， 并且自身具有优秀的素质，n e t c o n f 自“出生”之日起，国际各主流研究所就相 继加入对它的研究之中，而很多知名i t 企业也宣布开发支持该协议的网络设备。这 一切都说明n e t c o n f 已经成为下一代网络管理的发展趋势。 在此时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，并为我国在关于n e t c o 小江协议的标准制订和工业应用上 提供有力的理论和实践支持。 1 2 国内外研究现状 n e t c o n f 协议成为标准至今，虽然只有短短的一年多的时间，但关于 n e t c o n f 协议的研究成果如雨后春笋般层出不穷，下面将分国外和国内两大部分 对具有代表性的成果进行简要介绍。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 。2 1 国外研究动态 i e t f ( i n t e m e te n 西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删l 的网络配置协议( n e t c o n f ) 。 该工作组于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 6 9 u r a t i o np r o t o c o li n t e m e t d r a n 【4 1 ，并且该草案于之后不久的2 0 0 6 年1 2 月以 r f c 4 7 4 1 4 7 4 4 成为标准。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 ) 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。l 语言可以表达复杂的、具有内在 逻辑关系的、模型化的管理对缘，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。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丰要发展方向。目前已经有很多按照n e t c o n f 协议来开 发的相关产品和系统原型。 法国l n r n 研究院的m a d y n e s 项目组研究开发了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 ) 【5 1 该项目是基于n e t c o n f 的一个原型系统，共包含一个y e n c a m a n a g e r ( 基于n e t c o n f 的、v e b 管理者) 和e n c a p ( n e t c o n f 代理) ，其中的代理提供 模块扩展功能。该原型系统的管理者只提供了简单的w 曲访问界面，代理针对的 是l i n u x 环境，有i a v a 、c 、p y t h o n 多种实现方式。目前实现的功能包括s s h 通信、 9 中基本原语操作、写n ，n n i n g 数据库、对s t a n u p 数据库的操作、实现r b a c ( 给予 角色的访问控制) 并支持x p a t h 。 锢 鲤冒圜， 匠圈墨， 少 图卜1e n s u i t e 系统结构 w 口r o 公司开发的x m lb a s e dd e 们c em a n a g e m e n t 系统【6 1 支持r f c 4 7 4 1 中定 义的n e t c o n f 基本能力；支持多种传输协议包括s s h 、s q 心、和b e e p ；提供 授权和会话管理能力；支持包括l i n u x ，v x w b r k s ，e c o s 等的操作系统平台；有一个 基于w 曲的g u i ；提供跨平台多n e t c o n f 代理的快速开发工具包；实现r b a c 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 能力；清晰的划分代理和数据模型。 图卜2w i p r o 系统结构 s 3 公司( s i l i c o n s o f t w a r es y s t e m s ) 的e m b e d d e d m 仆m 项目也提出了一种 n e t c o n f 的实现方案【7 1 ，它的方案的核心是一个可扩展的框架，并实现了c l i 、 w e b x m l 、s p 和n e t c o n f 四种代理，其他的功能由开发商根据需要以插件 的形式增加。 澳大利亚的a p p i n f 公司开发p o c oc i p e ns e i c ep l a t f o m ( o s p ) c + + 具有强大 的跨平台性【引。它在p o c o 系统上用c + + 开发实现了n e t c o n f 原型。p o c o n e t c o n f 支持s o a p 通信，并在系统中引入了w e bs e r v i c e 技术，用w s d l 文件公布代理接 口。 瑞典1 i a i l fs y s t 锄s 的解决方案为c o n f d 【9 1 。c o n 仍是基于x m l 的解决方案， 可降低网络配置的成本，并可实时部署新服务。它包括一个可扩展的n e t c o n f 代 理，也提供对s m 衄代理的管理，并提供一个供访问的w 曲接口。此n e t c o n f 代理的实现是基于i 疆c 4 7 4 1 和i 疆c 4 7 4 2 ，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。此代理支持“n u x ，f r e l 扭s d ， s o l 撕s 等嵌入式操作系统，使用s s h v 2 作为通信协议。 德国b r a u n s c h w e i g 工业大学f r a n ks t r a u s s 领导的项目组开发的工具 l i b s m i 【1 0 】是目前最出名的m i b 转换工具，至今为止，它可以将m i b 转换成多种常见 的数据模型格式输出，包括s p p i 、c o r b a 、p e r l 、p t h o n 、煳l 、x s d 、y a n g 等。其 中) ( m l 、x s d 和y a n g 都是目前在讨论的可能适用于n e t c o n f 的数据模型语言。虽然 1 i b s m i 是目前最完整功能最强大的m i b 转换软件，但是它在将m i b 转换成其他语言 时存在很大的随意性，转换后输出的其他文档，存在格式自定义缺乏标准支持、m i b 信息丢失、未考虑语义转换等问题，还有很大的争议。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 2 - 2 国内研究动态 ( 1 ) 华为公司 华为公司北研所有一个工作小组正在致力于n e t c o n f 数据模型的解决方案的 研究，他们的工作重心放在了如何将已有的s 佃的m m “遗产”合理应用到 n e t c o n f 网络管理系统中。目前已向i e t f 提交了几个草案，草案提出了将s m i m m 应用于n e t c o n f 协议的方法，以及获取s m im i b 的操作原语，对i e t f 中 n e t c o n f 数据模型的研究做了很大的工作。 ( 2 ) 清华大学i 清华大学也在基于x m l 的网络管理上进行了深入研究。他们给出了下一代互联 网对网络管理特别是网络配置管理的更高需求和x m l 应用在网络管理技术上的优 势。同时，他们还提出数据模型是网络管理的核心内容，而如何定义数据模型的规 范是基于x m l 的网络管理的重要研究内容。另外，他们提出了n e t c o n f 代理的 总体设计方案。 因为n e t c o n f 协议是一个很新的网络管理协议，国内关于它的研究甚少，与 国际的研究动态相比，国内的研究工作相对滞后，而且研究也多停留在理论研究阶 段。这个现象进一步说明，现阶段我们对n e t c o n f 网络管理协议进行深入研究， 并将我们的理论成果应用到实践中，可以使我国在下一代网络管理技术的研究领域 紧跟国际研究步伐，站在国际网络管理研究的前沿。 1 3 本文研究工作介绍 综合以上介绍的国内外各研究结构和知名i t 公司的研究现状，基于n e t c o n f 的 网络管理技术将成为下一阶段网络管理技术的发展趋势，而刚成为标准的n e t c o n f 协议已经包含了s n m p 的网络监控功能，并增强了网络配置管理功能，而且将具有强 大优势的) ( m l 技术与网络管理结合，必将取代s n m p 而成为下一阶段网络管理的协议 而存在。 研究n e t c o n f 协议的理论，开发基于n e t c o n f 协议的网络管理平台是一个非常具 有价值的研究课题项目。本文的课题受正在申报湖北省科技攻关重大项目的“下一 代网络管理系统的研究与开发”预研项目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 从1 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对n e t c o n f 代理、) ( m l 代理、s n m p 代 理( 通过转换网关) 、c l i 代理( 通过转换网关) 、t e l n e t 代理( 通过转换网关) 等 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 进行有效管理的网络管理管理者。该管理者提供一个基于w e b 的用户接口，能对支 持各种代理的网络设备进行完善的网络监控、配置管理、故障管理，并能为网络管 理员提供友好的界面和操作，提供日志管理功能。 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n e t c o n f 网络管理的研究动态； 深入研究了网络管理的管理技术： 总结了各种网络管理框架的理论和技术问题，包括基于s n m p 、x m l 和w e b 的 网络管理； 研究了基于n e t c o n f 网络管理中的理论和技术，并分析了它的关键技术； 研究了ne ，l c o n f 尚未定义的但迫切需要提供的内容层可以使用的一种数据 模型建模的方案； 研究了基于n e t c o n f 网络管理管理者实现的各细节； 设计了个完整的n e t c o n f 管理者原型； 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，主要总结了网络管理技术的发展历程。在对网络管理技术进行综合介 绍后，分别介绍了基于s n m p 、) ( m l 和w e b 的网络管理技术。 第三章，介绍基于n e t c o n f 的网络管理理论知识和技术难点。 第四章，详细介绍n e t c o n f 管理者的具体设计并详细介绍各功能模块。 第五章，在第四章的基础上，详细介绍管理者实现的具体细节。 第六章，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。 5 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第二章网络管理技术分析 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【1 2 】，网络管理是保障网络安全、稳定、可靠、高效运行的重 要条件。在网络管理发展的二十年历程中，出现了无数网络管理技术，并应用到计 算机网络的各个领域，下面就对常见的几种网络管理技术进行详细介绍，并分析它 们的优缺点。 2 1 网络管理基本理论 2 1 1 网络管理概念 网络管理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 【1 3 】。根据进行网络管理的系统的能力，这一过程通常包括数据收集、数据处理，然 后提交给管理者，用于在网络操作中使用。它还可以分析数据并提供解决方案并产 生对管理者管理网络有用的报告。 国际标准化组织( i s o ) 定义了网络管理的5 个功能域：故障管理、配置管理、 安全管理、性能管理和计费管理f l4 1 ，下面我们分别进行简要介绍。 ( 1 ) 故障管理 故障管理是网络管理中最基本的功能之一。用户都希望有一个可靠的计算机网 络。当网络中某个组成失效时，网络管理器必须迅速查找到故障并及时排除。网络 故障管理包括故障检测、隔离和纠正三方面。 ( 2 ) 配置管理 配置管理允许网络管理者对网络组件的配置实施控制。它初始化网络、并配置 网络，以使其提供网络服务。配置管理是一组对辨别、定义、控制和监视组成一个 通信网络的对象所必要的相关功能，目的是为了实现某个特定功能或使网络性能达 到最优。 ( 3 ) 计费管理 计费管理记录网络资源的使用，目的是控制和监测网络操作的费用和代价。它 对一些公共商业网络尤为重要。 ( 4 ) 性能管理 性能管理估计系统资源的运行状况及通信效率等系统性能。其能力包括监视和 分析被管网络及其所提供服务的性能机制。 ( 5 ) 安全管理 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 安全性一直是网络的薄弱环节之一，而用户对网络安全的要求又相当高，因此 网络安全管理非常重要。网络安全管理应包括对授权机制、访问控制、加密和加密 关键字的管理，另外还要维护和检查安全日志。 2 1 2 网络管理体系结构 网络管理体系结构是定义网管系统的结构及系统成员间相互关系的一套规则 的集合1 1 5 j 。现代计算机网络的网络管理采用的是管理者( m a n a g e r ) 代理( a g e n t ) 结构，如图2 1 所示。代理指驻留在被管设备上的协助网络管理系统完成网络管理 任务的一个守护进程，其主要功能是对管理者发送来的请求作出响应，同时根据设 置向网络管理者发送中断或通知消息。 笪些堡堡， | _ 瓦百一 放管理系统 图2 1 网络管理的基本结构 基本网管体系结构有三种：集中式体系结构、分层体系结构和分布式体系结构。 【1 6 】【1 7 】需要说明的是，这三种基本结构更多的考虑的是网管系统的结构问题，而没 有关注规则或是协议。 目前，使用较多比较成熟的网管体系结构有基于h t e m e t s p ( s i m p l en e t 、 ，o r k m a l l a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 的网管体系结构、基于o s i c m 口( c o m m o nm a j l a g e m e n t i n f o m a t i o np r o t o c 0 1 ) 的网管体系结构和t m n ( 电信管理网) 管理体系结构【1 8 】【1 9 1 。 2 2 基于s n 咿的网络管理技术 简单网络管理协议s 唧( s i m p l en e 帆o r km 觚a g e m e l l tp r o t o c 0 1 ) 是出现得最 早的网络管理协议，它应着人们对网络管理的强大需求产生，自产生就因其简单灵 活得到广泛应用。s 旧是t c p p 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( t f ) 制定，并被h n 锄e t 体系结构委员会( l 心) 采纳。最早以i 心c 1 1 5 7 【2 0 】 发布。 咖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。通过s m 胛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 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 节将对s v 【p 的管理模型结构、s m i 、m 、抽象语法表示、s 卜m p 协议操作等方 面对s n m p 的实现基础进行讨论。 s 唧的网络管理模型包括四个关键元素：【1 2 1 【2 0 l 【2 1 】 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 2 显 示了上述四个部分的关系。 管理工作站 图2 2s n l 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【2 2 1 ，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， 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 m 佃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 伸请求进行响应，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 。管理工作站的监视工作就是通过获取m 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 川巴进行通信。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。 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 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 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 p 体系结构中包括的规范和协 议主要有：管理信息库f 2 3 】( m ) 、管理信息结构s m i ( s 咖c t l l ：r eo fm 柚a g 锄e l l t i n f o n n a t i o n ) 和简单网络管理协议( s m v 【p ) 。这一节将分别介绍这三部分的概念。 2 2 1 管理信息库 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 m 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【2 5 j 。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。 在m m 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一一对应，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。 2 2 2 管理信息结构 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 t l j c t u r eo f m a n a g e m e n ti n f o m l 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 m 中使用的数据类型，另一方面规定了网络资源在 m m 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 的简单性和扩展性。不支持创建或者检索复杂数据结 构【2 6 1 。 2 2 3 基本编码规则 基本编码规则中规定，网络传输中的八位位组为基本的编码单位，八位位组中 的编号从左至右为8 l ，其中第八位为最高有效位。 基本编码规则的编码有三个字段：标签、长度、值。每个字段都是由一个或者 9 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 多个八位位组组成。基本的编码结构如图2 3 所示【2 7 1 。 l 标签c 类型标识符) i 长度标识符i 值( 内容) l 图2 3b e r 编码的三元组 l 、标签字段： a n s 1 定义了四类标签类型( l 刀n e r s a l 、a p p l i c a t l 0 n 、p r i 玎e 、 c o n t e x t - s p e c 巧i c ) 、两种数据类型( 简单类型、构造类型) 。标签号表示某个标 签类型下的唯一类型标识。 b e r 的标签字段可以表明数据编码的具体类型。其中第八位和第七位用来表示 标签类别；第六位表示编码是基本类型还是构造类型。低五位表示唯一的标签号。 标签字段表示法如图2 4 所示【2 8 】。 翳黔澎囊l ：黩b 誊妻k 旗臻 c o n t e x t s p e c i 矗c 0 0 0 1 l o 1 1 麓导h 凇号构造类型i l l 图2 4b e r 的标签字段 2 、长度字段： 长度字段表示值字段的长度， 3 、值字段 值是各种s 心类型的内容， 长度。 即八位位组的数目。 不通类型有不同的内容。长度字段指定了内容的 2 2 4s n 肿的协议操作 对于m m 中的对象，s m 卿最终操作的是对象的实例( i n s t 趾c e ) 。对象表示一 种数据类型，而不代表具体的网管信息。只有m m 树中叶子结点所表示的对象拥 有实例，其它结点仅仅起标识作用。 s 胛规定了5 种协议数据单元( s 旧报文) ，用来在管理进程和代理之间的 交换【12 1 。 g e t - r e q u e s t 操作：从代理进程处提取一个或多个参数值 g e t - n e x t r e q u e s t 操作：从代理进程处提取紧跟当前参数值的下一个参数值 l o 硕士学位论文 m a s t e r st h e s j s s e t - r e q u e s t 操作：设置代理进程的一个或多个参数值 g e t r e s p o n s e 操作：返回的一个或多个参数值。这个操作是由代理进程发出 的，它是前面三种操作的响应操作。 t r a p 操作：代理进程主动发出的报文，通知管理进程有某些事情发生。 前面的3 种操作是由管理进程向代理进程发出的，后面的2 个操作是代理进程发 给管理进程的，图2 5 描述了s m 订p 的这5 种报文操作【2 引。请注意，在代理进程端 是用端口1 6 l 来接收g e t 或s e t 报文，而在管理进程端是用端口1 6 2 来接收t r a p 报 文。 剑m p 謦淫程序 图2 5s n m p 的5 种报文操作 2 2 5 基于s n 肿网络管理的优缺点 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 伊协议的支持 融入到产品设计中。s n m p 最大的特点是简单性，容易实现且成本低。此外，其特 点还包括：可伸缩性s v 【p 可管理绝大部分符合i i l t e m e t 标准的设备；扩展性 通过定义新的“被管理对象”，可以非常方便地扩展管理能力；健壮性即 使在被管理设备发生严重错误时，也不会影响管理者的正常工作【3 0 1 。 姗的管理框架本身也存在很多缺点，如：网络管理的实时性不强，网络配 置效率低，容易在管理者形成通信瓶颈，很难胜任大型、异构网络的管理等等。总 的来说姗最大的问题是它的规模以及效率f 3 l 】【3 2 1 。 还有专家指出由于s n m p 只提供简单的s e t 原语，因此很难有效的对网络进行 配置管理。同时由于s n m p 中的s m i ，m i b 等都由a s n 1 语法描述，因此对协议应用 程序开发人员有较高的要求，因为往往开发的周期及开销都较大【3 3 】。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 2 3 基于x m l 的网络管理 2 3 1 煳l 简介 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a l l g l l a g e ，可扩展置标语言) 是由w 3 c ( w 6 r l dw i d e w 曲c o n s o r t i u m ，互联网联合组织) 于1 9 9 8 年2 月发布的一种标准p 4 1 ，它是一种数 据交换格式，允许在不同的系统或应用程序之间交换数据，通过一种网络化的处理 机构来遍历数据，每个网络节点存储或处理数据并且将结果传输给相邻的节点。它 是一组用于设计数据格式和结构的规则和方法，易于生成便于不同的计算机和应用 程序读取的数据文件。 一个x m l 文档最基本的构成是：x m l 声明、处理指示( 可选) 、x m l 元素【埔1 。 w 3 c 推荐把l 声明作为x m l 文档的第一行，x m l 声明是处理指示的一种， 不过，比其他处理指令相对简单一些，形象地说，它的作用就是告诉x m l 处理程 序：“下面这个文件是按照x m l 文档的标准对数据进行置标的”。一个完整的x m l 声明是这样的： ，v e r s i o n 属性必须存在，指明x m l 所采用的版本号，s t a n d a l o n e 和e n c o d i n g 属性可由可无， 分别表明该) ( 1 l 文档是否和一个独立的置标声明文档配套使用以及采用何种文字 编码。 处理指示是用来给处理x m l 文档的应用程序提供信息的。也就是说，l 分析器可能对它并不感兴趣