（计算机应用技术专业论文）基于netconf的可扩展代理的研究.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 摘要 随着网络不断地膨胀，网络的复杂性和异构性也不断地增强。网络设备由以前 比较简单的路由器、交换器增加了防火墙、f ，i p 服务器、d b 服务器等等。同时， 在传统网络中能够胜任的网络管理方式简单网络管理协议( s m 旧) 很显然无法满足 如今复杂的异构网络，特别是庞大的网络对配置管理的需求。而在配置管理中，最 常用的方式是各个网络设备厂商提供的c u 命令行方式，由于这种方式没有形成标 准，各个设备厂商提供的c u 命令各有不同，配置管理员在配置不同厂商的网络设 备时，必须了解并熟悉各个厂商的c u 命令，这样配置管理员的工作量是十分庞大 的。为了满足网络管理现状的需求，t f 组织组建了n e t c o n f 工作组，最终发布 了网络配置协议( n e t c a 吓) 。 n e t c o 套协议是一个完全基于讧l 的协议，管理信息和报文消息全部使用 x m l 描述，把) a l 的优势充分应用在网络管理中，使得基于n e t c o n f 的网络管 理相对于传统的网络管理具有很多优势。在如今网络管理的发展趋势中，由于基于 n e t c o n f 的网络管理拥有众多优势而被认为是未来网络管理的发展方向，许多国 际主流网络管理研究机构已经着手研发基于n e t c 伪旺的管理方案，广大网络设备 厂商开发支持n e t c o n f 协议的网络设备将是不久的趋势。对该领域的研究能使我 们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。 本文分析了传统的基于s 皿的网络管理和c u 的配置方式，给出了把l 技术应用到网络管理的优势。在对n e t c o n f 协议有初步的认识之后，设计了可扩 展的n e t c o n f 代理的体系结构，介绍了n e t c o n f 代理中的各个主要功能模块， 并详细介绍了该代理实现的主要关键技术，包括n e t c o n f 协议中子树过滤的实现， s q 心通信的实现等等。在n e t c o n f 数据模型的标准还在研究的情况下，本文提 供了可选择的两种解决方案：使用下一代网络管理数据模型或者使用m m 数据模 型。此可扩展的n e t c o n f 代理框架可以提供通信方式、原语操作以及被管对象的 扩充，满足不同网络设备厂商、不同网络环境、不同用户的需求，为n e t c o n f 代 理生成平台打下了坚实的基础。 关键词：n e t c o n f ；订l ；网络管理；s o a p ；m m a b s t r a c t w i mm ea 如l m o u s l ye v o l v e do fm en c t w o 懂km es c a l ea n dc ) 埘i p l e x i wo fn e t 、o f k s l m si i l c 陀弱o dg r e a t l y t h ep r e v i 0 1 塔n e t w o r kd e 、r i c e sa r es i m p l es u c h 勰r o u t e s ，刚i t c h e s ， b u tn o wi n c r e 弱ef m 聊a l l s ，f t ps e r y e r s ，a n dd bs e e 强a tt h es a m et i l i l e ，s n m p ( s i i n p l en e t 、7 i r o r km 觚a g 锄朗tp r o t o c 0 1 ) 廿1 a tm e e t sm e 仃a d i t i o n a ln e t 、) l r o r k0 b v i o u s l y c a 咖l 0 tn l e e tn l e q i l i r 锄饥to fc 伽叩l e xa n dh e t e r o g 吼c 0 憾n e t 、) r o 伙n o w a d a y s ， e s p e c i a l l yi nm ec o n f i g 删o nm a i m g 锄t i l lt h ec 0 i g u r a t i o nm 锄a g e m t ，t l l em o s t c o m m o nw a yi s 廿1 em e m o do fc u ( c 0 m m a n di 血eh l t e r f 砬e ) ，b l i t 廿1 i sm 咖o di sn o t s t a r d a n d w h e nt h ea d i 姗a i l d so fc l ia r ed i 丘白韧眦丘o me a c hn e 帆o r kd e 、，i c es u ：p p l i e d b ym ed i 岱玎e n to e m s ，m en e t 眺m 觚a g 盯m u s ts t u d yt l l ed i 琢糯tc o m m 锄d sb e f 0 r e t l l e y 叩e r a t et l l ed e 、，i c e t h ew o r kf o rt l l em a n a g 盱i s h u g e t bs a t i s 匆t l l er e 掣慨e n t o f 也ec 0 n f i g l 】r a t i o nm 锄g 锄咖，m ew 础( i n gg r o u po f t f ( i n t 锄e te n 咖啦l gt 被 f o r c e lc a l l e dn e t c o n fi so r g 锄l 娩e d ；a tl a s tt l l en e t c o n fp r o t o c o l i sp u b l i s l l e d 1 kn e t c o n fp r o t o c o li sc o m p l e t e l y 廿1 e i 小勰e dn e t 、) l r o r km 锄a g 锄1 e n t ； xmli su s e dt oe n c o d em 觚a g e m 印ti i 】面n n a t i o na n dm e s s a 霉r ef - 0 n n a t u s i n gm e a d v 狃t a g eo f 瑚lt e c l m 0 1 0 9 ) ，i i ln 咖d 【m 趾a g 锄咖，i tm a k c sn e t c o n fp r 0 妣o l m o r es 仃o n gp o i l l t sn l a nt l l e 删t i o 舱in e t 、7 i ，o r km a i m g 锄e n t n o w 砍【a y s ，“i sc o n s i 出玎l ；d t l l a t 也en e t c o n fp r o t o c 0 1i sd 打e c t i o no ft l l ef i i t l l 化n c 舸r km a n a g 锄朋t 砸l dal o to f i m e m a ：d o n a lr c s e a r c hi n s t i t u t e sh a ：y eb e g mt 0p m p o s e 翻h en e t c o n fn e t w o r k m a n a g e m e n t ，m a n yo e m sh a v es u p p o r t c dn l en e t c o n f 衄e r f 如ei l lm e i rn c t o r k d e v i c e s t h er c s e a r c ho nt l l i sa r c ac a nm a k eu sf o l l o wt h es t 印so f 廿1 ei i l t 训o n a l 枷托w o r ：km a i l a g 锄锄t a f t e rn l ea r c 衄e c t i l r co fs n m p b 弱e d 玳t w o r km a n a g 锄ta n dm ec u b 弱e d c o n f i 目u 觚o nm a n a g 锄e n t a 陀 觚a l y s e 也t l l ea d 、，a n t a g e s o fx m l - b 嬲e dn e t w o r k m 锄唧z e m e ma r e 西v e n m e nw el c r l o wm u ( 沮a b o u tt h en e t c o n fp r o t o c o l ，t l l e a r c 眦e c t u r eo fn e t c o n fa g 锄ti sd e s i 辨e d ，a n dt l l em a i nm n c t i 伽l a lm o d u l e sa n dm e k e yt e c h n o l o 百懿a r ei n 眦e d i n c l u d i | 唱t l l es u b 仃c e ，s o a pe t c w 1 l i l em e d a t em o d e l o fn e t c o n fh 勰b e e nd i s c l l s s i n g ，吐l i sp a p e rs u p p l i 髓l et 、0 1 u t i o 璐，t 1 1 eo n ei s 邶i i 培 m en e 嘲g 吼锨t i d a l em o d e la n dm eo t l l c ri su s i i l gm s t l l i se x 锄! l s i b l en e t c o n f a g e n tc 距跚p p l yt h ee x t e l l s i o ni nt l l ec 彻删c 撕0 n s ，t 1 1 e 叩e r a t i o 璐觚dm em 姐a g e d o b j e c t s ，t 1 1 a ti tc 觚s a t i 母m er e q u i r e m e n to fm ed i 绿骶咀to e m s ，m 虢瑚t v 拍衄e n t s ，a i l dd i 缸e r e n tu s e r s nh a sl a i dt h ef i r s ts t o n ef o rm eg 锄e r a ld e v e l o p m t p l a t f - 0 n no f 套n 三t c o n fa g t k e y w o r d s ：n e t c o n f ；瑚l ；n e 咖北m 锄幅锄饥t ；s o a p ；m 硕士学位论文 m a s t e r st h b 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。 作者签名： 正俊 日期：加昭年莎月弓日 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： 乐俊 日期：z 多年月多日 导师始略廊 日期：砷昭年占月多日 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。回童途塞握交卮澄蜃! 旦坐生；旦二笙；旦三生筮查! 作者签名： 牙、梭 日期加。盼6 月弓日 导师签名：杏渺钞 日期：z d 口g 年6 月弓日 硕士学位论文 m a s t e r s 豫e s i s 第一章绪论 1 1 课题背景及意义 随着计算机网络特别是互联网的迅速发展，电话网、计算机网、有线电视网等 网络也在迅速地融合，网络负载不断增加，业务需求也趋于多样化，用户对运营商 提供的业务要求也越来越高，新的信息产业正以强劲的势头迅速崛起，下一代互联 网的概念在这个时候适时出现了。下一代互联网的规模越来越大，网络复杂性不断 增强。 下一代网络( n g 指的是能够容纳各种形式的信息，各功能部件之间用标准的 协议进行互通，兼容了各业务网的技术，提供丰富的用户接入手段，支持标准的业 务开发接口，是一个高度融合的网络【1 】。下一代网络的出现必然需要一种合适的下 一代网络的网络管理方案。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。随着下一代网络的发展，下一代的网络管理已经成为 了国际组织研究领域的重要课题。 互联网上标准的管理构架一直是基于简单网络管理协议( s 旧) 的。s 皿协 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把对s v m 协议的支持融入到产品的 设计中。尽管在许多监测任务方面，s 旧仍然是一个首选的协议标准，但由于其 自身的缺陷，对于配置管理它却并不是一个理想的技术。随着网络复杂度和异构性 的增强，基于s 舳的网络管理已经显得力不从心。而用于网络配置管理的c l i 方式由于没有标准方案，各个厂商一直各自拥有自己的c u 命令行。随着下一代网 络的发展，传统的网络管理方式显然不能满足网络发展的需求。 随着舳技术的发展和完善，基于龇的网络管理已经被广泛认为将作为 下一代网络管理技术得到广泛的运用。把儿技术应用于网络管理能够克服传统 网络的缺陷，提供安全、高效的网络管理方案，特别是配置管理。在大量的国际组 织和研究所研究基于x m l 的网络管理方案的时候，人们提出了大量相关的建议和 解决方案。其中，1 f 组织成立的n e t c o n f 工作组专门研究满足下一代网络需 求的网络配置管理协议呷t c o 小m ) 【2 】，经过近三年的讨论和修订，n e t c o n f 协议 正式通过了m s g 的审核，成为了r f c 4 7 4 1 【3 】，虽然相关的技术仍然在讨论中，但 大量的实验室和研究所已经开始了相关原型系统的研究和实现。 硕士擘位论文 m a s t e r s t h e s i s 本篇论文旨在对帆技术和n e t c o n f 协议的研究基础上，结合从事网络管 理研究的理论和经验，对玎c o n f 代理实现的相关技术问题进行研究，主要研究 n e t c o n f 代理的可扩展性，使其满足不同用户、不用环境的需求，为下一代网络 管理n e t c o n f 代理生成平台打下坚实的基础。 1 2 国内外研究现状 目前，大量的国际组织、学术研究所和国际大公司在基于舭的网络管理上 给予了极大的投入。国外的一些设备厂商和研究机构已经开发了自己的基于x m l 的网络管理原型或管理工具，一些国际组织也加快了基于捌l 的网络管理的系统 标准的制定，而国内也有一些大公司进行相关理论和产品的研究和实现。在此期间， t f 组织在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 全新的基于讧l 的网络配置协议呷t c o n f ) 。其中，包含一个涉及到n e t c o n f 协议原语操作和功能说明的草案d m f t i e t f n e t c o n f 币r o t o o ，此草案经过了近三年时 间的讨论和修订，发布了十四个版本后，在2 0 0 6 年1 2 月成为了r f c 4 7 4 1 。虽然现 在n e t c o 套m 协议相关的实现细节仍然在研究中，但是大量的研究机构已经提出并 实现了n e t c 伪盯协议的原型系统。随着基于x m l 的网络管理的研究和n e t c o n f 协议的标准化，人们已经把研究的方向转向了n e t c o n f 协议。n e t c o 套江协议成 为了事实上的下一代网络管理的标准。 在n e t c o n f 协议中，r f c 4 7 4 1 包括了协议的原语操作和r p c 机制的内容， 而通信方式也发布了r f c 4 7 4 2 【4 】、r f c 4 7 4 3 【5 1 、r f c 4 7 4 4 【6 】。其中，相关数据模型的 内容和小t i f i c 撕0 n 机制仍然在研究中【7 1 ，特别是数据模型领域正在被激烈的讨论 中。在n e t c 吓协议的相关内容完善阶段的同时，大量的公司和研究所相应提出 自己的解决方案和构造自己的原型系统。因此，研究并提出n e t c o n f 的实现框架 是十分有意义的。 1 2 1 国外研究现状 法国诹i a 研究所正在研究的e n s u i t e 【刚( e x t e n d c dn e t c o m 7s u i t e ) 项目是关于 n e t c o n f 原型的一种实现。e i l s u i t e 是由一个基于w 曲的n e t c o n f 管理者、 n e t c o n f 代理和一系列可扩展的模块组成。所有的这些组件都是用p y t l l o n 语言 编写，在i ，i n u x 下运行。e n s u i t e 只是一个早期的n e t c o 套的原型系统，许多功 能仍然需要继续去实现。暂时支持n e t c 师的基本功能，包括s s h 通信，) a ) a t h 查询子树功能，r b a c 访问控制机制。 瑞典1 须1 f s y s t e m s 的解决方案为c 0 n 【9 1 。c o n 仍是基于x m l 的解决方案， 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 可降低网络配置的成本，并可实时部署新服务。它包括一个扩展的n e t c o n f 代理， 命令行和w 曲接口，啪代理和完整的配置数据库。此n e t c o n f 代理的实现 是基于n e t c o n f 协议中的i 江c 4 7 4 1 和r f c 4 7 4 2 ，它提供了从n e t c o n _ f 原语到 配置数据库的完整映射，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i i n u ) 【、f i r e e b s d 、s o l a r i s 等嵌入式 操作系统，拥有自己的儿数据模型解决方案，使用s s h v 2 作为通信协议。 s 3 ( s i l i c o na n ds o n ：呲s y s t e m sl t d ) 公司【l o 】下的一个分支锄1 b e d d e ( 1 m d d 【l l 】也 提出了基于帆的解决方案。锄b e d d e d m d d 主要是为网络设备提供嵌入式网络 管理底层架构，它提供了多种协议管理方案，其中包括一个可扩展的代理框架 m d j d f r 锄e w o r k ，基于讧l 的m d d a g e n tw e b 僦，以及支持n e t c o n f 协议 和操作的m 虹) a g e n tn e t c o n f 。此m 矾d a g e n tn e t c o n f 代理完全按照已经通 过的t f 标准来实现，并且一直跟踪t f 工作组的草案标准。它目前使用的是安 全的s s h s s l 通信协议，支持讧l 数据模型。 w 删r o 公司也提出了基于讧l 的设备管理方案【l 羽。它提供的工具包能使设 备厂商快速开发基于门：l 的嵌入式n e t c o n f 代理，为产品提供基于讧l 的管 理接口。此产品提供的灵活性框架能够使n e t c o n f 操作作为独立的实体，当新的 设备需要被支持时，只用修改与设备相关的a p i s 即可，可以降低代码移植带来的 开销。目前，此方案支持多种通信协议，包括s s h ，s q 心和b e e p ；同时支持多 种操作系统，包括，删r 0 凼；支持基于角色的用户访问机制；能连续并发 的处理管理请求和通知。但是，暂时只能支持n e t c o n f 草案的第三个版本 雌i 昨i l e t c o l l f 币r o t 0 3 ) 。 韩国的p o s t e c h 大学在研究煳l 的网络管理中提出了自己的解决方案【1 3 】， 同时也使用了c 版本的n e t c o n f 协议原型。德国的n e ce u r o p e 公司也提供了c 版本的n e t c o 7 协议实现方案【。 6 w n d 公司也提出了自己的基于捌l 的网络管理解决方案6 w d d g a t e x m s ( 龇i b l em 趾g e m e n ts y s t e m ) 【1 5 】。6 啪g a t ex m s 是基于c s 体系结构，服 务器端包含业内最大范围的基于皿的网络服务配置方案，客户端主要是提供一 个可配置的接口。o e m s 可以很快地把6 啪g a t e 订s 加入到他们现存的网络管 理应用中。 a p p l i c dm f o m a t i c s 公司在他们公司的p o c o 框架之上使用c + + 实现了 n e t c o n f 原型【1 6 】。p o c o 平台是一个可扩展的功能强大的平台，提供了许多基于 c + + 的组件、库和工具。在此平台之上实现的p 0 c o n e t c o n f 系统提供了基于s o a p 硕士擘位论文 m a s t e r st h e s i s 的通信，并且支持w s d l 机制。p o c 6 n e t c o n f 系统主要以配置服务为主要实现方 向，它的设计以n e t c o n f 标准为理论基础。 c i s c o 公司的c i s c 0c o n f i g u r a t i o nr e 百s 缸孤是用来管理c i s c o 网络设备的基于 岫和x m l 的网络管理系统【l 丌。r e 百s 仃盯和嵌入到设备中的配置代理共同完成设 备的配置工作。当设备第一次在网络上开始工作时，r e 季s 缸面向配置代理发送初始 的配置信息。双方通过h t t p 协议来传送用x m l 描述的配置信息。设备中的配置 代理收到l 配置数据，解释并做出相应的响应。 j u n i p e r 网络公司为其j l 肘o s 网络操作系统引入了兀n o s 面p ta p i 软件【1 8 】。 几肘o s c 邱t a p i 允许客户应用程序通过x m l r p c 来访问配置和操作数据，它同时 也定义了客户应用程序和运行在设备上的几腻o s c 邱t 服务器之间的r p c 消息的 d t d 。j 1 l 腻o s 面p ta p i 可以通过t c l l l e t 、s s h 、s s l 和私有协议与几烈o s c 邱t 服务 器进行通信。 德国f r a l l l 【s 拄a 璐s 开发了一个m m 处理库曲s e i l i 【1 9 】。它的功能十分强大，其中 包括可以把s m i m m 转化成讧l ，x s d 和粼。目的是把现在最常用的比较成 熟的s m im m 数据模型可以为n e t c o n f 协议使用。但l i b 跚l i 在转换时会出现信 息丢失，特别是在转换成l 的时候，它仅仅包括了m m 的结构和结点名字， m m 结点的很多性质都被忽略了。 1 2 2 国内研究现状 华为公司的北研所一直在研究n e t c o n f 的数据模型解决方案，提出把s m i m 应用于n e t c o n f 协议的方法，以及提出了获取s m im m 的新的操作原语， 对t f 中n e t c o n f 数据模型的研究做了大量的工作【2 0 】【2 1 1 。 清华大学也在基于l 的网络管理上做了大量的研究工作，提出了下一代互 联网对网络管理特别是网络配置管理的需求，给出了基于x m l 在网络管理的优势 以及基于删l 的网络管理有广阔的发展前景。他们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蹦i 的网络管理的重要研究内容，并 且给出了n e t c o n f 代理的总体设计方案【2 2 1 。 目前，国内对基于舭网络管理的研究相对比较滞后，只有少数高等院校和研 究所开展了理论方法的研究工作。由于网络管理系统对整个网络的高效运行非常重 要，因此，在我国大力推广网络管理的研究与应用非常迫切。一方面，应尽可能跟 踪国内外的先进技术和理论，推广新的网络管理技术和方法在我国的应用，以提高 网络在我国的应用效率和作用。另一方面，我们要打造国际先进的拥有完全自主知 识产权的下一代网络管理软件。 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 3 研究工作介绍 虽然基于l 的下一代网络管理已经研究了好多年，而且n e t c o n f 协议一直 在研究中，并且已经包括了一些成果和正在研究的内容，一些大的公司企业和专家 学者也给出基于n e t c o n f 协议的网络管理实现框架和新技术，对其体系结构和实 现技术作了有益的探索。但总体来说，基于n e t c o 汀协议的管理网络仍有许多值 得研究的内容。 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及平 台的研究与开发 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 及产业化一( 编号为2 0 0 4 a a l 0 3 a 0 1 ) 的支持。 本项目作为课题“下一代网络管理系统及平台的研究与开发的核心子课题， 此项目包括基于r r 几的下一代网络管理系统和基于下一代网管标准的网络管理平 台。在基于下一代网管标准的网络管理平台中，包括现在正在研究之中的n e t c o n f 代理的实现。本文在现在公司和国内外学者研究基础之上，深入研究n e t c o n f 的 理论和实现技术，提出了可扩展的n e t c o n f 代理的实现体系结构并实现了 n e t c o n f 代理的原型。 总体来说，本篇论文的研究内容主要包括以下几个方面： 总结了下一代网络的网络管理需求，以及目前基于l 的网络管理研究现 状，特别是n e t c 0 心协议的研究情况； 分析了传统的网络管理的框架，包括基于s 衄l 网络管理协议和c u 配置方 式，分别给出了其优缺点； 探讨了基于强c o n f 的网络管理中的体系结构，给出了n e t c o n f 作为下 一代网络管理协议的优势，并讨论了如何在已有的n e t c o n f 协议上进行 协议的扩展； 分析了n e t c o n f 协议对数据模型的需求，给出了其解决方案； 设计了可扩展的n e t c o n f 代理的体系结构，研究了n e t c o n f 中子树过滤 的实现算法和s 吼蟑通信的实现方案，并实现了n e t c o n 限代理原型，给出 了n e t c o 套代理功能的扩展方式。 1 4 论文的章节安排 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进行分析后， 提出论文课题的研究内容。 5 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 第二章，主要介绍了网络管理的功能以及网络管理的体系结构，分别分析了传 统的网络管理方式和基于l 的网络管理，传统的网络管理方式包括基于s 旧 的网络管理和c u 方式。 第三章，主要介绍n e t c o n f 协议体系结构，给出了讧l 技术在n e t c 盯 协议中的具体应用，并对n e t c 盯协议具有的可扩展性进行了分析。 第四章，重点研究基于n e t c o n f 代理的具体设计方案，并给出了通信模块， 会话管理器，原语操作管理器和被管对象处理器各模块的具体设计。 第五章，根据第四章的分析和功能模块的划分，给出了此代理的主流程图，并 且选择具体的技术来给出一些实现。 第六章，总结了本文的研究工作，指出还存在的一些问题，并给出了我们需要 进一步研究和完善的课题和方向。 6 硕士擘位论文 m a s t e r st h e s l s 第二章网络管理现状 网络管理是对网络中的设备和系统进行监视、诊断、测试和控制所采用的方法 和技术。一个网络正常并有效的运行是离不开一个有效的网络管理方案的。下一代 网络的发展对网络管理提出了更高的要求，特别是配置管理的要求，传统的基于 s 仰的网络管理方式和c u 的配置方式已经不能满足网络管理的需求。随着x m l 技术的发展和完善，基于删l 的网络管理已经成为了下一代网络管理的趋势。本 章主要介绍了网络管理的功能，给出了传统的甜瓜但网络管理方式和c u 配置方 式，最后总结了基于l 的网络管理的优势。 2 1 网络管理概述 2 1 1 网络管理的功能 网络管理标准化是要满足不同网络管理系统之间互操作的需求。为了支持各种 互联网络管理的需求，网络管理需要有一个国际性的标准。在众多的网络协议标准 化组织中，国际标准化组织( i s o ) 与国际电信联盟的电信标准部( r i - u t ) 做了大量的 工作，并制定出了相应的标准。 o s i 网络管理标准将开放系统的网络管理功能分成5 个功能域【2 3 1 ，它们分别用 来完成不同的网络管理功能。o s i 管理标准定义的5 个功能域是：配置管理、故障 管理、性能管理、安全管理与记帐管理，下面我们分别进行简单介绍。 ( 1 ) 配置管理 网络配置是指网络中每个设备的功能、相互间的连接关系和工作参数。对网络 配置的改变可能是临时性的，也可能是永久性的。网络管理系统必须有足够的手段 来支持这些改变。配置管理就是用来识别、定义、初始化、控制与监测通信网中的 管理对象的。网络中的配置管理功能域需要监视与控制的主要内容是：网络资源及 其活动状态、网络资源之间的关系，以及新资源的引用与旧资源的删除。在o s i 网络管理标准中，配置管理部分是最基本的内容。 ( 2 ) 故障管理 故障管理是用来维持网络的正常运行的。网络故障管理包括及时发现网络中发 生的故障，找出网络故障产生的原因，必要时启动控制功能来排除故障。控制活动 包括诊断测试活动、故障修复或恢复活动、启动备用设备等。故障管理的目的是保 证网络能够提供连续、可靠的服务。 ( 3 ) 性能管理 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 网络性能管理活动是持续地评测网络运行中的主要性能指标，以检验网络服务 是否达到了预定的水平，找出已经存在或潜在的瓶颈，报告网络性能的变化趋势， 为网络管理决策提供依据。性能管理包括一系列管理对象状态的收集、分析与调整， 保证网络可靠、连续通信的能力。 ( 4 ) 安全管理 安全管理功能是用来保护网络资源的安全。安全管理活动能够利用各种层次的 安全防卫机制，使非法入侵事情尽可能少发生；能够快速检测未授权的资源使用， 并查出侵入点，对非法活动进行审查与追踪；能够使网络管理人员恢复部分受破坏 的文件。 ( 5 ) 记费管理 记费管理功能是所有网络通信服务公司与i s p 的重要功能模块，也是确定网络 利用率和实现对用户合理收费的主要服务功能。记费管理的目标是为准确、合理地 收取用户因使用网络资源而应交付的费用提供数据。 2 1 2 网络管理的重要性 早期的计算机网络主要是局域网，在一定范围内连接数百台计算机，因此最早 的网络管理是局域网管理。由于局域网管理主要保证在局域网内的所有计算机能够 顺利传递和共享文件，因此早期的网络管理功能是十分有限的。而e t 的出现 打破了网络的地域限制，跨地域的广域网得到飞速发展，这时的网络管理不再局限 于保证文件的传输，而是保障连接网络的网络对象的正常并且有效的运转，同时监 测网络的运行性能，优化网络的拓扑结构。此时网络管理特别是配置管理的重要性 也越来越突出。 网络管理的重要性主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 计算机网络的复杂化和异构性增强使得网络管理变得更加复杂。目前，网 络设备的急剧膨胀，生产厂商众多，产品规格不统一，这种复杂性使得网络管理无 法用传统的手工方式完成，必须采用先进有效地网络管理手段。 ( 2 ) 网络的经济效益越来越依赖网络的有效管理。现代网络己经成为一个极其 庞大而复杂的系统，大量经营者已经把网络作为必备的交易中介，而网络故障是难 以避免的，如果没有一个有力的网络管理系统作为支撑，就难以高效的对网络进行 管理，使网络经营者在经济上受到损失。 ( 3 ) 网络的安全以及网络的正常高效地运行都离不开网络管理。先进可靠的网 络管理也是网络本身发展的必然结果。随着人们对网络的依赖性越来越强，用户无 法准确判断网络的故障，同时要求网络提供更强的功能和更高的性能，而网络管理 8 硕士学位论文 m a s t e r s r h e s i s 方案正好能满足人们对网络的要求。 2 2 传统网络管理技术 在计算机网络发展初期，网络管理作为网络系统的重要组成部分，人们也不断 提出网络管理方案。在传统的网络管理技术中，简单网络管理协议( 咖) 以其简 单实用的优点很快被市场所接受，s ，协议主要在性能管理上占有优势，而在配 置管理中其能力满足不了各网络设备厂商的需求，于是各厂商都提供了自己的命令 行配置接口( c l d ，在传统的网络管理中，c u 命令行方式在配置管理中应用普遍， 基本上各个设备厂商都给予了支持。 2 2 1 简单网络管理协议( s n m p ) s n l 岫协议阱】的组织模型是基于m a 结构，即管理者和代理模式。它提供了 一种数据收集和监控的方案，可以用来管理网络中的服务器、网关、交换机以及路 由器等。其中，管理者内置于网络管理系统( n m s ) 内部，用于给被管设备发送请求 报文，接受并解析被管设备的响应报文。代理一般嵌入到被管设备中，能够接受管 理者发送过来的请求报文，并给予相应的响应。如图2 1 所示是s v 田网络管理的 体系结构图。 咖管理者s n l 帅代理 物理介质 图2 1s 套n 口网络管理的体系结构 简单网络管理协议是由一系列协议组和规范所组成。s 衄体系结构中包括的 规范和协议主要有：管理信息库( m ) ，简单网络管理协议( s 仰) 的报文和操作， 以及编码规则。下面分别进行介绍。 9 硕士学位论文 m a s t e r st h e 8 i s 2 2 1 1 管理信息库( m m ) m m 【2 5 】是对象的集合，它代表网络中可以被管理的资源。每个对象包括着被管 理设备的一部分信息。代理端和管理端都包括着自己的m m 库，代理端所包含的 m 代表被管设备中被管理的对象，管理端包含的m 表示管理者可以管理的信 息。在被管设备中，代理维持着一个或者多个m m 对象的实例。被管对象有两种 类型，一种是叶子节点，另一种是表节点。叶子节点只能有一个实例，表节点可以 实例化成一组或者多组相关的对象实例。m m 按照一组s m i ( s 呲眦o f m 觚a g 锄e i l th 面彻a t i o n ) 规则【2 6 】来识别和组织，s m 【使用一种形式语言 a s n 1 ( a b s 缸犹t s y n t 默套b t a 畸0 nl ，抽象语法记法1 ) 来定义这些信息的命名规则和变 量类型以及表格值的结构。 m m 使用的名字来自于层次结构的对象标识符名字空间，保证每个被管对象的 名字在全球是唯一的。在命名m m 对象时引进了管理命名树的概念，对象是树中 的节点，树中每个节点分配了一个字符串和一个小整数作为标号，对象的名字就是 从根到对象结点的路径上各个节点的标号序列，标号之间用点分隔。只要保证同一 父亲的孩子节点的标号不同，就能保证对象的名字唯一性。 m 被描述成一颗没有根节点的树，而最高层的对象节点分配给不同的组织。 图2 2 描述的是一颗m m 树的示意图。 o 随协i l o ( 1 ) 缸惭t ( 2 ) 柚哪h 耐( o ) 旭掣删忡 由鲥哆( 1 )岫( 2 “弘n i z 吨( 3 ) 八 d o d 旧 曲啪l y ( 1 ) q 咄国q ，曩i 埘啦i ( ，) p 打岫仰- 谢可国_ 哪帕卿 i 仆 m i b - 2 ( 1 ) 倒_ 呻1 ) 1 、广 可咖( 1 ) h _ 矗啪圆 i p ( 4 ) 血( 9 )h p ( 1 1 ) 3 。a m ) 图2 - 2m m 树示意图 1 0 l d 圆佛勰 一一 在图2 2 中，我们可以看到树的第一层节点有c c i t t ( o ) ，i s 0 ( 1 ) ，i c c i 似2 ) 。这 三个节点下的子树分别分配给国际电信联盟、国际标准化组织、国际标准化组织及 国际电信联盟来进行管理。i 节点下的i d e 以丘c d - 0 r g l i l i z a l i o n 子树是分配给其他机 构使用的，i d 既t i f i c d - 0 珞a i 血a t i o n 子树下的d o d 代表美国国防部，在此结点下，缸锄e t 结点分配给h n 锄c t 体系结构委员会来管理。我们可以看到，在i n t 锄e t 下又定义了 6 个子树，分别为曲优t o d r ，m g m t ，e x p e r i i n 肌t a l ，p r i v a t c ，s e c 血t ) ，s 沮忱。各 个厂商可以在p r i v a t e 子树下面定义自己产品的被管对象，而一些没有形成标准的 m m 子树可以放置在e x p 甜m e n _ t a l 节点下。我们可以看到在网络管理系统中使用最 多的m i b 2 子树，其中包括有s y s t 锄，锄：e r 】沁e ，i p 。在s y s t e m 下包括系统的描述 叶子节点s y s d e s c r 。s y s d e s c r 被管节点可以标识为对象描述符1 3 6 1 2 1 1 1 或者对 象名i i d 锄t i 丘e d - 0 玛a i l i z a d o n d o d i n t 锄c t m 鲫t m i b 一2 s y s t e m s y s d e s c r 。 a s n 1 提供了若干基本数据类型，如矾t e g e r ，b o o l 勘n 等，同时提供了 构造类型如s e q l 删e ，s e q i 胱eo f 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。如图2 3 所示，我们来看看首先通过a s n 1 语言来定义一个 o b j e c t 宏，再构造一个m m 节点的实例。 o b j e c r - t y p e 龇c r o ：= b e g i n n 伊en 叽t i o n ：= “s 盯a x ”锣p e ( t e 叫e c t s y n t a x ) “a c c e s s ”a c 鼹 “s t a t u s ”s t a n 略 v a l u en o t a l r i o n ：= v 越仳a l u eo 巧l n 锄e ) a c c e 龉：= “豫& d l o l l l y ”i “麒m h 州t c ”l “w m e - o m y ”i “n o t - a c s s i b l c ” s t a t u s ：=“m a n d a 匆o r y i“o p a l i“o b s o l i 昌t e e n d f a ) o b 压c t - t 坦宏定义【l l f c l l 5 5 】 s v s i ) e s c l 0 b j e c t 1 1 甲e s y l 盯a xd i s p l a y s 廿i n g ( s i z e ( o 。2 5 5 ) ) a c c e s s 嘲d o n l v s t a t u sm 柚d 2 1 1 0 f y d e s c r i p t i o n “a “嫩峪ld e s c r i 嘶衄o f t l l e 饥t 坶1 1 l i sv a l 眦s h o u l d i n c l u d et h e 血l ln 锄ea n dv e r s i o ni d e n t i f i g 缸i o no f t l l e 黟s t e m sh 椭a 心t y p c ，f t 、v a r co 哪t i r ：i gs ) r s t e l m ， a n dn e t w o r n gs o f t w a r e i ti sm 锄d a 土0 r yt l l a tt t l i s n t a i l l l y 劬l t a b l ea s c i ic h a 均c t e r s ” ：= s r s t 锄l ( b ) 夥s d 蠕c 卅子节点的描述【r f c l 2 1 3 】 图2 3 宏节点定义和举例 在图2 3 ( a ) 中定义的宏来至于i 心c 1 1 5 5 ，通过m a c r o 关键字定义了名为 o b j e c t - n 俾e 的宏；b e g 】n 和啪关键字限定了宏定义体。n 伊en o t a t i o n 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 定义用户自定义类型的值，v