（计算机应用技术专业论文）基于snmp的网络性能管理的研究与实现.pdf

东北大学硕士学位论文 摘要 基于s n m p 的网络性能管理的研究与实现 摘要 随着计算机和通信技术的不断融合，计算机网络已经成为一种基础设施而遍及 社会生活的每个角落。从最初的a r p a n e t 到今天的i n t e m e t ，网络规模不断扩大； 从简单的文件共享到目前的电子商务、视频会议，网络功能更加丰富；从小型局域 网到全球信息网，网络结构日趋复杂。网络安全技术应对黑客入侵，交换设备种类 繁多，下一代网络技术成为新的方向。这些变化和发展，无不给网络管理提出了高 要求和新挑战。 通过网络管理，对网络设备进行检测、分析与控制，保障网络系统可靠、高效 的运行，应对规模大、异构性强、设备多样、服务质量要求高带来的新问题。这是 网络管理研究者要解决的核心任务。网络性能管理作为网管工作的重心时刻发挥着 巨大作用，在今天网络管理的任务中同样要变革要发展。 本文提出通过对网络设备中性能参数的定时收集、存储和分析，不但可以得到 网络性能实时的报警信息，及时解决问题，而且通过对不同时期，不同时间网络流 量等参数的分析，管理者可以预测网络的发展趋势，并根据这些信息对网络设备的 配置进行调整，使网络整体性能趋于合理。 本文全面考察了网络管理领域的现状，总结了现有网络管理技术的特点和局 限。s n m p 网络管理成为事实上的标准，基于w e b 、策略和c o r b a 等技术的管理 给网络管理注入了新的血液。论述了与网络管理的基本模型和网络管理协议相关的 理论，并对一个基于s n m p v 2 的网络性能管理软件的方案进行了设计并实现了性能 管理数据采集、数据分析报警、数据库管理、历史数据w e b 查询模块。该系统采 用s q ls e r v e r 数据库，v b ，j a v a 语言进行编写，主要实现以下功能：定时采集 网络设备中的性能数据；处理采集到的数据，并提供警告信息；更新数据库信息； 提供对历史数据的w e b 查询功能。 关键词：性能管理；s n m p ；m i b ；j d b c ；j a v a 语言 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fp e r f o r m a n c e m a n a g e m e n t b a s e do ns n m p a b s t r a c t w i t ht h ec o m b i n a t i o no fc o m p u t e ra n dt e l e c o m m u n i c a t i o n ，n e t w o r kh a sb e e n w o r k i n ge v e r y w h e r ea sab a s i ce s t a b l i s h m e n ti no u rd a l l yl i f e f r o mo r i g i n a la p p a n e t t ot o d a y si n t e r n e t ，n e t w o r ks c a l eb e c o m e sl a r g e r ；f r o ms i m p l ef i l e t r a n s m i s s i o nt o e - b u s i n e s s ，v i d e o c o n f e r e n c e ，n e t w o r kf u n c t i o nt u r n sm o r e ；a n df r o ms m a l ll a nt o g l o b a lc o n n e c t i o n ，n e t w o r k s t r u c t u r eg e t sc o m p l e x w h a t sm o r e ，n e t w o r ks e c u r i t y d e f e n s eh i k ei nb r e a k ，e q u i p m e n tc o m e sv a r i o u s ，n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r kp u t sf o r w a r d t h e s ed e v e l o p m e n t sr e q u i r eh i g h e rq u a l i t yo f n e t w o r km a n a g e m e n t n e t w o r km a n a g e m e n ti n s p e c t sn e t w o r ke q u i p m e n t ，g e t sp e r f o r m a n c ed a t at h e nd o e s a n a l y s i sa n dc o n t r 0 1i no r d e rt om a k ei ts u r et l l a tn e t w o r ks y s t e mw o r k sc r e d i b l ya n d e f f i c i e n t l y , w h i c hc a nm a n a g et h en e wp r o b l e mt h a tt h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r kb r i n g s n e t w o r kp e r f o r m a n c em a n a g e m e n ti sa ni m p o r t a n tf i e l d ，w h i c hs h o u l db em a d e c o r r e s p o n d i n gd e v e l o p m e n t ，t o o i nt h i sp a p e r , a st h ep e r f o r m a n c ed a t ac o l l e c t e df r o mt h en e t w o r ke q u i p m e n t ，b e i n g s t o r e da n da n a l y z e d ，n e t w o r ka d m i n i s t r a t o r sc a ng e tw a r n i n gm a s s a g e ss i m u l t a n e o u s l y ， s o l v ep r o b l e m sp r o m p t l y , m a k ear e a s o n a b l ef o r e c a s to ff u t u r en e t w o r ku t i l i z a t i o n ，a n d t h u sm o d i f yt h ec o n f i g u r a t i o np a r a m e t e rs ot h a tt h en e t w o r kc a nr u ni na no p t i m u ms t a t e t h et h e s i sh a sr e v i e w e da n da n a l y z e da c t u a l i t yi nt h ef i e l do fn e t w o r km a n a g e m e n t a n dc o n c l u d e dt h ec h a r a c t e r sa n dl i m i t so fr e l a t e dt e c h n o l o g i e s s n m pn o wh a sb e e nt h e s t a n d a r di nf a c t ，w e bb a s e d ，p o l i c yb a s e da n dc o r b ab a s e dn e t w o r km a n a g e m e n th a s b e e nt h en e wm e t h o d t h i st h e s i sd i s c u s s e st h er e l a t i v e t h e o r i e so fb a s i cm o d e l so f n e t w o r k m a n a g e m e n ta n dn e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l s ，a n d p u t sf o r w a r d a n e t w o r k p e r f o r m a n c em a n a g e m e n tp r o g r a mb a s e do ns n m p v 2i ns q ls e r v e r ，v b ，j a v a t h e f u n c t i o n so ft h ee x e c u t a b l e p r o g r a mi n c l u d e ：t og a t h e rt h e p e r f o r m a n c ed a t ar e g u l a r l y f r o mt h en e t w o r ke q u i p m e n t ，t op r o c e s st h e s ed a t aa n ds e n dw a r n i n gm e s s a g e s ，t or e n e w t h ed a t ab a s e i n f o r m a t i o n ，a n dt op r o v i d et h eq u e r ys e r v i c ea b o u th i s t o r i c a ld a t at h r o u g h w e bb r o w s e r k e yw o r d s ：p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ；s n m p ；m i b ；j d b c j a v a 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：物礁鹅 e l期： 御f - ，功 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。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 网络管理的需求 随着计算机及通信技术的快速发展和全球信息化步伐的日益加快，现代计算机 网络( i n t e m e t ，i n t r a n e t ) 作为信息社会的基础设掩己渗透到社会的各个方面。网络管 理的重要性也与日俱增。 首先，网络规模越来越大。现代大型计算机网络可能包括成百上千、成千上万、 甚至上亿个用户。如果这些网络的某些关键部位、关键设备发生故障，就会造成巨 大的损失。若只靠网络管理人员来管理这么大型、复杂的网络，几乎是不可能的， 因此，需要借助于先进的网络管理系统。 其次，网络资源和网络服务越来越丰富。现代计算机网络己从简单的数据传输 发展到包括语音、视颏等多媒体信息的传输，电子邮件、视频会议、文件传输j 信 息检索、电子商务等服务也越来越多，网络信息资源也日益丰富。对这些网络服务 和网络资源进行有效的配置、分配、控制和管理显得十分重要，其难度也越来越大。 第三，网络维护越来越困难。现代计算机网络中包括各种各样的设各如大型机、 小型机、工作站、微机、集线器、网桥、路由器、交换机等，及各种各样的软件。 这些设备和软件来自不同的厂商，遵守不同的协议，使用不同的技术，要对其进行 诊断、维护和管理是很困难的，必须依靠阿络管理系统。 另外，网络安全问题越来越突出，由于“黑客”、计算机病毒等严重威胁着网络 的安全，网络安全问题已引起人们高度的警觉和广泛关注。如何防止“黑客”和病毒 的入侵，确保网络数据的安全性和完整性，已经成为网络管理韵重要课题。在保证 网络正常运行的同时，如何提高网络性能，是当前网络系统应用所面临的主要问题。 虽然可以通过增强或改善网络的静态措施来提高网络的性能，比如增强网络服务器 的处理能力，采用f d d u c d d i 、1 0 0 b a s e 作网络主干，以及采用网络交换等新技 术来展宽网络的带宽等。但是网络运行过程中负载平衡等动态措施却是影响网络性 能提高不容忽视的重要方面。通过静态或动态措施决定的网络性能分别称为网络的 静态性能和动态性能。现有网络的静态性能由予受材料、资金、技术等条件的限制， 性能提高的空间大多是有限的，并且改造或升级的难度相对较太，而动态性能的大 幅度提高却可以较方便的通过网络管理系统即“网管系统”来实现。 由此可见，网络管理技术已成为网络发展中的关键技术之一。 1 2 网络管理的现状 短短的十几年问，随着计算机网络技术的日新月异，网络管理技术也是迅速发 一1 东北大学硕士学位论文第一章绪论 展。当今网络管理技术呈现出以下几个特点。 1 2 1s n m p 标准 目前，大部分网络管理系统使用s n m p 1 , 2 】( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) 和c m i p 3 】( c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o np r o t o c 0 1 ) 。s n m p 在19 8 8 年由i n t e r n e t 活动委员会( i a b ) 发布，并不久在t c p i p 网络中被作为一个简单工 具来管理网桥和路由器。1 9 9 0 年5 月i e t f 在r f c l l 5 7 中正式公布了s n m p ，定义 了简单网络管理协议s n m p 的第一个版本s n m p v l 。s n m p v l 支持集中式网络管理 系统结构缺少身份鉴别和加密，集中式网络管理系统结构虽然易于实现，但网络中 各管理工作站之间缺乏层次性。于是1 9 9 3 年4 月i e t f 又发布了s n m p v 2 ( r f c 1 4 4 1 ) 。s n m p v 2 比s n m p v l 有较大的进步。在管理体系上，s n m p v 2 支持分布式 分层式的网络管理结构。s n m p v 2 是对s n m p v l 的完善和补充。另外，它在s n m p v l 的基础上增加了两种报文类型：1 g e t b u l k r e q u e s t ，它允许管理器更有效地检索大量 的数据，特别适合于检索一个表对象的多行内容。2i n f o r m r e q u e s t ，用于管理者之 间交互管理信息。 但是，s n m p v 2 并没有完全实现预期的目标，尤其是安全性能没有得到提高。 1 9 9 6 年发布的s n m p v 2 c 是s n m p v 2 的修改版本，功能有很大增强，但是安全性能 仍没有得到改善，继续使用s n m p v l 的基于明文密钥的身份鉴别方式。i e t fs n m p v 3 工作组于1 9 9 8 年1 月提出了互联网建议r f c2 2 7 1 - 2 2 7 5 ，正式形成s n m p v 3 。这一 系列文件定义了包含s n m p v l ，s n m p v 2 所有功能在内的体系框架和包含鉴别服务 和加密服务在内的全新的安全特性，同时还规定了一套专门的网络安全和访问控制 规则。 随着管理元素数量的增长，s n m p 依赖于轮询收集管理数据的事实也产生了可 伸缩性问题。一些学者提出了用t r a p 引导轮询的方法、m b d 方法 4 】和代理可扩展性 协议( a g e n t x ) 【5 】等等来缓解大量发往管理者的需监视和处理的操作数据对带宽的 大量占用。然而，即使采用这些增强的方法，对于s n m p 本质上基于集中管理的模 式，虽然易于开发和利用，但是不能满足大型分布式系统的需要。目前，国内外已 经开发了成功的商业化网络管理系统，例如惠普公司的o p e n v i e w 6 1 ，m m 公司的 t i v o l i 7 1 、达特茅斯的i n t e r m a p p e r 朝和s n a 9 等。 1 2 2 网络管理的研究方向 网络管理的研究 1 0 q - 作主要从理论、相关技术以及应用等几个角度进行，可以 概括为： ( 1 ) 管理策略的研究 这一方面的研究从宏观上指导网络管理任务的实施，它主要涉及如何进行管理、 2 东北犬学硕士学位论文第一章绪论 展。当今网络管理技术呈现出以下几个特点。 1 - 2 1s n m p 标准 目前，大部分网络管理系统使用s n m p ”2 1 ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) 和c m i p 1 ( c o m m o nm a n a g e m e mi n f o r m a t o np r o t o c 0 1 ) 。s n m p 在l9 8 8 年由i n t c r n c t 活动委员会( i a b ) 发布，并不久在t c p i p 网络中被作为一个简单工 具来管理网桥和路由器。1 9 9 0 年5 月i e t f 在p , f c l l 5 7 中正式公布了s n m p ，定义 了简单网络管理协议s n m p 的第一个版本s n m p v l 。s n m p v l 支持集中式网络管理 系统结构缺少身份鉴别和加密，集中式网络管理系统结构虽然易于实现，但网络中 各管理工作站之间缺乏层次性。于是1 9 9 3 年4 月i e t f 又发布了s n m p v 2 ( k f c 1 4 4 1 ) 。s n m p v 2 比s n m p v l 有较大的进步。在管理体系上，s n m p v 2 支持分布式 分层式的网络管理结构。s n m p v 2 是对s n m p v l 的完善和补充。另外，它在s n m p v l 的基础上增加了两种报文类型；1 g e t b u l k r e q u e s t ，它允许管理器更有效地检索大量 的数据，特别适合于检索一个表对象的多行内容。2i n f o r m r e q u e s t ，用于管理者之 问交互管理信息。 但是，s n m p v 2 并没有完全实现预期的目标，尤其是安全性能没有得到提高。 1 9 9 6 年发布的s n m p v 2 c 是s n m p v 2 的修改版本，功能有很大增强，但是安全性能 仍没有得到改善，继续使用s n m p v l 的基于明文密钥的身份鉴别方式。1 e t fs n m p v 3 工作组于1 9 9 8 年1 月提出了互联网建议r f c2 2 7 1 2 2 7 5 ，正式形成s n m p v 3 。这一 系列文件定义了包含s n m p v l ，s n m p v 2 所有功能在内的体系框架和包含鉴别服务 和加密服务在内的全新的安全特性，同时还规定了一套专门的网络安全和访问控制 规则。 随着管理元素数量的增长，s n m p 依赖于轮询收集管理数据的事实也产生了可 伸缩性问题。一些学者提出了甩t r a p 引导轮询的方法、m b d 方法嗍和代理可扩展性 协议( a g e n t x ) 【5 等等来缓解大量发往管理者的需监视和处理的操作数据对带宽的 大量占用。然而，即使采用这些增强的方法，对于s n m p 本质上基于集中管理的模 式，虽然易于开发和利用，但是不能满足大型分布式系统的需要。目前，国内外已 经开发了成功的商业化网络管理系统，例如惠普公司的o p e n v i e w l 6 ，i b m 公司的 t i v o l i ”、达特茅斯的i n t e r m a p p e r 8 1 和s n a l 9 等。 1 - 2 2 网络管理的研究方向 网络管理的研究【”1 工作主要从理论、相关技术以及应用等几个角度进行，可以 概括为： ( 1 ) 管理策略的研究 这一方面的研究从宏观上指导网络管理任务的实施，它主要涉及如何进行管理、 这一方面的研究从宏观上指导网络管理任务的实施，它主要涉及如何进行管理、 2 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 管理的功能( 技术和非技术的) 和框架、采用何种技术等问题。 ( 2 ) 网络管理协议的研究 协议主要用于网点之间传递管理信息，它是网络管理系统的技术基础，系统可 以使用自身协议，也可以使用标准协议，如c m i p 和s n m p ，标准协议的制定是进 行开放式管理的需要。 ( 3 ) 特定网络或者设备的管理系统和工具的研制 特定的网络通常有自己的网络管理系统，由于不同网络的结构、通讯方式、通 讯介质可能互不相同，其管理系统的实现方案可能有很大差别。同样，不同的网络 设备也有自己的管理模块，主要负责收集信息、发送事件等。如智能集线器。为了 更全面地管理网络，还需要开发一些专用网管工具，如数据收集装置、网络协议分 析仪等，用于辅助管理。 ( 4 ) 集成化网络管理方法和系统研究 新的管理策略产生的集成化网络管理系统的研究是当前网管的热门，主要问题 在集成系统的结构和模型、集成的方法、实现方案等几个方面，管理平台的研究就 属于这一范畴。 ( 5 ) 其它理论【l 和技术在网络管理中的应用 主要研究包括人工智能、面向对象、数据库等方面的新理论和技术在网络管理 中的应用。例如在管理系统中使用数据库来管理各种信息、通过专家系统来诊断故 障等。 ( 6 ) 管理信息的研究 信息是网络管理的基础，管理信息的研究工作主要包括如何精确地定义网管所 需的数据、收集和存储数据。 1 2 3 学术上的若干研究方向 网络管理的学术研究在开放性、分布式、智能化、自治性、面向对象及互操作 性等方面非常活跃，如o s f 的d m e 结构f 1 2 1 、n mf o r u m 的o m n l p o i n t 计划”j 、基 于c o r b a 的分布网管【14 1 、y e m i n i 提出的m b d 模型【”1 以及其它基于移动代理的分 布网管结构 1 6 1 等。这些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，提出了不同结构的分层或分布式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。这些网管技术有些已经在实验室环境 下被开发出来，有些还处在理论研究阶段。 1 2 3 1 基于w e b 的网络管理 基于w e b 1 7 1 的网络管理w b m ( w e b b a s e dm a n a g e m e n t ) 模型是在i n t r a n e t 不 断普及的背景下产生的。i n t r a n e t 实际上就是专用的w o r l dw i d ew e b ，主要用于一 个组织内部的信息共享，主要以w e b 服务器组建而成。i n t r a n e t 用户通过简单、通 3 东北大学硕士学位论文第一章绪论 用的操作界面w e b 浏览器可以在任何地点的任何网络平台上与服务器进行通信。 w b m 模型就是将i n t r a n e t 技术与现有的网络管理技术相融合，为网络管理人员提供 更有分布性和实时性，操作更方便、能力更强的网络管理方法。w b m 网络管理的 主要优点有：使用统一的管理程序界面、地理和系统上的可移动性强、平台的独立 性和互操作性强。 w b m 的关键技术是通过w e b 浏览器访问数据库。传统的w e b 不能直接访问数 据库，但随着数据库发布技术的进步，这个问题已经得到了解决。现在已经有多种 w e b 访问数据库的技术，其中公共网关接口c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 技术 得到了较多的应用。 w b m 的实现技术主要有两种： ( 1 ) 代理方式，即在一个内部工作站上运行w e b 服务器( 代理) 。这个工作 站轮流与端点设备通信，浏览器用户与代理通信，同时代理与端点设备之间通信。 在这种方式下，网络管理软件成为操作系统上的一个应用。它介于浏览器和网络设 备之间。在管理过程中，网络管理软件负责将收集到的网络信息传送到浏览器( w e b 服务器代理) ，并将传统管理协议( 如s n m p ) 转换成w e b 协议( 如h t t p ) 。 ( 2 ) 嵌入式方式。它将w e b 功能嵌入到网络设备中，每个设备有自己的w e b 地址，管理员可通过浏览器直接访问并管理该设各。在这种方式下，网络管理软件 与网络设备集成在一起。网络管理软件无须完成协议转换。所有的管理信息都是通 过h t t p 协议传送。 1 2 3 2 基于策略的网络管理 基于策略的网络管理【墙】( p b n m ) 是网络管理任务目标复杂化、动态化的结果。 现代企业网络采用了i n t e r n e t i n t r a n e t 技术，与传统网络相比增加了许多新的特点， 如网络开放性和安全性兼容，网上信息资源不断变化，各种应用服务动态增减，局 域网络的配置调整往往会影响到整个网络。基于策略的网络管理模型对网络中用户、 信息、应用等逻辑资源进行管理，确保网络系统的控制中心，它通过系统的管理策 略库，控制和管理整个系统的管理策略，包括用户管理策略、信息与应用管理策略、 安全管理策略、计费管理策略以及整个系统的协调策略等。 基于策略的网络管理将规则和限制迁入到整个网络管理系统中。同时，基于策 略的网络管理将人工智能技术引入网络管理之中，提高了网络的可靠性和利用率， 实现了网络管理的智能化，增强了管理的决策能力。策略管理改善了s n m p 网络管 理在网络监控方面的弱势，被认为是解决传统电信网络和i p 网络综合管理的有力工 具。 1 2 3 3 基于c o r b a 的网络管理 c o r b a f ”】( c o m m o n0 b j c o tr e q u e s tb r o k e r a r e h i t e e t u r e ) 的中文意思是公共对 象请求代理体系结构，它是o m g ( o b j e c tm a l l a g e m e n tg r o u p ) 为解决分布式处理 d 东北大学硕士学位论文第一章绪论 环境下硬件和软件系统的互联互通而提出的一种解决方案。 c o r b a 的核心是对象请求代理o r b 。在分布式处理中。它接收客户发出的处 理请求，并为客户在分布环境中找到实施对象，令实施对象接收请求，向实施对象 传送请求的数据，通过实施对象的实现方法进行处理，并将处理结果返回给客户。 通过c o r b a ，客户不需要知道实施对象的位置、编程语言、远程主机的操作系统 等信息，即可实现对实施对象的处理。 c o r b a 提供了统一的资源命名、事件处理和服务交换等机制。虽然它最初的 提出是针对分布式对象计算，而并非针对网络管理的，但是在很多方面它都适合于 管理本地以及广域网络。因此，基于c o r b a 进行网络管理是一种可行的和先进的 网络管理模型。它完全符合现代网络管理远程监控、逻辑管理的基本框架，具有固 有的面向对象的技术特征。除此之外，这种模型还具有以下优点： ( 1 ) 可以实现高度的分布式处理； ( 2 ) 不依赖被管对象，实现主机操作系统和编程语言的通用管理操作接口； ( 3 ) 提供的功能比s n m p 强大，比c m i p 简单； ( 4 ) 支持c + + 、j a v a 等多种被广泛应用的编程语言，易于被开发人员接受。 利用c o r b a 进行网络管理，既可以用c o r b a 客户实现管理系统，也可以利 用c o r b a 来定义被管对象，还可以单独利用c o r b a 实现一个完整的网络管理系 统。但是为了发挥现有网络管理模型在管理信息定义以及管理信息通信协议方面的 优势，一般是利用c o r b a 实现管理系统，使其获得分布式和编程简单的特性，而 被管系统仍采用现有的模型实现。因此，目前讨论基于c o r b a 的网络管理，主要 是解决如何利用c o r b a 客户来实现管理应用程序，以及如何访问被管资源，而不 是如何利用c o r b a 描述被管资源。 1 3 论文结构 1 3 1 研究目的和内容 本论文的目的在于研究网络管矗。上和实现，通过网络 管理的技术、应用和发展情况，了解网管领域的全貌，掌握管理实际网络的理论、 技术和方法，并在此基础上实现一个实用的网络性能管理系统。 我们所设计开发的“网络管理系统”是基于s n m p 协议，采用集中式与分级式相 结合的体系结构，实现了网络管理的五大功能：故障管理、性能管理、安全管理、 配置管理和计费管理。 本人主要负责性能管理子系统的理论研究与软件开发工作。这样首先要对网络 管理的基本技术，尤其是性能管理的内容和方法进行系统的研究，并在此基础上设 计与实现了一个基于s n m p 的性能管理系统。 5 东j b 大学硕士学位论文第一章绪论 1 3 2 项目开发方法 项目的开发方法按软件工程方法分阶段进行： 第一阶段主要是研究工作，阅读国内外有关网络管理方面的论文与书籍，了解 和掌握已有的方法与技术，发现现有系统的优势与不足，并通过系统管理人员进行 需求方面的调查，明确系统的功能，产生需求分析文档。 第二阶段进行系统的原型设计，建立系统的模型、结构、处理过程、要处理的 数据等。产生概要设计和详细设计文档。 第三阶段进行系统实现，完成编码、运行和测试等工作。 l - 3 3 论文组织情况 论文共分六章： 第一章是绪论部分，在阐明网络管理的重要性和必要性的基础上，分析和总结 了当前网络管理在应用领域和学术研究领域的现状，指出当前网络管理的局限，并 对论文的研究背景、内容和方法进行了简单说明。 第二章介绍网络管理技术，从网络管理的体系结构、信息模型、通信模型、功 能模型、组织模型等多个具体方面分析和研究。 第三章介绍系统实现中所使用的基于t c p i p 的网络管理标准s n m p ，包括 t c p i p 网络、管理信息结构、管理信息库、简单网络管理协议。 第四章是本文的总体设计部分，本文所设计的网络性能管理系统结构可以分为 四个部分，分别是：性能管理数据采集模块；数据分析报警模块；数据库管理模块； 历史数据w e b 查询模块。 第五章是设计实现和性能分析部分，在这里主要介绍了硬件环境及软件环境的 安装及程序主界面的介绍，核心功能的设计，以及历史数据查询界面的介绍。 第六章是结论，总结本文所论述的网络管理基本原理及性能管理系统的实现过 程，并指示本系统存在的不足，并提出智能系统的研究必然成为今后网络管理技术 的发展趋势，也为我们带来了新的研究课题。 6 东北大学硕士学位论文第二章网络管理技术概述 第二章网络管理技术概述 2 1 网络管理的必要性 网络的发展已有三十多年的历史，今天计算机网络在速度、功能、复杂性和规 模上都有了大幅度的提高，网络的互联使得网络的应用范围和领域不断扩大，人们 对网络的依赖程度也越来越高。举个最明显的例子，一九六九年a r p a 网络刚建 成的时候只有四个实验性的结点，而发展到今天的i n t e m e t ，它的规模已成为世界上 最大的网络，几乎覆盖全球。 计算机网络的这种奇迹般的变化使得网络管理问题变得越来越突出，网络管理 理论和技术的研究以及设备研制开发是近年来电信、计算机、控制技术等领域的热 点之一，尤其是异构网络环境的管理更成为网络管理者的一大难题，因此涉及网络 管理的许多课题也成为相关国际标准化组织( i s o ) 的工作重点。与过去简单的网 络维护相比，发展网络管理技术 2 0 2 1 】的动力主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 由于网络故障而带来的严重的网络停机( d o w n t i m e ) 问题，已成为网络通 讯的最大障碍，直接影响到网络的应用。 ( 2 ) 网络性能急待改善。网络的性能主要表现为吞吐率、建立链接时间、响 应时间、速度、可靠性等方面，不断增长的应用上的需要带来了新的指标，而且在 实际应用过程中这些指标也可能下降，因此性能的改善直接影响到网络的使用效率。 ( 3 ) 网络的能力有待扩充。利用良好的管理工具和周全的管理策略，提供有 效的性能尺度和评估方法，支持管理者调整网络性能和扩充网络。 ( 4 ) 企业和用户对网络安全性的呼声增长，必须在网络中增加新的机制以防 止越来越多的破坏行为和强行窃取数据等非法活动。 如何进行网络的规划、成本预算、计帐以及在控制成本的前提下扩充服务等非 技术性问题已越来越受到重视。 2 2 网络管理的一般模型结构 网络管理本质上是一个监视和控制网络的过程，其目的是尽可能地保证网络的正 常运作。因此网络管理系统的重要任务就是收集其所管理的网络中各种网络设备及系 统的数据，包括工作参数、运行状态等信息，在进行简单加工或高级处理后，以数字 或图表等可视化形式提供给网络管理人员，在紧急情况下甚至可以通过声音警报或电 子邮件等形式来通知网络管理人员对此及时进行处理。网络管理系统和网络管理人员 的关系如图2 1 所示。 一7 东北大学硕士学位论文第二章网络管理技术概述 誓i 黧墨嚣- 图2 1网络管理系统和网络管理人员的关系 f i g 2 1 t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e ma n dn e t w o r km a n a g e r 网络管理的体系结构主要涉及网络管理系统的组成部件和结构，各部件之间的 关系，网络管理应该包括的功能以及这些功能的划分。 从系统组成的角度来看，现代网络管理系统由四部分组成：多个被管代理 22 1 、至 少一个网络管理者( 或称管理工作站) 、一种通用的网络管理协议和一个或多个管理信 息库。其中被管代理和m i b 一起驻留在被称为被管设备的网络设备上。说明如下： ( 1 ) 网络管理系统：网络管理的实体( e n t i t y ) ，处于网络中一个主机节点( 管 理工作站) 上，是整个网络系统的核心，实旆各项网络管理功能，如配置网络、监视 网络性能、排除网络故障等。 ( 2 ) 被管代理：是一种软件，驻留在被管理的网络设备( 如路由器和寻径服务 器、交换机和网桥、集线器、计算机主机、或网络打印机等) 上，负责向管理系统提 供各种该网络设备的信息和根据管理系统的请求设置相应的信息。 ( 3 ) 管理信息库：是一种动态刷新的数据库，存储被管理设备的各种信息，如 配置信息、通信统计信息、安全信息及该设备生产厂商的特有信息等，负责向被管代 理提供数据和存储被管代理设置的数据。 ( 4 ) 网络管理协议：描述网络管理系统和被管代理之间的数据通信机制，既定 义了网络管理的通信报文格式和管理信息库的数据库格式。它的定义决定了网络管理 系统的主要功能。 它们的关系图如图2 2 所示。 一般来讲，一个现代网络管理的体系结构2 3 1 模型应该包括下面四个方面的子模 型： ( 1 ) 信息模型( i n f o r m a t i o nm o d e l ) ：描述被管理对象，与管理信息库m i b 有 着直接的关联。 ( 2 ) 组织模型( o r g a n i z a t i o nm o d e l ) ：描述处理和支持组织方面。 ( 3 ) 通信模型( c o m m u n i c a t i o n m o d e l ) ：描述为实施管理目的所需的通信方式 和过程。 ( 4 ) 功能模型( f u n c t i o n m o d e l ) ：描述网络管理任务的组成结构。 结构图如2 3 所示。 8 东北大学硕士学位论文第二章网络管理技术概述 图2 2网络管理基本组成部分之间的关系 f i g 2 2 t h er e l a t i o n s h i pa m o n gt h ep a r t so f t h en e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m 管理域a -l 管理域b ii -i 系统a 管理系统 系统b 管理系统 被管 操作 被管 对象 + _ 事件_ 对象 通信 f = 习 管理 i 管理 0 ) s n m p o i df i r s t 0 i d = m i b o p s g e t s n m p o i d ( ( s t r i n g ) c o l u m n s e l e m e n t a t ( 0 ) ) ； m i b n o d ef i r s t n o d e = m i b o p s g e t m i b n o d e ( f i r s t o i d ) ； i f ( ( f i r s t n o d e ，g e t a c c e s s 01 = s n m p a p i r o n l y ) & & ( f i r s t n o d eg e t a c c e s s 01 = s n m p a p i r w r i t e ) ) s y s t e m e r r ，p r i n t l n ( “c o l u m ni n a c c e s s i b l e d r o p ：+ f i r s t n o d e + “1 1 ”、： c o l u m n s r e m o v e e l e m e n t a t ( 0 ) ； e l s e b r e a k ； c r e a t eo i da r r a yf r o mt a b l ec o l u m n s o i d s - 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