（计算机应用技术专业论文）基于snmpweb管理的嵌入式web服务器的研究与实现.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 摘要 随着计算机硬件和通信技术的飞速发展，各种嵌入式设备和系统在各个 领域中得到了广泛的应用，互联网应用正在从传统的以p c 为中心转移到以嵌 入式设备为中心，互联网连入的设备特性发生了巨大的变化，给网络管理带 来了严竣挑战。因此，追切需要新的网络管理技术来适应不断变化的需求。 通过嵌入w e b 服务器来管理和控制设备成为嵌入式设备管理的一种发展 趋势。这种建立在h t t p 协议上的管理方式提供一种友好、简单的用户界面 来管理网络设备，降低了使用设备的维护和培训费用，使得网络的访问更加 方便。与传统的管理模式相比，节约了开发时间和开发费用，有利于管理软 件的维护。因此，研究和开发基于w e b 的通用嵌入式w e b 服务器有着十分重 要的意义。由于嵌入式w e b 服务器的能力有限，难以提供s n m p 代理那样丰 富的管理信息，并且各个设备厂商都开发适合自己的w e b 服务器，其品种繁 多，差异性较大。这些条件制约了w e b 管理的发展，导致了w e b 管理技术和 s n m p 管理技术相结合的新型管理技术的出现，来弥补双方管理技术上的不 足。一种比较直接、经济和有效的实现方法，是将s n m p 代理作为嵌入式 w e b 服务器的一个模块共同嵌入到设备中，提供相互通信的接口，完成管理 信息的交换，实现s n m p 和h i t p 协议的转换，从而使得用户能够以w e b 的 方式管理具有s n m p 代理的设备。并且当设备不具有s n m p 代理时，利用 w e b 方式开发生成s n m p 代理来提供s n m p 管理。 本文通过对w e b 、s n m p 管理技术和嵌入式w e b 服务器较深入的研究和 讨论，提出了种基于s n m p w e b 管理的嵌入式w e b 服务器的体系结构及实 现方法。这一结构和方法增强了网络管理的功能，发挥了s n m p 管理和w e b 管理两者各自的优势。同时，通过w e b 管理页面自动生成工具，定制适合用 户自身管理风格的管理页面，从而提高网络管理的效率。 关键词：网络管理；s n m p ；w e b 管理；嵌入式w e b 服务器；h 仃p 协议 硕士学位论文 m a s r e r lst h e s i s a b s t r a c t w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o fn e t w o r kc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y a n d c o m p u t e rh a r d w a r e ，a 1 1k i n d so fe m b e d d e dd e v i c es y s t e ms w a r m e di n t om a n y a p p l i c a t i o na r e a s t h i sl e a d e dt ot h et r a d i t i o n a lp e r s o n a l c o m p u t e rc e n t r a lp a t t e r n t r a n s f e r r e dt oe m b e d d e d - d e v i c ec e n t r a lp a t t e r n t h e r ei sas e v e r e c h a l l e n g ej n n e t w o r k m a n a g e m e n t a r e aa st ot h e s ed e v i c e se x i s t e di nc u r r e n tn e t w o r k t h e r e f o r e ，an e w n e m , o r k m a n a g e m e n tt e c h n o l o g y i sn e e d e di nt h i ss i t u a t i o n n o w a d a y s ，e m b e d d i n gw e bs e r v e r ( e w s ) i n t oe m b e d d e dd e v i c e si san e w t e c h n o l o g y t o m a n a g e ，c o n t r o l a n dc o n f i g u r et h e m t h i sk i n do fw e b b a s e d m a n a g e m e n t m e t h o db a s e do nh t t p p r o t o c o lp r o v i d e dau s e f r i e n d l ya n ds i m p l e u s e ri n t e r f a c et o m a n a g en e t w o r kd e v i c e s m e a n w h i l e ，t h i sm e t h o dl o w e r e d e x p e n s eo ft h em a i n t e n a n c ea n dt e a c h i n g c o m p a r e dt o t r a d i t i o n a lm a n a g e m e n t m o d e l ，i ts a v e dm o r et i m e a n dc o s t t h e r e f o r e ，r e s e a r c h i n ga n d d e v e l o p i n g e m b e d d e dw e bs e r v e rh a sg r e a ts i g n i f i c a n c e e w si sd i f f i c u l tt op r o v i d ea b u n d a n t m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nc o m p a r e dt os n m pa g e n tb e c a u s eo fi t sl i m i t e da b i l i t y m o r e o v e r ，e v e r yc o m p a n y h a si t so w nw e bs e r v e rt h a tv a r i e df r o me a c ho t h e rt h a t i sd i s a d v a n t a g ef o rs t a n d a r d i z a t i o n ，ar e a s o n a b l em e t h o dt os o l v et h ep r o b l e mi st o p u ts n m pa g e n ta s ap r o c e d u r eo fe w s t h ee w sa n ds n m p a g e n th a v e a c e r t a i nc o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c et o e x c h a n g i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n b a s e d o nt h ec o n v e r s i o no fs n m pa n dh t t pp r o t o c o l ，t h eu s e rc a l la c c e s st h ed e v i c e t h a te m b e d d e ds n m p a g e n td i r e c t l y i nt h i s p a p e r , w ep r e s e n t sa r c h i t e c t u r e o fe w sb a s e do ns n m pa n dw e b m a n a g e m e n t i t w i l le n f o r c et h ef u n c t i o n so fn e t w o r km a n a g e m e n ta n du t i l i z et h e e a c hp a r to fa d v a n t a g e s w ea l s od e v e l o pat o o lt og e n e r a t ew e bd o c u m e n t su s e d i ne w st oi n c r e a s ee f f i o e n c yo f n e t w o r km a n a g e m e n t k e y w o r d s ：n e t w o r km a n a g e m e n t ；s n m p ；w e bm a n a g e m e n t ；e w s ；h t t p i j 硕士学位论文 m a s t e r st h e 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。 作者签名日期：年月 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： 日期：年月 日 导师签名： 日期：年月 日 本人已经认真阅读“c a l l 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。园塞逾塞握銮卮进卮i 旦圭生；旦二生i 旦三生 蕉壹。 作者签名： 日期：年 月 日 导师签名： 日期：年月 日 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 1 课题背景及意义 第一章绪论 随着计算机及通信技术的飞速发展，计算机网络已经渗透到社会生活的各 个领域，对社会经济发展起着越来越重要的作用。特别是因特网的成功，为网 上各项业务的开展提供了巨大的空间，人们的工作甚至生活方式都发生着巨大 的变革。与此同时，计算机网络的规模和应用范围也急剧扩大，网络所承担的 任务也愈来愈繁重，如何提高网络的性能和服务质量，对这一庞大的互联网络 进行有效的管理，是一项艰巨的任务。最近几年来随着各种嵌入式设备和技术 不断发展，嵌入式系统在各个领域中得到了广泛的应用，信息家电技术的不断 成熟，汽车控制平台的提出，工控设备的信息化等，使得互联网应用正在从传 统的以p c 为中心转移到以嵌入式设备为中心，互联网络连入的设备特性发生 了巨大的变化【4 】o 嵌入式设备在网络应用中表现出的强大优势，带领我们进入一个“嵌入式” 的网络时代，既整个网络将是由各釉嵌入式设备通过各种不同的途径连接而 成。网络中不仅包括传统的网络元素( n e t w o r ke l e m e n t s ) ，还包括信息家电设 备、汽车移动计算平台设备和嵌入式工业控制设备等1 3 】。这些设备迅速充斥在 现有的网络中，给网络管理者带来了严峻挑战。因此，迫切需要新的网络管理 技术来适应不断变化的需求l l 】。 在嵌入式设备中，通过嵌入w e b 服务器来管理和控制设备日益成为设备 管理的一种发展趋势| 2 j 。这种基于w 曲的管理方式以一种更加友好、简单的用 户界面来管理网络设备，降低了使用设备的维护和培训费用。同时，w e b 浏览 器提供了用户友好的图形用户界面，并且建立到h 下r p 协议上的管理与平台无 关，使得网络的访问更加方便。与传统的管理模式相比，如s n m p 管理1 2 6 1 ， 节约了开发时间和开发费用，并且更有利于管理软件的维护。另一方面，基于 开放标准的互联网络使得网络设备厂商面临众多的竞争对手，从而基于w e b 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 服务器的设各管理成为网络设备厂商必须提供的设备产品特性。因此，研究和 开发基于w e b 的通用嵌入式w e b 服务器有着十分重要的意义。 基于w e b 的管理虽然有着传统网络管理不可比拟的优势，但是却很难替 代现有的管理模式【5 】。一方面，由于嵌入式w e b 服务器的能力和范围有限，很 难提供像s n m p 代理那样丰富的管理信息；另方面，将嵌入式w e b 服务器 真正应用于网络管理，还有待国际标准组织、网络设备供应商、网络管理系统 供应商和用户的大量基础工作。并且各个设备厂商都开发适合自己的w e b 服 务器，追求的目标各不相同，使得嵌入式w e b 服务器品种繁多，差异性也很 大。这些条件制约了w e b 管理的发展，导致了将w e b 管理技术和s n m p 管理 技术相结合的新型管理技术的出现，来弥补双方管理技术上的不足。 将w e b 和s n m p 技术相结合的新型管理技术主要有两种实现方式：一种方 式是代理方式，即在一个内部工作站( 或网关) 上运行w e b 服务器( 代理) 1 6 j 。 这个工作站轮流与端点设备通信，浏览器用户与代理通信，代理与端点设备之 间通信，从而可以实现对s n m p 代理晖7 j 的间接访问。这种方式中，由于设备 和w e b 浏览器不是直接相连的，两者之间也会引入潜在的错误，并且当多个 设备连接同网关系统时，响应时间则不可预计。此外，增加新的网络设备运 行代理，代价也较高：相反，另一种将s n m p 代理作为嵌入式w e b 服务器的 个模块共同嵌入到设备当中的方式，则直接、有效和经济。它通过提供相互 通信的接口，完成管理信息的交换，实现s n m p 和h r r p 协议的转换，从而使 得用户能够以w e b 的方式管理具有s n m p 代理的设备。 综上所述，研究与实现基于s n m p w e b 的嵌入式w e b 服务器，可以增强 网络管理的功能，发挥s n m p 管理和w e b 管理两者各自的优势，有利于基于 w e b 的管理向标准化的方向发展。 1 2 国内外研究及产品现状 有关w e b 服务器的研究由来已久，是一个发展相当成熟的技术。而嵌入式 w e b 服务器的研究随着最近几年嵌入式系统的迅速发展而重新升温，国内外有 很多高校和科研机构都已有一定的研究基础和实验产品，商业化的嵌入式w e b 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 服务器的品种也非常之多，n l l t ，阻下介绍一些主要的嵌入式w e b 服务器的 产品及相关特性，并做一些必要的比较。 1 ，2 1 已有的产品介绍 国外的a r t & l o g i c 公司早在1 9 9 6 年就开发出了第一个基于w e b 的网络管 理系统，并且能够针对手机等嵌入式设备进行管理f 7 j 。由于硬件条件的限制， 嵌入式w e b 服务器的功能也十分有限，速度和效率也较难达到用户的要求。 目前世界上最为流行的w e b 服务器是a p a c h eg r o u p 工作组的a p a c h e l x 系列【8 j 0 在美国大约有8 0 以上的部门都使用的是a d a c h e l x 系列服务器。它 是完全开源的，能够支持任何w e b 的服务器，并可运行在w i n d o w s 、l i n u x 和 s o l o r i s 等多种系统平台之上。由于早期a p a c h e 的开发是通过对n c s a 的h t t p d 代码添加补丁程序来进行的，所以它具有模块化、灵活性和可扩展性特点。 a p a c h e 有丰富的配置使用文档，为纯文本格式的h t t p d c o n f ，这种单一的配置 文件存放所有的配置指令如客户访问信息、记录认证信息和虚拟服务器等等。 a p a c h e 配置选项采用的是指令模式，配置指令设定各种参数的值。a p a c h e 服 务器的优点是功能丰富、性能稳定并且速度比较快。此外，a r i a c h e 基金会的 j a k a r t a 项目之一t o m c a t 提供了一个免费的开源的s e r l v e l 容器。由a p a c h e ，s u n 和其它一些公司及个人共同开发而成。是j a v as e r v l e t2 2 和j a v a s e r v e rp a g e s1 1 技术的标准实现，是基于a p a c h e 许可证下开发的自由软件。它为w e b 开发员 提供了一个简单、一致的机制，来扩展w e b 服务器的功能，并且和已有的业 务系统交互。 z e u st e c h n o l o g y 研发的z e u sw e bs e r v e r ，是世界上可扩充性最强的高效 能网页服务器软件f 9 j 。其中- - 4 , 部份的优异功能是：非常强的扩充性、即时的 网页界面统计资料、个别服务器的频宽调节、安全的c g i 执行环境、支持丛 集服务器群以及f a s l c g i 的支持。此w e b 服务器以速度快著称，其性能在2 4 内核+ s m p 环境下相对于2 2 x 内核环境下性能提升了8 5 。z e u s 服务器在 s m p 环境下有优秀的可伸缩性，实现了常见的特性集合，如访问控制、动态内 容产生和安全等。它具有健壮、集成有集群支持的容错和负载平衡等特色，是 硕士学位论文 m a s t e r lst h e s i s 高端应用的选择。支持p h p 和j a v as e 1 e t s 。 i p l a n e tw e b 服务器是s u n 、n e t s c a p e 和a o l 公司联合生产的产品，是一 个高性能、跨平台的e c o m m e r c e 产品，并具有s u n 公司j a v a 的特性。其 e n t e r p r i s ee d i t i o n4 1 内置j r e ，可以和多数的数据库互联，支持j s p1 1 的a p i 、 s e r v e r l e t s2 2 的a p i 和l i v e w i r e ，也支持传统的脚本方式，如c g i 、n s a p i 。 i p l a n e t 提供j 越，a 功能、运行标准j a v aa p i ，是j a v a 环境下性能较高的一款 w e b 服务器。 a o l 公司的a o l s e r v e r 是一个多线程、可升级和扩展的w e b 服务器1 1 ”。 它使用简单且功能强大的t c l 作为其内嵌式的脚本语言和服务器端的a p i 。 a o l s e r v e r 支持源代码公开，可以通过模块方式添加新的功能，以不同的方式 和数据库互连。a o l s e r v e r 可以连接和使用后台的关系型数据库( r d b m s ) ， 如o r a c l e ，p o s t g r e s q l 等，多个线程可共享数据库连接，也可以通过一个抽象 层同时访问许多数据库管理系统。因此，a o l s e r v e r 对数据库的响应速度较快。 r o x e n 公司的r o x e nw e bs e r v e r 使用服务器端语言p i k e ，利用p i k e 既可以 为r o x e n 开发新的模块，也可以嵌入到r o x e n 系统中【1 2 】。在r o x c n 中可以使 用r x m l 语言生成动态网页内容，r x m l 是函数形式的服务器端x m l 脚本语 言，它由r o x e n 服务器解析并执行。r o x e n 使用h t m l 方式的标签生成动态 网页，标签可以由j a v a 或者p i k e 生成。此外，r o x e n 具有外置模块功能。可 作为高负载服务器使用。 j i g s a ww e b 服务器由w w w 组织( w 3 c ) 开发，使用j a v a 语言开发，是 成功的面向对象、功能全面的服务器【1 3 】。具有较高的灵活度和可扩展性，可以 动态的把模块加入服务中。 此外，还有美国风河系统公司的w i n dw e bs e r v e r “l ，a l l e g r o 公司的 r o m p a g e r i l 5 】，h a w k e y ec o m p a n y 的h a w k e y e 服务器。s u n 公司的j a v as y s t e m w e bs e r v e r f 1 刚、s p y g l a s sc o r p o r a t i o n 的s p y g l a s sm i c r o s e r v e r 、r a p i d l o g i c 公司 的w e b c o n t r o l l l7 1 、l m a t i x 公司x i t a m i 产品【1 ”、v q s o f l 的v q s e r v e r 19 1 、m a g m a i n d u s t r yt e c h n o l o g i e s 公司的l v a 【2 2 】、q u i t o t i x 公司的嵌入式w e b 服务器q e w s 【2 0 1 以及美国g o a h e a d 公司的g o a h e a d w e b s e r v e r i ”l 等等。 有些设备厂商，像h p 公司提供了h pj e t d i r e c t 嵌入式w e b 服务器弘“。这 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 种打印服务器可通过支持的企业网w e b 浏览器访问，使用户访问配置与管理 页面，是一款专用的嵌入式w e b 服务器。与此类似的，还有m o t o r o l a 公司的 i n s t a n ta c c e s se m b e d d e dw e bs e r v e r 、x e r o xp a r c 公司的s p a r r o ww e b 服务器 p 】和d a l l a s 半导体公司的t i n iw e b 服务器l2 4 】等等。国内也有众多的产品，如 沈阳金派克技术开发有限公司的嵌入式w e b 服务器软件f i n e w s 25 1 。这些嵌入 式w e b 服务器大部分都是为较为专用的w e b 服务器，各自的功能和性能上差 异比较大。 1 2 2 存在的问题 从上述研究成果和产品可以看出，嵌入式w e b 服务器经历了较长时间的发 展，其速度、效率、扩展性和安全性等方面都取得了惊人而成熟的技术，并且 涌现了大批品种繁多、功能丰富和性能卓越的产品，但仍然存在者一些值得 研究的问题。 1 、无论是专门从事开发w e b 服务器的厂商，还是设备厂商提供的嵌入式 w e b 服务器，大多都没有直接结合s n m p 管理方式，也无法通过s n m p 代理 访问和配置嵌入式设备。有一些w e b 服务器具有丰富的扩展功能和灵活性， 可以扩展s n m p 管理接口服务，但没有考虑s n m p 代理对服务器性能的影响。 2 、要增强基于w e b 管理的功能，需要发挥s n m p 管理的优势。而对于 些没有s n m p 代理的设备来说，现有的嵌入式w e b 服务器要提供s n m p 管理 就显得无能为力，管理能力极其有限。目前还没有相关厂商或科研机构从事这 一问题的研究。 3 、基于w e b 的管理，用户有时要定制自己所需的管理页面和风格，并且 在管理过程中，需要动态生成网页，提供交互式的管理方式。现有的w e b 服 务器产品大部分没有提供这一功能。而且绝大部分在实现交互式、动态网页管 理时选用的是c g i 方式，其效率较低，并且通用性也较差。 4 、大部分的服务器难以支持跨平台运行，且不利于在众多条件苛刻、特性 差异很大的嵌入式系统上移植。 解决上述存在的问题，正是本文所要研究的主要方向。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 3 研究工作介绍及课题目标 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 ) ”和科技部科技型中小企业创新基余项目“宽带网综合运 维支撑平台软件( 0 2 c 2 6 2 1 4 2 1 0 3 9 3 ) ”支持。 通过对目前嵌入式w e b 服务器产品和资料进行大量的分析和研究，我们认 为现阶段急需要一种适合w e b 管理、支持s n m p 管理的嵌入式w e b 服务器。 从而使得用户能够以w e b 的方式管理具有s n m p 代理的设各。并且，能够在 设备不具有s n m p 代理的情况下，通过w e b 方式为设备生成一个s n m p 代理， 来增强网络管理的功能，发挥s n m p 管理和w e b 管理两者各自的优势。 为了达到上述目标并解决目前嵌入式w e b 服务器技术和产品中存在的问 题，我们提出了一种基于s n m p w e b 管理的嵌入式w e b 服务器的体系结构， 并根据该结构设计并实现了原型系统。 研究工作主要包括以下内容： 分析了传统的w e b 服务器的实现技术，提供了基于s n m p w e b 管理的 嵌入式w e b 服务器的体系结构。 改进了原有基于嵌入式w e b 设备管理方式，扩展到基于w e b 的网络管 理体系结构。 嵌入式w e b 服务器结合现有的s n m p 管理技术，增强了w e b 管理的 功能和管理范围。 从w e b 管理的角度，直接实现了 n t p 协议和s n m p 协议的相互转换。 当设备不具有s n m p 代理时，利用嵌入式w e b 服务器提供的服务，基 于w e b 方式开发生成s n m p 代理来提供s n m p 管理。 设计并实现了w e b 管理页面的自动生成工具，满足了用户通过定制管 理页面来管理设备，提高了管理效率。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 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 n m p 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，为h t t p 协议和s n m p 协议的相互转换提供技术支持。 第三章，主要讨论w e b 相关技术及其特点，阐述了传统网络管理的弊端， 介绍了基于w e b 的设备与网络技术以及几种基于w e b 的国际管理标准，还简 单叙述了基于w e b 的管理系统产品。 第四章，主要提出了基于嵌入式w e b 服务器的管理体系结构，包括设备管 理和网络管理，并结合s n m p 管理技术扩展到网络管理的层次，并分析了w e b 的网络管理体系结构中的技术，逐步引入到嵌入式w e b 服务器的设计。 第五章，在适应以上的管理模式中，提出嵌入式w e b 服务器的体系结构， 并扩展了s n m p 管理。然后探讨了其实现的关键技术及实现。 第六章，总结本文的研究工作，指出还存在的一些问题，并给出需要进一 步研究的方向。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第二章s n m p 网络管理技术 简单网络管理协议s n m p l 3 0 l 早在八十年代未互联网工程任务组( e t f ) 就 制定了这一网络管理协议。s n m p 协议以其简单性、易操作性、鲁棒性和可扩 展性，经过十几年来的速度发展，成为 n t e r n e t 的网络管理协议，并且也成为 业界实事上的标准。利用s n m p 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、接收网络事件警告等。 本章就s n m p 的体系结构、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 协议进行讨论。 2 1 s n m p 概述 i n t e r n e t 的飞速发展规模的不断扩大，迫切需要人们对i n t e r n e t 的结构化和 标准化管理。1 9 8 7 年，有三个i n t e r n e t 管理提议产生了：h e m s h e m p ( h i g h 1 e v e le n t i t ym a n a g e m e n ts y s t e m p r o t o c o l ，高层实体管理系统协议) 、 s n m p 和c m o t ( c o m m o nm a n a g e m e n to v e rt c p i p ，基于t c p i p 的公共管 理) 。事实上，只有s n m p 和c m o t 保留了下来，i n t e r n 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 r n e t 长期的解决方案。 c m o t 在i n t e r n e t 环境中，采用o s i 系统管理标准，但是它也碰到o 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 n m p 的前身是简单网关监控协议( s g m p ) ，用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i n t e r n e t 定义的s m i 和m i b ：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 系统稠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 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 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) 。 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1 e t f 开始制订s n m p v 2 。s n m p v 2 在1 9 9 3 首次提出，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 n m 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 c 2 2 7 1 r f c 2 2 7 5 里发布。s n m p v 3 涵盖了s n m p v l 、s n m p v 2 的 所有功能，并在此基础上增加了安全性1 2 8 】。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 。2 s n m p 的体系结构 s n m p 的管理框架使用4 个概念f 以 ( 1 ) 管理进程( m a n a g e r ) ：运行于网络管理站上，能够对代理进行查询、 接收代理的应答，并采用s n m p 命令设置变量。 ( 2 ) 代理( a g e n t ) ：运行于被管理的网络设备上，存储管理数据并对管理 者的查询进行应答。 ( 3 ) 管理信息库m i b ( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nb a s e ) ：m i b 是有关被管 理目标对象的数据库。代理能够访问0 0 4 d i b ，对m i b 的操纵是通过s n m p 来 完成的。m i b 根据o s i 注册层次规定，为被管理目标确定相应对象。 ( 4 ) s n m p 协议：应用层协议，概括了在网络设备之间进行通信的结构， 包括通信方式，消息格式和含义。 作为t c p i p 的网络管理协议，s n m p 由一系列r f c 文件正式定义。s n m p 协议族包含三个主要标准： ( 1 ) 管理信息结构s m i ( s t r u c t u r e o f m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n ) ，由r f c l l 5 5 定义，提供m i b 对象的定义基本规则。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s ( 2 ) s n m p 协议，由r f c l l 5 7 定义。 ( 3 ) m i b ，由r f c l 2 1 3 和1 2 1 2 定义。 这三个标准是整个协议族的基石。这些定义文档规定了m a n a g e r 和a g e n t 之间的通信方式。s n m p 报文的格式与含义，每种报文的处理方式等。s n m p 定义了五种网络管理的操作原语： ( 1 ) g e t r e q u e s t ：m a n a g e r 使用该操作向a g e n t 请求取回某些变量值，如 m a n a g e r 请求回某个路由器的某端口状态。它要求a g e n t 响应具体的变量值。 ( 2 ) g e t n e x t r e q u e s t ：m a n a g e r 使用该操作向a g e n t 请求取回某变量的下 一个变量值，它要求a g e n t 给予响应。m a n a g e r 主要使用该操作来遍历一个网 络设备的m i b 库的某个对象的一系列参数。 ( 3 ) g e tr e s p o n s e ：a g e n t 使用该操作向m a n a g e r 发送响应，回送相应的 变量值。 ( 4 ) s e t r e q u e s t ：m a n a g e r 使用该操作向a g e n t 请求设置某些变量值，如 m a n a g e r 请求将某个路由器的某个端口状态，由“e n a b l e ”设置成“d i s a b l e ”。 它要求a g e n t 设置本地m i b 中相应的变量值。 ( 5 ) t r a p ：a g e n t 使用该操作向m a n a g e r 报告某异常事件的发生，如连 接的接通或断开以及各种报警状态等。这是由a g e n t 主动向m a n a g e r 发出的报 文。 其中，前三种操作具有原子( a t o m i c ) 特性，即当一个s n m p 报文中包括 了对多个变量的操作时，a g e n t 要么执行所有的操作，要么都不执行，如果对 其中某个变量的操作失败，则其它的操作将不再执行，己经执行的也要恢复。 s n m p 协议的参考模型( 2 9 j 如图2 1 所示。 s n m p 协议建立在u d p 协议之上，m a n a g e r 和a g e n t 之间以协议数据单元 ( p d u ) 交换信息。p i ) u 中，s n m p 消息中的版本号( v e r s i o nn u m b e r ) 为实 际版本号减1 ；类型( t y p e ) 有0 - 4 五个选项，分别对应上述五个原语命令。 221 代理( a g e n t ) 代理是驻留于网络被管理设备中的处理实体，作为个智能前端处理器实 l o 硕士学位论文 m a s t e r 1 st h e s i s 网络管理员 图2 - 1s n m p 协议参考模型 现管理功能1 2 ”。每个代理拥有自己本地的m i b 。 事实上，s n m p 协议的管理任务是移交给代理来执行的。代理直接与相应 的功能实体通信并执行信息处理任务，其主要任务是访问相关模块数据，发布 控制消息。有两种消息由代理提供：g e tr e s p o n s e 和t r a p 。代理翻译来自管理 者的请求、验证操作的可行性、执行命令并发出合适的响应。代理最重要的功 能之一是将来自管理者的一般化的请求翻译成本地数据结构上的等效操作。这 由代理将s n m p 命令映射至本地操作。这种映射因不同代理设备而异。t r a p 报告一个关于预先定义事件的异常信息。 2 2 2m 1 8 j 口s m m i b 3 1 , 3 2 】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 m p 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 f l p 的h a l e r n e t 的管 理信息结构( s m i ) 1 3 0 。r f c l l 5 5 中的管理信息结构详细描述了m i 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 【3 3 语言来描述。精确的定义使得变量格式、内容没有= 义 性。它为m i b 中的对象定义了模板。事实上，i n t e m 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，这对供应商和用户都有好处。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 在s m ! 定义下，m i b 中被管理对象具有三个属性： ( 1 ) 名字：m i b 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 似于t c p 1 p 的域名服务协议d n s 。m i b 中对象的名字也用串整数和小数点 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 i b 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 a n d a t o r y 表示必须具备这类对象；o p t i o n a l 表示可有可无这类对象：o b s o l e t e 表 示不需要实现这类对象。 名字值：用来说明该对象中的v a l 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 n a g e r 和a g e n t 之间传输。传输语法是基本编码规 则b e r 3 4 j 。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 1 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 i b i i 中为s n m p 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 m 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。 硕士学位论文 m a s 丁e r 。st h e s i s 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 m p 各版本的报文和p d u 格式。 23 1s n m pv l 、v 2 c 格式 s n m pv 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 l 版本不样以及 比v 1 版本增加了i n f o r m 、g e t b u l k r e q u e s t 协议操作外，其余部分都相同 3 5 , 3 0 。 1 、报文格式 报文中的v e r s i o n 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 i t y 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 m p v 2 t r a p p d u 拥有共同的结构： l 竺! ! ! ! ! ! ! 里i 兰! ! ! ! ! ! 兰11 呈! ! ：兰! ! ! i 竺兰! 兰堡! j r e q u e s t l 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 l 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