（计算机应用技术专业论文）基于万维网服务的设备级网络管理系统的研究和实现.pdf

南京邮电大学硕士研究生学位论文 基于万维网服务的设备级网络管理的研究与实现 摘要 网络管理是网络发展中一个关键技术，是网络可靠、安全、高效运行的保障。但随着 网络的发展，规模不断扩大，复杂性不断增加，异构性不断普遍，使得网络管理越来越困 难，网络管理技术的发展明显滞后于网络自身的发展。 s n m p 在计算机网络中应用非常广泛，已经成为事实上的计算机网络管理标准。但是 s n m p 有许多自身难以克服的缺点，导致了它已不能对日益扩大的现代网络进行有效的管 理，为了弥补这些方面的缺陷，需要提出新一代的网络管理。 本文从探讨传统基于简单网络管理协议( s n m p ) 的网络管理系统实现机制的不足出 发，综合面向服务架构的优势，提出基于万维网服务的设备级网络管理模型。万维网服务 系统作为面向服务架构中最成功的案例，具有跨平台性、跨网络性、语言无关性、灵活性 和可扩展性，并且是一种松耦合的调用方式，解决了基于协议的网络管理系统的种种不足， 并采用基于x m l 的数据管理技术，完善了网络管理系统的数据存储和管理机制。 本文利用万维网服务技术的优势来改进传统基于s n m p 的网络管理系统中的缺陷，同 时用基于x m l 的数据管理系统针对m i b 数据管理系统的不足，在网络管理数据的传输和 存储管理机制上提出了相应的解决方案。 基于万维网服务的设备级网络管理系统。充分发挥万维网服务接口调用的简单性和松 耦合性，提供一套通用性和可扩展性更强的网络管理接口系统。最后通过系统功能测试完 成验证系统的工作机制和可行性。 关键字：万维网服务，网络管理，简单网络管理协议，面向服务架构 a bs t r a c t s i n c en e t w o r km a n a g e m e n tm a k e si n t e r a c tr e l i a b l e ，s a f ea n de f f i c i e n t ，i ti sa k e yt e c h n o l o g y i nt h ed e v e l o p m e n to ft h ei n t e m e t h o w e v e r , w i t ht h ed e v e l o p m e n ta n dt h ee x p a n d i n go ft h en e t ， a l s ot h ec o m p l e x i t y , n e t w o r k m a n a g e m e n ti sm o r ea n d m o r ed i f f i c u l t t h et e c h n o l o g yo fn e t w o r k m a n a g e m e n ti so b v i o u s l yd r o p p e db e h i n dt h ed e v e l o p m e n to fi n t e m e ti t s e l f s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( s n m p ) i sw i d e l yu s e di nt h ec o m p u t e rn e t w o r k a n di th a sb e c o m et h es t a n d a r do ft h em a n a g e m e n to f c o m p u t e rn e t w o r ki nf a c t b u ts n m pi t s e l f c o n t a i n sm a n yi n e x t r i c a b l el i m i t a t i o n s ，a n dt h e s ei i m i t a t i o n sl c a dt ot h ef a c tt h a ts n m pi sn o t s u i t a b l et om a n a g et h em o d e mn e t w o r ke f f i c i e n t l y i no r d e rt ob r e a kt h e s el i m i t a t i o n s ，t h en e w g e n e r a t i o no fn e t w o r km a n a g e m e n ts h o u l db ep r o p o s e d t h i st h e s i ss t a r t sw i t hd i s c u s s i n gt h ed i s a d v a n t a g e so ft r a d i t i o n a ln e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m sw h i c ha r eb a s e do ns i m p i en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( s n m p ) a n dt h e nc o m b i n i n g w i t ht h ea d v a n t a g e so fs e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ( s o a ) ，s u c ha sp l a t f o r m - i n d e p e n d e n c e ， n e t w o r ka r c h i t e c t u r ei n d e p e n d e n c e ，l a n g u a g e i n d e p e n d e n c ea n dl o o s ec o u p l i n g ，w ep u tf o r w a r d t h em o d e lo fn e t w o r kd e v i c em a n a g e m e n tb a s e do nw e bs e r v i c et os o l v et h ep r o b l e m si nt h e p r o t o c o lb a s e dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dw e a l s ou s ex m ld a t am a n a g e m e n tm e t h o d st o i m p r o v e t h ed a t as t o r a g ea n dm a n a g e m e n t t e c h n i q u e si nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m s t h i st h e s i si n t r o d u c e sw e bs e r v i c ei n t on e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mt os o l v et h ep r o b l e m s w h i c ha r ec a u s e db yt h eu d p - b a s e ds n m pn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m a tt h es a m et i m e ，i n o r d e rt oo v e r c o m et h es h o r t c o m i n g so fm i b ，w er a i s et h e p o i n to fx m l b a s e dd a t a m a n a g e m e n ts y s t e mt or e p l a c et h em i b t h i st h e s i sp r o p o s e ss o m ea p p r o a c h e si nb o t ht r a n s f e r m e c h a n i s ma n ds t o r a g em e c h a n i s mf o rd a t ao fn e t w o r km a n a g e m e n t t h i ss y s t e mp r o v i d e sas u i t eo fn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mi n t e r f a c e sw h i c ha r e e a s i e rt od e v e l o pa n de x p a n db a s e do nt h ef l e x i b i l i t ya n dl o o s ec o u p l i n go fw e bs e r v i c e a tt h e e n d , t h es y s t e mi st e s t e dt ov e r i f yt h em e c h a n i s ma n dt h ef l e x i b i l i t ya r ev a l i d a t e d k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e ，n e t w o r km a n a g e m e n t ，s n m p ，s o a i l 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略词 缩略词 缩略词英文全称 译文 x m l e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 可扩展标签语言 w s d lw e bs e r v i c e d e s c r i p t i o n万维网服务描述语言 l a n g u a g e s o a p s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l简单对象访问协议 u d d i u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r y统一描述、发现和集成协议 a n di n t e g r a t i o n s o as e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e 面向服务的体系结构 n m sn e t w o r km a n a g e m e n ts t a t i o n 网络管理站 w s f lw e bs e r v i c ef l o wl a n g u a g e 万维网服务流程语言 h 兀p h y p e r t e x t t r a n s f e rp r o t o c o l w w w 服务程序所用的协议 w 3 c肋r i dw i d e 阮bc o n s o r t i u m 万维网联盟 c o i 己b ac o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r公共对象请求代理体系结构 a r c h i t e c t u r e 心ij a v an a t i v ei n t e r f a c e j a v a 本地接口 s n m p s i m p l e n e t w o r k m a n a g e m e n t简单网络管理协议 p r o t o c o l u d pu s e rd a t a g r a mp r o t o c o l 用户数据报协议 t c pt r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l传输控制协议 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：鞲日期：洲 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理o 研究生签名：l 牲导师签 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究的背景及意义 网络管理是网络发展中一个关键技术，是网络可靠、安全、高效运行的保障。但随着 网络的不断发展，规模不断扩大，复杂性不断增加，异构性不断普遍，使得网络管理越来 越困难，网络管理技术的发展明显滞后于网络自身的发展。 目前，简单网络管理协议( s n m p ) 得到了广泛的应用，几乎所有的主流计算机、工作站、 网桥、路由器和集线器制造商都提供了s n m p 协议。s n m p 在o s i 以及其他非t c p i p 协 议栈之上的应用日益增长，还在安全性等方面对s n m p 进行了增强。s n m p 体系结构的核 心是简单网络管理协议本身，提供了一种直接的简单的机制在管理站和代理之间进行管理 信息交换。s n m p 的设计是在无连接的用户数据报协议( u d p ) 上实现。从总体上来说，基 于s n m p 的网络管理系统是一种基于协议的实现方式。所有数据的交互，处理过程都是通 过协议的约定来完成，在有严格的协议规范约束的同时，也存在了一些局限性。 使用s n m p 来进行网络管理的局限性在于： 1 由于轮询的性能限制，s n m p 不适合用于大型网络的管理； 2 由于基于u d p ，不适合获取大量数据； 3 s n m pm i b 模型是有限的，而且不支持应用程序通过对象值或者类型来进行复杂 的管理查询。 为了保持基于s n m p 的网络管理系统的简单性和易操作性，而又要改变其基于u d p 而产生的问题，必须采用一种可以保证可靠传输方式和简单调用方式的机制。同时通过对 网络管理数据的管理方式进行变革，解决m i b 中存在的问题。 1 2 研究的动机 万维网服务描述了一些操作的接口集合，通过标准化的x m l 报文传递机制，可以通过 网络来调用这些接口，也就是获取这些接口所定义的服务。万维网服务的系统架构、实现技 术完全继承已有的技术，是现有应用的面向i n t e r n e t 的一个延伸。从使用者的角度而言，万维 网服务可以看作是一种部署在w e b 上的对象组件。 将万维网服务引入网络管理系统有如下优势： 第一，系统具有跨平台性，这是基于简单对象访问协议( s o a p ) 技术系统的最大优 势之一。 第二，系统具有跨网络性，由于s o a p 通常同h t t p 绑定，因此系统可以穿越防火墙在 l 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 i n t e m e t 范围内进行设备管理。 第三，系统具有语言无关性，通过万维网服务封装的网络管理接口可以被各种高级语 言通过调用万维网服务的方式使用，而不需要限定使用何种语言进行网络管理软件的 开发。 第四，万维网服务是一种松耦合的调用方式，对实现上的依赖相对较小。 第五，系统具有灵活性和可扩展性，管理端同设备代理端的通信是以万维网服务调用的 方式进行的，如果需要增加新操作，只需在原有基础上发布新的万维网服务。另外，系统通讯 协议是以x m l 描述的，这使得很容易对协议内容进行扩展。 将万维网服务引入网络管理，实现一种面向服务的网络管理系统的架构，通过基于 h 兀p 上的s o a p 来代替s n m p 中的u d p 传输机制，保证了在传输上的可靠性；万维网 服务的调用方式简单，与网络管理的机制体系结合起来，有更深入的研究价值。 1 3 国内外研究的现状 近些年来，国内外很多研究学者开始着手采用新的方法和手段来解决传统网络管理系 统中的一些不足，也对此提出了各种各样的解决方案。s n m p v 2 和s n m p v 3 分别做为s n m p 的演进，在安全性和分布式等方面提出了一些解决方案，但是这些方案还是只停留在理论 阶段，并没有完全投入实际设备中。基于w e b 的网络管理系统在可操作性方面做出了很大 的提高。i e t f 提出的n e t c o n 网络设备管理技术采用了基于x m l 的网络管理协议，这是对 于网络管理系统的革命性的标准。基于s o a 架构的网络管理系统的研究主要集中在基于 c o r b a 和基于万维网服务两种方式。基于万维网服务的设备级网络管理系统尚处于初步研 究中，更多的考虑是使用万维网服务来解决网络管理中的问题，作为基于s n m p 的网络管 理体系结构的一种补充而存在，并没有实质性的改变基于s n m p 的束缚。文献 1 】提出了一 种万维网服务网络管理模型和多协议网络环境的应用，给出了多协议转换器来实现网络管 理的封装。文献【2 】对万维网服务网络管理结构进行研究，分析了多种网络结构模型和实现。 文献 3 】对万维网服务网络管理给出了一种实现，通过分析网段万维网服务请求实现万维网 服务的转发，但没有考虑万维网服务与网络管理协议的转化问题；文献f 4 】、文献 5 】从通信 的角度讲述了一种实现方案。文献 6 提出了基于万维网服务的一些实现模型，主要利用万 维网服务机制来解决传输上的相关问题。文献【7 基于传统网络管理系统协作性不够，提出 用万维网服务来提高网络管理系统的协作性。文献 8 】提出了将万维网服务元素引入网络管 理系统中用以解决至今尚未解决的诸如在m a n a g e 端从几个设备同时获取数据这样的问题， 并提出尽管万维网服务本身有一些技术上的问题，但是在很快得到解决后使得万维网服务 能为网络管理提供更多的优势。文献 9 】提出了将s o a 技术嵌入到设备中的可能性和实际意 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 义。文献 1 0 提出使用万维网服务作为分布式对象技术管理网络，并将基于万维网服务的 管理系统与基于s n m p 和c o r b a 的管理系统做了比较。文献 1 1 】在授权认证环境下进将万 维网服务与s n m p 对系统的管理做了比较。文献0 2 提出在配置管理中将万维网服务作为一 种可编程的接1 2 1 实现管理的方案。文献 1 3 提出了将管理本身作为万维网服务的一种动态 组建的网络管理系统架构。文献 2 4 】从软件工程、设计模式的角度提出并分析设计万维网 服务网络管理的模型，较好地解决了万维网服务应用到网络管理中数据传输问题。文献 2 5 】 将万维网服务技术引入到网络管理之中，提出了用万维网服务进行网络管理的系统结构，并 分别讨论了其中的一些关键问题，给出了一个解决方案。文献 2 6 】对基于w e b 服务网络管理 技术进行论述，阐明了其需求背景和实施的技术基础。分析了采用w r e b 服务进行网络管理的 架构和其特有的可管理能力模型，探讨了综合网络管理技术的研究现状及发展趋势。文献 【1 7 】提出了基于万维网服务的安全的网络管理机制。文献 2 8 1 文献提出了一种基于a g e m 年l l w r e b 服务的网元管理结构，这一结构采用本体作为网管信息的语义表达方式，采用松耦合的 w r e b 服务作为网管系统和管理设备间的接口，采用移动a g e n t 作为基于策略的网管对象实现 它能够减小网管系统和设备间的依赖并灵活地实现网络管理策略。【1 9 针对目前以面向对 象的方法描述的网络管理机制仅仅关注管理操作细节的局限性，该文提出以服务的概念建 模网络管理机制，扩展了对操作机制的商务过程特性、流程和策略等方面内容的描述能力。 文献 2 0 l 实现了基于安全w r e b 服务( w s ) 的网络管理的原型研究了在读取不同对象数的情 况下，由于消息认证和加密而增加的计算负担对网络性能的影响，并获得了w s 在不同的安 全等级以及是否压缩的情况下性能与读取对象数之间的关系同时，对安全w s 和s n m p v 3 在 带宽使用情况和往返时延方面的性能进行了深入研究，结果表明，w s 由于加入了安全( 认证 和加密) 机制而增加了计算负担，但是在读取大量对象数时，压缩的安全w s 的性能优于 s n m p v 3 的性能，而且安全功能所增加的负担并不会影响网络的正常运行。文献 2 1 1 按照 w e bs e r v i c e 标准，模拟w s m a n a g e m e n t 网络管理架构，在l i n u x 系统上利用c 抖设计并实现 基于w s m a n a g e m e n t 协议的网络管理平台w s m a i l 平台，并实现了一个简单的w s m a n 客户 端对该平台实现的功能进行测试。w s m a i l 管理平台实现了w s m a n a g e m e n t 协议定义的基本 通信功能，采用内嵌多线程h t t ps e r v e r n 方式处理w s m a n a g e m e n t 式网络管理请求，支持 协议中定义的多种安全模式，并通过动态加载插件的方式将不同网络管理应用整合到这个 平台上，由此建立的框架结构可以作为连接不同网络管理应用的桥梁，对网络管理资源进 行开放式管理。 1 4 论文的主要工作 传统的基于s n m p 实现的网络管理系统在网络资源利用，互操作性和开放性等方面存 3 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 在不足，而基于万维网服务的网络管理系统在互操作性和开放性方面存在很大优势，本文 把万维网服务原理和实现引入网络管理系统中，在保证简单操作优势的前提下，充分扩展 互操作性、开放性和可扩展性，建立基于万维网服务的设备级网络管理系统，系统中的每 个被管理对象即代理( a g e n t ) 作为万维网服务的提供者，对外提供相应的服务；网络管理站 ( n e t w o r km a n a g e m e n ts t a t i o n ，n m s ) 作为服务请求者，可以通过查询u d d i 注册中心上的各 个代理发布的服务来自由调用，保持了基于s n m p 网络管理系统的操作简单性。 传统的网络管理系统中，n m s 往往需要具备包括安全管理，计费管理，性能管理，故 障管理，配置管理等五大管理功能，使得n m s 工作量相当大，并且网络带宽利用相对偏 低，所有的管理流量都流向n m s ，当网络规模较大的时候，可能导致n m s 的处理性能成 为整个网络管理的瓶颈。本文的系统中，n m s 可以包含网络管理中五大功能，也可以只包 含其中某些，多个n m s 可以同时对网络设备进行管理，并负责相同或者不同的功能。这 样的改进使得n m s 的处理量趋于平衡，有利于网络资源的充分利用，网络负载趋于平衡； 同时出于安全性方面的考虑，采用这种分布式的处理方式避免了一个n m s 被攻击而导致 整个网络管理系统瘫痪。通过万维网服务方式发布服务在n m s 上可以自由组合进行配置， 使得管理功能可以根据不同的策略进行定制，并且很容易穿越防火墙，保证了网络管理系 统的互操作性。在u d d i 上发布服务可以使得a g e n t 上的由于产品来自不同厂商而导致的 底层问题透明化，n m s 可以不关心这些底层接口，而只是关心设备提供了什么服务，达到 了管理系统接口的开放性。 论文的主要工作： 从理论上分析传统基于s n m p 的网络管理系统所存在的不足，研究万维网服务机 制的特点，探讨把万维网服务机制应用到传统的基于s n m p 的网络管理系统的可 能性。并且分析了m i b 数据管理系统的不足，以及基于x m l 的数据管理系统在 网络管理领域应用的优势。 提出了基于万维网服务的设备级网络管理系统的实现模型，并对该模型进行了相 应的理论分析。融合了对管理数据传输方式和存储方式的转变，并且采用扩展模 块兼容基于s n m p 的网络管理系统的功能。 提出了基于万维网服务的设备级网络管理系统实现模型的具体实现机制，通过提 供相应的万维网服务接口，解决了万维网服务技术与传统的基于s n m p 网络管理 系统架构的融合，利用万维网服务接口调用完成n m s 的分布式计算功能。 通过相应的系统功能测试，证明研究的可行性，证实基于万维网服务的网络管理 系统能很好地解决传统网络管理系统中的问题，并很好地管理网络。 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一苹绪论 1 5 论文的组织结构安排 本文主要分为五章，具体的划分如下： 第二章，分析了现行的基于简单网络管理协议的网络管理系统的结构和实现机制，然 后论述万维网服务体协结构中的关键技术。 第三章，分析s n m p 的不足，提出了基于万维网服务的设备级网络管理使的理论模型， 并通过与基于s n m p 的网络管理系统的功能实现上的对比，对该模型的可行性和优越性进 行了分析。 第四章，提出了基于万维网服务的设备级网络管理系统的具体实现机制，解决了将万 维网服务应用到网络管理系统中存在的技术难题，并详细设计了网络管理基本功能的接口 实现。 第五章，提出了基于万维网服务的设备级网络管理系统的集成策略，并通过系统功能 测试来验证基于万维网服务的设备级网络管理系统的工作能力。 第六章，结束语，总结所做工作并指出所存在的问题及下一步的主要工作。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章研究的理论基础 第二章研究的理论基础 2 1 简单网络管理协议( s n m p ) 简介 2 1 1s n m p 与t c p i p t c p i p 标准在最初开发的时候并没有考虑到网络管理，初期都是使用因特网控制报文 协议( i c m p ) 来对网络进行简单管理。随着主机数量和子网数量的上千倍增长，因特网的管 理问题需要专用的网络管理工具。最初作为专用的网络管理工具的是简单网关监视协议 ( s g m p ) 。之后，在业界希望有一种更通用的网络管理工具的需求下，导致了高层实体管理 体系( h e m s ) 、简单网络管理协议( s n m p ) ，c m i p o v e r t c p i p ( c m o t ) 的出现，之后l a b 审 核并批准将s n m p 和c m o t 作为发展对象。s n m p 很快在各个供应商的设备中得到广泛 应用，并且在因特网中蓬勃兴旺。从此成为了一般用户首选的标准网络管理协议。 2 1 2s n m p 体系结构 在s n m p 体系结构模型中包括了网络管理站和网元。网络管理站是负责执行对网元进 行监控的管理应用程序，网元则是指主机、网关以及终端服务器之类的设备，负责执行网 络管理站所请求的网络管理功能。s n m p 通信过程在网络管理站和网元中的管理代理之间 发生。s n m p 使用的网络管理模型可以分为如下组成部分：管理站，管理代理，管理信息 库和网络管理协议。图2 1 1 2 2 示例说明了在一个s n m p 配置网络中的结构 代理一代理j代理一 管理敦据库j管理数据库j管理数据库一 ji 被管设备一 图2 - 1 基于s n m p 的网络管理系统的配置结构 2 1 3 网络管理协议体系结构 s n m p 是一种作为t c p i p 协议栈的应用层协议而设计的。它运行在用户数据报协议 d p ) 之上。图2 - 2 1 2 2 1 说明了s n m p 的典型配置。 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章研究的理论基础 图2 - 2s n m p 典型配置 对于某个独立的管理站而言，管理进程负责控制对中央m i b 的访问，并为网络管理员 提供一个接口。管理进程是通过使用s n m p 来实现网络管理的，s n m p 实现基于u d p ，i p 以及网络相关的特定协议。每个代理必须实现s n m p 、u d p 、i p 。此外，代理进程负责解 释s n m p 报文并控制代理的m i b 。 2 1 4s n m p 管理信息 在s n m p 中，数据被存储在管理信息库( m i b ) 中，其中包含了被管网元的有关信息。 s n m p 的m i b 是一种树状的数据结构。网络或者子网中的每个系统，如工作站、服务器、 路由器和网桥，都维护了个m i b ，该m i b 反映了在该特定系统中被管资源的状态。网 络管理视听可以通过读取m i b 中的对象值来监视该系统上的资源，并通过修改这些值来控 制这些资源。 2 1 4 1m i b 结构 s n m p 网络管理环境中的所有被管对象是以一种层次化的树状的结构来组织的。树状 结构中的叶子对象是实际被管对象，每个对象都代表了一些被管理的资源、活动或者相关 信息。树状结构本身则定义了将对象归类成逻辑相关集合的一种分组方式。在m i b 中与每 种对象类项相关的是_ 个a s n 1o b j e c ti d e n t i f i e r 类型的标识符，标识符用于命名对 7 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章研究的理论摹础 象，由于与o b j e c ti d e n t i f i e r 类型相关的值是层次化的，命名约定同时也确定了对象 类型的结构。对象标识是针对某种特定对象类型的唯一标识符，其值是一个整数序列。 m i b 中可以在p r i v a t e 子树下添加私有扩展，这一部分保留为允许所有的制造商来增强 其设备的管理，并且将该信息与其他用户和制造商共享，以方便他们将这些信息集成到他 们的系统中，m i b 对于管理那些符合m i b 标准的对象很有用，能灵活地适应技术和产品 的发展变化。 2 1 4 2s n m p 和抽象语法表示法i ( a s n 。1 ) a s n 1 提供了种可以跨网络、与平台无关的标准方法来表示数据。管理信息结构 ( s m r ) 使用a s n 1 来设置报文的语法以及m i b 中对象时代语法，a s n 1 的基本编码规则 ( b e r ) 提供了用于传输抽象语法的传输语法，从另一个角度看，a s n 1 定义了数据类型， 雨b e r 则定义了s n m p 对数据序列化来进行传输的方式。图2 - 3 1 2 2 说明了a s n 1 如何应 用s n m p 协议模型。 ? 户? 户 图2 - 3 抽象语法和传输语法的使用 2 1 5s n m p 支持的操作 s n m p 中支持的唯一操作是对变量的修改和检查。对于标量对象，可以采用一下三种 通用操作： l 、g e t ；管理站从某个被管站点获取一个标量对象的值。 2 、s e t ：管理站对某个被管站点中的标量对象值进行更新。 3 、t r a p ：管理站发送个主动请求的标量对象值给某个被管站点。 在s n m p 中，通过增加或者删除对象实例，如增加或删除某个表中的一行，不能修改 m i b 的结构。另外也不能发出命令来迸行某个操作。此外，只提供了对对象标识符树中的 r 塑室坚皇奎堂堡主翌窒生竺垡笙奎 墨三兰堕圣塑里堡墨型 叶对象的访问，而且通过某个原子操作不能访问整个表或表中的行。这些限制极大简化了 s n m p 的实现，但同时也限制了网络管理系统的功能。 2 2n e t c o n f 简介 n e t c o n f 2 3 是一种提供网络数据设备配置管理的协议。它是为弥补简单网络管理协 议( s n m p ) 和命令行接口( c l l ) 协议在网络配置方面的功能不足所设计的。n e t c o n f 协议提供了安装，操作和删除网络设备配置的机制，采用基于数据编码的可扩展标记语言 ( x m l ) 配置数据以及协议信息。在自动化网络配置系统中n e t c o n f 起着关键性的作用。 n e t c o n f 协议使用远程过程调用( r p c ) 范例。一个客户端以x m l 对r p c 进行编 码，然后通过安全，面向连接的会话发送至服务器。服务器端以x m l 编码方式回复响应。 请求和响应的内容在x m ld t d 或者x m l 方案中充分描述，或者以上两者中都充分进行 描述，并允许双方识别强加于交换中的语法限制。 n e t c o n f 的一个主要方面在于其允许管理协议功能精密地映射到本地设备的功能 上。这就降低了实施成本并允许及时地访问新特征。 n e t c o n f 指定了三种传输映射： 安全外壳( s e c u r es h e l l ) ，属于强制执行。 简单对象访问协议( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 。 区块扩展交换协议( b l o c k se x t e n s i b l ee x c h a n g ep r o t o c 0 1 ) 。 2 3s o a 架构简介 2 3 1s o a 概念 面向服务架构( s e r v i c e o n e m e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) 本质上是服务的集合。服务间彼 此通信，这种通信可能是简单的数据传送，也可能是两个或更多的服务协调进行某些活动， 服务间需要某些方法进行连接。 2 4 】 s o a 的关键是“服务”的概念，w 3 c 将服务定义为：“服务提供者完成一组工作，为服 务使用者交付所需的最终结果。最终结果通常会使使用者的状态发生变化，但也可能使提 供者的状态改变，或者双方都产生变化。 2 3 2s o a 技术优势 从技术角度而言，s o a 带来了“松散耦合”的应用程序组件，在此类组件中，代码不一 定绑定到某个特定的数据库( 甚至不一定绑定到特定的基础设施) 。正是得益于这个松散 耦合特性，才使得能够将服务组合为各种应用程序。这样还大幅度提高了代码重用率，可 以在增加功能的同时减少工作量。所有交互都是基于“服务契约”进行的：服务契约用于 o 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章研究的理论基础 定义服务提供者和服务使用者之间的交互。通常，使用“基于报文”的技术来实现这些松 散耦合的服务。 s o a 架构具有如下特征：【2 4 】 粗粒度的服务接口。粗粒度服务提供一项特定的业务功能，而细粒度服务代表了技术 组件方法。采用粗粒度服务接口的优点在于使用者和服务层之间不必再进行多次的往 复，一次往复就足够。 松散耦合。服务提供者和服务使用者间松散耦合背后的关键点是服务接口作为与服务 实现分离的实体而存在。这让服务实现能够在完全不影响服务使用者的情况下进行修 改。 标准化的服务接口。w e bs e r v i c e 使应用功能得以通过标准化接口( w s d l ) 提供，并 可基于标准化传输方式( h t t p 和j m s ) 、采用标准化协议( s o a p ) 进行调用。 定义精确的服务契约。服务是由提供者和使用者间的契约定义的。契约规定了服务使 用方法及使用者期望的最终结果。 2 4 万维网服务技术的介绍 从技术的角度来看，万维网服务是精确定义、封装完善、独立于其他服务所处环境和 状态的函数( w e bo b j e e t ) ；同时，万维网服务的基石是以x m l 为主的、开放的w e b 规范 技术，因此，具有比任何现有对象技术更好的开放性。【2 5 2 4 1 万维网服务与s o a 架构 万维网服务是就现在而言最适合实现s o a 的一些技术的集合，事实上最近s o a 的火 爆在很大程度上归功于万维网服务标准的成熟和应用的普及为广泛的实现s o a 架构提供 了基础。下面让我们看看万维网服务中的各种协议是如何互相工作来满足s o a 所需的特 点的【2 6 】： 1 ) 独立的功能实体：通过u d d i 的目录查找，我们可以动态改变一个服务的提供方而无需 影响客户端的应用程序配置。所有的访问都通过s o a p 访问进行，只要w s d l 接口封装良 好，外界客户端是根本没有办法直接访问服务器端的数据的。 2 ) 大数据量低频率访问：通过使用w s d l 和基于文本( l i t e r a l ) 的s o a p 请求，我们可以实 现能一次性接收大量数据的接e l 。这里需要着重指出的是s o a p 请求分文本方式和远程调 用( i 心c ) 两种方式，正如上文已经提到的，采用远程调用方式的s o a p 请求并不符合这点 要求。但是令人遗憾的是现有的大多数s o a p 请求采用的仍然是远程调用( i 冲c ) 方式，在 某些平台上，例如i b mw e b s p h e r e 的早期版本，甚至没有提供文本方式的s o a p 支持。 l n 堕塞墅皇奎兰堡主塑窒生堂竺迨苎 笙三童! 窒塑墨堡茎型 3 ) 基于文本的报文传递：万维网服务所有的通讯是通过s o a p 进行的，而s o a p 是基于x m l 的，不同版本之间可以使用不同的d t d 或者x m ls c h e m a 加以辨别和区分。因此只需要 我们为不同的版本提供不同的处理就可以轻松实现版本控制的目标。 无论现在的系统是否牵涉到基于i n t e m e t 的业务集成，采用s o a 推荐的架构都对提高系统 的扩展性有很大帮助，下面是在系统中引入s o a 后需要在软件架构方面做出的改变： i ) 使用基于文本方式的s o a p 调用，摆脱远程调用中出现的函数参数类型等与数据无 关的信息，保证所有s o a p 传递的都是有意义的商业数据。依赖于s c h e m a ，而不是类定义 对这些数据进行解释。 2 ) 传统的三层w e b 应用将可能变成四层结构：传统意义上的商业逻辑层将被进一步划 分为存放每个会话( s e s s i o n ) 信息的客户逻辑层和与状态无关s a t e l e s s 的s o a 层。 2 4 2 万维网服务体系架构模型 万维网服务体系结构基于三种角色( 服务提供者、服务注册中心和服务请求者) 之间的 交互。交互具体涉及发布、发现和绑定操作 2 6 】。这些角色和操作一起作用于万维网服务 构件：万维网服务软件模块及其描述。在典型情况下，服务提供者提供可通过网络访问的 软件模块( 万维网服务的一个实现) 。服务请求者使用服务的发现操作从服务注册中一t l , 查 找服务描述，然后通过服务描述与服务提供者进行绑定，并调用相应的万维网服务实现， 同它交互。图2 4 展示了这些操作、提供这些的组件以及它们之间的交互。 万维网服务体系结构中的角色包括： 服务提供者：从企业的角度看，这是服务的所有者。从体系结构的角度看，这是托管 被访问服务的平台。 服务请求者：从企业的角度看，这是要求满足特定功能的企业。从体系结构的角度看， 这是寻找并调用服务，或启动与服务的交互的应用程序。服务请求者角色可以由浏览 器来担当，由人或无用户晁面的程序( 例如另外一个w e b n 务) 来控制它。 服务注册中心：这是可搜索的服务描述注册中心，服务提供者在此发布他们的服务描 述。在静态绑定开发或动态绑定执行期间，服务请求者查找服务并获得服务的绑定信 息( 在服务描述中) 。对于静态绑定的服务请求者，服务注册中心是体系结构中的可选角 色，因为服务提供者可以把描述直接发送给服务请求者。同样，服务请求者可以从服 务注册中心以外的其它来源得到服务描述，例如本地文件、f t p 站点、w e b 站点。 万维网服务体系结构中的具体操作包括： 1 1 童室塑皇荃兰堕主堡壅兰堂垡笙奎兰三皇竺塑塑堡堡茔型 发布：为了使服务可访问，需要发布服务描述以使服务请求者可以查找它。发布服务 描述的位置可以根据应用程序的要求而变化。 发现：在发现操作中，服务请求者直接检索服务描述或在服务注册中心中查询所要求 的服务类型。对于服务请求者，可能会在两个不同的生命周期阶段中牵涉到查找操作： 在设计时，为了程序开发而检索服务的接口描述；而在运行时，为了调用而检索服务 的绑定和位置描述。 绑定：最后需要调用服务。在绑定操作中，服务请求者使用服务描述中的绑定细节来 定位、联系和调用服务，从而在运行时调用或启动与服务的交互。 2 4 3 万维网服务协议栈 万维网服务协议栈如表2 1 所示，它从分层的角度描述了万维网服务的整体协议架构， 上一层需要下一层的支持，而且安全性、可管理性、服务质量则需要在各个层次都有所体 现。 表2 1万维网服务协议栈 万维网服务协议栈的基础是网络传输层。万维网服务要被服务请求者调用，就必须是 可以通过网络访问的。i n t e m e t 上可以访问的万维网服务使用已普遍部署的网络协议。 h t t p 凭借其普遍性，成为i n t e m e t 环境下万维网服务使用的标准网络协议，同时在某些 扩展应用领域，也支持s m t p 协议和f t p 协议。 x m l 是万维网服务的数据编码的标准。x m l 是一种通用的数据表示法，用插入标记的 方法把文本流转化为一个内部结构可能高度复杂的数据对象。它不仅有助于为w e b 描 述新文档的格式，而且也适用于描述结构化的数据。 s o a p 以x m l 标准封装调用远程服务的格式，有别于其它分布式对象模型调用特定的 调用格式，例o u c o r b a 的g i o p 以及d c o m 的o r p c 。由于s o a p 以x m l 封装调用格式， 因此它可以使用任何的实体传输层来传送，例如h t t p ，t c p 或是s m t p 等。 w s d l 定义了服务交互的接口和结构，是基于x m l 的服务描述的标准。w s d l 使用x m l 1 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章研究的理论基础 s c h e m a - 来描述万维网服务的结构。 u d d i 注册和发布万维网服务，u d d i 使用x m l 计划定义注册表的结构，使用s o a p 与 注册表的通信。 2 5 万维网服务的关键技术 2 5 1 简单对象访问协议s o a p 简单对象访问协议s o a p 是为在一种在松散的，分布的环境中使用x m l ，对等的交 换结构化、类型化的信息提供了