（通信与信息系统专业论文）mesh结构bwa网络管理中心的实现.pdf

摘要 摘要 本文主要研究针对宽带无线接入b w a ( b r o a d b a n dw i r e l e s s a c c e s s ) 系统的 网络管理中心，采用v i s u a lc + + 集成开发环境在基于w i n d o w s 的平台上实现 网络管理基本功能及设计人机界面。 本文在第1 章着重介绍了基于m e s h 结构的b w a 系统的技术结构特点及应 用情况。 第2 章介绍网络管理的基本功能和网络管理功能体系。 第3 章说明了s n m p 的体系结构，以及s n m p 对m i b 操作等。 第4 章详细说明了网络管理中心界面设计。介绍了运用v c + + 设计网络管理 程序。本论文的工作主要是在这一章实现，通过实时监控来获取结点的信息，重 组网络拓扑图。 第5 章介绍了m e s h 网络管理中心功能及数据库。这一章将介绍s q l 数据 库的相关内容，并尝试设计一个客户友好的管理界面，将网络以及结点信息上报 给网管系统，显示在用户界面上。 数据库操作使用结构化查询语言s q l ( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ) ，主要功 能是同各种数据库建立联系，从数据库中读写信息。 第6 章介绍了程序运行的最终结果。 【关键词】宽带无线接入，i e e e8 0 2 1 6 标准，简单网络管理协议，人机界面 v a b s t r a c t a b s t r a c t t h i st h e s i ss t u d i e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h ei n t e r f a c eo fb w a s y s t e m ，u s i n gv i s u a lc + + i d eb a s e do nw i n d o w sp l a t f o r m i e e e8 0 2 1 6p r o t o c o lp r o v i d e ss t a n d a r df o rt h ep h y s i c a ll a y e ra n dd a t al i n k l a y e ro fp m p ( p o i n tt om u l t i - p o i n t ) b r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s ss y s t e m s m e s h n e t w o r ke s t a b l i s hab r a n d n e wt o p o l o g yb a s e do nt h a ts y s t e m ，w h i c hc o n s i s t so fb s ( b a s e s t a t i o n ) a n d s e v e r a l s s ( s u b s c r i b e rs t a t i o n ) i n t h ef i r s t c h a p t e r , t h e c h a r a c t e r i s t i c sa n dt h ea p p l i c a t i o no ft h eb w a s y s t e mi si n t r o d u c e d s n m pi so u t l i n e di nt h es e c o n dc h a p t e r w i t hs n m p , am a n a g e rc a nc o n t r o la l l t h en e t w o r kd e v i c e st h a ta r ei ns u p p o r to ft h i sp r o t o c o le v e ni nal o n gd i s t a n c e s u c h o p e r a t i o n sc a nb ew a t c h i n gt h es t a t u so fn e t w o r k ，c h a n g i n gt h ec o n f i g u r a t i o n so f n e t w o r kd e v i c e s ，r e c e i v i n ge v e n t so fa l a r m ，e t c t h et h i r dc h a p t e rf o c u s e so nt h ed e s i g no ft h i ss y s t e ms o f t w a r e ，m a i n l ya b o u tt h e d e s i g no fd o c u m e n tc l a s sa n dv i e wc l a s s b e s i d e s ，y o uw i l ls e et h ef l o w c h a r to fm a i n f u n c t i o n s ，a n ds o m eo t h e rc l a s s e sa n dc o n t r o lt o o l sf o rt h ea p p e a r a n c eo ft h ei n t e r f a c e t h en e x tc h a p t e rd e d i c a t e st ot h ep a r to fd e v i c em a n a g e m e n ta n dt h ed a t a b a s e r e l a t e do p e r a t i o n s t h em a n a g e m e n to fd e 、i c e si so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tp a r t so f m yp r o g r a m ，i n c l u d i n gt o p o l o g yd i s p l a y i n g ，g e t t i n gi n f o r m a t i o nd i r e c t l yf r o mt h es s ， a n ds oo n t h es t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ，w o r k sm a i n l yf o rt h ee s t a b l i s h m e n to f c o n n e c t i o n sw i t hv a r i a b l ed a t a b a s e s ，a n dt h eo p e r a t i o n so fr e a df r o ma n dw r i t et o t h e s ed a t a b a s e s f i n a l l y , r e s u l t so ft h ew h o l ep r o j e c ta r eg i v e ni nt h el a s tc h a p t e r k e y w o r d s ：b w a , i e e e 8 0 2 1 6s t a n d a r d s ，s n m p , u s e ri n t e r f a c e v i 缩略词表 姆 b s b w a d l l m a n m d i m f c m ib 0 m m p d a p d u p m p s d i s n m p s q l s s u d p w l 【a x 缩略词表 a c c e s sp o i n t b a s es t a t i o n b r o a d b a n d l e s sa c c e s s d y n a m i cl i n kl i b r a r y m e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k m u l t i p l ed o c u m e n ti n t e r f a c e m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s s m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e o r t h o g o n a lf r e q u e n c y - d i v i s i o nm u l t i p l e x i n g p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t p r o t o c o ld a t au n i t p o i n tt om u l t i p o i n t s i n g l ed o c u m e n ti n t e r f a c e 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 t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e s u b s c r i b e rs t a t i o n u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l w o r l d w i d ei n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s v 接入点 基站 宽带无线接入 动态链接库 城域网 多文档界面 微软基础类库 管理信息库 正交频分复用 个人数字助理 协议数据单元 点到多点 单文档界面 简单网络管理协议 结构化查询语言 用户站 用户数据报协议 全球微波接入互通 东南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，也不包含为获得东南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：盘企 日期：2 q q 91 11 1 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、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 t j j 登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：盘硷 导师签名 i i 纱彳 专 ，r 日 期： 第1 章绪论 第l 章绪论 在宽带无线接入领域，各种无线通信技术蓬勃发展的同时，一种新的无线网 络技术无线m e s h 网络也逐渐发展起来，引起了人们广泛的注意。无线m e s h 网，即无线网状网，也称为无线多跳网。这种无线网状网，可以大大增加无线系 统的覆盖范围，同时可以提高无线系统的带宽容量以及通信可靠性，是一种非常 有发展前途的宽带无线接入b w a ( b r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s ) 技术。 1 1 宽带无线接入网 1 1 1b w a 系统的构架 传统的无线接入技术中，主要采用点到点或者点到多点的拓扑结构。这种拓 扑结构中一般都存在一个中心节点，例如移动通信系统中的基站、 i e e e 8 0 2 1 l w l a n 中的a p 等等。中心节点一方面与各个无线终端通过单跳无 线链路相连，控制各无线终端对无线网络的访问另一方面，中心节点又通过有线 链路与有线骨干网相连，提供到骨干网的连接。而在无线m e s h 网络中，采用网 状m e s h 拓扑结构，。也可以说是一种多点到多点网络拓扑结构。在这种m e s h 网 络结构中，各网络节点通过相邻其他网络节点，以无线多跳方式相连【1 j 。 无线m e s h 网主要由两种网络节点组成：m e s h 路由器和m e s h 终端。m e s h 路由器除了具有传统的无线路由器的网关中继功能外，还具有支持m e s h 网络互 连的路由功能。m e s h 路由器通常具有多个无线接口，这些无线接口可以是基于 相同的无线接入技术构建，也可以是基于不同的无线接入技术。与传统的无线路 由器相比，无线m e s h 路由器可以通过无线多跳通信，以低得多的发射功率获得 同样的无线覆盖范围。在无线m e s h 网络中。由m e s h 路由器互连构成无线骨干 网，这个无线骨干网再通过其中的网关m e s h 路由器与外部网络如i n t e m e t 相连。 m e s h 终端也具有一定的m e s h 网络互连和分组转发功能，但是一般不具有网关桥 接功能。通常，m e s h 终端通常只具有一个无线接口，实现复杂度远小于m e s h 路 由器。m e s h 终端可以是笔记本电脑、掌上电脑、p d a 以及手机等终端设备。 东南大学砸士学位论文 m e s h 终端之间互连可以构成一个小型对等通信网络。m e s h 路由器和m e s h 终 端之问混合组网如图1 1 所示1 4 ： 7 i ! 剧鲑一：蒯 这科 m 驴母8 ，、。 群；1i一翁i i 烀 一谢一斟j 矧 n h 培自榴m d - 船自器m ，h 自鹊 z 尘竺! 一l 一7 0 一j j r 7 i p 一- 、： ： j、 熄 l u c - 1 1 1 7 7 a 姓t j 号心+ 图1 - 1m e s h 路由器和m e s h 终端溉台组网 1 1 _ 2w i i a x w i m a x 是w o r l d f o t e r o p e r a b i l i t y f o r m i c r o w a v e a c c e s s ( 全球微波接八互操 作性) 的简称，它基于1 e e e8 0 21 6 标准，其初衷是提供在城域网多厂商环 境下，点对多点的宽带无线接入，因此w i m a x 办常被称为i e e ew i r e l e s sm a n ( m e t r o p o l i t a n a r e a n e t w o r k ) 。图1 2 是几种无线技术的技术定位比较图，从 w i m a x 标准的演进历程，可以清晰地看到这一技术本身的过去和未来。到目前 为止，i e e e8 0 21 6 标准系列包括8 0 2 1 6 、8 0 2 1 6 a 、8 0 21 6 c 、8 0 2 1 6 d 、8 0 2 1 6 e 、 8 0 2 1 6 f 、8 0 2 1 6 9 、8 0 2 1 6 h 等标准p “，各标准关注的相应技术领域如表1 1 ： 磐 哂一 第1 章绪论 旦o ? 譬 萤孙 e 。 图1 2 几种无线技术的技术定位比较图 表1 1i e e e8 0 2 1 6 系列标准关注的技术领域 标准号发布时间关注的技术领域 8 0 2 1 62 0 0 1 年1 2 月1 0 6 6 g h z 同定宽带无线接入系统空中接口标准 8 0 2 1 6 a 2 0 0 3 年1 月2 - l l g h z 固定宽带无线接入系统卒中接口标准 8 0 2 1 6 e2 0 0 2 正 1 0 6 6 g h z 固定宽带无线接入系统关于兼容性的增补文件 8 0 2 1 6 d2 0 0 4 年6 月2 - 6 6 g h z 固定无线接入系统空中接u 标准 8 0 2 1 6 e2 0 0 5 生2 - 6 g h z 固定和移动宽带无线接入系统空中接口标准 8 0 2 1 6 t 2 0 0 6 笠 固定宽带无线接入系统空中接口m i b 要求 8 0 2 1 6 9 2 0 0 7 年9 月嗣定和移动宽带无线接入系统空中接口管理甲面流程和服务要求 8 0 2 1 6 h2 0 0 8 焦 在免执照的频带上运作的无线网络系统 其中，8 0 2 1 6 标准于2 0 0 1 年1 2 月发布，对1 0 6 6 g h z 固定宽带无线接入 系统的空中接口物理层和m a c 层进行了规范，由于使用的频段较高，因此仅 能应用于视距范围内。 8 0 2 1 6 d 标准于2 0 0 4 年发布，该标准最终版本称为8 0 2 1 6 2 0 0 4 ，该标准详 细规范了2 6 6 g h z 固定宽带无线接入系统的空中接口物理层和m a c 层，整合 前期规范，引入非视距传输，引入o f d m 技术，在2 0 m h z 的信道范围内提供 7 5 m b p s 的速率。同时，为了能够后向平滑过渡到支持用户终端以车辆速度移 动的8 0 2 1 6 e 标准，8 0 2 1 6 d 增加了部分功能以支持用户的移动性【5 j 。 i e e e 8 0 2 1 6 e 标准于2 0 0 7 年4 月j 下式发布。该标准规定的宽带无线接入系 统，工作在2 6 g h z 之间适宜于移动性的许可频段，引入o f d m a 技术，在5 m h z 的信道范围内提供1 5 m b p s 的速率。在提供高速数据业务的基础上，引入用户 东南人学硕上学位论文 端的以车速的可移动性，提出支持小区和信道间高层切换能力。于是，有观点 认为该技术是能对3 g 构成竞争的下一代宽带无线技术。但就目前最新发布的 来看，8 0 2 1 6 e 标准仅提出了具有移动特性的框架，许多具体技术细节尚未规定， 距离移动系统的构建还需要大量工作【6 。 i e e e 8 0 2 1 6 e 标准的目标是在主要针对固定运行的当前标准中增加数据移 动的内容，2 0 0 7 年1 1 月9 日，国际电信联盟( i t u ) 无线组宣布w i m a x 成为 i m t - 2 0 0 0 家族的一名正式成员，在i m t - 2 0 0 0 标准中，继c d m a 2 0 0 0 ，w c d m a , t d s c d m a 后，w i m a x 成为第四个国际性标准，这个具有里程碑意义的事件 标志着w i m a x 技术已经趋于成熟，在已经取得一定商用经验的基础上，进入 了高速推广的发展期。 1 1 , 3b w a 对网络管理的要求 网络管理要求是确定网管系统方案的首要因素【8 一】。 b w a 网管系统是整个通信系统的一个重要组成部分，它不仅要对b w a 系 统中心站和终端站设备进行管理、检测空中信道的传输质量，而且还需要完成 b w a 系统的业务管理和用户管理，如系统业务流量的统计，用户端口q o s 参数 的设置等。 在+ b w a 网络中，不仅要求网管能完成传统的阿元功能管理，更要求网管 程序能提供网络级别的管理和维护，甚至追求网络软件参与应用层运作。 一个完善的网络管理系统应具备如下功能【1 0 】： 故障管理：提供对网络环境异常的检测并记录，通过异常数据判别网络中 故障的位置、性质及确定其对网络的影响，并进一步采取相应的措施。 性能管理：网络管理系统能对网络及网络中各种设备的性能进行监视、分 析和控制，确保网络本身及网络中的各设备处于正常运行状态。 配置管理：建立和调整网络的物理、逻辑资源配置；网络拓扑图形的显示， 包括反映每期工程后网络拓扑的演变；增加或删除网络中的物理设备；增加或 删除网络中的传输链路；设置和监视环回，以实施相关性能指标的测试。 安全管理：防止非法用户的进入，对运行和维护人员实现灵活的优先权机 锘i j 。 第1 章绪论 1 2 本文的主要工作 本文充分分析了m e s hb w a 网络对网管系统的要求，根据网管理论，搭建 一个m e s h 无线网络的网络管理程序的构架，并在这个基础上实现一些基本功 能。 根据不同层次的需求，提供如下功能 提供网元的数据接入、数据采集系统 维护和管理结点的数据，图形化显示结点性能，如告警，状态等 在网元管理的基础上增加对网元之间的关系、网络组成的管理， 直观的显示网络拓扑图 设计并实现网管中心的安全管理 通过s n m p 协议直接访问底层结点 本文用m i c r o s o f t 公司的v i s u a lc + + 2 0 0 5 实现，在w i n d o w sx p 平台上编写； 数据库用m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0 。 东南大学硕十学位论文 第2 章网络管理概述 2 1网络管理功能概述 初期的网管系统一般只注重网络某些部分( 如通信设备) 的管理，其主要原 因是通信网管系统在发展初期一般依赖于通信设备生产厂商。真正的网络管理系 统应包括以下各个层浏1 1 t1 2 】： 网元数据采集层：网元( 设备) 的数据接入、数据采集系统。 网元管理层：直接管理单个的网元( 设备) ，同时支持上级的网络管理层。这 一层主要是面向设备、单条电路，是网络管理系统的基础内容。 网络管理层：在网元管理的基础上增加对网元之间的关系、网络组成的管理。 主要功能包括：从网络的观点、互联关系的角度协调网元( 设备) 之间的关系；创 建、中止和修改网络的能力；分析网络的性能、利用率等参数。网络管理层的另 一个重要的功能是支持上层的服务管理服务管理层：管理网络运行者与网络用户 之间的接口，如物理或逻辑通道的管理。管理的内容包括用户接口的提供及通道 的组织；接口性能数据的记录统计；服务的记录和费用的管理。 业务管理层：对通信调度管理人员关于运行等事项所需的一些决策、计划进 行管理。对运行人员关于网络的一些判断的管理。这一层管理往往与通信企业的 管理信息系统密切相关。其功能包括：日志记录，派工维护记录，停役、维护计 划，网络发展规划等。 网络管理系统应当是全网络的，对于面向用户服务的规模较大的通信网络， 管理的重点应放在网络、服务、业务等层次的管理上。 2 2 网络管理体系 一个典型的网络管理系统包括四个要素【1 3 】：管理员、管理代理、管理信息数 据库、代理服务设，如图2 - 1 。一般说来，前三个要素是必需的，第四项只是个 可选项。 第2 章h 络管慨述 m a n a g e m e n ts y s t e m 嘲络管理系统 剀2 - i 网络管理体系 m a n a g e ds y s t e m 被管理系统 1 ) 管理员( m a n a g e r ) 网络管理软件的重要功能之一，就是协助网络管理员完成管理整个网络的丁 作。网络管理软件要求管理代理定期收集重要的设备信息，收集到的信息将用于 确定独立的网络设备、部分网络、或整个网络运行的状态是否j 下常。管理员应该 定期查询管理代理收集到的有关主机运转状态、配置及性能等的信息。 2 ) 管理代理( a g e n t ) 网络管理代理是驻留在网络设备巾的软件模块，这里的设备可以是u n i x 工 作站、网络打印机，也可以是其它的网络设备。管理代理软件可阻获得本地设备 的运转状态、设备特性、系统d b 置等相关信息。管理代理软件就像是每个被管理 设备的信息经纪人，它们完成网络管理员布置的采集信息的任务。管理代理软件 所起的作用是，充当管理系统与管理代理软件驻留设备之闻的中介，通过控制设 备的管理信息数据库( m i b ) 中的信息来管理浚设备。管理代理软件可以把网络 管理员发出的命令按照标准的刚络格式进钉转化，收集所需的信息，之后返回正 确的响应。在某些情况下，管理员也可以通过设置某个m i b 对象束命令系统进 行某种操作。 一一一 一叫 东南大学硕士学位论文 路由器、交换器、集线器等许多网络设备的管理代理软件一般是由原网络设 备制造商提供的，它可以作为底层系统的一部分、也可以作为可选的升级模块。 设备厂商决定他们的管理代理软件可以控制哪些m i b 对象，哪些对象可以反映 管理代理软件开发者感兴趣的问题。 3 ) 管理信息数据库( m i b ) 管理信息数据库( m i b ) 定义了一种数据对象，它可以被网络管理系统控制。 m i b 是一个信息存储库，这里包括了数千个数据对象，网络管理员可以通过直 接控制这些数据对象去控制、配置或监控网络设备【1 4 】。网络管理系统可以通过 网络管理代理软件来控制m i b 数据对象。不管到底有多少个m i b 数据对象，管 理代理都需要维持它们的一致性，这也是管理代理软件的任务之一。现在已经定 义的有几种通用的标准管理信息数据库，这些数据库中包括了必须在网络设备中 支持的特殊对象，所以这几种m i b 可以支持简单网络管理协议。使用最广泛、 最通用的m i b 是m i b i i 。为了利用不同的网络组件和技术，又开发了一些其它 种类的m i b ，它们在r f c ( r e q u e s tf o rc o m m e n t s ) 中有所记录。 管理信息库( m i b ) 本质上就是由代理进程维护的一种树形结构的数据库，它 保存着能够被管理进程查询和设置的信息。m i b 给出了一个网络中所有可能的 被管理对象的集合的数据结构。s n m p 的管理信息库采用和域名系统d n s 相似 的树型结构，它的根在最上面，根没有名字事实上，基于s n m p 协议的网络管理客 户软件所要做的就是从m i b 得到和设定特定对象的信息 4 ) 代理设备( p r o x y ) 代理设备在标准网络管理员软件和不直接支持该标准协议的系统之间起桥 梁作用。利用代理设备，不需要升级整个网络就可以宴瑚从旧协议到新版本的过 渡。 对于网络管理系统来说，重要的是管理员和代理之间所使用的协议，如s n m p 和它们共同遵循的m i b 库。 第3 章s n m p 简单网络管理协议及实现方法 第3 章s n m p 简单网络管理协议及实现方法 1 9 9 0 年5 月，s n m p 第一个版本s n m p v l 发布。s n m p 的应用在2 0 世纪 9 0 年代初得到了迅猛发展，但同时也暴露出明显的缺点，例如安全问题。随着 技术的发展，近几年陆续发布了s n m p v 2 、s n m v 3 等版本。s n m p v 2 除了对 一些基本操作做了扩展外，安全性并没有得到改善。s n m p v 3 则在s n m p v 2 的 基础上，重点弥补了安全缺吲1 5 1 。 3 1 s n m p 体系结构 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 tp r o t o c 0 1 ) 即简单网络管理协议， 它为网络管理系统提供了底层网络管理的框架。 s n m p 采用的是管理器一代理( m a n a g e r - a g e n t ) 管理模型，管理对象的集合 称为m i b ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e ) ，它是a g e n t 所维护的被管资源的虚拟 数据库。s n m p 作为网管协议具有以下功能【1 6 1 ： 1 ) 取值( g e t ) ：使管理站能从代理处获取对象的值。 2 ) 设定值( s e t ) ：使管理站能设定代理处的对象的值。 3 ) 告警信息( t r a p ) ：使代理能够通知管理站有重要事件发生。 管理网络资源的手段是将资源以对象来表示，每一个对象表示被管资源某 一方面的属性，这些对象的集合形成管理信息库( m i b ) 。通过读取和设置这些m i b 对象的值，管理站完成监测和控制的功能。 网络管理端可以通过读取在m i b 库中的对象的值来监测位于这个节点的 资源，并可通过修改对象的值来控制这些资源。 管理代理( a g e n t ) 是一种特殊的软件( 或固件) ，它包含了关于一个特殊设备或 该设备所处环境的信息。当一个代理被安装到一个设备上时，上述的设备就被 列为“被管理的”。换句话说，代理就是一个数据库。简言之，a g e n t 是在通信网络 中被管理的对象，即网络设备，它是驻留于网络被管理设备中的处理实体，每 个代理拥有自己的本地m i b 。 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，发布控制信息， 东南大学硕： ：学位论文 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【1 7 l 。 s n m p 体系结构分为被管理设备( m a n a g e dd e v i c e ) 、 s n m p 管理器 ( s n m pm a n a g e r ) 和s n m p 代理( s n m p a g e n t ) 三个部分，如图3 - 1 所示。 图3 1s n 体系结构图 被管理的设备是网络中的一个节点，有时被称为网络单元( n e t w o r k e l e m e n t s ) ，被管理的设备可以是路由器、网管服务器、交换机、网桥、集线器 等。每一个支持s n m p 的网络设备中都运行着一个s n m p 代理，它负责随时收 集和存储管理信息，记录网络设备的各种情况，网络管理软件再通过s n m p 通 信协议查询或修改代理所记录的信息。 s n m p 代理是驻留在被管理设备上的网络管理软件模块，它收集本地计算 机的管理信息并将这些信息翻译成兼容s n m p 协议的形式。 s n m p 管理器通过网络管理软件来进行管理工作。网络管理软件的主要功能 之一，就是协助网络管理员完成管理整个网络的工作。网络管理软件要求s n m p 代理定期收集重要的设备信息，收集到的信息将用于确定独立的网络设备、部 分网络或整个网络运行的状态是否正常。s n m p 管理器定期查询s n m p 代理收 第3 章s n m p 简单网络管理协议及实现方法 集到的有关设备运转状态、配置及性能等的信息。 s n m p 使用面向自陷的轮询方法( t r a p d i r e c t e dp o l l i n g ) 进行网络设备管理。 一般情况下，网络管理工作站通过轮询被管理设备中的代理进行信息收集，在 控制台上用数字或图形的表示方式显示这些信息，提供对网络设备工作状态和 网络通信量的分析和管理功能。当被管理设备出现异常状态时，管理代理通过 s n m p 自陷立即向网络管理工作站发送出错通知。当一个网络设备产生了一个 自陷时，网络管理员可以使用网络管理工作站来查询该设备状态，以获得更多 的信息。 管理信息数据库( m i b ) 是由s n m p 代理维护的一个信息存储库，是一个具有 分层特性的信息的集合，它可以被网络管理系统控制。m i b 定义了各种数据对 象，网络管理员可以通过直接控制这些数据对象去控制、配置或监控网络设备。 s n m p 通过s n m p 代理来控制m i b 数据对象【1 8 】。无论m i b 数据对象有多少 个，s n m p 代理都需要维持它们的一致性，这也是代理的任务之一。现在已经 定义的有几种通用的标准管理信息数据库，这些数据库中包括了必须在网络设 备中支持的特殊对象，所以这几种m i b 可以支持简单网络管理协议( s n m p ) 。 使用最广泛、最通用的m i b 是m i b i i 。此外，为了利用不同的网络组件和技 术，还开发了一些其他种类的m i b 。 s n m po s i 模型中，传输层的数据单元也称为数据包( p a c k e t s ) 。s n m p 采 用的是u d p ( 用户数据报协议) 作为其传输层协议，并为s n m p 提供网络服务， u d p 协议的数据单元称为数据报( d a t a g r a m s ) 。因为u d p 是一种不可靠的数据 报服务，所以并不能保证u d p 数据报一定能达到目的，但是掉包问题并不对网 络管理产生大的影响。s n m p 消息包含两个部分：s n m p 报头和协议数据单元 p d u ( p r o t o c o ld a t au n i t ) ，其中s n m p 报头包括s n m p 版本号和团体名。s n m p 版本号目前有三种：v e r s i o n l 、v e r s i o n 2 、v e r s i o n 3 1 1 9 , 2 0 】。团体标识可以作为s n m p 消息的口令，缺省值为”p u b l i c ”。s n m p 消息格式如图3 2 。 s n m p 消息有五种类型： 图3 - 2s n m p 消息格式 东南大学顾士学位论文 1 ) g e t _ r e q u e s t ：m a n a g e r 端向a g e n t 端发送读取信息的请求； 2 ) g e t _ n e x t _ r e q u e s t - m a n a g e r 端向a g e n t 端发送读取信息的请求； 3 ) g e t _ r e s p o n s e ：a g e n t 端对m a n a g e r 端请求的响应； 4 ) s e t _ r e q u e s t ：m a n a g e r 端向a g e n t 端发送设备设置信息，a g e n t 端可根 据设置信息来改变设备状态； 5 ) t r a p ：当a g e n t 端发生某些事件时，a g e n t 端主动向m a n a g e r 端发送陷 阱信息，如关机事件。 3 2 s n m p 功能的设计 本文用微软提供的w i n s n m pa p i 编程实现了s n m p 管理站端的g e t 和 r e c e i v e 功能，并将这两个功能封装在名为c m y s n m p 的类中。下面对这方面 内容进行具体的介绍。 w i n s n m p 是微软公司为在w i n d o w s 下开发基于s n m p 网管应用程序而提 供的技术文档，这份文档的详细内容可以查看m s d n 。更进一步，w i n s n m p 是 为s n m p 网管开发者提供了必须遵循的开放式单一接口规范，它定义了过程调 用、数据类型、数据结构和相关的语法。w i n s n m p 参考图如图3 3 ： 图3 - 3w i n s n m p 参考图 图中给出了一种可能的从管理者实体( 图中最左边) 到代理实体( 图中最右 边) 间的端到端的s n m p 联结，它嵌入到当前的w i n s n m p 版本中。总的来说， w i n s n m p 以函数的形式封装了s n m p 协议的各部分( 在v c + + 6 0 开发环境中 体现为w s n m p 3 2 d l l 和w s n m p 3 2 1 i b 等) ，且针对s n m p 是使用u d p 的特 点而设置了消息重传、超时机制，即可设置消息重传次数和传送超时的时间等 第3 章s n m p 简单网络管理协议及实现方法 1 2 1 1 。 由于s n m p 功能是建立在网络传输基础上的，因此选择从c s o c k e t 类派生 出c m y s n m p 类。为了在该类中使用w i n s n m pa p i 进行编程，在头文件中加 入如下两行： 衔n c l u d e ”w i n s n m p h ” # p r a g m ac o m m e n t ( 1 i b ，”w s n m p 3 2 1 i b ”) 该类中用s n m p g e t 和s n m p r e c e i v e 这两个方法分别实现了管理站端查询 报文的发送和接收。由于在管理站端，报文的接收和发送是一个异步的过程， 从发出报文到收到回应，中间会隔一段随机时间( 视网络状况) ，因此需要用一 个回调函数将以上两个方法联系起来，当收到代理站发来的r e s p o n s e 时，通知 回调函数，由回调函数去调用s n m p r e c e i v e 方法接受r e s p o n s e 报文。 图3 4 ，图3 - 5 分别是s n m p g e t 和s n m p r e c e i v e 函数的流程图。由于是a p i 编程，所以基本上是顺序流程。 东南大学硕二l 学位论文 图3 4s n m p g e t 函数流程图 图3 5s n m p r e c e i v e 函数流程图 利用s n i f f e r 软件来截获数据报，观察运行结果。向运行s n m p 代理的主机 发送查询请求，在执行g e t 命令后，从s n i f f e r 上可以看到有s n m p 报文发出， 随后有s n m p 响应发回，观察响应报文格式可以发现，报文中携带了所请求的 数据。请参见第6 章的图6 - 9 。 第3 章s n m p 简单网络管理协议及实现方法 3 3s n m p 总结 s n m p 是一种无连接协议，无连接的意思是它不支持像t e l n e t 或v r p 这 种专门的连接。通过使用请求报文和返回响应的方式，s n m p 在管理代理和管 理员之间传送信息。这种机制减轻了管理代理的负担，它不必要非得支持其它 协议及基于连接模式的处理过程。因此，s n m p 协议提供了一种独有的机制来 处理可靠性和故障检测方面的问题【2 2 , 2 3 1 。 s n m p 是一种易于实现的基本的网络管理工具，它能够满足短期的管理要 求。因为基于o s i 的管理协议现在进展缓慢，所以它起到了二个重要的补充作 用。 s n m p 协议提供了用于定义网络信息和框架和用于交换信息的协议标准。 s n m p 模型引入了管理器和代理的概念，管理器指的是以人类管理员身份负责 所有网络( 或部分网络) 的软件。代理指的被管理设备中的软件，它用以完成 管理器所需要进行的局部管理和应急通知管理器的功能。所有在应用层下的 t c p i p 层都有它自己的s n m p 结构，s n m p 体系结构如图3 6 ： s n m p m i b 应月i 程序 m i b t c p u d p m i b g r n p 山 至m i b l p z m i b l c m p m i b 数据链路层 m i b a r p m i b 物理层 图3 - 6s n m p 体系结构图 东南大学硕上学位论文 第4 章b w a 网络管理中心界面设计 软件界面用于本m e s h 网络的结点的管理，包括拓扑图显示、日志查询、用 户管理等内容，通过本软件，管理员可以对本网络结构有一个直观的认识，对 结点的运行状况有一个清晰的了解，对结点行为有清晰的记载，以及能实时地 知道故障结点。 本管理软件的功能是在贯串网络管理的几大内容的基础上，结合m e s h 网络 的实际情况所产生的，面向对象的编程技术的应用为以斤功能的拓展做了铺垫。 界面是表示一个系统的窗口，界面的优劣直接影响人们对系统的第一印象， 影响人们对系统的使用。本文在设计中尝试引入新的技术，提高系统界面的功 能、界面的可观赏性以及系统的易使用程度，这些是网管系统优劣的关键因素。 4 1v c + + 编程相关知识 4 1 1v c + + 的特点 使用c + + 的主要原因是它的灵活性，用它可彻底地控制整个开发环境，其 他语言则趋向于庇护程序员。c + + 是编写操作系统，设备驱动程序以及动态链 接库( d l l ) 的强大语言，也是编写数据库的重要武器。和以前的版本相比， v i s u a lc + + 2 0 0 5 集成开发环境增加了许多新的特征，表现在编译器、编辑器、 调试器等，a p p w i z a r d 的增强使编程更加容易上手。 v i s u a lc + + 能够创建短小而高效的程序。使用这种语言编写的程序几乎可以 与用汇编语言编写的程序达到相同的运行速度，并且避免了汇编语言存在的各 种问题。c + + 实际上是介于汇编语言中寄存器编程的迅捷和像p a s c a l 这种保护 型编程环境方便性之中间难度的语言【2 4 1 。 由于最后的程序是在w i n d o w s 系统运行，使用m i c r o s o f t 的v i s u a lc + + 2 0 0 5 显然具有更多的有利因素，包括兼容性和持久性等。 4 1 2m f c 简介 微软基础类库( m f c ：m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s s ) 是微软为w i n d o w s 程序员 第4 章b w a 网络管理中心界面设计 提供的一个面向对象的w i n d o w s 编程接口，它大大简化了w i n d o w s 编程工作。 使用m f c 类库的好处是：首先，m f c 提供了一个标准化的结构，这样开发人 员不必从头设计创建和管理一个标准w i n d o w s 应用程序所需的程序，而是“站 在巨人肩膀上”，从一个比较高的起点编程，故节省了大量的时间；其次，它提 供了大量的代码，指导用户编程时实现某些技术和功能。m f c 充分利用了 m i c r o s o f t 开发人员多年开发w i n d o w s 程序的经验，并可以将这些经验融入到你 自己开发的应用程序中去。 m f c 的基础类很多，按功能来分可划分为基拳、应用程序框架类、应用程 序类、命令相关类、文档视图类、线程类、可视对象类 2 5 , 2 6 】。 4 1 3单文档s d i 与多文档m d i 使用a p p w i z a r d 创建单文档s d i ( s i n g l ed o c u m e n ti n t e r f a c e ) 和多文档m d i ( m u l t i p l ed o c u m e n ti n t e r f a c e ) 界面的应用程序的过程几乎完全一样，s d i 应用程 序只有一个窗口，m d i 的应用程序每次可以读写多个文件或文档，可同时对多 个文档进行操作，可以有多个子窗口。主要差别，在创建s d i 界面的应用程序 时，不生成c c h i l d f r