（计算机应用技术专业论文）民航atc系统中网络监控子系统的研究与实现.pdf

酬大学硕士毕业般 y7 7 8 7 8 3 民航a 1 系统中网络监控子系统的研究与实现 计算机应用技术 研究生韩学为指导教师费向东 本论文结合所在单位承担的民航太原机场a t c 项目，以网络监控予系统 为对象，描述网络监控系统的设计和实现。随着计算机网络的发展和普及， 计算机网络的规模越来越大，结构也越来越复杂。存这种情况f ，一个完善 的网络管理系统是计算机网络能够可靠而稳定运行的保证。民航a - c ( a i r ir a f f i c c o n t r 0 1 ) 系统是一个长期不间断运行e | 勺专用、实时使命重人系统，系 统要求具有高可靠性、安全性和稳定性，网络监控系统的设计和实现为实现 【i 述目标提供了有力的保障。 作为网络监控系统组的成员，笔者参与了网络监控系统的整体设计，并 主要承扫了服务器代理的设计和编码工作。根据实际工作，本文首先介绍网 络管理的基本知识，其中包括：管理模式( 集中式和分布式) 、广泛应用的 s n m p 管理模型、软件代理技术。建于这些理论基础之上，本论文根据民航 a _ r c 系统具体的、特殊的网络监控需求和网络的系统结构，结合集中式和分 布式的优点以及代理的特点，创新地提出了基于代理的网络监控实现技术。 该监控方法很好地解决了民航a t c 系统中设备多样，监控要求多样等问题， 为系统提供了一个方便的、u r 靠的、安全的监控软件。 本论文详细分析了整个网络监控系统的架构及其各部分的功能，该监拧 系统提供一个带界面的技术豁控席负贵对设备的集中管理，各个设备上又驻 带r 监拧代理负责收集豁拧信息i t - 报告给技术监控席，接收来自技术临捧 i 四川i 大学硕士毕业论文 席的命令并作相应处理。文章最后给出了笔者负责编写的w i n d o w sx p 系统 和i b ma i x 系统下的监控代理的实现技术，采用面向对象的设计方法对服务 器代理的整体框架和各组成模块进行了详细描述，并对编码过程中的一些创 新技术进行了分析，如：将u n i x 系统中软件中断信号、u n i x 进程的特性和 进程间通信有机的结合起来，解决了代理的启动关闭进程、探测进程状态等 实际监控难题；利用w i n d o w s 系统的下的，未公开a p t 调用等技术，解决了 c p u 等系统资源的探测难题；采用对象封装技术，解决了整个监控代理系统 共享代码跨平台监控难题。 上述研究结果已经成功的运用于民航太原空中交通管制系统，该系统以 高标准通过了用户工厂验收，已在现场进行试运行，是首个作为主用系统进 行招标的国内空管系统。 关键词：空中交通管制网络监控监控代理系统资源探测 i i 四川大学硕士毕业论文 r e s e a r c h & i m p l e m e n t a t i o no ft h en e t w o r k m o n i t o r i n gs u b s y s t e m i nt h ea i rt r a f f i cc o n t r o lo fc i v i la v i a t i o n m a j o r ：a p p l i e dc o m p u t e r g r a d u a t e ：h a nx u e w e i t h ep a p e rd e s c r i b e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o na b o u tn e t w o r k m o n i t o r i n gs y s t e m ，w h i c hi sb a s e do nc i v i la v i a t i o na t cs y s t e m w i t ht h e d e v e l o p m e n ta n dp o p u l a r i z a t i o no fc o m p u t e rn e t w o r k ，t h es c o p eo f c o m p u 论rn e t w o r ki sm o r ea n dm o r eg r e a t ，a n dt h es t r u c t u r ei sa l s om o r e a n dm o r ec o m p l i c a t e d u n d e rt h i sk i n do fc i r c u m s t a n c e s ，o n ep e 盹c t n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mi st h eg u a r a n t yo fr e l i a b l ea n ds t a b l e o p e r a t i n g c i v i la v i a t i o na t c ( a i rt r a f f i cc o n t r 0 1 ) s y s t e mi sas p e c i a l 、 r e a l - t i m e 、i m l p o r t a n ts y s t e m a n di ti sn o tp e r m i t t 剜t os t o ps y s t e m t h e s y s t e mm u s th a sh i g hr e f l a b i l l t y 、s e c u r i t y 、a n ds t a u t 脚t h ed e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o n o fn e t w o r km o n t t o d n gs y s t e ms t r o n g l ya s s u r e st h e r e a l i z a t i o no ft h ea b o v eg o a l s a sam e m b e ro fn e t w o r km o n i t o r i n gs y s t e mg r o u p ，t h ew r i t e rj o i n e d t h ed e s i g no fn e t w o r km o n i t o r i n gs y s t e ma sw e l la sa s s u m e dt h ed e s i g n a n dc o d i n go fs e r v e ra g e n t a c c o r d j 嘲t or e a lw o r k , t h ep a p e rf i r s t l yp r e s e n t s o m eb a s i ck n o w l e d g eo fn e t w o r km a n a g e m e n t , i n d u d i n g ：m a n a g e m e n t m o d e l ( t h ec e n t r a l i z e dm a n a g e m e n ta n dt h ed i s t r i b u t e dm a n a g e m e n t ) 、 s n m pm a n a g e m e n tm o d e l i sw i d e l ya d o p t e da tp r e s e n t ，s o f t w a r ea g e n t t e c h n o l o g y a n dt h e na c c o r d i n gt ot h es p e d f l c 、e s p e c i a ls y s t e mm o n i t o r i n g r e q u i r e m e n ta n dn e t w o r ks y s t e ms t r u c t u r e ，c o m b i n e dw i t ht h eg o o d h i 四川大学硕士毕业论文 p r o p e r t i e so ft h ec e n t r a l i z e dm a n a g e m e n t ，t h ed i s t r i b u t e dm a n a g e m e n t a n dt h ed i s t r i b u t e da g e n t ，t h ep a p e rp r e s e n t a i n n o v a t o r y n e t w o r k m o n i t o r i n gt e c h n o l o g y t h a ti sb a s e do na g e n t t h em o n i t o rm e t h o d s u c c e s s f u l l ys o l v e dt h em u l t i p l i c i t yo fd e v i c e sa n dm o n i t o r i n gr e q u i r e m e n t ， w h i c hp r o v i d eac o n v e n i e n t 、r e l i a b l e 、s a f em o n i t o r i n gs o f t w a r ef o rt h e s y s t e m t h es t r u c t u r eo fw h o l en e t w o r km o n i t o r i n gs y s t e ma n dt h ef u n c t i o no f e a c hp a r ta r ea n a l y z e d t h e r ei sat e c h n i c a im o n i t o rs t a t i o nt h a tm a n a g e d t h ea l ld e v i c e si nm o n i t o rs y s t e m 。t h e r ei sam o n i t o ra g e n tt h a tg a t h e r st h e m o n i t o r i n gi n f o r m a t i o na n dr e p o 旧t ot e c h n j c a im o n l t o rs t a t i o n ，r e c e i v e s t h ec o m m a n d ss e n tb yt e c h n i c a im o n i t o rs t a t i o na n dd o e sp r o p e ra c t i o nl n e a c hd e v i c e m a n a g e m e n ta n dc o n t r o la g e n tc o d e db yw r i t e ri sp r e s e n t e d i nd e t a i lt h r o u g ht h e0 0 dm e t h o d ，a n ds o m ec r e a t i v ek e yt e c h n o l o g i e sa r e a n a l y z e ds u c ha st h ec o m b i n a t i o no ft h es o f t w a r es i g n a l ，t h ep r o p e r t i e so f p r o c e s sa n dp r o c e s sc o m m u n i c a t i o n t h a tn o to n l ys o l v e dt h er e a l m o n i t o r i n gp r o b l e m ；t h ea d o p t i o nu n d o c u m e n t e da p i u n d e rw i n d o w s s y s t e mt h a ts o l v e dp r o b l e mo fd e t e c t i o no fs y s t e mr e s o u r c ei n c l u d i n gt h e c p ur a t i o ；e n c a p s u l a t i o no ft h er a ws y s t e ma p is o l v e dt h ep r o b l e mo n m o n i t o rb e t w e e ns e v e r a lk i n d so fo p e r a t i n gs y s t e m t h er e s e a r c hr e s u l t sp r e s e n t e da b o v eh a v eb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e di n c i v i ia v i a t i o na 1 w l t ht h eh i g hs t a n d a r d ，t h ec m ia v i a t i o n kp a s s e dt h e f a c t o r y sc h e c ka n dg a i n e dh i g he v a l u a t i o no fa t me x p e r t s k e y w o r d s ：a t c ，n e t w o r km o n i t o r , s n 眦m c a , s y s t e mr e s o u r c ed e t e c t e d i v 四川大学硕士毕业论文 第1 章概述 1 1 网络管理研究的现实意义 当前计算机网络的发展特点是规模不断扩大，不仅网络的复杂性和异构 性越来越高，而且网络中可供用户使用的网络资源( 硬瓷源和软资源) 也空 前丰富。在一个区域网内，通常集成了多种网络操作系统( n o s ) 平台，并 且包括了不同厂家、公司的网络设备、计算机设备和通信设备等。同时，网 络中还有谗多网络软件提供各种服务。随着用户对网络性能要求的提高，如 果没有一个高效的管理系统对网络进行管理，那么就很难保证向用户提供令 人满意的服务。 网络管理已成为计算机网络、电信网络以及广播电视网络等研究与建设 中的一个非常重要且必不可少的部分，它决定着网络资源的利用率和效益的 发挥。网络管理系统是网络维护的重要手段，也是网络正常运行的根本保证。 随着各种网络的不断建立与扩展，网络管理系统的建设势在必行。网络技术 的推广应用迫在眉睫。 随着网络的不断普及和发展，网络管理的概念日渐完善，也不断被人们 所熟悉。网络管理是以计算机网络等相关技术为手段，对各种网络及网络中 的各系统进行监视、控制、运营以及维护等。网管系统的建设对提高网络运 行质量，提高网络资源利用率，起着非常重要的作用。网络管理综合了通信、 计算机软件、网络和信息管理等方面的和技术，是一个新兴的技术研究、开 发和应用课题。 1 2 网络管理研究的现状 网络管理的现状是它的发展在很大程度上滞后于网络规模的发展。其原 吲可归结为两方面： 1 四川大学硕士毕业论文 一方面，网络管理系统是一个庞大复杂的信息系统，其开发与建设决不 是一蹴而就的事。网络管理系统建设的一条薰要的规律是；其建设是一个持 续时间较长的过程。网络管理系统的建设，一般要经过以下三个阶段：搭建 框架的初级阶段：管理功能等管理要素提高和完善的建设阶段：产生管理效 益的收获阶段。 另一方面，长期以来，网络管理的重要性不被人们所认识。在通信领域 与在其它领域一样，人们往往看局部多，看整体少，重视硬件设备而忽视软 件。事实上，要实现提高网络的服务质量和降低运行成本，加强对网络的管 理才是一个根本的办法。 目前，国外有许多网络管理系统的产品，使用较多的有h po p e n v i e w ， c a b l e t r os p e c t r u m ，s u n n e tm a n a g e r ，i b mn e t v i e w ，m i c r o s o f ts y s t e m s m a n a g e m e n ts e r v e r ，c i s c ow o r k 。具体如下： h po p e n v i e w 是第一个出现的嚼终管理系统。它可以自动发现网络拓扑 结构图、进行性能和吞吐量的分析、故障管理、历史数据分析，且多厂商支 持。 s p e c t r u m 4 0 悬一个不赖f 协议的、多厂商支持的、企业范围的智能网 络管理系统。它具有故障孤立、多协议支持、真正的c i i e n t s e r v e r 体系结构、 支持两种类型的设备轮询、方便的工具箱等特点。 i b mn e t v i e w 6 0 0 0 是最近的一个网络系统。具有可管理t c p ，i p 环境、 分布式l a n 和u n i x 系统、i p x 和n e t b i o s 、s l a 网络、l b mh u b 的特点。 网络近几年来在我国得到了迅速的发展，但是网管技米在我国还不成熟。 在研究时，即要利用外国的现有技术，又不能完全依靠国外。因为国外的产 品未必完全符合我国的网络应用环境，而且对我国的网管技术的发展也不利。 1 3 代理技术的研究现状 计算机智能化和网络化进程促成了代理技术的迅速崛超和广泛应用。随 着人工智能和计算机网络的飞速发展，特别是近年来i n t e r n e t 及其相关技术 2 四川大学硕士毕业论文 的普遍应用，网络已经成为目前人们发布和获取信息的基本平台。在这样的 背景下，计算已经不再像以前那样仅仅局限于网络中的几台服务器上，而是 要求所有计算机都融入到分布式计算这一大环境中来，这就引发了分布式计 算新一轮的研究热潮，这期间最引人注目的就是智能软件a g e n t 。 在i n t e m e t 这一目前最庞大的互联网络环境中，计算机软件体系结构和 组织结构的复杂性不断增加，传统的软件设计方法已经无法满足实际需要， 分布式、智能化才是今后软件发展的基本方向。软件分布式的目标是要将问 题进行分解，由多个实现了知识共享的软件模块或网络节点来共同完成问题 求解，而智能化的目标是要在智能主机之间实现智能行为的协调，两者的结 合就产生了软件a g e n t 的概念。 目前软件a g e n t 在研究领域中尚没有一个理想的定义，但人们普通认为： 软件a g e n t 是运行于动态环境的、具有高度自治能力的实体，它能够接受其 它实体的委托并为之服务。不难看出，软件a g e n t 首先具有智能特性，它对 环境有响应性、自主性和主动性；同时，软件a g e n t 还具有社会特性。 对于a g e n t 的研究大致可分为智能a g e n t 、多a g e n t ( m u l t i - a g e n t s y s t e m ) 系统。这是2 个相互关联的方面，智能a g e n t 是m a s 的研究基础， 智能a g e n t 可以看成m a s 研究的微观层次；丽有关a g e n t 闻关系的研究则 构成了m a s 研究的宏观层次；多个a 4 e n t 构成组织或社会及其协作、协调解 决问题是m a s 的主要研究内容。智能代理和多代理无疑是当前的研究热点。 1 4 课题研究的背景及目的 随着我国军用和民用航空运输业的持续高速发展，致使空中飞机的架次 增多、密度增加、间距缩小，空中交通母趋繁忙，用户对空管系统的需求量 很大，对空管软件的要求也很高，需要增加大量功能完备、性能先进、可靠 性高的空中交通管制系统；而一些原裔的管掰设备也园设备陈旧，频繁出现 故障，管制中心迫切需要更新换代。用户的需求和技术的发展使我国空管系 统的研制和生产处于大发展时期。为建立具有我国自主知识产权的新_ 弋空 3 四j i i 大学硕士毕业论文 管自动化系统，从而打破国外的技术封锁，空中交通管制系统的研制，特别 是具有自主知识产权的管制系统的研制更是具有很大的社会效益和战略意 义。 空中交通管制系统( a r c ：a i r t r a f f i c c o n t r 0 1 ) 是一个复杂的系统，其中包 括了一系列的软硬设备：包括多个席位，如雷达数据显示席、飞彳亍情报编辑 席等；主从雷达门s 行数据处理服务器；两个独立的局域网，此外还有通信前 端机接口，多串口卡和g p s 接口等。在这个复杂的系统中任何一个环节发 生故障都能直接或间接的导致整个系统的崩溃。因此对整个网络的监控研究 就具有特别重要的地位。 系统监控的目的是及时准确地收集整个系统中软硬设备的配置、动态运 行状况，并且提供图形界面以直观快捷的方式展示给空管人员，从而使空管 人员能迅速发现系统的运行状况，并对系统加以实时控制，对系统出现的错 误及时处理。 1 5 论文的研究工作介绍 本论文是在以民航太原a 系统为背景，分析当前一些成熟网络监控方 法，结台空管系统的网络监控需求和实际的网络布置结构提出了基于代理方 式的网络监控系统，本文着重介绍了这种构架的特点及实现的关键技术 在进行网络管理技术研究中，我们发现分布式网络管理的许多特点与软 件a g e n t 的特性是相吻合的： 1 网络管理系统本身是一个分布式的系统，这与软件a g e n t 的分布性一 致； 2 分布式网络管理系统中管理功能实体分散于不同物理实体中，要求其具 有较高程度的自治性和自动管理的能力，这与软件a g e n t 的自治特性相 对应； 3 网络管理系统中，管理实体仅能对其管理域进行管理，当管理问题涉及 到多个管理域时，必然需要管理节点之间交换管理信息并进行管理任务 4 四川大学硕士毕业论文 的协商( n e g o t i a t i o n ) 、协调( c o o r d i n a t i o n ) 、和协作( c o o p e r a t i o n ) 。这与 软件a g e n t 的社会性完全一致。 4 网络的运行不是一个稳态的过程，而是动态变化的，为了保证网络的正 常、高效运行，需要网络管理系统能够监测网络的状态，当现出异常情 况时可以根据有关管理策略形成相应的管理方法，从而不断调整网络的 运行。而软件a g e n t 具有反应性，可以感知环境的变化，并产生相应的 反应。在这点上，两者是一致的。 从以上分析可知，软件a g e n t 是解决网络管理中一些难题的一种很好的 办法，考虑到集中式网络管理方式有其自身的优点，非常适合我们系统的这 种小型局域网络。本文在已有的a g e n t 的理论和技术基础上，结合集中式管 理模式的特点提出了基于代理的集中分布式网络监控系统。该系统是一 个由自治、合作的监控代理组成的集中- 分布式网管系统，其设计思想是把管 理功能和管理任务分散，同时保留对整个网络的中心控制。系统中存在多个 监控代理，每个监控代理根据需求完成相应的功能，其实现方法也各不相同， 如利用u n i x 系统编码技术实现监控，利用w i n d o w s 系统底层函数实现监控， 利用串口通讯实现监控等，多个监控代理之间也可协作完成一个共同的功能， 系统中由一个统一的管理进程实现对整个网络的监控。这种方法不仅很好地 解决了实际系统中的网络监控，而且创新地利用代理实现了集中式和分布式 的管理的很好结合：发挥了集中式管理的便于掌握全网的详细情况，实现最 佳的资源调度等优点，监控代理的存在使蕤个监控系统具有分布式管理的特 点，有利于网络管理的低成本、可伸缩、可移植、坚实、安全等特点。 l - 6 论文的安排 本文四个章节。第二章简述了本网络管理系统所用到的网络管理的基础 理论知识：网络管理的体系结构，典型的管理模型的组成，分析了集中管理 和分布式管理：s n m p 的管理框架，主要讨论了s n m p 管理模型及其管理框 架的构成；代理技术的概念、分类和特点。第三章创新地提出基于代理的集 5 四川大学硕士毕业论文 中一分布式管理方式，主要讲述了系统的背景，需求，分析了这种管理模式 的整体结构及其各部分的功能。第四章分析了笔者编写服务器代理的组成模 块及编码过程中的一些关键技术。本文的内容包括了实际项目的实现方法和 作者的一些研究性质的工作。 1 7 本人参加的工作 笔者从2 0 0 3 年9 月至2 0 0 5 年3 月一直在四川川大智胜软件股份有限公 司实习，主要参加2 2 6 舟r c 系统以及民航太原a 1 系统的网络监控系统研发， 具体的工作有： 对目前的网络管理模式( 集中式和分布式) 以及在分布式中运用最多的 代理技术作了大量的分析和研究。 参与网络监控子系统的设计，根据网络管理的理论和本系统的需求创新 的提出了基于代理的网络监控实现方法。 对符合p ( ) s i x1 0 0 3 。l 操作系统标准的u n 操作系统：i b ma i x4 3 。3 系统进行大量的深入的研究，解决了系统中不能利用s n m p 进行网络监 控的管理对象( c p u ，内存) 的攘测，为这些对象找到了可靠的，正确 的管理方法。 对u n i ) ( 下的进程特性，u n i x 下软中断信号，进程通信进行了大量深 入的研究，创新地将这些特性香枫的结合，解决了系统中一些特殊的控 制需求，如启动，关闭进程，探测进程状态等。 对用u d p 进行网络通信进行了研究，解决系统中的进程之间的通信阀 题。 对面向对象的设计分析方法作了深入的学习，利用该方法对服务器代理 和通信处理机代理进行了详细设计。 完成了服务器、通信处理机、各席位代理软件的设计和编码 完成了多通道数据传输设备监控软件的设计和编码 完成了g p s 时钟对时服务软件的设计和编码 6 四j i 大学硕士毕业论文 编写了m c a ，m d m c 以及t 1 m e s e r v e r 的详细设计文档 总共完成两万余行源程序代码 本文讨论的民航太原a 1 系统采用的操作系统平台为i b ma i x4 3 3 ， 以及w i n d o w sx p 系统。网络采用支持t c p i p 协议的以太网，通信使用 h d l c ( s d l c ) 、b s c 、x 。2 s 、1 p i p 、p p p 、帧中继等协议，和r s - 2 3 2 c 、 e i a - 5 3 0 ( r s 一4 2 2 ) 、r s - 4 8 5 、v 3 5 等接口协议，采用c l c + + 高级程序设计语 言进行编程，显示界面符合x 窗口协议、o s fm o t f1 2 标准以及w i n d o w s 窗口a p i 。数据库采用o r a c l e 数据库管理系统。 第2 耄网络监控系统实璃的理论基础 2 1 网络管理的体系结构 2 。1 1 网络管理的基本模型 在网络管理中，一般采用网络管理者嬲管代理模型，如图2 - 1 所示。 网络管理模型的核心是一对相互通信的系统管理实体。它采用一个独特的方 式使两个管理进程之间相互作用，即管理进程与一个远程系统相互作用，来 实现对远程资源的控制。在这种简单的体系统结构中，一个系统中的管理进 程担当管理者角色，而另一个系统中的对等实体担当代理者角色，代理者负 责提供对被管对象的访问。前者被称为网络管理者，后者披称为网络代理。 不论是o s i ( 0 p e n s y s t e mi n t e r c o n n e c t i o n ) 的网络管理，还是i e 下f ( i n t e m e t e n g i n e e r i n gt a s k f o r c e ) 的网络管理，都认为计算机网络管理系统基本上由 以下4 个要素组成： i 网络管理者( n e t w o r km a n a g e r ) 2 网管代理( m a n a g e da g e n t ) 3 网络管理协议n m p ( n e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 4 管理信息库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 ) 7 四川大学硕士毕业论文 管理系统尉络管理协议被管理系统管理信息库 圈2 - 1 网络管理的基本模型 网络管理者( 管理进程) 是管理指令的发出者。网络管理者通过各网管 代理对网络内的各种设备、设施和资源实施监视和控制。网管代理负责管理 指令的执行，并且以通知的形式向网络管理者报告被管对象发生的一些重要 事件。网管代理具有两个基本功能：一是从m 1 8 中读取各种变量值；二是在 m i b 中修改各种变量值。m i b 是被管对象结构化组织的一种抽象。它是一个 概念上的数据库，由管理对象组成，各个网管代理管理m i b 中属于本地的管 理对象，各网管代理控制的管理对象共同构成全网的管理信息库。网络管理 西议是最重要的部分，它定义了网络管理者与网管代理闻的通信方法，规定 了管理信息库的存储结构，信息库中关键词的含义以及各种事件的处理方法。 2 。1 1 1 网络管理者 网络管理者是指实旆网络管理的处理实体，网络管理者驻留在管理站上， 管理工作站通常是指那些工作站、微机等，一般仅次于网络系统的主干或接 近于主干的位置，它负责发出管理操作的指令，并接收来自网管代理的信息。 网络管理者要求网管代理定期收集萋要的设备信息。网络管理者应该定期查 询网管代理收集到的有关主机运行状态、配置及性能数据等信息，这些信息 将被用来确定独立的网络设备、部分网络或网络运行的状态是否正常。 网络管理者和网管代理通过交换管理信息来进行工作。信息分别驻留在 被管设备和管理工作站上的管理信息库中。这种信息交换通过。一种网络管理 8 四川i 大学硕士毕业论文 协议来实现，具体的交换过程是通过协议数据单元p d u ( p r o t o c o ld a t au n i t ) 进行的。通常是网络管理者向网管代理发送请求p d u ，网管代理以响应p d u 回答，管理信息包含在p d u 参数中。在有些情况下，网管代理也可以向管理 站发送消息，这种消息叫做事件报告或通知，管理站也可根据报告的内容决 定是否做出回答。 管理站被作为网络管理员与网络管理系统的接口。它的基本构成是： 1 一组具有分析数据、发现故障等功能的管理程序； 2 一个用于网络管理员监控网络的接口； 3 将网络管理员的要求转变为对远程网络元素的实际监控的能力； 4 一个从所有被管网络实体的m i b 中抽取信息的数据库。 2 1 i 2 网管代理 网络代理是一个软件模块，它驻留在被管设备上。这里的设备可以是 ： 作站、网络打印机，也可以是其他网络设备。通常将主机和网络设备等所有 被管理的网络设备称为被管设备。它的基本功能是把来自网络管理者的命令 或信息的请求转换成本设备特有的指令，完成网络管理者的指示或把所在设 备的信息返回到网络管理者，包括有关运行状态、设餐特性、系统配置和其 他相关信息。另外，网管代理也可以将自身系统中发生的事件主动通知给网 络管理者。 网管代理就像是每个被管设备的信息经纪人，它们完成网络管理者布置 的信息收集任务。网管代理实际所起韵作用就是充当网络管理者与网管代理 所驻留的设备之间的信息中介。网管代理通过控制设备的管理信息库( m i b ) 中的信息来实现管理网络设备的功能。 2 1 1 3 网络管理协议 管理站和网管代理者之间通过刚络管理协议来进行通信，管理进程通过 9 四川大学硕士毕业论文 网络管理协议来完成网络管理。目前最有影响的网络管理协议是s n m p 和 c m i s c m i p 。其中s n m p 应用最多，获得支持也最广泛。现以s n m p 为例， 解释网络管理协议。 s n m p 作为应用层协议，是t c p i i p 协议簇的一部分。在管理站中，网络 管理进程在s n m p 协议的控制下对m i b 进行访问，并发布控制指令。在被管 对象中，网络代理进程在s n m p 协议的控制下，负责解释s n m p 消息的控制 m i b 指令。s n m p 通信协议主要包括以下能力：g e t 能力，管理站读取网管代 理者处对象的值；s e t 能力，管理站设置网管代理者处对象的值；t r a p 能力 网管代理者向管理站通报重要事件。 2 。l - i 。4 管理信息库 管理信息库( m i b ) 是一个信息存储库，它是网络管理系统中的一个非 常重要的部分。m i b 定义了一种对象数据库，由系统内的许多被管对象及其 属性组成。 通常，网络资源被抽象为对象进行管理。对象的集合被组织为管理信息 库( m i b ) 。m i b 作为设在网管代理者处的管理站访问点的集合，管理站通过 读取m i b 中的值来进行网络监控。管理站可以在网管代理处产生动作，也可 以通过修改变量值改变网管代理配置。 2 。1 2 网络蕾理模式 集中式网络管理模式和分布式管理模式，是网络系统在发展过中自然形 成的两种不同的管理模式。它们各有特点，适用于不同的网络系统结构和不 同的应用环境。 1 0 四川大学硕士毕业论文 2 1 2 1 集中式网络管理模式 集中式网络管理模式的网管代理在管理站的监视和控制下，协同工作实 现集成的网络管理，如图2 - 2 所示。 网络设备 ( 代理) n h e 工作站 ( 代理) n m e 管理站 n m n m e 标准网络管理协议 禚f 黑 堕塑曼 i专用管理协议 n 赢聂习 鬲薮习 陶2 - 2 集中式阚缩管理模式 该配置中至少有一个节点担当管理站的角色，其他节点在网管代理模块 ( n m e ) 的控制下与管理站通信。n m e 的主要作用有以下4 个方面：收集统 计信息：记录状态信息；存储有关信息，响应请求，传送信息；根据指令， 设置或改变参数。 集中式网络管理模式在网络系统设置专门的网络管理节点；管理软件和 管理功能主要集中在网络管理节点上，网络管理节点与被管一般节点是主从 关系。 网络管理节点通过网络通信信道或专门网络管理信道与所有节点楣连。 网络管理节点可以对所有节点的配鬟、路由等参数进行嘉接控制和干预，可 以实时监视全网节点的运行状态，统计和掌握全网的信息流量情况，可以对 全网进行故障测试、诊断和修复处理，还可以对被管一般节煮进行远程加载、 转储以及远程启动等控制。被管一般节点定时向网络管理节点提供自己位置 信息和必要的管理信息。 从集中式网络管理模式的自身特点可以看 h ，集中式网络管理模式的优 1 1 四川i 大学硕士毕业论文 点是管理集中，有专人负责，有利于从整个网络系统的全局对网络实施较为 有效的管理：缺点是管理信息集中汇总到网络管理节点上，导致网络管理信 息流比较拥挤，管理不够灵活，管理节点如果发生故障有可能影响全网正常 工作。 因此，集中式网络管理模式比较适合于以下网络情况： 小型局域网络：这种网络的节点不多，覆盖范围有限，集中管理比较容 易。 部门专用网络：特别是对于一些行政管理上比较集中的部门，如军事指 挥机关、公安系统等，集中式网络管理模式与行政管理模式匹配，便于实臆。 统一经营的公共服务网：这种网络从经营、经济核算方面考虑，用集中 式网络管理模式比较适宜。 2 1 2 。2 分布式网络管理模式 在分布式网络管理环境f ，网络的管理功能分布到每一个受管设备，从 而减轻了网络管理设备的负担。受管设备通常设有管理代理，负责自身的管 理或其管理域内设备的管理，网络管理设备发出的命令，经受管设备上的代 理解释后被执行，执行的结果经代理转发到管理设备。分布式网络管理还体 现在如下的两个方面： ( 1 ) 管理设备与受管设备间管理功能的分担 网络管理设备将部分管理任务，存储能力和部分数据库转移到受管设备 上，使受管设备成具备一定自我管理能力的自治单元，而网络管理系统则侧 重于网络的逻辑管理，进而可以发展综合管理。 ( 2 ) 网络管理设备管理功能的分布 网络按地域，部门或设备类型划分管理域，将网络管理应用分布到网络 中，每一台网络管理设备承担部分管理功能。 从分布式网络管理模式的自身特点可以看出，分布式网络管理模式的优 点如下： f 1 ) 任一地点都能获得所有的网络信息、警报和事件： ( 2 ) f t 一地点都能访问所有的网络应用； 1 2 四川大学硕士毕业论文 ( 3 ) 网络管理任务分散； ( 4 ) 网络监控分布于整个网络。 因此，分布式网络管理模式比较适合于通用商用网络，对等q s 结构网 络，跨地区、跨部门的互联网络。 2 2s n m p 网络管理框架 s n m p ( 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 ，简单网络管理协议) 是 一系列协议组和规范的总和，他们提供了一种从网络设备中收集网络管理信 息的方法。同时，s n m p 也为设备向网络管理工作站报告问题和错误提供了 解决途径。 2 2 1s n m p 体系结构 s n m p 实际上分为三部分：s n m p 协议，管理信息结构( $ m i ) 和管理信 息库( m 1 1 3 ) 。s n m p 协议中包括了s n m p 消息格式及如何在设备问发送消息。 s n m p 的网络管理模型分为管理工作站，代理，管理信息库和和网络管理协 议。其中管理工作站负责与不同的被管设备中的代理进行通信，并将收集的 信息显示出来，提供给管理人员来监控网络设备豹工作状态：代理响应管理 工作站的信息并以异步方式向管理工作站提供报警信息；管理信息库是设备 所维护的全部被管对象的结构集合，被管对象按照层次式树形结构组织。 s n m p 协议交互方式与层次框架如图2 - 3 所示。s n m p 定义了5 种消息 类型。其中代表g e t _ r e s q u e s t 、s e t r e q u e s t 和g e t n e x t _ r e q u e s t ，分 别为：获取代理中对象的值，设定代理中对象的值和获取所指定对象的下一 个对象值。它们是从管理站发向代理的轮淘( p o l l i n g ) 消息；代表 g e t _ r e s p o r i s e 和t r a p ，g e t _ r e s p o n s e 是代理向管理站发的响应消息，t r a p 消息则是基于事件驱动( e v e n td r i v e n ) 机制向管理工作站通告重要事件。 四川大学硕士毕业论文 s n m p 代理 圈2 - 3s 代m p 协嫂交互方式与晨次榷槊 2 2 2s n m p 的管理模型 s n m p 管理模型采用集中式的管理模式。如图2 珥所示。管理工作站( 也 叫管理进程，s n m pm a n a g e r ) ：是网络管理曼到娜络管理系统的接口；管理 代理( 也叫代理进程，s n m pa g e n t ) ：被管设备上装有s n m p 代理，以便于 从网络管理工作站来管理。管理代理响应管理工作站的信息或操作请求并以 异步方式向管理工作站提供重要但未经请求韵信息；管理信息库( m i b ) ：网 络中的资源能够通过用对象来表征而实现管理。对象的集合称为管理信息库。 管理工作站通过s n m p 代理获取m i b 对象的值和来自代理的异步信息执行监 视功能，并可及时修改m i b 对象从而实现管理。 1 4 四川大学硕士毕业论文 2 2 3s n m p 框架的组成 圈2 - 4 s n h p 瞥理模型 组成s n m p 框架的三个主要部分是s m i 、m i b 、和s n m p 协议。 i 管理信息结构( s m i ) 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 ) 是管理信息库中对象定义 和编码的基础。s m i 用于描述管理信息摩中的对象，是对管理对象类型的公 共结构和一般类型的描述，加上对象标识方法，在实现中非常重要。s m i 中 最关键的原则是用抽象语法记法l ( a s n 1 ) 来形式化定义管理对象。 2 管理信息库( m i b ) m i b ( m a n a g e m e n ti n f o r m a u o nb a s e ) 中定义了可能通过网络管理协议 进行访问的管理对象的集合，给出了管理对象的具体定义，其中用于这些对 象的语言就是s m i 中规定的。第一版r - c ( r e q u e s t sf o rc o m m e n t s ) 定义 的m i b 称为主m l b - i ，之后又添加了许多对象，这个新的对象集称m i b i i 。 3 s n m p 协议 s n m p 是为网络管理服务而定义的应用协议。利用s n m p 协议，可以查 询管理代理实现的m i b 中相应对象的值，以监视网络设备的状态。管理代理 也可通过s n m p 协议发出一些t r a p 信息。 s n m p 通过交换s n m p 协议报文来互通管理信息。每个报文都是完整的 1 5 四川大学硕士毕业论文 和独立的，并用u d p 传输服务的单个数据报进行传送。每个报文都含有版本 标志、s n m p 共同体名和p d u 。 2 2 3 1 管理信息结构s m i s m i 规定了管理对象及其操作的定义，并提供了定义模板。管理信息结 构主要包括以下3 个方面。 ( 1 ) 对象的标识，即对象的名字。s m i 采用的是层次型的对象命名规则， 所有对象构成一棵命名树，连接树根节点至对象所在节点路径上所有节点标 识便构成了该对象的对象标识符。 ( 2 ) 对象的语法，即如何描述对象的信息。对象的信息表示采用抽象语 法1 ( a s n 1 ) 的子集，同时也针对s n m p 的需要作了一定的扩充。表示管 理对象至少需要包括四个方面的属性：类型、存取方式、状态和对象标识 ( 3 ) 对象的编码。管理代理和管理站之间进行通信必须对对象信息统一 编码，为此，s m i 规定了对象信息的编码采用基本编码规则( b e r ) 。 2 2 3 2 对象的标识 s m i 明确要求所有被管理的信息和数据都要由管理树来标