（计算机系统结构专业论文）综合网管中抽象代理及信息模型研究.pdf

摘要 i 在异网互联趋势下，异网的综合管理成为研究的热点。当前流行的几种网 络管理体制由于其固有的限制，不能有效满足异网管理的复杂需求。) 本文在分析了现有多种网管体系的基础上，提出了一种综合网管的新框 架，在此框架基础上提出抽象代理及其相关虚拟网络、抽象管理信息模型等概 念。垓框架在保留原有网管系统基础上，加入了上层管理者。抽象代理作为上 层管理者的代理为上层管理系统屏蔽了被管网络的体制差异及其网管体系的 差异。 在详细论述抽象代理管理框架的之后，文章提出了一种抽象信息模型的方 法分层网络抽象方法，并且举例介绍了如何将该方法运用到抽象代理的网 元层和网络业务层信息模型提取之上。 文章最后还研究了抽象代理为满足管理需要应向上层提供的服务，并通过 介绍粗粒度接口及外观设计模式等概念，给出了抽象信息模型中两层服务器端 向各自的客户端提供的外观模型方案。 关键字：呜如绑爵管、抽象代理抽象信息模型外观设计模式 2 a b s t r a c t w i t ht h ei n t e r c o n n e c t i o no f i s o m e r o u s n e t w o r k s i n t e g r a t e d n e t w o r k m a n a g e m e n t b e c o m e so n eo ft h er e s e a r c h f o c u s e s s e v e r a l p o p u l a r n e t w o r k m a n a g e m e n tf r a m e sh a v et h e i ri n h e r e n t l i m i t si n a p p l i c a t i o n s s ot h e y c a n n o t c o n t r o le f f i c i e n t l yc o m p l e x i t yo f i s o m e r o u sn e t w o r k s m a n a g e m e n t t h i sp a p e rd i s c u s s e dan e wf r a m ef o r i n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n t ，a n d p r o p o s e d t h e c o n c e p t s a b o u ta b s t r a c t a g e n t 、v i r t u a l n e t w o r ka n da b s t r a c t m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nm o d e t h i sf r a m er e t a i n e dt h e o r i g i n a l n e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ，a n da d d e das u p e rl a y e rm a n a g e r a b s t r a c ta g e n ts c r e e n st h e d i f f e r e n t i a l so ft e c h n i c a ls y s t e mo f m a n a g e dn e t w o r k sa n dd i f f e r e n t i a l so f n e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m s t h i s p a p e rp r o p o s e dy e tt h et h e o r yo f a b s t r a c t i n g i nt e r m so f l a y e r sf o rn e t w o r k e l e m e n t l a y e ra n dn e t w o r k s e r v i c el a y e r si n f o r m a t i o nm o d e l i n t e g r a t i n g i no r d e rt om e e tt h en e e d so f m a n a g e m e n t ，t h ep a p e rr e s e a r c h e dt h es e r v i c e s f o rs u p e rm a n a g e rp r o v i d e db ya b s t r a c ta g e n t t h r o u g hi n t r o d u c i n gt h ec o n c e p t so f c o a r s ec o r b ai n t e r f a c ea n df a q a d ed e s i g n m o d e ，p r o p o s e dt h es c h e m eo ft w o a b s t r a c ta g e n t ss e r v i c ee n d s p r e s e n t i n g t h ef a c a d e sf o rr e s p e c t i v ec l i e n t s k e yw o r d s ：i n t e g r a t e d n e t w o r k m a n a g e m e n t a b s t r a c t a g e n t a b s t r a c ti n f o r m a t i o nm o d ef a e a d e 一 j 第一章绪论 第一章绪论 网络的发展和普及使网络管理变得越来越重要。加之，计算机网络技术与通 信技术相互交融，传统通信网络的交换、传输等领域引入了计算机网络的设备， 例如路由器、网络交换、a t m 设备等，使某些传统的通信业务可以通过计算机网络 实现，如i p 电话等。因此，通信网与计算机网的界限越来越模糊。这些变化对网 络管理提出了许多新的要求： ( 1 ) 现代网络管理系统必须支持基于多种网络体系的互连； ( 2 ) 网络管理系统必须支持多种网络设备的管理； ( 3 ) 网络管理系统必须支持多种网络管理体系结构： ( 4 )网络管理系统必须支持多种物理传输介质和网络通信协议； ( 5 )网络管理系统标准具有完善和智能的网络管理功能； 这些新的要求引发了综合网管的研究与开发。 1 1 课题背景、目的和意义 随着i n t e r n e t 的全球化及电信技术的巨大进步，标准化网络管理技术应运而 生。从八十年代末到九十年代初，i e t f 和i t u 陆续推出s n m p 和o s i 两大网管体系， t m n 是对o s i 网管体系的扩展。这些网管体系提出了网络管理标准化的思想。并提 出分布式环境下的管理者一代理模式以及管理协议和管理信息模型等概念。 e t f 和i t u 分别在计算机网络管理和电信网络管理中相对独立的发展各自的 网络管理体系。经过几年的发展，s n m p 和t m n 网管体系已完成了向实用化的过渡， 作为两大主要网管体系得到普遍认可。s n m p 广泛应用与计算机网络，计算机及许 多网络设备普遍适配s n m p 代理。电信网的管理则主要采用t m n 产品。s n m p 网管系 统开发代价小，可获得性强。t m n 虽然技术复杂，但管理功能强大。它们以各自独 特的优势适用于不同的管理环节。 随着不同网络，不同系统之间互连通信的情况越来越频繁，给各个网络的综 合管理提出新挑战。现有的通信网由许多独立管理的专用网和公共交换网互连而 成。它们大多采用各自的管理协议，互不兼容，因此通信网管理问题非常复杂。通 信网管理人员不得不通过不同的操作台管理每一个子网。而对网络业务提供者来 说，管理系统最好能通过一个操作台实现对互联的多个网络的管理。 因此，针对上述网络管理的现状，各网络运营商都希望能够在目i j 网络管理的 基础之上建立起综合网管系统，以实现全网的综合管理。综合网管系统应能把现 有的独立存在的各专业网络管理系统综合成一个功能齐全、面向未来的网络管理 综合网管中抽象代理及信息模型的研究 系统。综合网管系统通过一个网管工作站就能够对互连的不同网络实施各种管理 和控制，从而实现对全网统一合管理，包括全网故障分析和故障定位、全网性能 综合分析等功能。这样既便于维护、使用，也可以提高该系统的利用率。而且更 重要的是，以后新的网管需求将可以直接纳入该综合网络管理系统之中。 综合网管的研究在电信网络管理领域，军事网络指挥管理等方面都具有重大的 意义。 随着电信市场的开放和用户对运营商的要求同益苛刻，加之中国在加入w t o 后 将允许4 9 的外国资本投入中国电信行业，包括增值业务和i c p 。这使得我国电 信运营市场的竞争越来越激烈。在这场竞争中，服务将是根本，技术将是保证。 综合网络管理解决方案，不仅可以帮助电信运营商大大提高网络的管理水平，还 可帮助其增强对业务和运营的管理水平，从而保证电信运营商j 下确决策，提高竞 争实力。所以建设综合网管系统迫在眉睫，意义重大! 目前全军网络规模覆盖全国，采用的技术体制繁多，并且还在不断演化过程中， 因此通信管理系统通过现有的网络管理系统调度网络资源及其困难。军事通信指 挥系统应能从全局统一管理调配网络。它的核心和着眼点是“指挥”。从它的视角 出发，通信网络应当展现一致的平面。由此提出为通信指挥系统提供综合网管抽 象代理技术。抽象代理技术为军事指挥管理提供便利。 此外，综合网管抽象代理技术屏蔽了网络平台的异构性，可以为移动代理访问 被管资源提供一致接口，使移动代理的实现更为有利。移动代理正在不断被吸收 到网络管理之中。 1 2 国内外研究现状 目前，综合网管的研究工作进行的如火如荼，国内外许多电信运营商及设备供 应商都在试图实现综合网管。 国外公司例如a t t 公司，其统一网络管理体系结构( u n m a ) ，属于综合化方 法，提供对逻辑和物理网络的集中式管理。但a t & t 综合网管系统仅仅建立在交 换设备与传输设备为都自己的产品之上： h p 提出电信网综合网管解决方案。该方案建立在t m n 基础之上，具有开放的、 分布式的框架结构，能够管理不同厂家的设备或网管系统所产生的事件及告警； d e c 公司的企业网管理体系( e m a ) 和i b m 公司的n e t v i e w ，都属于翻译方法。 e m a 具有部分方法标准的特征，它的最大特征是模块化。n e t v i e w 可对逻辑和物理 网络实现集中式管理，但非s n a 体系结构的网络需要通过通信的方式与它协作完 成互操作； 此外还有英国b t ，同本n t t ，法国f t 等，但他们的集中化程度都不如a t t 。 第一章绪论 国内公司例如华为公司近同推出数据通信综合网管系统( 简称r a d i u m n m s ) ，它 主要用于对华为的各类数据通信设备提供一个全网的集中、统一管理，即用户通 过一个集成的网管平台，就能够对整个数据通信网中各种类型的数据通信设备进 行管理； 国内各地区电信局及电信总局也积极投入研究综合网管系统。都是地区范围的 网管体系。 虽然很多企业，组织声称实现了综合网管，但都不是完全意义上的综合。很多 系统以产品单一为前提。但实际网络，仅就我国建设的s d h 网而言，就采用了l l 家公司的设备，具有1 0 0 多种接口。这些系统大部分是基于t m n 管理，不支持分 布式操作。当数据量过大，网络分伟过广时，t m n 显得力不从心，效率降低。 因此要建成集多厂商设备，多网络体系为一体的综合网管系统是一个非常巨大 的工程。不仅需要国际化标准组织的努力，制定出一系列管理信息规范，还需各 设备供应商，网络运营商对规范标准的支持。 目前国际标准化的工作明显滞后，提出一种新的利于综合网管实现的框架显得 意义重大。因此综合网管实现的捷径应该保留原有网管系统，并在其之上建立上 层的统一。新的网管体系被提出了。 新一代的网络管理系统，已丌始从面向网络设备的管理向面向网络业务的管理 过度。这种网管思想把网络及其业务作为网管对象，通过实时监测与网络业务相 关的设备、应用，通过模拟客户实时测量网络业务的服务质量，通过收集网络业 务的数据，实现全方位、多视角监测网络运行情况的目的，从而实现网络业务的 管理。 1 3 研究的内容 本项目总体目标是在多种异构网络环境下，建立综合网络管理系统。本文针对 这一目标提出抽象代理的新概念。抽象代理结合已建立的网管系统，为上层管理 系统提供统一的抽象接口。综合网管的实现在于完成网络综合管理中抽象代理的 基本功能，包括抽象信息模型、抽象代理对管理者提供的服务用来实现响应、通 知上传以及代理映射等功能。 本论文第二章通过介绍当前计算机网和电信网各个专业网管的情况，分析出综 合网管所处的环境，同时根据已有的几种综合网管解决方案，提出了抽象代理、 虚拟网络及抽象信息模型等概念。在分析了当前流行的几种网络管理体系结构之 后，得出抽象代理体系框架。该框架保留了s n m p ，t m n 在各自范围内的优势，同时 引入c o r b a 。将c o r b a 分布式、跨平台的特征充分利用到网管系统中，并避免了 c o r b a 网管将带来的效率问题。 综合网管中抽象代理及情息模型的研究 文章第三章提出了综合网管中抽象信息模型的提取方法。通过举例i n t e r n e t 网络中两种重要的交换节点交换机和路由器信息模型的分析和抽象得出计算 机网的网元层抽象信息模型的提取方法。通过介绍电信网通用信息模型m 3 】0 0 及 其层扩展方法得出电信网网元层抽象信息模型的提取。统一的网络及业务层管理 信息模型是根据i t u tm 3 1 2 0 标准及t m fc a s m i n 连接和业务管理信息模型解决 方案草案确定的。 文章第四章首先介绍了抽象代理为上层管理系统实现五大管理功能而提供的 一些系统管理功能和服务以及支撑服务。其次简要介绍抽象信息模型中被管对象 应该具有的一些公共的性能。 第五章引入了c o r b a 粗粒度及外观的概念，并针对本项目提出一种外观模型 方案。 文章第六章是结束语。 第二章蝌络管理综述及抽象代理的提出 第二章网络管理综述及抽象代理的提出 本章通过介绍当前国内网络及其管理情况，引出几种综合网管解决办法，并 提出抽象代理和虚拟网络，虚拟信息模型等新概念，进一步确定抽象代理所处环 境。然后分析几种常用的网管体系，得出抽象代理体系框架，该框架在保留了原 有网管系统的基础上，引入分布式技术c o r b a 。并扬弃他们的优劣。 2 1 当前网络管理情况 目前已经形成的或正在形成的网络管理标准有五个系列。常用的有三个：第 一个是s n m p 网管标准。第二个是o s i 网络管理标准和在此基础上形成的t m n 网络 管理标准。第三个是基于c o r b a 的网络管理标准。其他两个是分布处理环境的网 络管理标准，它以t i n a ( 电信信息网络体系结构) 为核心。以及基于w e b 的网络 管理。 根据我国各专业网网管情况，五种标准中使用的最频繁的网络管理体系莫过 于s n m p 和t m n 。下面简要介绍我国专业网网络管理的现状用以引出综合网管环境。 计算机网基本上由s n m p 管理。计算机网络设备，象交换机，路由器等设备内 部基本都有s n m p 代理。s n m p 相对简单，它主要致力于私有数据网络的管理，像对 局域网和城域网的管理。或者是i n t e r n e t 骨干网等。 s n m p 网络管理框架只是在用于i p 网络中被f 式标准化。不过i p 网是将来的 一个发展方向。目前，i p 网的应用量已经非常巨大并且其用户在飞速的增长。加 之，电信网的未来走势和发展趋势会向面向无连接的以包交换为基础的通信新体 制转向，i p 网络的管理形式将会成为管理重点。因此对于s n m p 管理的所有网络， 在本综合网管中主要考虑管理i p 计算机网络。 电信网一般通过电信管理网t m n 管理。t m n 可以对各种类型的电信网进行统一 管理。目前国内电信网划分为基础网，业务网和支承网。基础网包括交换网、传 输网、接入网；业务网包括电话网、移动网、数据网、智能网、综合业务数字网 支承网包括数字同步网、信号网、电信管理网。这些专业网基本都有专业网管。 下面简要介绍部分专业网网管情况“。： 全国电话网网管分长途网网管，省级网网管和本地网网管。电话网管系统遵 循i t u - - tm 3 0 0 0 系列建议。 传输网是电信网的基础网络，因此其传输质量的好坏会影响到各个网络的服 务质量。传输系统目前分为p d h 和s d h 系统。s d h 系统将逐步取代p d h 。s d h 设备 是在t m n 标准提出以后的产品，在s d h 设备的制造过程中各厂商都遵循i t u 关于 综合罔管中抽糸代理及信息模型的研究 t m n 的标准来开发网管系统。s d h 设备处在多厂商环境中，因此在业务电路的集中 调度、网络层发生重大事故阻断时的备用系统的自动切换，都必须涉及到多个厂 商的s d h 网管系统。目前需要统一丌发的是网络层和业务层的网管系统。其要求 按照有关的i t u 、e t s i 的标准和各厂商的信息模型。 数字数据网( d d n ) 的网管就结构而言，d d n 分为传输层，用户接入层，用户 层。d d n 的传输层，用户接入层的设备及网管系统都是不同厂家的。且不同厂家的 网管设备不能互相连通。而d d n 需要丌通v p n 业务，这就需要建设d d n 的兼容网 管，以使其能够对全网进行管理。 此外还有中国公用分组交换网( c h i n a p a c ) 、n o 7 信令网、数字同步网、同步 网、移动网等，它们的网管系统都采用7 f m n 管理，少数系统可以兼容多厂商设备。 通过以上对我国当前网络管理的建设情况的介绍可以得出：计算机网领域的 统一管理相对简单。从我国情况看，计算机网络体系结构以t c p i p 为主，其他的 如s n a ，d n a 等网络体系结构基本上用的很少，因此我们做综合网管时可以忽略其 他网络体系结构。局域网内基本上以以太网为主，像令牌环，令牌总线等使用较 少的局域网络结构也先忽略。不过管理系统必须具有开放性使其可以任意添加新 的管理内容。这样本来网络技术体制多样性可以人为的做一些简化。 电信专业网络复杂，网络设备多元化，有些不同厂家设备还不兼容。因此造 成综合网管的困难。甚至各专业网内的综合管理还没有形成。因此电信网的综合 管理应是综合网管研究的主要内容，同时应兼顾s n m p 管理的i p 计算机网。 将电信网综合管理并且同时兼顾管理计算机网的综合管理系统需要从体系结 构和信息模型方面考虑。因此我们提出几个问题，带着这几个问题我们逐渐进入 我们论文的中心。 1 如何统一管理各个技术体制不同专业网? 2 什么管理系统比较合适综合网管实现? 3 什么样的信息模型描述语言可以做到与管理协议无关? 下面的几节我们通过对当前网络管理体系和管理信息模型的分析将会得出正 确的答案。 2 2综合网管综述及管理环境 下面先从第一个问题入手，看看我们陔如何统一管理各个专业网? 目前，基于各分立的已有的网管系统来建设综合网管信息的方法有三种”1 ： 在已有网管系统之上再加一级管理系统的综合化方法； 在有信息交互需求的网管系统之间进行两两翻译的翻译法； 各已有的网管系统采用公共信息模型和功能集的标准化方法。 i j 第二章网络管理综述及抽象代理的提出 第一种方法简单可行。它在对原有网管系统不作改动或少量改动的情况下， 可以实现高一层次级别的管理。第一种方法是常用的方法。 第二种方法已有现成的支持标准。t m f 和x o p e n 联合开展的j i d m 任务组开 发出了s n m p c m i p c 0 r b a 互操作的静态规范描述和动态交互式转化方法； 第三种方法的实现显然需要投入大量的精力和时间。它不是一个短期的任务， 而是网管系统的一场革命，它需要制定出一系列的标准。 毫无疑问，第三种方法是最彻底的综合网管方法。综合化效果应该是最佳的。 但是这种方法，等于目前所有的网管系统都需要被统一标准替换，这样的工作量 是非常巨大的。加之，此类国际标准还没有制定出。 第二种方法虽然有了相应的标准，但是如果完全按照标准两两翻译的话，由于 综合网管信息量非常大，这样在对网络管理信息模型、网管协议翻译转换过程中， 大的工作量会造成综合网管效率低下。因此此方法适合信息量不大情况下的使用。 我们的综合网管系统为做到与原有网络管理系统的平缓过渡，并且能够利用现 有的网管在各自领域发挥的优势，因此将建立在各专业网管基础上。在各专业网 管上再添加一层管理者，在新的管理层上实现综合管理，从而解决专业网管系统 f b j 的”信息孤岛”问题。 这也就是说我们的综合网管首先采用第一种方法。实际上，后面具体讲解本综 合网管框架时会发现本框架是上述三种方法融合。后面将看到第二种方法和第三 种方法在该综合网管中的运用。 为了上层管理者管理方便，应该构造个独立于网络技术体制的抽象管理平 面，使上层管理者看到的所有网络是同一个“平面”。抽象代理正是建立在这样的 需求之上的。抽象代理作为综合网管系统的代理部分，它为上层管理者提供统一 抽象的平面，使被管子网的网络体制、网络管理体制对上层管理者透明。 综合网管及抽象代理所处的环境如图2 1 所示。 上层管理者管理若干网络体系结构异构、网管体系结构异构、网络管理协议异 构的专业子网。异构子网各自维护一套专业管理信息库。它们向综合网管提供 s n m p 、c m i p 、c o r b a 接口。 为了实现综合网络管理的目标，我们利用“虚拟网络管理”概念。将被管专业 子网抽象为一个虚拟网络，该虚拟网的网管代理即为抽象代理。抽象代理在减小 了不必要的信息细节的基础上将由网络管理体系结构异构性而引起的上层管理系 统工作的复杂性交给抽象代理去完成。上层管理系统对网络的管理仅从大的方面 进行全局性调配与管理。细节管理留给各专业网管，各专业网管都要映射到虚拟 网络管理上。 虚拟网络的管理信息库称为抽象信息库。抽象信息库为上层管理者提供对被管 对象的接口。它的数据主要是抽象网络层的管理。抽象信息库的建立是抽象代理 综合网管中抽象代理及信息模型的研究 实现的第一步。 一一。悯0 0 r 珏a s n m p 。 。一，。 j 一一。 。一一一。 ( 麈叛一络) 圈2 1抽象代理所处环境 2 3综合网管的管理体系结构及信息描述语言确定 综合网管及抽象代理环境确定之后，我们应选出适合抽象代理实现的管理框 架。下面首先从管理框架、管理信息模型两个方面介绍并比较几种网络管理框架。 最后得到抽象代理实现框架体系，及抽象信息使用的描述语言。也就是回答提出 的第二个和第三个问题。 2 3 1常用的网管体系框架介绍 s n m p 体系结构： r f c l l 5 7 描述了s n m p 中所用的代理管理者模型。一个s n m p 代理是一个软件， 它能够回答来自s n m p 管理者对关于m i b 中所定义的信息的各种查询。任何一个提 供m i b 信息给管理者的网络设备都有一个s n m p 代理。 s n m p 采用u d p 作为传输层协议，它不需要依靠在代理和管理者之间保持连接 来传输信息。 s n m p v l 定义了五种消息类型：g e t r e q u e s t ，g e t r e s p o n s e ，g e t n e x t r e q u e s t ， s e t r e q u e s t ，t r a p 。s n i p v 2 又增加了两个消息：g e t - - b u l k ，可以使管理者检索 大块数据，尤其是一个表的多行数据：i n f o r m ，使管理者可以向另一个管理者发 送陷阱类型的信息。 目季 、毫、，黔 第二章州络管理综述及抽象代理的提出 s n m p v l 没有管理者之间的通信，s n m p v 2 作了改进。因此，s n m p v l 与s n m p v 2 在管理组织模式上有所不同。s n m p v l 采用集中式管理模式，s n m p v 2 形成偏平式 管理模式。如图2 2 所示，其中空心圆代表管理者，实心圆代表代理。 ，硐。 集中式管理模式 扁平式管理模式 剧22s n m v l 与s n m p v 2 的管理组织模式 s n m p 有很多局限性：s n m p 采用论询机制监测网络，使其大量浪费带宽及处理 时问； s n m p 陷阱是没有认证的，在u d p i p 被用来发送陷阱消息的典型情况下， 代理不能确保一个关键消息已经到达管理站；s n m p 协议的安全措施很弱。 o s i t m n 体系结构。“： o s i 网络管理标准是由( ) s i 和i t u t 联合制定的。o s i 网络管理标准采用典 型的管理者代理模型，将管理应用划分为配置管理、故障管理、性能管理、安全 管理和计费管理五个功能域。 管理者和代理进程之间的通信使用了c m i p ( 公共管理信息协议) ，c m i p 是面 向连接的。 8 0 年代中期引入的t m n 电信管理网是运用o s i c m i p 网管体系的典型，现在已 成为全球接受的公共电信网络管理标准。 与s n m p v l 、s n m p v 2 相比，t m n 的管理组织模式是层次模型的。如图2 3 所示： 图2 3层次型管理组织模式 从理论和技术标准看，t m n 是一组原则和为实现原则中定义的目标而制定的一 系列技术标准和规范；从逻辑和实施方面考虑，t m n 就是一个独立的管理网络，是 各种不同应用的管理系统，按照t m n 的标准接口互联而成的网络，这个网络在有 l o 综合网管中抽象代理及信息模型的研究 限的点上与电信网接口。与电信网的关系是管与被管的关系，是管理网与被管理 网的关系。t m n 及电信网的总体关系如图2 4 所示： 图中操作系统( o s ) 代表实现各管理功能的处理系统，工作站代表实现人机 界面的装置，数据通信网提供管理系统与被管网元之间的数据通信能力。 r 一一一一一一一一一一一一一一一一一 幽24t m n 与电信网的关系 t m n 标准通过一种有组织的体系结构和标准化的管理接口，实现丌放的、多厂 商环境下复杂的电信网络和业务的端到端的综合管理。t m n 的体系结构包括四个方 面：t m n 的逻辑分层体系结构、功能结构、信息结构和物理结构。 逻辑分层体系结构是在对电信网络管理进行需求分析的基础上提出的分层管 理概念，它把整个t m n 分为网元管理层( e m l ) 、网络管理层( n m l ) 、业务管理层 ( s m l ) 和事物管理层( b m l ) 。对于每层又从功能结构、信息结构和物理结构三 方面进一步描述。网元管理层对网元的管理包括收集和预处理网元的相关数据并 在网络管理层和网元之间提供网关功能。网络管理层的功能是对由各网元互连组 成的网络进行管理，包括网络连接的建立、维持和拆除，同时进行和上层业务 管理层的交互。业务管理层的主要功能是满足和协调用户的需求。事物管理层管 理功能包括业务的预测、规划等。 功能结构从逻辑上描述了t m n 内部的功能分布，引入了功能块和参考点概念， 并将管理功能分为性能、故障、配置、记账和安全管理五大类，使得任意复杂的 t m n 管理业务可以通过重用各种标准的功能块得以实现。 信息结构包括信息模型和信息交换两部分，前者主要采用面向对象的信息建 模技术将网络中和管理相关的资源抽象成m b ，功能结构中的管理功能将映射成 m i b 中对象的一系列行为：后者主要通过管理者代理模式，描述功能结构中管理 功能的具体实施。 物理结构是实现t m n 功能结构中各种管理功能所需要的物理配置的结构。接 口是t m n 物理结构中的概念，功能结构中参考点可以映射成物理结构中的接口。 ：藏l岭，一 鹫一 甲罩；丢兰黼而毫1意竺 叹、夕函一 一霉一 第二章网络管理综述及抽象代理的提出 t m n 的主要接口有q x ，q 3 ，x 和f 接口。t m n 解决互连、互通和互操作的主要方法 是通过标准化的接口，只要有标准化的接口和协议就能使各节点的互连互通具有 可能性，管理应用就可以进行互操作。 o m gc o r b a 体系结构： c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r e h it e c t u r e ) 是对象管理组织( o f i g ) 为解决分佰式处理环境( d c e ) 中硬、软件系统互连而提出的一种解决方案。它结 合了计算机工业的两个重要趋势：面向对象软件丌发和分布式计算技术，因此 c o r b a 可以提供异构分布式j 不境下不同机器上的不同应用的互操作能力和将多个 对象系统无缝互连的能力。c o r b a 是一种被广泛承认的、具有良好应用前景的系统 集成标准。 c o r b a 的底层结构是基于面向对象模型的，由o m g 接口描述语言( i d l ) 、对 象请求代理( o r b ) 和i i o p 标准协议( i l o p ) 3 个关键模块组成。 c o r b a 对象的互通信要以对象请求代理o r b 为中介，这种互通信可以在多种流 行通信协议( 如t c p i p 或i p x s p x ) 之上实现。在t c p i p 上，来自于不同开发商 的o r b 用i l o p 标准协议进行通讯。c o r b ao r b 最显著的功能是对应用程序或是其 他o r b 的请求予以响应实现细节对软件丌发者的透明。在c o r b a 应用程序运行 期间，o r b 负责查找并调用远程计算机上的对象、不同编程语言之问的参数转换 ( 如c + + 到j a v a ) 、用动态方法调用激活远程对象等等。 对象的实现( o b j e c ti m p l e m e n t a t i o n ) 通过i d l 静态骨架( i d ls t a t i c s k e l e t o n ) 或动态骨架( d y n a m i cs k e l e t o n ) 的调用来接受请求。如图2 6 所示： 调用远程的对象，客户端首先获取它的对象引用。客户端在进行远程请求时 使用与本地请求相同的代码，只不过用对象引用代替了远程实例。当o r b 检测对 象引用并发现目标是远程对象的时候，它会调度这些引用，把请求转移到网络上， 从而连接到远程对象的o r b 上。o r b 可以从对象引用中判断出目标对象是远程的， 客户端却做不到这一点。当客户端发出请求时，对象引用不用去分辨目标对象的 位置。这保证了对象位置的透明性c 0 r b a 的这些基本原理简化了分布式对象的 计算机应用的设计。如图2 7 所示： 综台网管中抽象代理及信息模型的研究 图2 7c o r b a 对象远程调用 c o r b a 的分布性有很多优点。例如，可以通过c o r b a 完成基于对象模型的 服务器端应用系统，解决系统负载的问题。考虑到当前的负载及以后可能达到的 负载情况，用o r b 可以在多个服务器之间实现负载均衡。当系统负载较重时可以 更充分地利用系统硬件资源。 如果应用系统需要很高的稳定性，可以利用c o r b a 提供的容错机制。c o r b a 的容错机制不仅能实现负载均衡，还能使每一个对象同时在两个或多个服务器上 运行，当其中的一个出现故障时，系统能自动切换到另一个服务器。如果多个服 务器的硬件配置相同，服务器会拥有很高的稳定性。 这些优点对网管系统同样很有用。 c o r b a 对象可以用任何一种c o r b a 软件丌发商所支持的语言，如c 、c + + 、j a v a 、 a d a 和s m a l lt a l k 等等来编写。同样，c o r b a 对象可以运行在任何一种c o r b a 软 件开发商所支持的平台上。目前，对于较为流行的编程语言( 包括c + + 、s m a l1 t a l k 、 j a v a 和a d a9 5 ) ，已经有了许多第三方的o r b 。 o m g ( 对象管理组织) 已经提出了基于c o r b a 的网管系统的体系结构及使 用c o r b a 的方法实现基于o s i 丌放接口和o s i 系统管理的概念”1 。 在c o r b a 网络管理框架中，管理系统是c o r b a 客户机，管理代理是c o r b a 服 务器管理者和代理之间的通信通过o r b 支持实现。在t c p i p 网络中，通信用 i n t e r n e ti n t e r - - o r bp r o t o c o l ( i i o p ) 。在基于c o r b a 的管理框架中，m i b 对 象被定义成i d l 接口。管理方法通过激发对象操作来完成。 c o r b a 的跨平台分布性使其可以提供一种核心方案，使c o r b a 管理者为不同管 理平台的用户提供统一的接口。如图2 8 所示： 图2 8 c o r b a 为异网管理平台提供一致接口 第二隶网络管理综述及抽象代理的提出 一个c o r b a 管理者能直接与若干c o r b a 代理通信。目前，方案间的协同工作 是通过c o r b a 委托代理实现的。委托代理执行信息模式问以及协议操作间的翻译 工作。它的体系结构如图2 9 所示1 ： 圈 2 9 c o r b a 委托代理执行管理平台间翻译 图2 9 实际上反映了利用c o r b a 实现综合网管的一种方法。即两两翻译的方 法。 c o r b a 委托代理用于管理t c p i p ，o s i ，n t 网络节点及应用程序。若用这种方 案管理t c p i p 网，则在c o r b a 和s n m p 框架脚进行翻译。若管理o s i 网，在c o r b a 和系统管理问进行翻译。若管理n t 网资源，则在c o r b a 和d c o m 框架间进行翻译。 c o r b a 代理通过i l o p 与c o r b a 管理者通信。为了管理整个网络，c o r b a 代理之间 也可通过i i o p 协同工作。这种接口是一个c o r b a 代理提供给另一个代理的。这一 切需构造一个分布式网络管理体系结构，在此结构中一个c o r b a 代理能给其他的 代理提供管理服务，并对其他管理平台的代理而言执行管理者的角色。 当前比较流行的其他分布式技术还有m i c r o s o f tc o m d c o m 、j 2 e e 技术。对于 网管系统来说，由于c o m d c o m 的接口定义语言i d l 不支持继承以及缺乏在u n i x 平台的支持，而n t 的网络稳定性还有待于提高。因此，在c o m d c o m 规范上实现 网管应用还没有得到广泛的应用。对于j 2 e e ，由于实现语言单一，主要集中在j a v a 平台，而虚拟机的机制不可避免地带来效率的降低。 因此c o r b a 是对于异网管理环境下最有力的分布式技术。 2 3 2几种常用网管体系管理信息模型介绍与比较 网络管理很大一部分是对网络中资源的管理。网络中的资源是指网络中的硬 1 4 综合网管中抽象代理及信息模型的研究 件、软件以及所提供的服务。为了表示网络资源，定义了信息模型这一概念，其 主要内容就是将要被管理的资源抽象为被管对象( m a n a g e do b j e c t ) 。 从网络资源中抽象出来的被管对象的集合为管理信息库m i b 。m i b 是一个概念 上的数据库，由分布在网管中心的m i b 及所有代理系统中本地m i b 的集合组成。 m i b 存储关于网络系统的配置、目前和历史的状况、故障记录、安全代码等信息。 对m i b 的操作，可以使管理者了解或修改网络资源，达到管理网络的目的。 一个定义和构建m i b 的通用性框架结构，被称为管理信息结构( s m i ) 。管理信 息结构制定了能够在m i b 中使用的数掘类型及怎样表示和命名m i b 中的资源。m i b 采用一个层次化、结构化的形式。由于o s i ，s n m p ，c o r b a 这三种管理框架的丌发 动机不同导致相关的信息模型的不同。三种管理框架的被管对象在m i b 中采用的 组织结构，被管对象所使用的数据类型都有不同。 首先列出三种管理框架的被管对象在管理信息库中的结构图2 1 0 。 扩 受显：渺。 m ) 如果o s i 系统管理的管理者要找到从此地址出发的v c c 需要从目录服务器中找 到代理的地址并发送带有定界和过滤条件参数的查询请求忽略连接建立的过程应 用层的包的个数( 考虑请求和响应两个方向) 是2 个用于与目录服务器打交道，2 + m 个用于查询对象，总共m + 4 个。而对于c o r b a 则需2 * n 个用于v c c 对象与交易服务 器交互，2 个用于客户和交易服务器交互，2 * m 个用于客户查询结果，总共2 $ ( n + m + i ) 个。显然采用一对一映射方法的基于c o r b a 的网络管理比基于o s i 系统管理的网 络管理会产生更多的网络管理流量采用- - x i 一映射的方法将c o r b a 应用到网络管 理中的另一个重要的问题是性能问题。一个网元它可能包含上万个管理对象实例 一个有上万个c o r b a 接口实例的网元系统的性能和可行性需要进一步研究。 因此我们采用翻译语义的方法。 综合网管中，真正的综合统一到抽象代理与上层管理者的接口，即网络管理 层采用统一的信息描述及管理协议。 构造网元层抽象信息模型和上层统一的抽象模型实际上是采纳综合网管的第 三种方法已有的各网管系统采用公共信息模型和功能集的标准化方法。 首先抽象代理建立抽象网络节点信息模型，也就是抽象网元层信息模型接 口，其次在原有专业网管理系统不变的条件下，抽象代理管理构件通过映射、 综合、统计为上层管理系统提供统一的管理数据。 抽象代理采用两级结构。对上层管理者抽象代理作为服务器端，响应要求。 它为管理者提供被管虚拟网络的统一接口，被管对象位置对上层管理者来说是透 明的。抽象代理上层作为一级服务器对被管对象的实现需从各专业网管取得网元 及部分网络信息模型的数据。因此抽象代理上层又作为客户端，而内嵌到各专业 子网中的部分抽象代理作为第二级服务器。二级服务器中接口部分是抽象出的统 一网元被管对象信息。映射部分根据宿主子网采用的管理体系结构，将管理实现 映射成s n m p ，c m i p 操作语句，或直接操作用c o r b a 管理的被管对象。二级服务器 的接口数据只作为抽象代理网络层管理被管对象的属性，而对网元进行增、删、 修改等管理工作几乎没有或很少。 此外也可将新兴的技术引入此模型，比如说在对上层管理者与抽象代理之间 加一层w e b 服务器。 虽然建设综合网管系统有着以上的优势和必要性。但建设综合网管系统不是一 第二章网络管理综述及抽象代理的提出 件简单的事情，存在着很大的复杂性，包括多方面的综合要求和综合内容。对管 理信息模型抽象统一就是综合网管中重要的步。因此下面将重点介绍综合网管 中的信息模型。 综合网管中抽象代理及信息模型的研究 第三章抽象信息建立方法 f 如上章所述，对网元层信息模型不能采用一对一的翻译方法得到抽象信息 模型。而且抽象信息模型是大粒度的网元描述，只作为抽象网络层信息模型的数 据而被提取。 在还没有制定出综合网络的统信息模型标准之前，如此众多的网元被管对 象中哪些是抽象网元信息库所需要的被管信息呢? 网络层抽象信息如何统? 这样就引出本章的主要内容，抽象信息模型的提取。 3 1 抽象信息模型建立的一般理论方法 3 1 1网络分层 通过研究多种专业网络管理信息模型，得出为建立抽象信息模型首先需要 进行虚拟网络功能结构的分层，然后按照分层管理的思想方可提取出屏蔽各专 业网络技术体制的信息模型。 图2 1 所示的虚拟网是一个综合电信网、计算机网的多专业信息网络。先 从逻辑上将虚拟网划分为几个大的层次。： 最底层由卫星通信网、光纤通信网、微波和短波通信系统构成的基本传输 网： 其上是各种话音、数据通信业务子网。这些业务子网有电话交换网、数字 数据网、分组帧中继交换网等； 在数据业务网之上还有计算机网和其他专用网络构成的业务子网。 每个大层次内还有更进一步的层次划分。上下层之间的关系为客户服务 者之间的关系，上层是顾主层也叫客户层，下层是服务层。服务层为客户层提 供服务，客户又依赖于服务层提供的服务。 图3 1 表示了网络功能分层图。该图是在电信网中提出的，但是它也可以 用来说明计算机网。 a p 代表服务层和顾主层之间的接入点：t c p 代表路径终结点；c p 代表连接 点。 在分层基础上，将层网络的逻辑功能实体映射成被管对象，然后按层抽 象各专业网的共同特征就得到了该层的抽象信息模型【6 】【l 7 1 。 当然有些无连接的网络层，像i p 网络层，其路径是不可直接得到的。这 样的情况，可通过收集多个网元的大量被管对象得到，比如说路出表可以反映 第三章抽象信息建立方法 出一个包所经过的路径。也可反映无连接的特性，返回为空。 下面举例说明分层网络，并按功能提取被管对象的一般方法。 o m 肆越 跆托 弼热连援 蜒站走接 菇轻 搏 娶 。擅- - o t 5 1 受 5 擅仨p 恼 + 、一 t c r 幽3 1 网络功能模型 3 1 2分层抽象信息举例 虚拟网络底层是传输网络层。传输网为各类电信业务网提供传输通道，对 它的管理主要有三个范围，对准同步数字系列网( p d h ) 网络的管理：对同步 数字系列( s d h ) 网络的管理；对接入网a n 的管理。由于p d h 系统中用于管理 的开销比特比较少，因此对于p d h 系统的管理受到了一定的限制。加之，此方 面资料不全，暂不考虑p d h ，以下讨论只针对传输网的s d h 网络和接入网。