（计算机软件与理论专业论文）基于分布式的网络管理系统的研究与实现.pdf

上洛大学硕士学位论文 摘要 以互连网为核心的技术革命，正给人类工作、生活乃至生存带来巨大变化。 网络凭借其信息量大、信息传递快捷、资源分布共事及可利用的协同计算能力， 得到了越来越广泛的使用。当前网络发展的特点是规模越来越大，异构性越来越 强，结构越来越复杂，新技术的出现更是日新月异。与此同时，网络管理技术也 在飞速发展，传统的网络管理技术已不能适应网络飞速发展的需求，综合网络系 统管理技术也因此应运而生。综合网络系统管理作为网络通信领域的全球性研究 热点和关键技术制商点备受瞩目。 本文先对网络管理基本技术进行了简单的介绍，接着较详细的阐述了配置管 理和故障管理所应完成的功能及其实现的技术。据此，我们开发了基于分布式的 网络管理系统s h u c e n t e r ，该系统实现了配置管理中重要的拓扑管理模块，同时 还实现了资产管理以及与故障管理相关的事件服务模块。在我们所实现的各种服 务中都采用了c o m d c o m 组件对象模型。为了达到可扩展的要求，我们还采 用了三层体系结构的设计方式，使得系统在整体上表现出了良好的可扩展性、可 重用性。该系统的服务模块可以分别安装于不同的计算机上，充分利用了网络的 可分布特性。s h u c e n t e r 完全遵循了国际标准s n m p 协议。专家系统作为一 种人工智能技术在网络管理上的应用正在变得更加广泛，我们也将其引入到了网 络管理系统中。通过对基于规则推理，基于事件推理等技术的使用以及在模糊推 理等匹配策略的共同作用下，大大提高了网络管理的性能并简化了操作。 本系统s h u c e n t e r 已经应用于上海大学计算中心网络教学网，并取得了比较 好的效果。本项目由上海市教委发展基金资助，项目编号为0 1 a 3 8 。 关键词：s n m p ，拓扑管理，资产管理，事件服务，基于规则推理 圭鲎盘堂亟望焦逢塞 a b s t r a c t t h e t e c h n o l o g y r e v o l u t i o nw i t ht h ei n t e m e ta si t sc o r eh a sb e e nb r i n g i n gt r e m e n d o u s c h a n g e s t oo u r p e o p l e sw o r k ，l i f e ，a n d e v e no u rs u r v i v a l t h a n k st oi t s h u g e i n f o r m a t i o nc a p a c i t y , f a s ti n f o r m a t i o ne x p r e s s i n gs p e e d ，s h a r e dr e s o u r c e sd i s t r i b u t i o n a n di t sa p p l i c a b l ec o o p e r a t i v ec a l c u l a t i n gc a p a b i l i t y , t h ei n t e m e th a sb e e nu s e dw i t h a n i n c r e a s i n g n u m b e ro fp e o p l e c u r r e n t l y , t h ei n t e r n e t d e v e l o p m e n th a s b e e n w i t n e s s e df e a t u r e so fl a r g e r s c a l e ，s t r o n g e rd i f f e r e n tc o n s t r u c t i n g ，m o r ec o m p l e x s t r u c t u r ea n dt h en e wt e c h n o l o g yc h a n g i n gw i t he a c hp a s s i n gd a y w i t ht h er a p i d p r o g r e s s o ft h en e t w o r km a n a g e m e n t ，t h et r a d i t i o n a ln e t w o r km a n a g e m e n tc a n n o t a d a p tt h ef a s td e v e l o p m e n to f t h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n ym o r e t h e r e f o r e ，t h e c o m p r e h e n s i v en e t w o r ks y s t e mm a n a g e m e n tt e c h n o l o g ye m e r g e sw i t ht h et i m e s r e q u i r e a st h eg l o b a lh o tr e s e a r c h i n gt o p i ca n dt h et o pp o i n to ft h ek e yt e c h n o l o g y , t h ec o m p r e h e n s i v en e t w o r ks y s t e mm a n a g e m e n th a sa t t r a c t e dm o r ea n dm o r e p u b l i c a t t e n t i o n t h i sp a p e rf i r s tg i v e sab r i e fi n t r o d u c t i o na b o u tt h eb a s i ct e c h n o l o g yo ft h en e t w o r k m a n a g e m e n t ，a n d t h e nm a k e sad e t a i l e dd e s c r i p t i o na b o u tt h ef u n c t i o n st l l a ts h o u l db e c o m p l e t e di nt h ec o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ta n df a i l u r em a n a g e m e n ta sw e l la ss o m e t e c h n o l o g i c a ll i n k si nt h ei m p l e m e n t a t i o n b a s e do nt h a t o u rw o r kt e a md e v e l o p e d s h u c e n t e r , a l ld i s t r i b u t e d b a s e dr l e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mt h a th a sr e a l i z e dt h e m o s t i m p o r t a n t m o d u l e o f t o p o l o g ym a n a g e m e n t ，t h e a s s e tm a n a g e m e n ta sw e l la st h e e v e n ts e r v i c em o d u l er e l a t e dt ot h ef a i l u r e m a n a g e m e n t 、 k a l s o a d o p t e dt h e c o m d c o mg r o u t ) w a r eo b j e c tm o d e li n e v e r ys e r v i c eo ft h ei m p l e m e n t a t i o n i n o r d e rt om e e tt h er e q u i r e m e n to fe x p a n s i b i l i t y , w ea d o p t e dad e s i g no f t h r e e 1 a y e r s y s t e m a t i cs t r u c t u r et oe m b o d y t h es y s t e m sw h o l ee x p a n s i b i l i t ya n dr e u s a b i l i t y t h e s e r v i c em o d u l eo ft h i ss y s t e mc a nb ef i x e di n t od i f i e r e n tk i n d so f c o m p u t e r s 。w h i c h m a k e saf u l lu s eo ft h en e t w o r k sf e a t u r eo fd i s t r i b u t i o nt h ei m p l e m e n t a t i o no f s h u c e n t e r c o m p l e t e l ym e e t s t h er e q u i r e m e n to fi n t e m a t i o n a ls t a n d a r d t h a ti s 。s n m p p r o t o c 0 1 a s a l li n t e l l e c t u a lt e c h n o l o g y , t h ee x p e r ts y s t e mh a sb e e nu s e dm o r ew i d e l y i nt h en e t w o r km a n a g e m e n t w ea l s oi n t r o d u c e di ti n t ot h en e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m t h r o u 曲t h ea p p l i c a t i o no ft e c h n o l o g yb a s e do nr u l er e a s o n i n ga n de v e n t r e a s o n i n ga n d u n d e rt h ei n f l u e n c eo f m a t c h i n gs t r a t e g i e ss u c h a sv a g u e r e a s o n i n g ，t h e p e r f o r m a n c eo f n e t w o r km a r l a g e m e n th a sb e e ni m p r o v e da n dt h eo p e r a t i o nh a sa l s o b e e ns i m p l i f i e d t h i sk i n do fs y s t e mh a sb e e np u ti n t ou s ei nt h et e a c h i n gn e to fc o m p u t i n gc e n t e r , s h a n g h a iu n i v e r s i t ya n dh a sa c h i e v e dg o o de f f e c t t h ep r o j e c tj sf i n a n c e db yt h e d e v e l o p m e n t f u n do f s h a n 妫a ie d u c a t i o n a lc o m m i s s i o n i t ss e r i a ln u m b e ri s0 l a 3 8 k e yw o r d s ：s n m p ，t o p o l o g ym a n a g e m e n t ，a s s e tm a n a g e m e n t ，e v e n ts e r v i c e r u l e b a s e dr e a s o n i n g 上海大学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符 合上海大学硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名 主任： 委员： 导师：冶轧 答辩日期：怠一；、 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谓 的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他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。 签名： 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、便用学位论文的规定，即：学校有权保留 论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名： 日期： n 圭盘查茎塑鲎垡逢童 图 附 附 附 附 图示目录 2 - 1网络管理一般结构， 2 2 网络管理系统的层次 2 - 3 基本管理系统结构8 2 - 4s n m p v l 管理信息报文格式1 3 2 - 5 第一种p d u 格式1 3 2 - 6 t r a pp d u 格式1 4 2 7s n m p v 2p d u 的统一格式1 5 2 - 8s n m p 应用实例1 6 2 - 9s n m p v 3 协议实体的结构1 7 2 1 0s n m p v 3 报文格式，1 7 3 - 1c a k e 与主干网络间的连接中断2 l 3 - 2 事件管理2 2 3 - 3 故障报警2 4 3 _ 4 故障标签2 4 4 2 r b r 报警，2 8 4 3 c b r 结构图2 9 5 1s h u c e n t e r 体系结构图 5 2 s h u c e n t e r 框架结构 5 - 3 拓扑服务通信模型 5 - 4 拓扑实例 5 - 6s h u c e n t e r 用户身份验证通信模型 5 7s o c k e t 通信流程图 5 - 1 1 轮询端代理流程 录图1s h u c e n t e r 登陆界面 录图2s h u c e n t e r 报错信息 录图3s h u c e n t e r 主界面 录图4s h u c e n t e r 提示框 3 2 ，3 3 3 7 4 3 ，4 5 4 6 4 9 5 7 ，5 7 5 7 5 8 图 图 图 图 图 图图 图图 图图 图 图图 图图 图 图图 图 图 图 圭遂查茎亟堂垡逢耋 附录图5 拓扑设置5 8 附录图6 拓扑结果5 9 附录圈7 右键子网搜索5 9 附录幽8 客户机右键菜单5 9 附录图9 事件查询窗口6 0 附录图1 0 事件图形统计6 0 附录图1 l系统用户管理6 1 附录图1 2 增加系统用户一6 l 附录图1 3 系统用户授权设置6 2 附录图1 4 系统用户授权管理6 2 附录图1 5 端系统扫描策略6 3 附录图1 6 增加端系统扫描策略6 3 附录图1 7 端系统扫描结果“ 附录图1 8 端系统图表选择6 4 附录图1 9 图表类型显示6 4 附录图2 0m i b 查询6 5 附录图2 1m i b 查淘结果显示6 5 附录图 附录图 附录图 附录图 附录图 附录图 附录图 2 2 表格查询 2 3 区间搜索设置 2 4 区间搜索结果 2 5 拓扑图设置 2 6 事件服务设置 2 7 门限设置 2 8 事件查看 v i 6 7 6 7 6 8 酷 的 圭盘盘茎亟堂焦迨塞 表格目录 表2 - 1 网络管理系统的组成部分一 表2 2a s n 1 类型 ，6 1 0 表5 1 应用服务功能描述3 4 表5 2 数据库操作服务和安全服务功能描述3 4 表5 - 3 通信服务层功能描述3 4 表5 - 4 路由器信息描述表r o u t e r t a b 3 8 表5 - 5 接口信息描述表i n t e r f a c e t a b 3 8 表5 6 路由信息描述袭r o u t e t a b ，3 9 表5 7互连信息描述表c o n n e c t l 0 n t a b 3 9 表5 - 8 出错信息表 表5 - 8 出错信息表( 续) 4 9 5 0 圭遂盘兰亟堂垡逢耋 第一章概述 1 1 当前计算机网络发展的状况 计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，对计算机的组织方式产 生了深远的影响。它是一些设备和线路的集合这些设备和线路可以提供由一台 计算机到另一台计算机传送数据的方法，而且可以使在不同地点的用户分享信息 资源。 计算机网络对于商业世界甚至对于人们的日常生活都是越来越重要了。计算 机网络日益成为个人和企事业单位日常活动必不可少的工具之一。许多公司、大 学和国家机关每天都要利用网络上的数据业务( 如e m a i l ) 、视频业务( 如电视 会议) 和话音业务( 如p 电话) 来保证他们的生存和发展。据新闻媒体报道， 2 0 0 3 年，全世界的电子商务市场的年营业额达到2 万亿美元。但同时网络的安 全问题又导致了巨大的经济损失，如2 0 0 3 年8 月爆发的“冲击波”病毒在短短 一周内就给全世界造成了几十亿美元的损失，目前每年病毒给全球经济所造成的 损失平均在1 3 0 亿美元左右。现在，大量的病毒严重地影响着人们正常的工作和 生活；另一方面网络的规模越来越大，新技术、新设备的广泛应用使得网络的结 构目益复杂，而且联网设备大都是异构型设各，由不周的制造商提供，处于多协 议栈环境中。同时，不同的网络业务对网络性能的要求也多种多样。 在这种情况下有效地管理网络资源，对网络进行有效的配置，从而可以进行 合理的故障、性能和安全管理更是愈发受到人们的重视。为了保证网络的正常运 转，让一个或几个网络管理者去维护一个网络，其性能价格比远远不如让一个系 统自动地完成大部分工作，而管理者仅完成一些必须任务的性能价格比来的高。 1 2 网络管理的发展概况 过去那种由一个网管中心对全网进行集中式管理的好处是网管中心掌握全 网的详细情况，可以实现最佳的资源调度。但随着网络向大型化、多样化发展， 平台集中式网络管理模式暴露出了它的局限性：是网管中心必须有强大的处理 能力，但事实上，存取和处理管理数据的速率往往超出了网管平台的处理能力， 集中式网管系统无法管理对数据传送速率要求较高的网络，因而不具备伸缩性； 二是应用程序与数据的分离带来访问数据的时延长、管理效率低的问题；三是管 理任务集中在网管平台，使网管平台成为网络的瓶颈，当网络规模很大时，网络 管理信息的传递就会对网络构成一定的冲击，导致网络健壮性差；四是因为没有 统一的语义来解释不同资源的操作行为，使集中式网管系统很难胜任异构网络的 管理。 正因为如此，国际上的网络管理正在向分布式发展。简单地说，分布式管理 的真正含义是“就地管理”，即由最近的一个区域管理中心进行管理。一个大型 网络系统一般可以根据地域、功能、安全等因素划分成多个相对独立的管理域。 分布式网络管理将设立多个域管理进程，域管理进程负责对本管理域内的管理对 象进行管理，同时管理进程之间可进行协调和交互，以实现网络管理的全局性目 标。这样，管理功能分散给多个域管理进程，提高了各管理域的自治性，减少了 第1 页 上洛太学硕士学位论文 中央网管平台的负荷，也就降低了对管理中心的处理能力要求。同时还大大减少 了网络管理信息的传递，从而减小了网络时延，使管理更为高效。 当前网络管理技术领先的两个模型是建于t c p p 上的s n m p 协议管理标准 和o s i 提出的c m i p 协议管理标准。其中，c m i p 标准是支持面向对象的，它支 持属性和操作。比较难实现，而s n m p 支持标量数据则相对容易实现。如同t c p i p 是网络的工业标准一样，s n m p 也已是业界事实上的标准，被广泛地应用于各个 网络管理系统。 s n m p 简单网络管理协议开始于7 0 年代。起初，因特网控制报文协议i c m p 发展成为一种管理网络的方法。该协议基于t c p 坤在当时起了很大的作用。 但是，随着网络的舰模越来越大，i c m p 的低效率满足不了要求，其给予的信息 对于制定网络决策通常是不够的。在这种情况下，工业界需要一个新的标准网络 管理协议来规范。于是互联网工程任务组i e t f ( i n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 实现的s n m p 得到了发展，很多厂商都支持s n m p ，s n m p 在i n t e m e t 中十分兴 旺发达，成为一般用户首选的网络管理标准。由于s n m p 的广泛使用，为了满 足更多要求，s n m p v 2 扩充了s n m p 的些功能，部分弥补了s n m p v l 的一些 不足，而在s n m p v 3 中又重点增加了安全方面的特征。 由于存在着对网络管理工具的迫切需求，许多厂商开发了网络管理产品。大 部分网管产品都有一定的通用性，可适合多种网络管理的需要，而且是软硬件结 合的。如m 的n e t v i e w ，是能支持多种协议，能满足局域网和广域网管理需 要的功能强大的网络管理工具；s u n 公司的s u n n e tm a n a g e r 运行在xw i n d o w s 上，用于管理t c p i p 网络，完整地支持s n m p ；惠酱( h p ) 公司的o p e n v i e w 也是一个管理功能强大的软件包；也有国内厂家研发的如方正网略。 1 3 课题来源 本课题由上海市教委发展基金资助，项目名称为：基于w e b 的智能化网络管 理。项目编号：0 1 a 3 8 ； 1 4 课题意义 由于现有网络管理工具的存在，很多人认为自己再开发网络管理软件已没有 什么意义。事实上，这种观念是不正确的。 尽管现有的网络管理工具( 或平台) 提供了强大的网络管理功能，但它不可 能包罗万象，适合于任何情况。也基于这个原因，很多网络平台都提供了a p i ， 可以使得第三方或客户自己进行二次开发。这虽然使得网络管理工具的开发容易 了很多，但前提是首先要掌握网络管理协议是如何工作的。 现有这些优秀网络管理工具的价格和其功能是成正比的，很多单位( 尤其是 国内小的单位) 根本无法承受；象i b m 的t i v o l i 网管软件需要1 4 万元人民币左 右，而且还要使用其配套的硬件。 功能强大的网络管理工具其使用也相应较为复杂，而一些单位只关心自已想 要实现的功能，不应迷失于相对无必要的复杂的功能环境中，同时他们也希望能 够减少管理负担，减少培训、操作和维护的费用。 第2 页 上洛太学硕士学位论文 通过以上的说明和介绍，网络管理应用程序的开发是很有实际应用价值的。 1 5 课题内容 使用v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 进行编程，以c o m ，d c o m 的设计方法，在 管理站使用多线程技术，结合基于规则的推理等人工智能技术设计和实现了基于 分布式的网络管理系统s h u c e n t e r ，它完全遵循国际流行的网络管理协议s n m p ， 采用m i c r o s o f ts q ls e r v e r 的关系型数据库来进行数据的存储管理。 在本课题中，出于开发时间和实际工作量的考虑，我实现了基于分布式的网 络管理系统中的配置管理和故障管理系统：基于分布式的方式通过使用d c o m 组件来实现；同时我们还创新性的引入了一些人工智能技术：一是保证配置、故 障监测以及事件分析时对系统无影响，同时注意其安全性；二是使用基于规则等 人工智能技术使系统有一个智能化的管理能力。 1 6 开发环境介绍 1 6 1 开发平台及开发工具 开发平台采用m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 。m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0 s e r v e r 是一个出色的多用途网络操作系统，与其他早期的o s 相比，它在可靠性、 可伸缩性以及管理功能等方面有了很大的增强。不仅仅如此，它还提供了较好的 应用程序运行环境和开发环境。利用w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 中的集成w e b 、组件 管理、事务管理和消息队列服务，程序员将能开发出可升级的、基于组件的服务 器应用程序。 c + + 是编写诸如操作系统，设备驱动程序以及动态链接库( d l l ) 的首选语 言，这三个领域是v i s u a lc + + 的主战场。v i s u a lc + + 生成的短小、快速的代码在 对运行效率要求很高的系统中获得了很高的赞誉。在本项目中，管理系统需要很 高的效率，大量使用了动态链接库，相当接近底层，所以v i s u a lc + + 6 0 成了我 们的首选。m i c r o s o f t 的v i s u a lc + + 提供了一个基于w i n d o w s 的集成开发环境， 该工作台内安装有许多直观的编程和调试工具，使得软件开发工作变得方便、快 捷。我们可以在v i s u a lc + + 整合开发环境( i d e ) 中激活其它工具如a p p w i z a r d 和c l a s s w i z a r d ；你还可以设定各种工具、编译并联结程序、激活调试器、启动 文字编辑器、浏览类别情况等等。 v i s u a lc + + 所提供的m i c r o s o f t 基础类库( m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s sl i b r a r y ， 简写为m f c ) 是v i s u a lc + + 的精髓。m f c 对w i n d o w s 所用的w i n 3 2 应用程序接 h ( w i n 3 2 a p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n g i n t e r f a c e ) 进行了十分彻底的封装，这使得开发 者可以使用完全的面向对象的方法来进行w i n d o w s 应用程序的开发，从而大大 地节省了应用程序的开发周期，降低了开发成本，也使得w i n d o w s 程序员从大 量的复杂劳动中解放出来。m f c 基本上可以分为下列几大群组： g e n e r a lp u r p o s ec l a s s e s ：提供字符串类型、数据处理类别( 如数组与链表) ， 异常情况处理类、档案类等等。 w i n d o w s a p ic l a s s e s ：用来封装w i n d o w s a p i ，如窗口类、对话框类、d c 类。 第3 页 圭盘盘堂亟堂焦煎童 a p p l i c a t i o nf r a m e w o r kc l a s s e s ：组成应用程序的骨干，包括d o c u m e n t v i e w 、 消息、消息映射、消息传递、动态生成、档案读写等等。 h i 曲l e v e la b s t r a c t i o n s ：包括工具列、状态列、切分窗口、卷动窗口等等。 o p e r a t i o ns y s t e me x t e n s i o n s ：包括o l e 、o d b c 、d a o 、m a p i 、w i n s o c k 、 i s a p i 等等。 s h u c e n t e r 前端采用v i s u a lb a s i c6 0 ( 下简称为v b ) 编写。v b 作为一种典 型的r a d 开发工具，对于编写前端界面来说是非常适合的，v b 编程的一个重 要特点就是对各种控件的使用。除了v b 本身提供的各种控件外，第三方软件商 也提供了大量功能强大的控件。充分利用这些现成的控件会达到事半功倍的效 果，特别是我们也可以根据需要自行开发特定的a c t i v e x 控件，因此无论是在功 能还是在开发速度上v b 都有自己的优势。使用v c 进行底层开发并生成相应的 d l l 或者e x e 文件后，v b 就可以对这些文件随意地进行调用，完成指定的功 能。 1 6 2 硬件平台 p c 机：内存不小于6 4 m ；c p u 速率大于2 6 6 ；硬盘不小于2 0 0 m 。 网络：使用t c p i p 协议、1 0 m b 1 0 0 m 网卡。 第4 页 第二章网络管理基本技术 随着信息技术的飞速发展，计算机网络的应用规模呈爆炸式增长，硬件平台、 操作系统和应用软件已变得越来越复杂，难以统一管理。如何更有效地利用i t 资源，实现稳定的网络支持和网络效益直是管理者们倍感棘手的问题。为了保 持和增加网络的可用性，减少故障的发生，人们急需对网络本身进行管理。 2 1 网络管理的需求和目标 网络管理是指对网络的运行状态进行监测和控制，使其能够有效、可靠、安 全、经济地提供服务。从这个定义可以看出，网络管理包含两个任务，一是对网 络的运行状态进行监测，二是对网络的运行状态进行控制。通过监测可以了解当 前状态是否正常，是否存在瓶颈和潜在的危机；通过控制可以对网络状态进行合 理调节，提高性能，保证服务。监测是控制的前提，控制是监测的目的。由此可 见，网络管理具体地说就是网络的监测和控制。 1 网络管理的需求 随着网络技术的高速发展，网络管理的需求越来越强烈，这主要体现在以下 三个方面【3 6 i 。 第一，网络设备的复杂化伎网络管理变得更加必要。 第二，网络的经济效益越来越依赖网络的有效管理。 第三，先进可靠的网络管理也是网络本身发展的必然结果。 2 网络管理的目标 网络管理的根本目标就是满足运营者及用户对网络的有效性、可靠性、开放 性、综合性、安全性和经济性的要求。 网络应是有效的。也就是说，网络要能准确而及时地传递信息。这里所 说的网络的有效性( a v a i l a b i l i t y ) 与通信的有效性( e f f i c i e n c y ) 意义不同， 通信的有效性是指传递信息的效率，而这里所说的网络的有效性，是指网 络的服务要有质量保证。 网络应是可靠的。网络必须保证能够稳定地运转，不能时断时续，要对 各种故障以及自然灾害有较强的抵御能力和有一定的自愈能力。 现代网络要有开放性。即网络要能够接受多厂商生产的异种设备。 现代网络要有综合性。即网络业务不能单一化。要从电话网、电报网、 数据网分立的状态向综合业务过渡，并且还要进一步加入图像、视频点播 等宽带业务。 现代网络要有很高的安全性。随着人们对网络依赖性的增强，对网络传 输信息的安全性要求也越来越高。 网络要有经济性。对经营者而言，网络的建设、运营、维护等开支要尽 可能最小。 第5 页 圭遂盘堂巫堂垡逾壅 2 2 网络管理系统体系结构 2 2 1 网络管理的一般模型结构 不论是o s i 的网络管理还是i n t e r n e t 的网络管理，都认为现代计算机网络的 网络管理系统由四部分组成： 一个或多个被管代理； 至少一个管理工作站； 一种通用的网络管理协议； 一个或多个管理信息库。图2 - 1网络管理一般结构 这四个组成部分的概念及作用分别如表2 - 1 所示。 表2 一l网络管理系统的组成部分 网络管理系统 概念作用及功能 的组成部分 被管代理 用户主机和网络互连设1 、管理本地的管理信息库( 需完成的相应的功 备等所有被管理的网络能) 收集有关通信和网络活动方面的统计信息： ( a g e n t ) 设备称为被管设备。驻留对本地设各进行测试，记录其状态信息： 在这些被管设各上、配合在本地存储有关信息。 网络管理的处理实体( 即2 、对管理站的请求作出响应并向管理站报告特殊 一组与管理有关的软件)事件( 需完成的相应的功能) ； 称为被管代理。响应网络管理站的请求，传送统计信息或设备管 理信息； 根据网络管理站的指令，设霞或改变设备参数； 当出现特殊情况时( 如某个接口链路失效等) 主 动向管理站报告，使管理站及时了解情况，及时 解决问题。 管理 = 作站 是网络中的一个节点，管网络管理站提供用户接口，根据用户的命令显示 理站配置了实施管理的管理信息，通过网络向代理发出请求或指令。代 处理实体，处理实体被称理在管理站监视和控制下协同工作实现网络管 为网络管理应用理。 ( n m a ) 。 网络管理协议 是管理站与代理之间交实现管理站与代理之间的信息交换。 换管理信息时进行通信 的约定。 管理信息库 由一个系统内的许多管管理信息库是个网络管理系统的基础，是网络 理对象及其属性组成的管理系统结构的核心组成部分。 数据库，这个数据库提供 被管理的网络设备的信 息，由管理站和代理共 享。 第6 页 圭鲎盘堂亟鲎焦逾童 2 2 2 网络管理系统的层次结构： 网络管理系统组织如图2 - 2 所示： 管理站o s f r m 网络管理应用 1 r 应用层 网络管理框架 i 罴源乏 协议支持 操作系统 物理层 i 被管理资源际+ 图2 - 2网络管理系统的层次 协议支持：o s i ，t c p i p 等通信协议以及专用于网络管理的s 册，c m i p 协议等：网络管理框架( n e t w o r km a n a g e m e n tf r a m e w o r k ) 是各种网络管理应用 工作的基础结构，如：管理站和代理的分类，提供数据库支持以及一些管理操作 等 网络管理应用是用户根据需要开发的软件，运行在具体的网络上，实现特定 的管理目标，如故障管理诊断和性能优化等。网络管理应用的开发是目前最活跃 的领域。 代理系统中含有各种被管理的网络资源，广义上说被管理的网络资源涉及到 监视和控制网络中的各种硬件和软件资源。有关资源的管理信息由代理进程控 制，代理进程通过网络管理协议与管理站通信。 1 被管理的网络硬件资源可以列举如下： a 物理介质和连网设备：包括物理层和数据链路层连网设备。很多的l a n 产品，如i e e e 8 0 2 网卡、集线器、中继器等都属于这一类，也包括f d d i 、帧 中继、a t m ，甚至交换机等通信设备都是被管理的资源。 b 计算机设备：包括处理机，打印机和存储设备以及其它计算机外围设备。 c 网络互联设备：多路复用器、网桥、路由器、网关等。 2 ，被管理的网络软件元素可以列举如下： a ，操作系统软件：如w i n d o w s9 8 ，w i n d o w s2 0 0 0 ，l i n u x 等等，也包括实 现分布式应用的系统软件，如数据库软件。 b 通信软件：指实现通信协议的软件。有些协议( 如f d d i ，a t m 和帧中继) 主要依赖于软件实现，所以也归于被管理软件。另外有些实现网络互联的软 件也属于这一类。 c 应用软件：随着计算机应用领域的扩大，应用软件和软件工具逐渐增多， 对这些应用软件的管理也应列入管理范围。 2 2 3 三种网络管理体系结构 集中式：网络中只有一个节点担任管理站的角色，其它节点都是代理节点， 所有的网络管理任务都集中于这个管理站。因此网络管理员在一个位置就可以访 问所有的网络管理应用和信息，极大地方便了管理和操作，使管理人员可以有效 第7 页 上洛大学硕士学位论文 地监视和控制整个网络。其最大的缺点是只能从一个位置查询所有的网络设备， 这会给所有连接到管理站的网络链路以至整个网络带来过多的管理流量，影响网 络的性能。因此不适合管理规模大的网络。相应的网管系统为i b m 的n e t v i e w 。 分层式：它使用了多个系统，采用c s 平台( 是对等平台) ，一个系统作为中 央服务器系统，其他系统作为客户系统，客户系统可以监视和轮询网络的不同部 分。其特点是网络管理不依赖于单个系统；网络管理任务分散于中央系统和 客户系统；在网络各处进行监控：网络管理信息集中存储于中央服务器数据 库，客户机没有单独的数据库。该模式将监控任务分配给了客户系统，节省了网 络的带宽。但同时因为有多个系统来管理网络，没有管理整个网络的一个集中地 点，这会给制定数据采集的策略和方法造成困难。代表网管系统为h p 的0 p e n v i e w 等管理平台。 分布式：使用了多个对等平台，每个对等平台都有整个网络设备的完整数据 库。它是集中式和分层式两种方案的结合体。优点：在每一个对等平台都能获 得所有的网络信息、警报和事件；在每一个对等平台都能访问所有的网络应用； 网管不依赖单一系统：网络管理任务分散；网络监控分布于整个网络a 缺 点是为了使位于不同监控平台的多个数据库保持同步，需要消耗大量的网络资 源。 2 3 基本管理功能模块划分 网络管理功能是在网络管理平台的基础上开发实现的。按照o s i 的定义， 网络管理应该包括以下五个基本功能：配置管理、故障管理、性能管理、计费管 理、安全管理。如图2 3 所示。 图2 3 基本管理系统结构 其中； a 配置管理：它用来设置和改变网络中的配置参数，是网络管理的基础，包含管 理各种硬件资源和软件资源。网络运行的环境是经常变化的，网络本身要随着用 户的增加、减少或设备的维修而经常调整网络的配置，配置参数可以自动地收集 并可存储在网络管理系统中。网络管理系统可实时地对网络的配置和状态进行显 示或通知相关人员。 b 故障管理：目的是保证网络能够提供连续可靠的服务。它能检测和隔离网络故 障，记录每一个故障的发生，对故障跟踪分析，能部分的自我修复，并同配置管 理结合使用。 第8 页 圭盘查堂亟堂垡鱼塞 c 性能管理：监视网络运行的性能，分析网络中存在的问题，便于管理人员调整 网络结构和相关的参数，确保网络不会出现过度拥挤的情况，优化网络性能。 d 安全管理：它包含很广的概念，包括物理设备的安全，网络资源的访问权限 以及网络传输的可靠性。可通过建立安全数据库、防火墙来保证安全。 e 计费管理：管理网络的花费。统计用户使用网络的情况，向用户收费。 2 4 网络管理框架 早期的i n t e m e t 中没有专门的网络管理协议，唯一可用于网络管理的协议是 i c m p 。在网络管理中，i c m p 有用的部分是回声e c h o ( 请求响应) 报文和时间 戳( 请求响应) 报文，再加上p 头的某些任选项( 例如源路由和路由记录等) ， 就可以开发出简单的网络管理工具。其中最著名的就是p i n g ( p a c k e ti n t e r n e t g r o p e r ) 。当2 0 世纪8 0 年代后期i n t e r n e t 的规模迅速扩大时，p i n g 这样的简单网 络管理工具缺乏获取所需数据的功能和能力，已满足不了网络管理的需要。某些 机器出于安全性的考虑，禁止对其进行p i n g 操作以防止p i n go f d e a t h ，该方法曾 使著名搜寻网站y a h o o 瘫痪。对于能在多种设备上工作的方法的需要促进了标准 协议的发展。i a b 提出了一个网络发展计划，r f c 的文档记录了该计划及相关 标准。目前，计算机网络用得最广泛的网络管理协议是简单网络管理协议 ( s n m p ) 。 i n t e m e t 最初的网络管理框架由四个文件定义，这就是第一版s n m p v l 。 r f c l l 5 5 定义了管理信息结构( s m i ) ，即规定了管理对象的语法和语义。s m i 主要说明了怎样定义一个管理对象和怎样访问管理对象。r f c l 2 1 2 说明了定义 m m 模块的方法，而r f c l