（计算机软件与理论专业论文）网络教育计费管理系统设计与实现.pdf

东南大学颂l 学位论文 州络教育汁赞管理系统殴计1 实现 狮，藿喜奋差茬等萋裹说乒蛐五独创性声明及使用授权说明 一、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，除厂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 己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名 二、关于学位论文使用授权说明 日期：塑礁! i 彭 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 坪新魏邀一 东南人学坝l ：学他论文 嘲络教育汁费管理系统设计i 。实现 摘要 随着信息社会对例络的依赖程度越来越高，网络的高效、可靠的运行管理也 越来越重要。网络管理包含五大功能域，即配置管理、故障管理、性能管理、计 费管理和安全管理。网络计费管理作为网络管理五大功能之。，近年来随着计算 机网络技术晌飞速发展，计费管理技术在国内外也得到了1 泛的研究，并取得了 相当的成果。 随着教育改革的不断深入，尤其是近两年在国家宏观政策的推动下，现代 远程教育在国内呈现加速发展的势头，远程教育潜在着巨大的经济效益和社会效 益，这已经成为社会各界的共识。远程教育的不断发展，必然带来教育观念、教 育体制、教学模式等诸多方面的变化，而网络性能的提高、网络技术的更新将对 网络教育的质量产生巨大的影响。网络教育开始深入人心，越来越多的学生、社 会成员进入远程学院接受学历教育或培训。全国各大高校远程教育学院培养的学 员逐年递增，但绝大多数网校仍然采用传统的收费方式，或者说在学生的整个学 习期间，只有很少的环节实现了自动计费，而且都未能实现自动的电子支付，这 远远不能适应网络时代教育发展的需要。 远程教育必将打破传统教育中各大高校封闭、孤立的教学模式，实现校际 间的选课和学分互认，进一步促进资源共享、名师共享，真正实现校际间选课、 相互提供有偿信息、学分互认后，必然涉及到两个学校间的财务结算问题，这将 是一个卜分繁琐的处理过程，因为这涉及到大量的学生、许多的高校，而且这些 高校很可能不在同一地区，实现远程教育的自动结算必然大大减轻这一繁重的工 作，因此，实现网络教育结算系统是网络教育发展的必然趋势。 本文从网络管理的角度对网络教育计费技术进行了相关的研究和实现。计 费管理在网络管理中处于相当重要的地位，本文对网络管理、开放系统互连网络 管理框架、简单网络管理协议和基于w e b 的网络管理等技术进行了相关的分析和 研究：在本文第三章中分析了网络教育结算系统整体设计和实现，在第四章中分 析了网络计费的相关技术及其原理，并且详细介绍了基于代理服务器的计费系统 的研究和实现；在第五章中，结合国家十五攻关的课题，对网络教育环境f 教务 汁费进行了详细的研究和实现；在最后几章中，本文对与网络教育计费系统密切 相关的在线支付系统进行了相关的分析和研究。在本文最后，给出了本文的研究 成果，对网络教育结算系统的前景进行了展望，提出了系统的不足之处并提出了 完善措施。 关键词：网络管理、计费、网络教育、在线支付、代理服务器、s q u i d 东南人学坝卜学位论叟l 叫络教育计赞管理系统i 5 2 计j i 实现 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , n e t w o r kb e c o m e sm o r ea n d m o r ei m p o r t a n ti no u rs o c i e t y , a n dt h ee f f i c i e n c ya n d r e l i a b i l i t ya r em o r ev a l u a b l ef o r n e t w o r kn e t w o r km a n a g e m e n ti n c l u d e sf i v em a j o rf u n c t i o n s ，w h i c ha r ec o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n t ，m a l f u n c t i o nm a n a g e m e n t ，p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ，a c c o u n t i n g m a n a g e m e n t a n d s e c u r i t ym a n a g e m e n t a s o n eo ft h ef i v em a j o rf u n c t i o n s ，a c c o u n t i n g m a n a g e m e n th a sb e e ns t u d i e dw i d e l yi nt h e w o r l dw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f c o m p u t e r n e t w o r ka n dal o to fa c h i e v e m e n t sh a v eb e e na c c o m p l i s h e d w i t ht h ei n c r e a s i n gi n f l u e n c eo fe d u c a t i o nr e f o r m e s p e c i a l l yw i t ht h ep r o m o t i o n o ft h en a t i o n a lm a c r o p o l i c yi nr e c e n tc o u p l eo f y e a r s ，n e t w o r ke d u c a t i o np r e s e n t sa t e n d e n c y o f a c c e l e r a t i n gd e v e l o p m e n ti nc h i n a i th a sb e e nw i d e l ya g r e e db ya l lf i e l d s t h a tn e t w o l ke d u c a t i o n p o t e n t i a l l y h a s h u g e e c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t t h e c o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fr e m o t ee d u c a t i o ni ss u r et ob r i n gc h a n g e si ne d u c a t i o n c o n c e p t ，e d u c a t i o ns y s t e ma n de d u c a t i o nm o d e l s m o r e o v e r , t h ei m p r o v e m e n to f n e t w o r k p e r f o r m a n c ea n dt h er e n o v a t i o no f n e t w o r kt e c h n i q u e sw i l lh a v ee n o r m o u s i m p a c to n t h eq u a l i t yo fn e t w o r ke d u c a t i o n n e t w o r ke d u c a t i o n b e g a n t og o d e e pi n t o t h ep e o p l e sm i n da n dm o r ea n dm o r es t u d e n t sa n ds o c i a lm e m b e r s p a r t i c i p a t ei nt h e r e m o t ei n s t i t u t e st or e c e i v ed e g r e ee d u c a t i o no rt r a i n i n g t h en u m b e ro fs t u d e n t s f o s t e r e db yt h er e m o t ee d u c a t i o ni n s t i t u t e so fv a r i o u s c o l l e g e sa n du n i v e r s i t i e s i s i n c r e a s i n gy e a r l y h o w e v e r , i nm o s tn e t w o r ks c h o o l s ，t r a d i t i o n a la c c o u n t i n gm e t h o di s s t i l li nu s e ，w h i c hm e a n sd u r i n gt h ee n t i r el e a r n i n gp e r i o do ft h es t u d e n t s ，a u t o m a t i c a c c o u n t i n g i s i m p l e m e n t e do n l yi n f e wp a r t s ，a n dn o n eo ft h e mi m p l e m e n tt h e a u t o m a t i ce l e c t r o n i cp a y m e n t t r a d i t i o n a la c c o u n t i n gm e t h o dh a sg r a d u a l l yb e c o m e t h eb o t t l e n e c ko ft h ed e v e l o p m e n to fr e m o t ee d u c a t i o n i no r d e rf o rt h es o c i e t yt o m e e tt h en e e do ft h ed e v e l o p m e n to fe d u c a t i o ni nt h i sn e t w o r k a g e ，n e t w o r ke d u c a t i o n s e t t l e m e n ts y s t e mh a sb e c o m ea p r o b l e m t ob es o l v e da ss o o na sp o s s i b l e r e m o t ee d u c a t i o nw i l lb r e a kt h et r a d i t i o n a l t e a c h i n g m o d e i nw h i c ht h e i n s t i t u t e so ru n i v e r s i t i e sa r ei s o l a t e df r o me a c ho t h e r r e m o t ee d u c a t i o nw i l lr e a l i z e t h er e c o g n i t i o no nt h ec o u r s e sa n dc r e d i t s m n o n gd i f f e r e n tu n i v e r s i t i e s ，w h i c hc a r l p r o m o t et h es h a r i n go ft e a c h i n gr e s o u r c e ，b u ti tb r i n gn e w p r o b l e mi nt e r m so f f i n a n c i a ls e t t l e m e n t ，w h i c hi sac o m p l i c a t e d p r o c e d u r e ，b e c a u s e i tc o n c e r n sa h u g e a m o u n to fs t u d e n t sa n ds e v e r a lu n i v e r s i t i e sw h i c h m a y n o tb ei nt h es a m ea r e a t h e a u t o m a t i cf i n a n c i a ls e t t l e m e n to fr e m o t ee d u c a t i o nc a na l l e v i a t et h i sb u r d e n ，s ot h e i m p l e m e n t a t i o n o ff i n a n c i a ls e t t l e m e n t s y s t e m i s a n i n e v i t a b l e t e n d e n c yi n t h e d e v e l o p m e n t o f n e t w o r ke d u c a t i o n t h i s p a p e r m a k e ss o m er e s e a r c h e s o n a c c o u n t i n gt e c h n o l o g y f o rn e t w o r k 东南人学颂j 学位i _ 会义j 蛐络教育汁费管艘系统设计j 实现 e d u c a t i o ni nt e n l l so fn e t w o r km a n a g e m e n t a c c o u n t i n gm a n a g e m e n tp l a y sav e r y i m p o r t a n tp a r ti n n e t w o r k m a n a g e m e n t t h i sp a p e rg i v e ss o m ea n a l y s i sa n ds t u d y o r l n e t w o r k m a n a g e m e n t ，o p e ns y s t e m i n t e r c o n n e e t i o n m a n a g e m e n tf r a m e ( i s o 7 4 9 8 4 ) ，s n m pa n dw e b b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n t ，e t ct h i sp a p e re x p l a i n st h e d e t a i l so f d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f t h es e t t l e m e n ts y s t e mf o rn e t , a 7 0 r ke d u c a t i o n ；n c h a p t e r3 1 1 1c h a p t e r4a n d5 t h ea u t h o rg i v e ss o n l ea n a l y s i so ns o n q ep o p u l a r n e t w o r ka c c o u n t i n gt h e o r i e s ，s h o w st h e a c c o u n t i n gs y s t e mb a s e do ns q u i dp r o x y s e r v e la n dg i v e ss o m er e s e a r c ha n da n a l y s i so ne d u c a t i o n a la c t i v i t i e sa c c o u n t i n g i n t h el a s ts e v e r a lc h a p t e r s ，i tp r e s e n t st h er e a l i z a t i o no f p a y m e n t o n l i n ea n dt h er e s e a r c h r e s u l t so ft h i s p a p e r ，t h e ni tp u t sf o r w a r dt h ep r o s p e c to ft h i s s e t t l e m e n ts y s t e m ， p r o p o s e ss o m el i m i e a t i o n so f t h i ss y s t e ma n dg i v e ss o m em e a s u r e st oo v e r c o m et h o s e 1 i m i t a t i o n s k e y w o r d s ：n e t w o r k m a n a g e m e n t ，a c c o u n t i n g ，n e t w o r ke d u c a t i o n ，p a y m e n to n l i n e ， p r o x y , s q n i d 4 东南人学倾1 j 学位论文 刚络教育计费管理系统设计与实现 1 1 引言 第一章绪 论 随着信息社会对网络的依赖程度越来越高，网络的商效、可靠的运行管理也 越来越重要。 对于网络系统来说，安全可靠的网络管理是少不了的【o j 。首先，网络系统规 模的f 益扩大和删络应用水平的不断提高，一方面使得网络的维护成为网络管理 的重要功能之一。例如：排除网络故障更加困难、维护成本上升等。另一方面， 如何提高网络性能，也成为网络系统应用的主要问题。虽然可以通过增强或改善 网络的静态措施来提高网络性能，比如增强网络服务器的处理能力，采用a t m 、 g i g a b i t 作为网络主干，以及采用网络交换等新技术来增加网络的带宽等。但是 单纯地依靠增加带宽并不能解决基本带宽冲突这一问题，尤其对于那些对延时敏 感的声频、视频应用。通过静态或动态措施提高的网络性能分别称为网络的静态 性能和动态性能。而网络动态性能的提高是通过网络管理系统即“网管系统”来 加以解决；其次，保证网络的畅通运行是网络管理员的一个基本职责。但是，一 旦一个网络发生故障的时候，如何才能快速地定位故障点是一个非常关键的问 题。网管系统提供的网络托普图可以用来标示出确切的产生故障的位露，大大减 少网络管理员寻找故障点的时间。目前关于网络托普结构自动发现技术已经发展 的相当成熟，在各种网管软件中得到了广泛的应用1 2 纠；第三，用户对网络设备投 入了大量的资金，而这些设备的运行状态如何，是否能达到预期的性能指标以及 设备出故障以后如何处理等都对网管系统提出了很高的要求。用户总希望以最低 的成本得到功能最丰富的网管软件。满足用户这种需求的方法之一就是综合各种 用户的需求，深入地分析现有的网管系统，设计出通用的网管系统。为了综合用 户的需求，需要对这些需求进行抽象，得到参数化的实现模型；最后，随着网络 领域技术的飞速发展，在很短的时间内网络的容量和速度极大地提高，所以网管 系统的设计者将面临很多问题。由于网管系统的设计者的经验是有限的，所以在 网管系统的设计阶段对所有可能出现的问题不能够面面俱到，还需要在系统的运 行阶段依靠网络管理员的干预。此外，用户会对系统不断提出新的要求，需要为 网络管理员提供通用的功能模块，如设置警报、远程系统的控制等功能 “。 与网络互连技术本身一样，网络管理正在向标准化的方向发展。在网络管理 技术的研究、发展和标准化方面，国际标准化组织( i s o ) 和i n t e m e t 体系结构 委员会及其下属的工作组都做了卓有成效的工作。早在2 0 世纪7 0 年代末，国际 标准化组织在提出其丌放系统互连参考模型o s i r m ( o p e ns y s t e m i n t e r c o n n e c t i o nr e f e r e n c em o d e l ) 的同时，提出了网络管理标准的框架，即开放系 统互连管理框架( i s o7 4 9 8 4 ) ，并制定了相应的协议标准，即公共管理信息服务 和公共管理信息协议c m i s c m i p ( c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r e l a t i o n s e r v i c e 东南人学顾j 。学位论文 嘲络教育计费管理系统设计与实现 c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o np r o t o c 0 1 ) 。开放系统互连管理框架将网络管理 划分为五大功能域，即配置管理、故障管理、性能管理、计费管理和安全管理。 在此框架基础上i n t e m e t 体系结构委员会提出了相应的网络管理标准，即简单网 络管理协议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 0 1 ) a 本文的研究重点就是 网络教育环境f 的计费管理。 1 2 当前国内外研究现状 网络计费管理作为网络管理五大功能之一，近年来随着计算机网络技术的飞 速发展，计费管理技术在国内外也得到了广泛的研究，并取得了相当的成果。如 今，在国内外市场上已经存在许多针对不同应用的相应的成熟网络计费产品，这 些产品的使用都取得了很好的效果。 在国外，惠普公司的网络管理产品o p e l lv i e w 到目前为止已经发展的很成 熟，其中关于计赞管理部分也取得了很大的成功。除了惠普公司以外，国外其他 一些公司出一直在从事着网络管理特别是计费管理的研究和开发，比如：i b m 、 c i s c o 等。 在国内，各大小企业很多都自己开发了相对某一领域的网络计费系统，并且 取得了很好的市场盈利。尤其各大高校也都争取开发自己的校园网计费系统，现 在市场上比较常见的有清华大学通用网络计费系统( c n g a s ) 、东南大学网络计 费与服务系统( s e u n a s s ) 等，这些都取得了很大成功。 在网络教育方面，国外在网络教育的组织管理模式上有很多东西值得我们借 鉴，比如美国国家技术大学，将全美四卜多所著名高校的资源联络到一起，各校 之间学分互相承认，学校通过卫星电视将内容直播到互联网上。而我国目前的网 校虽多，但是网校之问还处于各自为战阶段，对资源是很大的浪费。 在网络教育计费方面，国内外的网络学院基本上还是采用“一次性”收费方 案，针对不同的教育对象，收费单元可能有所不同。例如美国的c p e 会计和税 务学院( c o n t i n u i n g p r o f e s s i o n a le d u c a t i o na c c o u n t i n ga n dt a xi n s t i t u t e ) ，该学院 就是采用“一次性”的收费方案 1 1 ，支付方式也是传统的邮汇或者电汇 3 ”。 本文研究的目标是研究、设计和实现网络教育计费系统，就是要实现网络教 育的个性化收费和实时的计费，为以后的结算作准备，而该系统实际上就是一个 电子商务系统。 所谓电子商务( e b u s i n e s s ) 是指借助i n t e m e t 及相关技术进行商务( 或业务) 的活动【7 】【l 。网卜结算系统f 是电子商务技术在远程教育中的具体应用。就国内 信息化发展现状看，电子商务还处于起步阶段。为使它走上正轨达到实用阶段并 最终步入快速发展时期，政府部门正积极努力：参与国际对话，建立一个国际社 会普遍接受的电子商务国际框架；跟踪市场，加强政策研究；鼓励试点，在取得 经验的基础上逐步推开；加强标准制订和安全技术研究；加强宣传教育，普及电 子商务基本常识：鼓励国内企业与外国公司开展合作，学习国外电子商务先进的 运行模式和技术手段。同时作为交易的一方一一企业，也f 以巨大的热情投入其 东南人学坝l 。学位论文 m 络教育计费管理系统设计与实现 中：网上广告、信息交互查询、电子邮件往来、网上订货、网i 二洽谈、网上商城、 电f 交易等。 与电子商务密切相关的“电子银行”在发达国家已经成为现实 5 j ，目前国内 业界人士已普遍达成共识：发展电子商务是大势所趋，固内电子商务作为网络时 代发展的必然，已经在经济生活及社会生活中掀起了新浪潮“。 不管足电子商务还是电子银行，其核心就是电子支付，即网络支付系统口】。 虽然每个人都意识到电子商务的重要性，但客观而吉，在刚络基础建设提供便利 的情况下，在中国开展电子商务仍然存在一些制约瓶颈。 1 。3 论文的项目来源及研究目标 本文研究的项目背景是教育部现代远程教育工程( 中央财政专项) 的现代远 程教育关键技术与支撑服务系统天地网结合项目中的一个子课题：网络教育的计 费管理系统和“十无”国家重大科技攻关项目“网络教育关键技术及示范工程” 中的第四个子瀑题：网络教育结算系统。 本文的研究目标就是分析网络计费管理策略，建立一个可自定义的、开放的、 可扩展的、高效的、安全的、功能全面的网络教育计费管理系统，包含网络计费 和网络教育的教务活动计费。该系统能及时地、准确地完成对学生、教师等各类 用户的费用进行计算处理。 实现网络教育结算系统是网络教育发展的必然趋势。其意义在于：一个完善 的自动结算系统将极大地提高处理网络教育各种费用的灵活性，减少了费用管理 的难度和差错，促进远程教育沿着规范、健康的方向发展；网络教育结算系统是 实现网络教育其它各子系统的保障。只有真正实现网络教育费用的自动结算，才 能实现各种有偿资源使用费用的透明化、公平化、合理化，远程教育才能深入人 心，其它各子系统才能正常地顺利运行，远程教育才能获得可持续发展；网络教 育结算系统使得校际间选课成为可能，它将进一步实现资源共享，对提高学生素 质乃至全民素质都具有深远的意义。 1 4 论文的组织结构 沦文分为四个部分：由于本系统采用了很多w e b 技术，所以本文的第一部 分研究了基于w e b 的网络管理( w b m l ；结合研究课题，本文在第二部分论述了 网络教育结算系统的体系结构；作为本文的研究重点，在第二：部分和第三部分分 别阐述了与网络汁费有关的一些关键技术和实现方案、基于代理服务器的网络计 费系统的设计与实现以及网络教育环境下的教务计费的研究、设计与实现；为了 实现计费系统的实时计费和l 己账功能，本文最后一部分论述了在网络教育的在线 支付系统，详细说明了计费数据的流动过程。具体章节安排如下： 第一章绪论。介绍论文的研究背景、研究目标、国内外研究现状、项目来 源和论文结构等。 东南人学删二l 学位论文 m 络教育计费管理系统设汁j 实现 第二章基于w e b 的网络管理。主要是网络管理技术的研究，包括丌放系统 互联管理框架、简单网络管理协议、w b m 相关技术和网络管理的 现状和发展趋势。 第三章网络教育结算系统体系结构。介绍整合网络计赀系统、教务计费系 统、支付系统、安全保障处理系统等功能模块的网络教育结算系统 总体结构的设计和实现。 第四章网络计费技术研究。对网络教育环境f 常见的网络计费的原理和实 现作了详细研究与分析；对基于代理服务器的计费系统在原理和实 现上作了详细的研究，山此体现出计费系统在整个结算系统中的重 要地位。 第五章网络教育环境下教务计费技术研究。对网络教育环境下常见的教务 活动及与之相关的计费作了详细研究与分析；为了给教务系统提供 一个丌放统一的计费模块，本文研究了相关的计费规则的设计、实 现和管理等，最终实现了教务的实时计费。 第六章恻络教育在线支付系统。为了实现完整的网络教育计费，分析了银 行支付的类型，列把银行支付系统整合到网络教育结算系统作了详 细介绍。 第七章网络教育计费管系统的展望和论文总结 参考文献 致谢 作者发表论文 作者参加科研工作 作者简历 o 东南人学f l 互| ：学位论文 州络教育计费管理系统设计j 实现 第二章基于w e b 的网络管理 2 1 开放系统互连管理框架0 s o7 4 9 8 4 ) 如前所说，丌放系统互连管理框架0 s o7 4 9 8 4 ) 将网络管理划分为五大功能 域，即配置管理、故障管理、性能管理、计费管理和安全管理弘“。 计费管理：计费的目的是允许系统和用户监督因使用网络资源而产生的费 用。计费管理用系统预先定义的标准计量单位对用户的使用情况进行统计，具体 的收费标准和费用报告的产生由本地的管理政策决定，是可变动的。抽象地说， 计费管理应该支持下列操作：纪录资源的使用情况和使用这些资源所需要的费 用；设置资源的使用计费限制：为了实现某个特定目的所调用的多个资源联合收 费。计费管理必须有自己的计费对象，计费对象与计费政策有关，最常见的计费 对象有：从网络层来看包括对通信媒体的使用，例如i p 流计费、媒体使用时间 统计等；从应用层来看包括对终端资源的使用，不同的资源可以有不同的计费政 策，例如w w w 、f t p 和e m a i l 服务等，此外，应用资源的计费可以与语义有 关，例如w w w 的不同页面可以有不同的计费政策、不同等级的e m a i l 用户可 以有不同的计费标准等。计费管理是本文的研究重点。 安全管理：安全管理的目的是保护被管对象，使其可以按照拥有者所预期的 方式被使用。安全管理有以下三个主要内容：系统安全管理、服务安全管理和安 全机制管理。系统安全管理负责整个网络的安全管理，包括以下内容：安全应用 的管理( 涉及整个丌放系统的安全水平) ；与其它网络管理功能的交互；与安全 服务管理和安全机制管理的交互；事件处理管理( 对关于发生安全问题的报告处 理) ：安全审计管理( 对安全事件的统计和审查并形成报告) ；安全恢复管理( 包 括对安全问题的处理、安全问题的远程报告和与安全管理员的交互) 。安全服务 管理是用来管理某个特定的安全服务，包括判定对浚安全服务的使用；| 力、商、选 择支持该服务的安全机制；与安全管理机制交互以调用某个安全机制；与其它安 全服务管理交互。安全机制的管理与安全服务的具体使用有关，其内容可以包括 ( 不一定全部需要) 密钥管理、加密算法管理、数字签名管理、访问控制管理、 数据完整性管理、鉴别管理、流量填充管理和公正管理。 故障管理：网络故障管理是对系统非正常操作的操作管理，故障管理也称为 差错管理。所谓故障就是那些引起系统以非正常方式操作的事件。可以分为以下 两类：由损坏的部件或软件故障( 软件b u g ) 引起的( 内部) 故障，常常是可重复 的；由环境影响引起的外部故障，通常是突发的不可重复的。抽象地洗，故障管 理应该支持以下操作：差错检测、差错诊断和差错纠f 。差错检测包括维护和检 查差错日志、检查故障发生的发生率是不是已经( 或者将要) 成为故障和接收故 障报告两个方面的内容；故障诊断是寻找故障发生的原因( 可执行渗断测试以寻 找故障发生的准确位置) ；故障纠正是将故障点从正常系统中隔离出去，并根掘 东南大学硼j 。学位论文 嘲络教育计费管删系统设计与实现 故障原因进行修复。故障管理的一个重要手段是用故障号片( t r o u b l et i c k e t ) 来 记录网络运行过程中出现的故障和相关事件。每个事件( 包括故障) 都用一张卡 片来记录，内容可以包括事件发生的事件、地点、类型以及可能的备注。通过对 故障 片的管理和分析可以发现系统的故障，追踪故障的处理进程，与配置管理 1 起实现敝障的诊断和恢复方法的确定。故障卡片的组织随实现而不同，通常以 没备为对象进行关联。故障卡片的生成可以是自动的，即由网络管理系统根据 s n m p 的报告自动产生；也可以由网络管理员手工产生，记录网络管理员进行的 某个处理动作，如当网络管理员发现某条线路中断，而由网络管理员向线路提供 者报告故障，网络故障和软件系统的故障类似，故障现象与故障原因往往不存在 明显的联系，因此通过故障卡片进行故障分析需要专家系统的支持。 性能管理：网络性能管理的目标是对网络资源的使用情况进行不断的监测和 调节，以确定系统的性能，调黎测度标准，判定系统的性能是否满足测度标准的 要求。早期的网络性能管理是“救火式”的，在出现问题的时候用于诊断和发现 线索。而在现代的网络中，性能管理更多地用于发现网络性能的变化趋势，以便 为潜在的问题尽早地发出警告，也就是说不要等到系统发生故障的时候再来改善 系统的性能，而是在一个适当的框架之下预先为网络定义一组协调的过程、技术 和工具，以便网络性能维持在一个所需的水平。性能管理的基础是系统运行的同 志纪录，通过对这些原始数据的分析可以推断出系统当前性能情况以及系统性能 的变化趋势。因此，性能管理的功能通常要求环境中合作的性能管理模块之间定 期地交换性能数据。另外，系统还需要定义一些性能阀值作为定量判断的标准， 使得一旦发生性能的性质变化时可发出相应的事件报告。网络的性能管理有以下 几种类型：流量特性、系统可用性和系统响应时间。流量特性包括吞吐量和到达 流，所谓吞吐最就是被管对象在网络信道上传输的信息总量( 包括成功的和非成 功的) ，它表示为单位时间内信道通过的数掘量均值：所谓到达流就是反映被管 对象的访问频度( 单位时间内的交互次数) 和访问特性( 命令交互还是批量数据 传输) 。系统可用性的一个重要指标就是差错率，也就是网络信道的损失率。系 统响应时间是个被管对象的平均响应时间，可反映这些被管对象的工作负载。网 络性能管理抽象地来说应该支持以下操作：收集关于被管对象的统计数据、维护 并检查系统状态历史的纪录、根据这些纪录确定系统性能、根据预定义的测度确 定是否将系统当前的性能作为事件报告以及定义并维护系统性能的测度。 配置管理：配置管理是网络管理的基础和核心，它的重点是被管对象的标识 和状态，这些信息构成了进步讨论被管对象合作能力的基础。配置管理的目的 是通过定义、收集、管理、和使用配置信息，以及对网络资源的控制来最佳地维 持网络环境所提供的服务质量。这个定义以维持网络服务质量为目标，因此需要 性能管理的支持。通信系统必须支持动态的环境，因为网络中大部分的可操作性、 性能和相互关系总在不断的变化，并根据环境的变化调整网络服务质量，为达到 这个目标，配置管理至少应该具有事件报告、状态检测和管理配置信息的功能。 抽象地蜕，网络配置管理应该支持以下操作：配置开放系统参数( 包括实体数、 东南人学颂f 学位论文 嘲络教育汁费管理系统设计1 j 实现 调用数和服务访问点数等) 、初始化或停止某被管对象的活动、收集有关被管对 象的状态及其状态变化数据、改变被管对象的配置以及标示被管对象( 包括给其 命名和登入目录) 等。 2 2 简单网络管理协议( s n m p ) 2 2 1s n m p 的发展1 3 4 简单网络管理协议( s n m p ) 是目前t c p i p 网络中应用最为广泛的网络管 理协议。1 9 9 0 年5 月，r f c1 1 5 7 定义了s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) 的第一个版本s n m p v l 。r f c1 1 5 7 和另一个关于管理信息的文件r f c 1 1 5 5 一起，提供了一种监控和管理计算机网络的系统方法。因此，s n m p 得到 了广泛应用，并成为网络管理事实上的标准。s n m p 在9 0 年代初得到了迅猛发 展，同时也暴露出了明显的不足，如，难以实现大量的数据传输，缺少身份验证 ( a u t h e n t i c a t i o n ) 和加密( p r i v a c y ) 机制。因此，1 9 9 3 年发布了s n m p v 2 ，它 具有以下特点 2 1 1 ： m 支持分布式网络管理 + 扩展了数据类型 t 可以实现大量数据的同时传输，提高了效率和性能 + 丰富了故障处理能力 + 增加了集合处理功能 + 加强了数据定义语占 但是，s n m p v 2 并没有完全实现预期的目标，尤其是安全性能没有得到提高，如： 身份验证( 如用户初始接入时的身份验证、信息完整性的分析、重复操作的预防) 、 加密、授权和访问控制、适当的远程安全配置和管理能力等都没有实现。1 9 9 6 年发御的s m p v 2 c 是s n m p v 2 的修改版本，功能增强了，但是安全性能仍没 有得到改善，继续使用s n m p v l 的基于明文密钥的身份验证方式。1 e t fs n m p v 3 工作组于1 9 9 8 年元月提出了互联网建议r f c2 2 7 1 2 2 7 5 ，正式形成s n m p v 3 。 这一系列文件定义了包含s n m p v l 、s n m p v 2 所有功能在内的体系框架和包含验 证服务与加密服务在内的全新的安全机制，同时还规定了一套专门的网络安全和 访问控制规则，s n m p v 3 在s n m p v 2 基础之上增加了安全和管理机制。 2 2 2s n m p 的基本概念 网络管理的s f , v i p 模型有4 个组成部分【3 4 】： 1 ) 管理节点( m a n a g e m e n t n o d e ) 2 ) 管理站( m a n a g e m e n t s t a t i o n ) 3 ) 管理信息库( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nb a s e ) 4 ) 管理l 办议( m a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) 东南犬学f ( ! 卜学位论文 嘲络教育汁赞管理系统漤汁与实线 管理节点可以是主机、路由器、网桥、打印机以及任何可以与外界交流状态 信息的硬件设备。为了便于s n m p 直接管理，节点必须能运行s n m p 进程，即 s n m p 代理( s n m p a g e n t ) 。每个代理都要维护一个本地数据库，存放它的状态、 历史并影响它的运行。所有的计算机以及越来越多的网桥、路山器和外部设备都 能够满足这个要求。 f 可= 固帅 刘is n m p t j j 、议模型k x o f 网络管理由管理站完成，它实际上是一台运行特殊管理软件的计算机。管理 站运行一个或多个管理进程，它( 或它们) 通过s n m p 协议在网络上与代理通 信，发送命令以及接收应答。该协议允许管理进程查询代理的本地对象的状态， 必要时对其进行修改。许多管理站都具有图形用户界面，允许网络管理者检查网 络状态并在需要时采取行动。管理进程和代理之间的信息交换以s n m p 信息的 形式进行，s n m p 信息的负载可以是s n m p v l 或s n m p v 2 的协议数据单元 ( p d u ) 。p d u 表示某一类管理操作( 例如取得和设置管理对象) 和与该操作有 关的变量名称。s n m p v 3 规定了可以使用信息头的用户安全模块( u s m ) ，与安 全有关的处理在信息级完成。 大多数实际网络都采用了多个制造商的设备，为了使管理站能够与所有这些 不同设备进行通信，幽这些设备所保持的信息必须严格定义。如果一个路由器根 本不记录其分组丢失率，那么管理站向它询问时就得不到任何信息。所以s n m p 极为详细地规定了每种代理应该维护的确切信息以及提供信息的确切格式。 s n m p 模型的最大部分就是定义谁应该记录什么信息以及该信息如何进行通信。 总之，每个设备都具有一个或多个变量来描述其状态。在s n m p 文字中，这些 变量叫做对象( o b j e c t ) 。网络的所有对象都存放在个叫做管理信息库( m i b ) 的数据结构中。 在s n m p 中，加密和验证起着特别重要的作用。管理站具有了解它所控制 的众多节点的能力以及关闭它们的能力。因此，对于代理来说很重要的一点是， 必须弄清楚那些宣称来自管理站的查询是否真的来自管理站。在s n m p v l 中， 管理站通过在每条信息中设置一个明文密钥来证明自身。在s n m p v 2 中，使用 了现代加密技术，但大大增加了协议的复杂性，最后还是将它抛弃了。s n m p v 3 则通过简明的方式实现了加密和验证功能。 2 2 3s n m p v 3 的体系结构 r f c 2 2 7 1 定义的s n m p v 3 体系结构，体现了模块化的设训思想，可以简单 地实现功能的增加和修改。其特点： 东南大学坝f 。学位论史 嘲络教育汁赞管理系统醴计与实现 * 适应性强：适用：f 二多种操作环境，既可以管理最简单的网络，实现基本的管理 功能，又能够提供强大的网络管理功能，满足复杂网络的管理需求。 t 扩充性好：可以根摒需要增加模块。 t 安全性好：具有多种安全处理模块。 s n m p v 3 辛要有i 个模块：信息处理和控带0 模块、本地处理模块和1 【；1 j 户安全 模块。 信息处理和控制模块：信息处理和控制模块( m e s s a g ep r o c e s s i n ga x l dc o n t r o l m o d e l ) 在r f c2 2 7 2 中定义，它负责信息的产生和分析，并判断信息在传输过 程中是否要经过代理服务器等。在信息产生过程中，该模块接收来自调度器 ( d i s p a t c h e r ) 的p d u ，然后由用户安全模块在信息头中加入安全参数。在分析 接收信息时，先由用户安全模块处理信息头中的安全参数，然后将解包后的p d u 送给调度器处理。 本地处理模块：本地处理模块( l o c a lp r o c e s s i n gm o d e l ) 的功能主要是进行 访问控制，处理打包的数据和中断。访问控制是指通过设置代理的有关信息使不 同的管理站的管理进程在访问代理时具有不同的权限，它在p d u 这一级完成。 常用的控制策略有两种：限定管理站可以向代理发出的命令或确定管理站可以访 问代理的m i b 的具体部分。访问控制的策略必须预先设定。s n m p v 3 通过使用 带有不同参数的原语使用来灵活地确定