（计算机系统结构专业论文）基于flashjava的pon网络管理系统.pdf

-1，j】111， y h t l t 1 燃必 协 武汉科技大学 研究生学位论文创新性声明 i 协 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研 究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的 工作外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 ， 论文作者签名：毡：壶翌 日期： ，、 土蠢r l o 、2 研究生学位论文版权使用授权声明 本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位 的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向有关部门( 按照武汉科技大学关于研究生学位论文收录 工作的规定执行) 送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅， 同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行 检索和对外服务。 论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 0 魅 i p _。 ，。，o p 武汉科技大学硕士学位论文 第l 页 摘要 随着通信技术的迅速发展，用户对带宽的需求越来越高。以成熟的以太网技术为基础 的以太无源光网络( e t h e m e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，e p o n ) 采用点到多点结构、无源光 纤传输，能够在以太网之上提供多种业务。它综合了无源光网络技术和以太网技术的优点， 具有成本低、兼容性好、技术成熟、便于维护、承载业务灵活等特点，成为下一代宽带接 入网的最佳候选之一。 本文从用户角度出发，围绕实现e p o n 系统最优性能与最佳操作的目标，主要对e p o n 系统中的局端设备光线路终端( o p t i c a ll i n et e r m i n a l ，o l t ) 进行了深入的研究和设计， 包括o l t 的整体架构、主要业务模型、设备管理系统等。本文主要研究工作如下： 首先，从e p o n 系统的体系结构入手，对e p o n 系统的工作原理及其技术特点进行了 分析，确定了o l t 的功能需求和总体设计方案。 其次，根据中国电信e p o n 设备技术要求，提出了一组o l t 的设备架构与业务模型 的设计方案，并给出了主要模块的实现方法。 接着，通过对各种网络管理协议、软件架构模式和丌发工具的比较和选择，确定并实 现了一套采用b s 结构和m v c 设计模式的o l t 设备网元管理系统( e l e m e n tm a n a g e m e n t s y s t e m ，e m s ) 。该系统由f l a s h 、p h p 和j a v a 共同组合开发，包括配置、性能、故障、安 全等功能模块。客户在客户机平台上可通过浏览器方便地访问各网元，整套系统各部分相 对独立，可移植性强。 关键词：以太网无源光网络光线路终端设备业务架构网络管理系统 第1 l 页武汉科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y ，u s e r sr e q u i r e m e n t so f b a n d w i d t hb e c o m eh i g h e ra n dh i g h e r t h ee t h e r n e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ( e p o n ) b a s e do n m a t u r ee t h e m e tt e c h n o l o g yu s e sp o i n t - t o - m u l t i p o i n ts t r u c t u r e ，p a s s i v eo p t i c a lt r a n s m i s s i o n ，a n d p r o v i d e saw i d er a n g eo fb u s i n e s so nt h ee t h e m e t i tc o m b i n e st h ea d v a n t a g e so fp a s s i v eo p t i c a l n e t w o r k t e c h n o l o g y a n de t h e r n e t t e c h n o l o g y , h a sf o l l o w i n gc h a r a c t e r i s t i c s ：l o w - c o s t ， c o m p a t i b i l i t y , m a t u r i t y , e a s y t om a i n t a i n , o p e r a t i o n a lf l e x i b i l i t ya n ds oo n i tb e c o m e so n eo ft h e b e s ts c h e m e so ft h en e x tg e n e r a t i o nb r o a d b a n da c c e s sn e t w o r k t h et h e s i sa i m sa ts a t i s f y i n gc u s t o m e r , f o c u s e so ni m p l e m e n tt h eb e s tp e r f o r m a n c ea n d o p e r a t i o no fe p o ns y s t e m ，a n ds t u d i e sa n dd e s i g n st h eo p t i c a ll i n et e r m i n a l ( o l t ) ，i n c l u d i n g o l ta r c h i t e c t u r e ，m a i ns e r v i c em o d e l ，e l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ( e m s ) a n ds oo n t h e c o n t e n t so f t h es t u d i e so ft h i st h e s i sa r ea sf o l l o w s ： f i r s t l y , t h i st h e s i ss t a r t sf r o mt h ea r c h i t e c t u r eo fe p o n ，a n a l y z e st h ew o r k i n gp r i n c i p l ea n d t e c h n i c a lf e a t u r e so fe p o n s y s t e m ，d e t e r m i n e st h er e q u i r e m e n t sa n ds y s t e ml a y o u to fo l t s e c o n d l y , a c c o r d i n gt oc h i n a t e l e c o m st e c h n i c a lr e q u i r e m e n t so fe p o ne q u i p m e n t s ，t h i s t h e s i sp r o p o s e sas e to fo l ta r c h i t e c t u r e ，s e r v i c em o d e l ，a n dt h em a i nm o d u l ei si m p l e m e n t e d t o o t h i r d l y , a c c o r d i n gt o t h ea n a l y s i so fv a r i o u sk i n d so fn e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ， s o f t w a r ea r c h i t e c t u r ea n dd e v e l o p m e n tt o o l s ，t h i st h e s i si m p l e m e n t sao l td e v i c ee l e m e n t m a n a g e m e n ts y s t e m ( e m s ) o fe p o n ，w h i c hu s e sb r o w s e r s e r v e rs t r u c t u r ea n dm v cd e s i g n p a t t e r n t h i ss y s t e mi sb a s e do nf l a s h ，p h pa n dj a v a , a n di n c l u d e sc o n f i g u r a t i o nm o d u l e ， p e r f o r m a n c em o d u l e ，s e c u r i t ym o d u l ea n d s oo n c l i e n t sc a l la c c e s sn e t w o r ke l c r n e n t s c o n v e n i e n t l yb yu s i n gb r o w s e r e v e r ym o d u l eo ft h i ss y s t e mi si n d e p e n d e n ta n dh a sas t r o n g p o r t a b i l i t y k e yw o r d s ：e t h e m e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ( e p o n ) o p t i c a ll i n et e r m i n a l ( o l t ) a r c h i t e c t u r e o fe q u i p m e n ta n ds e r v i c e n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ( e m s ) 一 t i , a b - f 、 ”p 晰10 c 一 号 i匕纱 5 、 d 。胧靠d m ，l d s 丁s r cc v u 州 、 - ， ，、 m a cm a c ( x ) ( c ) f| 卜。0 。j j j d s ts r cs a n i ii i m a cm a c ( x ) ( s ) ， | t 忖 。l 。 t k 3 7 2 3 曲捌n 拍呻喇e 了， o e s l t n a l i o nl dd 呻，a i n i dl u n kd 、i d a mxd t k 3 7 2 3d o l n 8 1 1 lt a b l e、 t k 3 7 2 3d e 甜j n a t j o r lr u l et a b l ef o ru p m i d 州咖i d io o m a i ns e l e c t o rl f i e l d s v a l u ea c l j o np r e c e d e n c e p b i l = 11 7 、j 。i f 竿 i p o e蝴s 、从n - s1 d ms m a c b r c mf d bt a h i e 咐7 2 3f d bt a b l e s v u 州m a c p o r t d e m a j ns r c m a cd e s i i n a l i o n 、l ss1 l d mx d 图3 8r b 模式下的上行m a c 学习 第2 步：t k 3 7 2 3 根据配置在d e s t i n a t i o n 上的动态或静态a c l ( 动态a c l 即 a n t i s p o o f i n g ) 转发或丢弃数据帧。如果d e s t i n a t i o n 处还配置了c c l ，则根据c c l 的内容 加上或更改帧的p b i t 。 武汉科技大学硕士学位论文 第2 3 页 第3 步：t k 3 7 2 3 学习源m a c 、d e s t i n a t i o n 和d o m a i n 的i d ，若每个d e s t i n a t i o n 的 m a c 数量未超过最大限制，则将学到的m a c 、d e s t i n a t i o n 和d o m a i ni d 放入f d b 表中。 如果两个不同d e s t i n a t i o n 出现m a c 冲突，则t k 3 7 2 3 将锁定第二个d e s t i n a t i o n ，并生成 一个警报( a l a r m ) 给n t 。 第4 步：t k 3 7 2 3 根据d e s t i n a t i o n 中t r a f f i cc l a s s i f i e r 的规则对指定的f l o w 加上s v l a n 或进行s v l a n 的转换。有一种情况是，t k 3 7 2 3 可以对到来的f l o w 将其c v l a n 转换成 另一个指定的c v l a n ，并同时在外层添加一个s v l a n 。该s v l a n 的p - b i t 可以来自配 置s v l a n 时设定的某个固定值，也可以拷贝传上来的数据帧的c v l a n 的p - b i t ，或在c c l 设定s v l n 的p b i t 。 s v l a np - b i t 的配置方式如图3 9 所示。圈内数字1 和2 分别代表该方式的优先级， c c l 配置p b i t 的优先级最高。 图3 9s v l a np b i t 的设定 d e p e n d i n go ns p b i tm o d e 第5 步：帧被c c l 或t r a f f i cc l a s s i f i e r 处理过以后，t k 3 7 2 3 会将这些帧通过g m i i 接 口转发给b r c m5 6 5 0 2 。在转发之前，t k 3 7 2 3 还会过滤一些协议报文给w e s t2 3 5 0 ，如 d h c p 、p p p o ed i s c o v e r y 、i g m p 等。 第6 步：b r c m5 6 5 0 2 通过v l a nb r i d g e 将这些帧转发给一个l a g 上联e l ，该上联 口由两个x u a i 接口组成。当在与2 个不同的t k 3 7 2 3 连接的2 个g e 口处发生m a c 冲突 时，b r c m5 6 5 0 2 将会产生一个a l a r m 给n t ，并通知t k 3 7 2 3 锁定第二个d e s t i n a t i o n 。 r b 模式下的下行转发流程如图3 1 0 所示。 从图3 1 0 中可以看出，r b 模式下的下行转发过程具体包括以下步骤： 第l 步：b r c m5 6 5 0 2 根据目的m a c 和s v l a n 来查询f d b 表，将数据帧从l a g 接口转发到用户侧的g e 端口。在这种情况下，u n t a g g e d 帧会被丢弃。未知的目的m a c 的单播和组播( 除了a r p 和d h c p 报文) 在r bv l a n 中将会广播至t k 3 7 2 3 。当在组播转 发表中找不到对应的入口时，未知的组播将被丢弃。而未知目的m a c 的单播，在c cv l a n 下由于是透传模式，因此会被广播至t k 3 7 2 3 。转发之前，b r c m5 6 5 0 2 会过滤一些协议报 文至w e s t p o r t2 3 5 0 ，如a r p 、d h c p 、i g m p 、p p p o e 控制报文等。 第2 步：t k 3 7 2 3 以s v l a n 为索引查找d o m a i n 表，找到相对应的d o m a i n 。广播报 文总是被d o m a i n 设置的过滤器丢弃。 第3 步：t k 3 7 2 3 以d o m a i ni d 和目的m a c 为索引查找f d b 表，将帧转发到指定的 d e s t i n a t i o n 。未知的目的m a c 的单播由于无法在f d b 表中查到而会被丢弃。 第4 步：t k 3 7 2 3 根据s v l a n 模式进行v l a n 转换。在s t a c k e d 模式下，剥掉s v l a n ， 第2 4 页武汉科技大学硕士学位论文 并把内层的v l a n 转化成指定的c v l a n ；或者在u n s t a c k e d 模式下，直接把s v l a n 转 换成c v l a n 。 第5 步：t k 3 7 2 3 查找d e s t i n a t i o n 表，将帧转发到指定的e p o n 端口的l l i d 上。 图3 1 0r b 模式下的下行转发 3 2 1 3 转发流程 高速上网业务模型的具体转发流程如下： ( 1 ) 当用户侧发来的u n t a g 数据包时，为其选择转发接口。 如果上行t a g 帧中有相匹配的v l a n 端口，且该v l a n 端口与配置的二层转发端口 相同，则直接进行二层转发；如果上行t a g 帧中有相匹配的v l a n 端口，但该v l a n 端 口与配置的二层转发端口不相同，则先进行v l a n 转换后再转发；如果没有相匹配的 v l a n 端口，则将该帧丢弃。u n t a g 帧的上行转发流程图如图3 1 1 所示。 ( 2 ) 当用户侧发来的t a g 数据包时，为其选择转发接口。 如果上行t a g 帧中有相匹配的v l a n 端口，且端口的p v i d 与s v l a n 端口配置的 p v i d 相等，则加上该t a g 后转发，否则直接转发；如果没有相匹配的v l a n 端口，但端 口的p v i d 与s v l a n 端口配置的p v i d 相等，则加上该t a g 后转发，否则将该帧丢弃。 当带有c v l a n 标签或者p b i t 标签的用户帧到达s v l a n 端口时，c v l a n 的p b i t 保持透传，s - v l a n 的p b i t 根据q o s 进行设定；当带有c v l a n 标签或者p b i t 标签的 用户帧到达c v l a n 端口时，在c v l a n 上加上一层s v l a n ，或者根据q o s 进行替 换。进行二层转发时，如果是r b 模式，只支持单t a g 和u n t a g 的数据包。t a g 帧的上行 转发流程图如图3 1 2 所示。 一 武汉科技大学硕士学位论文 第2 5 页 y y 图3 1 1 u n t a g 帧的上行转发流程图 图3 1 2 t a g 帧的上行转发流程图 第2 6 页武汉科技大学硕士学位论文 3 3 本章小结 本章在详细分析o l t 结构的基础上，分别从设备架构方面和业务模型方面对o l t 进 行了关键模块和主要模型的设计。在设备架构设计中，首先给出整套o l t 的整体结构和各 板卡的插槽位置方案，接下来确定了o l t 中的业务板l t 的整体架构，然后对l t 板的电 源模块、o b c 模块、i w f 模块和e p o n 模块这四大关键模块分别进行了芯片方案选择和 模块设计，最后给出了基于该方案的设备实现图。在业务模型设计中，首先对o l t 的高速 上网业务h s i 进行了研究，详细分析了不同v l a n 模式下的数据转发步骤，并设计了支持 q o s 的转发模型和转发流程；然后讨论了o l t 的组播业务的控制模式和转发原理，重点针 对中国电信特有的可控组播业务进行了实现流程的设计。 该套o l t 设备业务的架构模型对于具体的软硬件实现有着决定性的重大意义，遵循该 方案实现的o l t 系统设备经测试表明，其具有良好的网络性能，完全符合中国电信的设备 需求。 武汉科技大学硕士学位论文第2 7 页 第4 章o l t 网络管理系统实现 本章将从用户角度出发，设计一个o l t 网元设备配置管理系统( e l e m e n tm a n a g e m e n t s y s t e m ，e m s ) ，用于更好地进行对o l t 的管理。重点运用新的开发工具组合进行该设备配 置管理系统的开发，并借助m v c 模式的思想设计网管系统框架，完成基于w e b s e r v i c , e 技 术的后台程序开发和编码，同时完成系统数据库的设计和实现。 4 1 方案选择 4 1 1网络管理协议的选择 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 ，它们也代表了目前两大网络 管理解决方案【4 5 l 。s n m p 是流传最广、应用最多、获得支持最广泛的一个网络管理协议。 它最大的一个优点就是简单性，因而比较容易在大型网络中实现。它代表了网络管理系统 实现的一个很重要的原则，即网络管理功能的实现对网络j 下常功能的影响越小越好。s n m p 不需要长时间来建立，也不给网络附加过多的压力。它的简单性还体现在，对一个用户而 言，它可以比较容易地通过操作m i b 中的若干被管对象来对网络进行监测。目前，s n m p 的m i b 定义已超过千页。由此也可看出s n m p 的受支持程度，几乎所有主要的网络互连 硬件制造厂商的产品都支持s n m p 。扩展性是s n m p 的又一个优点。由于其简单化的设计， 用户可以很容易地对其进行修改来满足他们特定的需要。s n m pv 2 的推出就是s n m p 具有 良好扩展性的一个体现。s n m p 的扩展性还体现在它对m i b 的定义上。各厂商可以根据 s n m p 制订的规则，很容易地定义自己的m i b ，并据此使自己的产品支持s n m p 。 c m i p 最初被认为是替代s n m p 的一个解决方案。而且由于c m i p 被政府和许多大企 业所支持，所以许多人认为这一天终会到来。但是c m i p 的复杂性使它的实现和推广很困 难，所以目前仅停留在研究阶段。c m i p 是一个分布式的网络管理解决方案，应用在o s i 环境下。它克服了s n m p 的许多缺点，如安全性。c m i p 支持授权、访问控制、安全日志 等机制，可构成一个相对安全的系统，定义相当详细复杂。其设计与s n m p 有相似之处， 如网管信息的传递也是通过p d u ，不过c m i p 定义了1 1 种p d u ，而s n m p 只有5 种。 如上所述，c m i p 在技术上比s n m p 先进许多，而且已经被推出十年左右了，但却不 如s n m p 应用广泛。原因在于它的一个致命不足：c m i p 过于复杂。这一点使c m i p 协议 占用的系统资源过多，大约是s n m p 的十倍以上 4 6 1 。另外，由于c m i p 的定义相当复杂( 包 括其结构和被管对象的定义) ，因此c m i p 的实现有许多困难。目前s n m p 已成为网络管 理领域中事实上的工业标准，并被广泛支持和应用，大多数网络管理系统和平台都是基于 s n m p 的。 由于s n m p 具有如上所述的诸多优点，因此，e p o n 网管系统采用s n m p 协议。 第2 8 页武汉科技大学硕士学位论文 4 1 2 软件架构模式的选择 目前网管系统大多数基于客户端月艮务器( c s ) 结构，可是在采用c s 结构的分布式网络 管理系统中，当升级应用程序时，用户需要重新安装配置整个系统( 包括客户端和服务器 端) ，显得较为复杂和繁琐。相比之下，基于w e b 技术的浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ， b s ) 结构把实现业务规则和提供数据服务的角色分配给w e b 服务器端，管理人员可以将大 量计算与存储任务转移到w e b 服务器上，客户在客户机平台上便可访问；w e b 浏览器承担 表达服务的流水型角色，它能够把用户所需要获取的网管信息灵活地显示，给用户一个便 于接受的、容易使用的界面；并且系统的安装、配置、升级、维护等工作也将大大简化。 因此，本文设计的网元管理系统建立在三层的b s 体系结构之上，将应用功能分成表 示层、业务逻辑层和数据层三个部分。各层可以选择各自最合适的开发语言并行开发，且 在逻辑上保持相对独立性，使系统具有良好的可维护性、可扩展性、可升级性和开放性。 此外，利用功能层有效地隔离开表示层与数据层，未授权的用户难以绕过功能层而利用数 据库工具或黑客手段非法地访问数据层。表示层是应用程序的用户接口部分，它担负着用 户与应用间的对话功能，在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影 响其他两层。功能层相当于应用程序的本体，它将具体的业务逻辑封装在输入程序中【4 7 1 。 例如，在统计网络设备的性能时要汁算性能数据的流量，按照定好的格式配置网元数据、 导出网元的性能统计列表，而处理所需的数据则要从表示层或数据层取得。表示层和功能 层之间的数据传输过程要尽可能简洁。例如，用户检索数据时，要设法将有关检索要求的 信息一次性地传送给功能层，而由功能层处理过的检索结果数据也一次性地传送给表示 层。数据层就是数据库管理系统，负责管理对数据库数据的读写。数据库管理系统必须能 迅速执行大量数据的更新和检索。因此，一般从功能层传送到数据层的要求大都使用s q l 语言。 选择了多层的软件体系结构架构之后，需要选择多层的软件开发框架。三层b s 体系 结构将应用分成表示层、业务逻辑层和数据层三个部分，这三个部分应该有一个合理的设 计模式。浏览各种设计模式，我们可以发现，观测者模式( o b s e r v e rp a t t e r n ) 的描述和我们所 面对的问题最为贴近。它是这样描述的【4 8 】：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个 对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。其中，最核心的 对象是目标( s u b j e c t ) 和观察者( o b s e r v e r ) ，他们两者可以被分别独立地改变。这就是m v c 模式的思想，业务逻辑与视图的分离，从这个角度来说，m v c 设计模式适合e p o n 网络 管理系统的开发。其次，本文设计的e p o n 网元管理系统属于中型的w e b 应用，其各页面 功能点的关联关系比较复杂，应该把视图和逻辑进行分离，分别进行编码。如果页面中掺 杂业务逻辑的处理，不但不会减少开发的工作量，反而会加大开发与维护难度。而本文 m v c 框架继承m v c 模式的思想，实现了业务逻辑与视图分离，在一定程度上体现了m v c 的优点，同时又适合中小型w e b 应用的丌发。 从以上分析来看，m v c 构架适合e p o n 网元管理管理系统的丌发。 武汉科技大学硕士学位论文第2 9 页 4 1 3 系统扦发工具的选择 当前网络管理系统最主流的开发平台是j a v a + 数据库( o r a c l e 、m y s q l s q ls e r v e r 等) ， 但j a v a 在图形界面设计方面不能带来丰富新颖的视觉效果，并且j a v a 程序的运行依赖于 j a v a 虚拟机，开发速度较慢。另外，随着开源技术的逐渐成熟，越来越多的企业表示看好 开源软件的巨大商业价值。开源软件不仅在技术上有众多优势，可移植性也比较强。 因此，本网管系统的前台g u i 展示层部分采用f l a s h ( a c t i o ns c r i p t2 0 ) 开发，业务逻辑 层采用p h p 实现，数据库系统采用开源的m y s q l ，后台程序采用j a v a 设计。此开发工具 组合不仅比较新颖，而且具有一定的优势。f l a s h 是一种功能强大的网站设计软件【4 9 】，界 面布局灵活，能够设计出操作简单、交互性强、界面友好的网管系统的g u i 。p h p ( p e r s o n a l h o m ep a g e ) 是一种服务器端脚本语言，它是专门为w e b 而设计的，这个开源开发工具能够 很好的与f l a s h 脚本语言a c t i o ns c r i p t2 0 通信，它能够很好的弥补f l a s h 难于和数据库交 互的缺陷。p h p 提供了与当今流行的各种数据库软件的连接的接口，支持的数据库非常丰 富，目前包括：m y s q l 、l n f o r m i x 、s y b a s e 、m s s q l 、o r a c l e 等，能有效地实现前台f l a s h 与后台m y s q l 数据库的交互操作，使得展示层和中间层以及数据持久层有效分离，真正 实现“高内聚，低耦合”的软件设计原则。m y s q l 支持庞大的数据仓库，并允许任意修改来 达到简化的目的，提高访问速度。考虑到e m s 系统后台程序的复杂性和重要性，本文选 择了适合网络编程的开发工具j a v a ，其语言功能强大而成熟，保证了后台程序的稳定和健 壮。e m s 平台是建立在w e b 服务器的基础之上的，由a p a c h e 和t o m c a t 集成实现，系统 对a p a c h e 和t o m c a t 进行了联合配置。a p a c h e 和t o m c a t 都是当今比较流行的w e b 服务器 端软件，这种结构的优点是兼有可扩展性和安全性，可方便地与原用的w 曲系统相兼容。 另外，因为后端服务器在外界不可以访问，提高了安全性。基于以上成熟软件的支持，e p o n 网络配置管理系统可以充分利用此丌发工具组合的优势，提高系统的开发效率。据资料显 示，华为在开发一套网管系统所付出的代价远远高于采用这种方式的代价，其对比如表4 1 所示： 表4 1 华为、上海贝尔开发时间比较 开发工具开发人数开发时间 华为 j a v a 2 01 2 个月 上海贝尔f l a s h 十p h p + m y s q l + j a v a l o6 个月 因此，本网元管理系统采用f l a s h + p h p + m y s q l + j a v a 语言套件开发。 4 1 4 网络管理系统架构的选择 e p o n 系统布局具有跨区域性、网点分散和管理复杂等特点。因此要将整个网络有效 的管理起来，一个界面友好，功能强大的网络管理系统是必不可少的。下面针对e p o n 系 统的主要特点设计出两套网络管理系统以供用户选择。 一种是集中式的网络管理系统，系统架构如图4 1 所示。 第3 0 页武汉科技大学硕士学位论文 o l t 图4 1集中式网络管理模型 该系统架构的主要特点是用户在任何地方都能通过访问i n t e r n e t ，享受w e bs e r v e r 提供 的服务，配置该系统中所有的o l t 设备。即用户只需要在一个操作界面上就可以控制o l t 设备，但这需要开发一款基于s n m p 协议的软件( t l lg w ) 以配置设备和接收o l t 设备的 告警信息，最后再反馈给用户界面。该模型的确定是w e bs e r v e r 的功能太过强大，这对硬 件以及软件的稳定性都有很高的要求。 另一种管理系统式嵌入式的网络管理系统，如图4 2 所示： 0 it 图4 2嵌入式网络管理模型 这里介绍一个专有名词：带外管理。带外管理是指用户通过o l t 的网口访问并控制 o l t 系统。该模型的主要特点是在每个o l t 系统中提供w e bs e r v e r 服务，但用户不能直 接访问o l t 提供的服务。该模型的w e bs e r v e r 的主要功能是提供o l t 的拓扑管理，所有 o l t 的详细信息比如i p ，地址都会保存在系统中。单击拓扑中的网元就可以通过带外管理 的方式跳转到具体o l t 设备以配置该设备。当然用户是不能直接访问o l t 设备的，否则 o l t 的安全得不到保障。所以在w e bs e r v e r 和o l t 中i 日j 需要一台w e bp r o x y 来对用户进 行鉴权。该模型的主要特点是o l t 系统本身需要提供w e bs e r v e r 功能，这将加大o l t 系 武汉科技大学硕士学位论文 第3 1 页 统的负载。 鉴于实际e p o n 布局的特点，本文将着重介绍第一种即集中式网络管理系统。 4 2 总体设计 4 2 1 设计的整体目标 目前市场上流行的网络管理系统主要分为通用软件供应商提供的通用网管软件和各 个设备厂商提供的专用网管软件，本文研究开发的e m s 网元管理系统属于专用网管软件， 其设计的主要的目的是对m d u 及o l t 设备进行统一管理。鉴于e p o n 系统结构的复杂性， e m s 网元配置管理系统必须实现以下几个目标【刈： ( 1 ) 实用性。e m s 网元管理系统可以在局域网或i n t 锄a 网中使用，当然也可以单机 使用。只要任何一台桌面终端安装了浏览器，即可从任何一点快速访问网管软件，即使是 管理人员在家休息，在紧急的时候，也可以通过网络远程访问网管软件，来达到快速解决 问题的目的。 ( 2 ) 完整性。e m s 能够检测、控制、管理前文提到的各种网络设备，最大可能的提高 了设备资源的使用效率。一方面，e m s 负责收集网元的信息，并将信息集成、分析、综合， 然后通过管理界面提交给管理员。另一方面，e m s 接收管理员的命令，并对其进行分析、 处理、转换，实现对网元操作、管理、配置。 ( 3 ) 易用性。网络管理员只需要在服务器端安装网管软件e m s ，就可以通过浏览器输 入域名或者i p 地址，即可访问。e m s 系统提供友好的人机交互界面，各部分软件操作模 块非常清晰。 ( 4 ) 高效性。e m s 系统能够支持多用户( 至少1 6 个) 同时操作，能够支持对上千个网元 的检测和管理。 4 2 2 系统结构模型 在m v c 设计思想中，模型用于封装应用数据以及改变数据的方法，视图用于描述从 模型中获得的数据信息，控制器则将用户的行为翻译为对模型的相应操作【5 。在e m s 系 统的体系结构设计中采用m v c 的思想，能够使网管数据模型、网络数据表示和用户管理 动作分离开来，可以方便地实现网络数据的多视图表示。 根据“模型一视图控制器”的分治思想，可以将e m s 主要划分为三大模块。管理者 ( e m sm a n a g e o 对应于系统视图。网管系统服务器( e m ss e r v e r ) 分为后台处理程序( d a m o n p r o c e s s ) 和功能模块( f u n a i o nm o d u l e s ) 两部分，其中后台处理程序对应于控制器，而功能模 块对应于模型。管理者抽象用户的输入数据表示，将用户输入提交给后台处理程序，并在 后台状态改变时更新数据表示。网管系统的后台处理程序负责连接系统的前后台交互，抽 象用户和系统事件的语义映射，将用户的输入翻译为系统事件，调用相应的功能模块和处 理数据。功能模块抽象网管系统的具体管理功能和系统状念，对后台处理程序提供调用系 武汉科技大学硕士学位论文 统功能的方法和路径管理相关数据的存储和一4 致性，并在系统数据发生变化时通知后台处 理程序进行更新。采用m v c 设计思想的e m s 结构模型如图4 3 所示。 m 涮 图4 3基于m v c 的e m s 结构模型 根据m v c 思想设计的e m s 具有较强的通用性，系统的各部分相对独立，在进行系统 设计时，可以根据实际需要对系统的功能模块进行修改，通过对系统模型尽可能小的改动， 生成具体应用的专用网管系统。 4 2 3 客户端主视图 m v c 的思想除了应用于整个体系结构的设计外，还可用于客户端数据组织细节设计 部分。本文在e m s 系统客户端主视图的丌发程序中就引入了m v c 的设计思想，很好的组 织和呈现了客户端数据。 由于m v c 是一种面向对象的设计模式，本文以统一建模语言( u n i f i e dm o d e l i n g l a n g u a g e ，u m l ) 建模的方式进行分析说明。该网管系统的客户端主视图主要负责显示被 管网元基本信息，包括网元的拓扑树、网元拓扑图、被管网元的告警信息和告警统计信息。 主视图接收来自服务端的拓扑信息、告警信息，通过简单的数据组织和处理将数据呈现出 来。通过分析可将主视图的功能实现如下图所示的模型。 在图4 4 中，视图界面是整个系统设计的边界类，它负责将数据以不同的形式呈现出 来，同时接收来自用户的请求，完成系统和用户的互动操作；告警信息模型和拓扑信息模 型是系统设计的实体类，它们构成了主视图的数据模型；视图控制是系统设计的控制类， 它完成了整个逻辑控制和逻辑计算的功能，负责对来自视图界面的请求做出应答，更新数 据模型【5 劲。该模型采用m v c 设计思想，将控制逻辑、表现界面和数据模型分离，增强了 程序的可维护性和可扩展性。同时，主视图的设计充分发挥了m v c 思想的优势，完成了 武汉科技大学硕士学位论文 第3 3 页 一个数据模型到多个表现组件的对应。具体体现在图像用户接e l ( g r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c e ， g u d 界面上的拓扑图和拓扑树，它们共享了同一个拓扑数据源，是同一数据模型在g u i 界面的不同表现形式。 图4 4 网管系统主视图框架分析模型 设置告警信息( ) 读取告警信息( ) 一，f 一一 l g u i m a i n v i e w 1 一一1 。 j r m v m a n a g e r 图4 5 网管系统主视图框架设计模型 在图4 5 所示的主视图设计模型中，t o p o t r e e 和t o p o n e t w o r k 都是g u i 界面上的一个 组件( v i e w ) ，它们分别实现网元信息以树型结构显示和以网络关系图结构显示的功能。与 其关联的都是同一个t o p o d a t a s o u r c e ( m o d e l ) ，由它负责显示数据的增加、删除和更新。当 服务端数据有所变化时通过信息上报通知客户端，m v m a n a g e r ( c o n t r o l l e r ) 负责侦听这种上 。 报信息，并将信息转发给t o p o a n a l y z e r ( c o n t r o l l e r ) 。t o p o a n a l y z e r 对上报数据进行处理， 解析出符合模型结构的数据信息，并发送到t o p o d a t a s o u r c e 中。这样的设计使得数据模型 完全从界面显示中独立出来，如果想增加其他形式的显示，也只需对g u i 设计添加新的组 一 0 0 一 息息0 0 一 信信用刚一 作作可禁一 操操图图 收送视视一接发上主一 一 ，|l 一 第3 4 页武汉科技大学硕士学位论文 件，而不必再修改数据模型和控制类，降低了耦合度，提高了开发效率。 m v c 思想在项目的分析和设计中起到了重要的作用，它帮助将控制逻辑、表现界面 和数据模型分离，使系统功能扩充和代码维护变得简单起来。 l r 。台 一一 一l 一么、 i； ，7 一一“一1 ：一一一、 ，l譬去三善三数j刁 ； 。；! 后台 ；l l m i b 一警备曼一j | | ”“ 武汉科技大学硕士学位论文第3 5 页 用户和业务管理。能配置用户或端口的以太网功能，如v l a n 、帧过滤、组播等； 网络拓扑结构发生变化时应能自动更新。 资源管理。主要包括对网元、槽位与板卡、p o n 端口、o n u o n t 、o n u o n t 的 u n i 端口等设备资源的占用情况统计和管理。提供报表统计功能并可以保存及打印。 定期检查。即每半个月或一个月对设备( 特别是o n u ) 的当前配置与之前保存的备 份数据( 或用户数据库中的配置数据) 进行比较，得出那些配置进行了修改的汇总。 ( 2 ) 安全模块 安全模块通过访问操作控制策略等方法保证管理应用程序和管理信息不被非法访问 和破坏【5 4 1 。安全管理主要包括用户访问权限管理、用户等级管理、操作日志管理。 访问权限管理。网管系统通过定义个人访问权限的方式，提供对于管理员操作系 统访问的安全措施，拒绝非法用户和密码错误用户的登陆访问。不同级别的管理员有不同 的权限，确保访问请求的发起者只能在自己的权限范围内执行管理操作。敏感信息，或固 定用户终端鉴权属性，数据库和配置数据只能由有授权的个人和管理系统进行操作。 用户等级管理。e m s 支持将操作用户分为几个等级，每个等级的用户具有不同的 权限，高级别的用户拥有更高的管理权限。用户分为三个等级：系统管理用户，负责对网 管系统的管理，进行网络控制、各级用户口令设置、增加、修改或删除用户及同志管理等 安全管理操作；系统操作用户，负责业务的维护，新建或拆除用户及其业务配置、处理告 警、选择配置、进行故障管理等；系统监视用户，只能对系统告警状态进行监视，观察浏 览各种性能监测结果以及对各种报告的访问结果。这些操作均以查阅( 读) 为主。 操作同志。操作同志记录用户在系统中所执行的各种操作，为了防止用户的误操 作，系统对各个用户在系统中执行的各种操作进行了详细的记录。操作日志功能还可以记 录所有用户的操作，包括用户名、操作时间、操作类型。非法用户登陆网管产生