（检测技术与自动化装置专业论文）基于snmp的pis网络管理系统的设计与实现.pdf

桂林工学院硕士学位论文 i i i_ 摘要 随着网络技术与应用的不断发展，计算机网络已经逐渐成为工作、生活中不可缺少 的一部分，是获取信息的一个重要途径。乘客信息服务系统是依托网络技术向地铁或者 轻轨乘客提供信息服务的系统，涉及大量的网络设备和主机，保障网络的通畅、可靠也 就显得极为重要，因此网络管理成为整个系统的一个重要组成部分。管理人员通过网络 管理软件对网络性能、网络拓扑、设备故障、网络设备的性能与参数配置、安全管理等 信息进行分析、调整，确保整个网络可靠、稳定的运行，使乘客信息服务系统软件能正 常、无误使用。而简单网络管理协议是目前应用最为广泛的网络管理协议之一。 本文论述了网络管理发展历史、网络管理协议的相关理论，分析了网络管理的基本 模型，根据乘客信息服务系统的特点，制定了网络管理软件的功能模块，并且对基于简 单网络管理协议的乘客信息服务系统网络管理软件各功能模块进行了设计与实现，特别 是网络拓扑发现和网络故障管理进行了着重设计，并通过测试截图给以说明，同时为了 实现对自主设计的发车表示器与乘客信息服务系统软件也进行网络管理，对网络管理代 理端进行了软件扩展，对硬件进行了改进。在该软件的设计中，采用了n e t - s n m p 、s n m p + + 作为第三方软件开发包，结合c 、c + + 来进行软件编程，主要实现了以下功能：网络拓扑 发现，设备中的性能数据采集与显示，网络故障管理和设备参数查询、配置，用户安全 管理。 关键词：简单网络管理协议，拓扑发现，性能管理，故障管理，代理扩展 桂林工学院硕 士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o n , c o m p u t e rn e t w o r kh a s a l r e a d yb e c o m ea l li n d i s p e n s a b l ep a r to fw o r ka n dl i f eg r a d u a l l y , a n da ni m p o r t a n tw a yo f o b t a i ni n f o r m a t i o n p a s s e n g e ri n f o r m a t i o ns y s t e mi ss e r v i c es y s t e mw h i c hp r o v i d e ds e r v i c e i n f o r m a t i o nt op a s s e n g e rb a s eo nn e t w o r kt e c h n o l o g y ，t h i ss y s t e mh a sn e t w o r kd e v i c e sa n d h o s tc o m p u t e r s k e e p i n gn e t w o r kn o r m a la n dr e l i a b l ei sv e r yi m p o r t a n t s ot h ee f f e c t i v e n e t w o r km a n a g e m e mh a sa l r e a d yb e c o m ea ni m p o r t a n tp a r to ft h es y s t e m t h ea d m i n i s t r a t o r a n a l y z ei n f o r m a t i o na n da d j u s ts y s t e mp a r a m e t e r , s u c ha sn e t w o r kp e r f o r m a n c e ，n e t w o r k t o p o l o g y ，d e v i c ep e r f o r m a n c ea n dp a r a m e t e r , s a f e t ym a n a g e m e n ta n ds oo n , t oe n s u r e n e t w o r kn o r m a l l yr u na n dr e l i a b l eu s e do fp a s s e n g e ri n f o r m a t i o ns y s t e ms o f t w a r eb yn e t w o r k m a n a g e m e n ts o f t w a r e s i m p l en e t w o r km a n a g ep r o t o c o li so n eo fp r o t o c o l l e sw h i c ha r et h e m o s tu s e di nm a n yd o m a i n t h i st h e s i sh a sd i s c u s s e dt h ed e v e l o p i n gh i s t o r yo fn e t w o r km a n a g e m e n ta n dt h er e l e v a n t t h e o r i e so f t h en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ，a n a l y z e db a s e dm o d u l eo f n e t w o r km a n a g e m e n t , a n dd e s i g nf u n c t i o n a lm o d u l eo fs o f t w a r eb yp a s s e n g e ri n f o r m a t i o ns y s t e md e m a n d ，a n dt h e d e s i g na n dr e a l i z a t i o np a s s e n g e ri n f o r m a t i o ns y s t e mn e t w o r km a n a g e m e n ts o f i a v a r eb a s e do i l s n m pp r o t o c o l ，p a r t i c u l a r e m p h a t i c a l l yd e s i g e n e t w o r k t o p o l o g y f i n da n df a u l t m a n a g e m e n t ，a n dn e tm a n a g e m e n ti se x p e n d e dt o r e a l i z en e t w o r km a n a g e m e n to fd i s p a t c h s i 粤试d e v i c ea n dp a s s e n g e ri n f o r m a t i o ns y s t e ms o f t w a r e i nt h ed e s i g no ft h i ss o r w a r e ，i h a v e c o m b i n e dc 、c + + t op r o g r a ma n da d o p t e ds n m p + + 、n e t - s n m pw h i c ha r e t h et h i r d d e v e l o p e ds o f t w a r e t h ef u n c t i o no ft h es y s t e mi n c l u d e ：n e t w o r kt o p o l o g yf i n d , d e v i c e p e r f o r m a n c ed a t ac o l l e c ta n dd i s p l a y , n e t w o r kf a u l tm a n a g e ，d e v i c ep a r a m e t e rq u e r ya n ds e t , u s e rs a f e t ym a n a g e k e yw o r d s ：s n m p ，n e t w o r kt o p o l o g yf i n d ，p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t , f a u l tm a n a g e m e n t , a g e n te x p a n d e r i i 桂林工学院硕士学位论文 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权说明 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是我个人在肖洪祥老师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并致以了 谢意。 学位论文作者( 签字) ：型塑兰 签字日期：3 碰星：签： 版权使用授权说明 本人完全了解桂林工学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要 求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提 供目录检索与阅览服务：学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文： 在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。( 保密论文在解密后遵 守此规定) 学位论文作者( 签字) 登鱼! 指导教师签字：查f 兰墨 签字日期：查竺墨：鱼：鱼 桂林工学院硕士学位论文 1 1 研究意义 第1 章引言 乘客信息服务系统( p i s ，p a s s e n g e ri n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是依托多媒体网络技术，以 计算机系统为核心，以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供信息服务的系统。乘客信 息服务系统在正常情况下，提供乘车须知、服务时间、列车到发时间、列车时刻表、管 理者公告、政府公告、出行参考、股票信息、媒体新闻、赛事直播、广告等实时动态的 多媒体信息；在火灾、阻塞及恐怖袭击等非正常情况下，提供动态紧急疏散提示，使乘 客通过正确的服务信息引导，安全、便捷地乘坐轨道交通。乘客信息服务系统从结构上 可分为3 个子系统：控制中心子系统、车站( 车载) 子系统、网络子系统。乘客信息服 务系统从控制功能上分为四个层次：信息源、中心播出控制层、车站( 车载) 播出控制 层和车站播出设备。 ， 乘客信息服务系统涉及到大量的网络设备，传输的系统信息、数据，控制信息，服 务信息，多媒体信息都通过网络来实现的，为了对这些设备进行管理和配置，运行状态、 数据传输的监控以及故障诊断，保障信息、数据的无误的传送，网络管理是必不可少的。 同时，为保障系统安全、长时间可靠运行，故障诊断与解决，系统设备的监视与监测， 自主设计的服务软件运行状况的监视，也有必要对系统进行维护。设计一个网络管理软 件对整个系统运行情况进行实时监控，维护整个系统网络，保障通信网络和设备的正常 工作，提高系统的综合服务能力是很有必要的。 在这个系统设计之前，已完成的长春轻轨一号线旅客服务系统( p i s ) 设计和即将完成 的二号线旅客服务系统( p i s ) 系统设计。 1 2 国内外研究现状、水平和发展趋势 随着网络技术与应用的不断发展，计算机网络在我们的日常生活中已经变得越来越 普遍。计算机网络逐渐成为人们获取信息、发布信息的重要途径，与此同时，网络规模 不断扩大，复杂性不断增加，网络的异构性越来越高，基于计算机网络的应用也越来越 多。一个网络往往由若干个大大小小的子网组成，包括不同的网络设备和通信设备，提 供各种服务。因此，网络运行的稳定性、可靠性、高效性就显得至关重要，就必须有一 个高效的网络管理系统对网络系统进行管理。网络管理是计算机网络发展的必然产物， 它随着计算机网络的发展而发展。早期的计算机网络主要是局域网，在一定范围内连接 l 桂林工学院硕士学位论文 数百台计算机，最早的网络管理是局域网管理。局域网管理主要保证在局域网内的所有 计算机能够顺利传递和共享文件。而i n t e m e t 的出现打破了网络的地域限制，这时的网络 管理不再局限于保证文件的传输，而是保障连接网络的网络对象( 路由器、交换机、线路 等) f 约i e 常运转，同时监测网络的运行性能，优化网络的拓扑结构。网络管理系统也因 此越来越独立，越来越复杂，功能越来越完备，网络管理发展成为计算机网络中的一个 重要分支。随着国际上各种网络管理标准相继制定，网络管理逐步趋向规范化、制度化。 国际上许多机构已经相继建立了一些网络管理标准，其中使用最为广泛的是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 ) 制定的网络管理方案简单网络管理协议s n m p ( s i m p l e n e t w o r km a n a g ep r o t o c 0 1 ) ，s n m p 的工作始于1 9 8 8 年，是由最初的简单网关监控协议 s g m p ( s i m p l eg a t e w a ym o n i t o rp r o t o c 0 1 ) 发展而来的，现已成为事实的标准网络管理协 议。目前，大多数厂商生产的产品都支持s n m p ，许多网络管理软件也都以s n m p 为管 理协议。其他网络管理标准还有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 m a t i o ns e r v i c e p r o t o c 0 1 ) 公共管理信息服务和公共管理信息协议：是在o s i 应用层上提供的网络协议簇， c m i s c m i p 提供支持一个完整的网络管理方案所需要的功能；c o m t ( c o m m o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns e r v i c e sa n dp r o t o c o lt c p i p ) 公共管理信息服务与协议：是在 t c p i p 协议上实现的c m i s 服务，c m o t 没有直接使用参考模型中表示层实现，而是 要求在表示层中使用另外一个协议， 轻量表示协议( l p p , l i g h t w e i g h tp r e s e n t a t i o np r o t o c 0 1 ) ，该协议提供了目前最普通的两种传输层协议t c p 与 u d p 的接口；l m m p 局域网个人管理协议：在i e e e 8 0 2 逻辑链路控制l l c 上的公共管 理信息服务与协议c m o t ，它不依赖于任何特定的网络层协议进行网络传输。 目前，许多公司也已经形成了各种网络管理软件以及开发平台。如：h p 公司的 h p o p e n v i e w ，i b m 公司的i b mn e t v i e w 和s u n 公司的s u n s o l s t i c ee n t e r p r i s em a n a g e r 等等，这些都是成功的管理网络工具。然而，这些软件的价格极其昂贵，并且它们都是 在工作站上运行于u n i x 环境下，硬件要求很高。现在，国内也出现了一些网络管理产 品，但与国外同类产品相比，在性能和稳定性方面都存在着较大的差距。这些产品都提 供了网络拓扑发现、数据收集、分析的工具，但在很多方面不能满足需要，图形显示界 面过于简单，无法完成长期的数据分析要求，不能对特定设备进行发现，监控。 今后的网络管理系统将朝着网络管理w e b 化，网络管理层次化，网络管理协议集 成化，网络管理智能化和集成系统管理几个方向发展。 国外对网络管理的研究有很多，许多厂家都在致力于开发网络管理的平台。它们大 都为网管人员提供了一个极为方便的管理网络的工具，也为应用开发人员提供了一个开 发平台，以开发适合管理自己的网络系统的应用软件。其中m a n a g e w i s e 是n o v e l l 公 司在中国推出的一种智能化的网络管理软件，适用于复杂的分布式网络远程管理，由 2 桂林工学院硕士学位论文 n o v e l l 公司与i n t e l 公司联合开发，其特点是可扩展、易于调度、符合标准、能为第三 方提供开发平台。 在国内，清华大学针对校园网络进行了计费系统的研究，开发了自己的网络计费系 统，并在全国十几所高校得到应用。华南理工大学也自行开发了基于j a v a 分布式网络 计算模式的综合网络管理系统。还有许多其它的学校根据自己学校网络系统的特点，开 发了属于自己的网络管理软件。 研究的内容和目标 本课题来源于p i s 技科研一北京市轨道交通路网综合乘客信息服务方案研究，整 个项目研究主要内容是为地铁或轻轨乘客提供相关乘坐信息、多媒体信息。 在此课题中，本人主要负责p i s 网络管理系统的设计，将网络管理技术应用到乘客 信息服务系统中，对系统中的网络设备，系统设备，自主设计服务软件及整个系统的运 行状态进行管理、监控和维护，分以下几方面的研究内容： 1 ) 简单网络管理协议的系统框架、数据结构研究，n e t - s n m p 与s n m p + + 第三方软 件开发包数据结构与在w m d o w s 环境下编程研究； 2 ) 网络拓扑发现算法，网络故障诊断与处理研究，性能管理、安全管理设计； 3 ) 交换机、工作站网络管理信息库分析与研究，发车表示器软硬件结构研究； 4 ) 软件、硬件的网络管理代理扩展的研究，包括私有管理信息库定义，变量实现， 扩展代理的配置和加载； 5 ) 系统网络日志、数据库设计与构建的研究。 通过上面几方面的研究，提出了基于s n m p 的p i s 网络管理系统的设计与实现。 本课题的创新点：第一次将s n m p 应用到p i s 中，实现系统的网络管理。提出了基 于链路层的拓扑发现算法和故障诊断算法，并对其进行了改进。通过代理扩展实现对软 件进行网络管理的功能。对发车表示器进行了软硬件扩展，实现对它进行网络管理。 项目要求的目标： 近期目标：将此系统应用到为长春市轨道交通总公司设计的带有一个由中心控制的， 车站带有p d p 显示及p a p 播控系统的的旅客信息服务系统中，实现系统的网络管理： 中期目标：满足科研项目北京市轨道交通路网综合乘客信息服务方案研究的模 块化设计要求。 1 4 结构安排 3 桂林工学院硕士学位论文 本论文分6 章，结构安排如下： 第l 章：绪论。论述了课题研究的意义和课题来源，简要介绍了网络管理技术的应 用研究现状、水平和发展，阐述了本课题研究的主要内容、创新点、目标。 第2 章：网络管理概述。本章主要介绍了网络管理的结构和功能模块，并对s n m p 进行了叙述。 第3 章：开发平台与开发工具。介绍了系统开发环境，对s m 唧+ + 、n e t - s n m p 开 发软件包进行了说明，以及在w i n d o w s 环境下编程使用举例。 第4 章：网络管理站软件设计与研究。分析p i s 结构后，制定了配置和名称管理、 故障管理、性能管理、安全管理功能模块并给与设计、实现，着重进行了网络拓扑发现， 网络故障诊断算法的研究和设计。 第5 章：网络管理代理端扩展设计与实现。本章主要对发车表示器软硬件进行了扩 展设计，同时对监视p i s 相关软件的代理扩展进行了设计与实现。 第6 章：总结。对本文所做的工作和后续工作进行了总结。 1 5 本章小结 本章首先通过对乘客信息服务系统的分析来介绍研究本课题的意义，随后对国内外研 究现状，水平以及发展趋势作了概括，网络管理已成为计算机技术研究的一个重要分支， 最后阐述了本课题的研究内容、创新点、目标。 4 桂林工学院硕士学位论文 2 1 网络管理基础 2 1 1 网络管理的重要性 第2 章网络管理概述 网络管理是控制一个复杂的计算机网络使它具有最高的效率和生产力的过程，这一 过程通常包括数据收集、数据处理和数据分析并提供解决方案。网络管理系统就是由这 样的一组软件组成，它们的使用可以大大地提高网络的效率。网络管理的复杂性取决于 网络资源的数量和种类。今天，计算机网络系统变得日益庞大和复杂，主要表现在： 1 网络覆盖范围越来越大，节点越来越多； 2 网络用户数目不断增加； 3 网络共享数据量剧增； 4 网络通信量剧增： 5 网络应用软件类型不断增加； 6 网络对不同操作系统的兼容性要求不断提高。 网络管理的目标是最大限度地增加网络的可用时间，提高网络设备的利用率、网络 性能、服务质量和安全性，简化多厂商混合网络环境下的管理和控制网络运行的成本， 并提供网络的长期规划。它可以在多厂商混合网络环境下通过提供单一的网络操作控制 环境来管理所有的子网和设备，以集中、统一的方式控制网络，排除故障和配置网络设 备。因此，先进的网络管理系统对于保持网络良好的运行状态显得越来越重要。 2 1 2 网络管理结构 网络管理，是指网络管理员通过网络管理程序对网络上的资源进行集中化管理的操 作，包括配置管理、性能和记账管理、问题管理、操作管理和变化管理等。一台设备所 支持的管理程度反映了该设备的可管理性及可操作性。在网络管理中，一般采用管理代 理的管理模式，主要提供网络监视和网络控制两方面作用。网络监视负责收集网络中各 种设备的工作参数和运行状态信息，将收集到的信息进行存储和处理，用各种方便、直 观的方式将数据信息提供给网络管理人员。网络控制则根据网络管理人员的指令要求向 网络中的设备发出控制指令，监视指令执行的结果，保证网络设备按照网络管理系统的 要求工作，具备一定智能控制功能的管理系统还能够根据收集得到的网络信息处理结果， 向网络中的设备发出控制指令。 5 桂林工学院硕士学位论文 现代计算机网络的网络管理系统基本上由四部分组成：被管代理；网络管理者( 或 称管理工作站) ；网络管理协议；管理信息库【2 】，可以简单用图2 1 表示。运行网络管理 程序的计算机称为网络管理工作站( n e t w o r km a n a g es t a t i o n , n m s ) ，运行在网络设备上 的进程称为被管代理。管理工作站通过向代理问询获得网络设备的工作状态信息，代理 则负责处理和响应来自管理工作站的请求，并向管理工作站报告本地发生的重大事件。 运行代理的设备称为被管设备。 网络管理者 网络管 理协议 管理信 息库 请求 答应 被管代理 丽 理协议i 管理信 息库 图2 1 网络管理模型结构 任何一个网络管理域都应该至少有一个网络管理工作站，驻留在网络管理工作站上 的网络管理进程负责网络管理的全部监视和控制工作。网络管理进程根据网络中各个被 管对象的变化来决定对不同的被管对象采取何种操作，如调整工作参数和控制工作状态 的打开或关闭等。一般地，网络管理进程通过与被管代理的信息交互( 发送请求或接收 响应) 来完成管理工作。 被管代理与网络管理进程之间信息交互的动作规则和数据格式等则由网络管理协议 来规定。网络管理协议与管理信息库一起协调工作，简化了网络管理的复杂过程。因为 管理信息库中的管理信息描述了所有被管对象及其属性值，使得网络管理的全部工作就 是对这些对象及属性值变量的读取( g e t 对应于监视) 或设置( s e t 对应于控制) 。被管 对象是经过抽象的网络元素，对应于网络中具体可以操作的数据，如记录设备工作状态 的状态交量、设备内部的工作参数、设备内部用来表示性能的统计参数等。有的被管对 象是外部可以对其进行控制的，如一些工作状态和工作参数；另有一些被管对象则是只 读而不可修改的，像计数器之类的参数；还有一类工作参数是因为有了管理系统而设置 的，为网络管理系统本身服务。这些统称为被管对象。被管对象的集合构成了该被管设 备的管理信息库。 2 1 3 网络管理功能 在o s i 的网络管理标准框架中，将网络管理系统的功能划分为五个功能域：配置管 理、故障管理、性能管理、安全管理和计费管理，每个功能分别完成不同的网络管理功 能一。这五个功能分别是： 6 桂林工学院硕士学位论文 ! ! ! ! ! ! ! 苎i = = = 一i 。i i ! ! ! ! ! ! ! ! 苎! ! 苎! ! ! ! 1 1 、配置和名称管理( c o n f i g u r a t i o n n a m em a n a g e m e n t ) 配置和名称管理的目标是掌握和控制网络和系统的配置信息，以及网络内各设备的 状态和连接关系，这些信息对于维持一个稳定运行的网络是十分重要的。配置和名称管 理负责监控和管理整个网络的配置状态，这既与网络的初始化和关闭工作相关，也与维 护、添加、更新网络设备的状态以及网络设备之间的关系相关。配置和名称管理的内容 主要包括：网络资源的配置及其活动状态的监视；网络资源之间关系的监视与控制；新 资源的加入，旧资源的删除；定义新的管理对象；识别管理对象；管理各个对象之间的 关系；改变管理对象的参数等。 2 、故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) 故障管理是网络管理中最基本的功能之一，为了维持复杂网络的正常操作，网络管 理系统需要检测、隔离并修正网络的运行故障。系统设备发生故障时应该能及时报警定 位故障位置，显示、存储故障信息，并能根据参数设置进行性能超门限告警，并且尽快 采取应对措施，重新配置故障部件，恢复网络状态，修复或者更换故障部件，同时还应 具备分辨故障类别的能力。 3 、性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) 性能管理的目标是衡量和呈现网络特性的各个方面，使网络的性能维持在一个可以 接受的水平上。性能管理使管理人员能够监视网络运行的关键参数，如吞吐率、利用率、 错误率、响应时间、网络的一般可用度等。此外，性能管理能够指出网络中哪些性能可 以改善以及如何改善。从概念上讲，性能管理包括监视和调整两大类功能。监视功能主 要是指跟踪网络活动：调整功能是指通过改变设置来改善网络的性能。性能管理的最大 作用在于帮助管理员减少网络中过分拥挤和不可通行的现象，从而为用户提供稳定的服 务。 。性能管理包含以下几个步骤：收集网络管理者感兴趣的性能参数；分析这些数据， 判断网络是否处于正常水平并产生相应的报告；为每个重要的变量决定一个合适的性能 阈值，超过该阈值就意味着出现了值得注意的网络故障；根据性能统计数据，调整相应 的网络部件的工作参数，改善网络性能。 4 、安全管理( s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) 一般来说，安全管理需要提供信息保护工具和访问控制工具，一方面要保证网络资 源不被非法使用，另一方面要保证网络管理系统本身不被非法访问，安全管理的主要内 容包括：标识重要的网络资源( 包括系统、文件和其它实体) ；确定重要的网络资源和用 户集之间的映射关系；监视对重要网络资源的访问：记录对重要网络资源的非法访问； 信息加密管理。 5 、计费管理( a c c o u n tin gm a n a g e m e n t ) 7 桂林工学院硕士学位论文 计费管理建立在对网络用户使用网络的情况进行跟踪的基础上，根据这些信息统计 得到的数据，在有偿网络服务的情况下，可以作为收取费用的依据；此外，根据这些统 计数据也可以对用户的活动进行了解，防止用户滥用权限并加重网络负担，影响整个网 络的运行质量。 2 2s n m p 简单网络管理协议( s n m p ) 是基于t c p i p 上的网络管理协议，它于1 9 8 8 年第一 次被提出，当时只是将它作为短期的解决方案，而把长期的目标放在基于o s i 的c m i p 协议上口1 。之后，t c p i p 迅猛发展起来，而o s i 却没有达到预期的进展，这也使得s n m p 协议成为目前应用最为广泛的管理网络设备的网络管理框架，并还将在相当长的时间内 发挥重要的作用。 s n m p 之所以可以如此迅速的发展并得到广泛的应用，这和它本身的特点有密切关 系。s n m p 的优点很多，比如协议简单、易于安装使用、鲁棒性好、扩展性强等，s n m p 的两个最主要的优势是指令集合的简单性和模块化结构。s n m p 的简单性使得它在短期 内能有许多新实现，而s n m p 的模块化结构使得它具有很强的扩展性，能处理将来网络 操作和管理上的需求，轻松地扩展到其他的网络协议和技术上。同时，独立于具体网络 设备和安装细节的特点使得安装简便、易于调试和理解。近年来，由于网络管理的全方 位发展，包括通信、服务和应用等方面，使得s n m p 取得了重大进展，也使其应用的领 域不仅局限于计算机网络。现在，人们也将其用于有线电视网络设备的管理。 目前，s n m p 协议已经发展到第三个版本。1 9 8 8 年，第l 届特设网管研讨组对简单 网关监测协议( s g m p ，s i m p l eg a t e w a ym o n i t o r i n gp r o t o c 0 1 ) 进行扩充并重命名为s n m p ，一 形成了临时草案呻1 。1 9 8 9 年4 月，i a b 将s n m p 协议的标准级别提升到“推荐 级，有 效地使s n m p 成为采用t c p 1 p 协议集的互连网络上网络管理的事实上的标准。1 9 9 0 年5 月，s n m p 的三个主要部分已经被i a b 提升为正式标准，r f c1 1 5 7 出版定义了s n m p 的第一个版本s n m p v l ，由于当时设计时只是作为一个网络管理协议的过渡产品，在功 能上和安全性方面都存在许多不足。例如，它不支持管理者到管理者的通信，不直接支 持执行动作的命令，没有确认机制等等。于是，1 9 9 2 年发布了第二个版本s n m p v 2 。 s n m p v 2 的进步性表现在：通过提出r m o n 的概念和扩展m i b i i ，支持分布式网络管 理；扩展了数据类型；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) j n - j - 集合处理能力；加强了数据定义语言。但令人遗憾的是， s n m p v 2 比s n m p v l 复杂得多，而其在与安全性相关的身份验证、加密、授权、访问控 制以及远程安全配置和管理方面，并没有得到提高。1 9 9 6 年发布的s n m p v 2 c 是s n m p v 2 8 桂林工学院硕士学位论文 的修改版本，功能有很大增强，但是安全性仍然没有得到改善，继续使用s n l v i p v l 的基 于明文密钥共同体的“琐细鉴别机制”，它的标准文档是r f c1 9 0 2 1 9 0 8 。1 9 9 8 年1 月正t f s n l v i p 3 工作组提出了互联网建议r f c2 2 7 1 2 2 7 5 ，正式形成s n m p v 3 ，定义了包含 s n m p v l 和s n m p v 2 所有功能在内的体系框架和包含鉴别服务和加密服务在内的新安全 特性，同时还规定了一套专门的网络安全和访问控制规则，协议的安全问题才得到根本 性的解决。目前，社会上使用最多的还是s n m p v 2 c ，s n m p v 3 的使用还不是很广泛。 2 2 1s n m p 三要素 s n m p 管理框架由三要素构成：管理信息结构s m i ( s t r u c t u r eo fm a n a g e m e n t i n f o r m a ti o n ) 、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 ) 和s n m p 协议p 】。 l 、管理信息结构s m i - 管理信息结构定义了s n m p 框架所用信息的组织、组成和标识，是如何书写m i b 对象 的标准。s m i 为m i b 定义管理对象以及s n m p 协议使用管理对象提供了模板。管理信息结 构提供了一种统一的格式，用来定义被管理对象，并规定了m i b 中被管理对象如何标识； 它限定了定义被管理对象时，可以使用的a s n 1 数据类型。 a s n 1 是一种数据定义语言，主要用来定义通信协议单元和一种称为“抽象语法 ( a b s t r a c ts y n t a x ) 的数据类型。它定义了一些标准的数据格式，每种数据格式有对应 的编码格式以方便传输，有着丰富的数据类型支持。“抽象语法”指与具体的机器平台无 关的数据类型，它们从不在一台具体的机器上实现，一般用于两个系统之间的信息交换。 2 、管理信息库m i b u 训 m i b 是一种标准描述文档，定义了可以由s n m p 管理的对象的集合。这些对象包括 i e t f 各工作组定义的标准对象，各大学和研究机构为试验建立的对象以及由各厂商和其 它团体所定义的专用对象。m i bi i ，e x p e r i m e n t a l ，e n t e r p r i s e s 是当前s n m pm i b 对象 的3 个主要分支，s m i 给定了管理对象的一般框架，m i b 中为每个对象说明了具体的对 象实例，并为每个实例绑定了一个值。因此m i b 经常被当作是管理对象的虚拟数据库。 3 、s n m p 协议 管理进程和代理进程之间的通信协议，叫做简单网络管理协议( s n m p ) ，在r f c1 1 5 7 中定义。s n m p 规定了命令和响应报文的格式，以及授权和鉴别机制。管理站和代理站之 间的通信有检索( g e t ) 、设置( s e t ) 和陷阱( t r a p ) 三种基本类型，s n m p v l 中定义了五 种p d u ，在s n m p v 2 中又添加了两种p d u ，s n m p v 3 则对报文格式进行了大的改动，但p d u 种类以及格式仍和s n m p v 2 相同。s n m p v i 管理工作站与代理之间的信息操作如图2 2 所示。 9 桂林工学院硕士学位论文 u d p 端口1 6 1 g e t r e s p o n s 分 u d p 端口1 6 1 1 g e b n e x t - r e q u e s t u d p 端口1 6 1 g e t - r e s p o n s e 1 s e b r e q u e s t g e t - r e q u e s t 7 u d p 端口1 6 1 u d p 端口1 6 2：t rap 2 2 2s n m p 报文格式 图2 2 管理与代理操作 s n m p 先后推出了三个版本s n m p v i 、s n m p v 2 、s n m p v 3 ，其中s n m p v i 与s n m p v 2 的报文 格式基本相同，只是s n m p v 2 在版本号值是1 。s n m p v 3 考虑到安全等因素，对报文格式进 行的较大的改动。 l 、s n m p v i 、2 报文格式n 妇 s n m p v l 、2 报文的格式是相同的。 i v e r s i o n i c o m m u n i t y i p d u i v e r s i o n ：使用的s n m p 版本； c o m m u n i t y ：共同体名。在s n m p v l 、2 中共同体相当于口令，使用它作为安全认证机 制。 p d u ：通信协议的协议数据单元。s n m p v ip d u 格式如图2 3 。 g e t r e q u e s t ，g e t n e x t r e q u e s t ，g e t r e s p o n s ts e t r e q u e s tp d u i r e q u e s t - i d i e r r o r - s t a t u s i e r r o r - i n d e x iv a r i a b l e b i n g d i n g si t r a p p d u v a r i a b l e b i n g d i n g s i n a m e l l v a l u e l l l n a m e n i v a l u e n f 图2 3s n m p v lp d u 格式 r e q u e s t - i d ：整数类型。s n m p 使用随机整数( r e q u e s ti d ) 来标识一个请求。但代理应答 请求时，应答p d u 和对应得请求p d u 中r e q u e s t i d 一致。 e r r o r s t a t u s ：枚举型整数类型。代理处理请求p d u 后，应答p d u 中指示的错误状 态。在请求中p d u 值恒为o 。 e r r o r i n d e x ：整数类型。和e r r o r s t a t u s 一起使用，指明错误是由哪个s n m p 变量 引起的。第一个变量为1 ，依次类推： v a r i a b l e b i n g d i n g s ：同种类型组件组成的序列类型，由一个或多个变量绑定组成。 2 、s n m p v 3 报文格式n 2 3 l o 桂林工学院硕士学位论文 s n m p v 3 是基于用户的安全模型u s m ( u s e rs e c u r i t ym o d u l e ) 和基于视图的访问控 制模型v a c m ( v i e w - b a s e da c c e s sc o n t r o lm o d e l ) 体系n 3 1 。 s n m p v 3 体系结构，体现了模块化的设计思想主要有3 个模块：信息处理和控制模块、 本地处理模块和用户安全模块，具体如图2 4 m s gp r o c e s s e db ym p m ( m s gp r o c e s s i n gm o d e l ) 篙l i d ( i lm 篙el m s g 鼎粤盯l s e c 篇础l m s gp r o c e s s e db yu s m ( u s e rs e c u rt ym o d u l e ) a u t h o r i t a t i v e a u t h or t a t i v e a u t h e n t i c a t i o n p r i v a c y e n g i ni d a u t h or t a t i v eu s e rn a m e ( o c t c tb o o t s ( i n t ) e n g i n et i m e ( s t r i n g ) p a r a m e t e r s p a r a m e t e r s t r i n g ) ( i n t )( s t r i n g )( s t r i n g ) s c o p e dp d u c o n t e x t i c o n t e t l p d u e n g i n ei dl n a m e l 图2 4s i 哪i p v 3 报文格式 v e r s i o n ：s n m p v 3 ( 3 ) 。 i d ：用作两个s n m p 实体间的唯一标识，以调整请求和响应信息。 m s gs i z e ：信息发送端所支持的八位信息最大值 m s gf l a g s ：八位的串，包含三个最不重要的标记位：r e p o r t a b l e f l a g 、p r i v f l a g 、 a u t h f l a g 。 s e c u r i t ym o d e l ：标识发送端使用的安全模式，接收端使用该安全模式处理该信息。 安全模式主要有：s n m p v i ，s n m p v 2 c ，u s m 。允许只自定义。 a u t h o r i t a t i v e e n g i n e i d ；s n m p 的s n m p e n g i n e l d 值包括信息交换。因此，该值涉及 t r a p 资源、响应或报告，通过g e t 、g e t n e x t 、g e t b u l k 、s e t 或i n f o r m 发送至目的地。 a u t h o r i t a t i v e e n g i n e b o o t s ：s n m p 的s n m p e n g i n e b o o t s 值包括信息交换。 a u t h o r i t a t i v e e n g i n e t i m e ：s n m p 的s n m p e n g i n e t i m e 值包括信息交换。 u s e rn a m e ：发生信息交换的用户。 a u t h e n t i c a t i o n p a r a m e t e r s ：如果交换没有被认证，则为空。否则它就是一个认证参 数。 p r i v a c y p a r a m e t e r s ：不允许私有交换，则为空。否则它就是一个私有参数。 c o n t e x t e n g i n e i d ：c o n t e x t e n g i n e i d 唯一标识一个s n y p 实体，该实体在特定上下文 内可以访问一个被管理对象的实例。 c o n t e x t n a m e ：p d u 数据所属上下文的唯一名字，这个是可配置的。 1 】 桂林工学院硕士学位论文 p d u ( p r o t o c o ld a t au n i t ) ：s n m p v 3 中的p d u 类型与s n m p v 2 中的相同。 2 3 本章小结 本章主要对网络管理进行概述，首先介绍了网络管理的基础知识：网络管理结构和 网络管理功能。并对网络管理功能的五大功能进行介绍，即故障管理、性能管理、配置 和名称管理、安全管理以及计费管理。随后对目前国际上应用最为广泛的网络管理协议 叫n m p 进行了介绍，介绍内