（计算机应用技术专业论文）通用分布式网管的研究及ip网拓扑管理实现.pdf

摘要 摘要 本文主要论述了通用分布式网管平台的设计与实现，以及i p 网络拓扑管理中 的拓扑自动发现算法。通用网管平台是为了解决传统网管系统无法实现对不同类 型网络进行管理这一弊端而提出的。考虑到网络规模的扩大，为了增强网管系统 的管理能力，将公用对象请求代理结构和j a v a 远程方法调用应用到网管系统中， 提出了一种高度可部署的分布式方案。针对i p 网络拓扑自动发现这一问题，提出 了一种基于标准管理协议和管理信息库的发现算法，该算法可以自动发现网络中 的设备，并描述了设备之间的连接关系。 结果表明。本文很好地实现了对大规模网络的管理。通用网管平台可提供与网 管协议无关的通用接口，系统可根据网络规模灵活部署，拓扑自动发现能够清晰 反映网络的连接关系。 关键字：网络管理通用网管平台 公用对象请求代理结构 基于w e b 的企业管理通用信息模型 j a v a 远程方法调用拓扑发现 a b s x r a c t a b s t r a c t t h i s p a p e rm a i n l y d i s c u s s e st h ed e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no f t h ec o m m o n n e t w o r k m a n a g e m e n tp l a t f o r ma n dt h ea l g o r i t h mo ft o p o l o g yd i s c o v e r yf o ri pn e t w o r k t o r e s o n et h ep r o b l e mt h a tt 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 t s y s t e mc a n n o tm a n a g e t h e d i f f e r e n tt y p e so fn e t w o r k t h ec o m m o nn e t w o r km a n a g e m e n tp l a t f o r mi sp r e s e m e d a c c o r d i n gt ot h ee x p a n d i n gn e t w o r k ，t oe n h a n c et h em a n a g e m e n ta b i l i t yo fn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ad i s t r i b u t e ds o l u t i o ni sp r e s e n t e dw i mc o r b aa n dj a v ar m l t e c h n o l o g y t or e s o l v et h ep r o b l e mo ft o p o l o g yd i s c o v e r yf o ri fn e t w o r k ，t h i sp a p e r p r e s e m sa na l g o r i t h mb a s e do ns t a n d a r dp r o t o c o la n dm 1 b w i t ht h i sa l g o r i t h m t h e d e v i c e sc a nb ed i s c o v e r e d ，a n dt h ec o n n e c t i o nr e l a t i o n so f n e t w o r kc a r lb ed e s c r i b e d t h er e s u l to fi m p l e m e n t a t i o ns h o w st h a tt h es y s t e mc a nm a n a g et h el a r g e s c a l e n e t w o r k 弛ec o m n l o nn e t w o r km a n a g e m e n tp l a t f o r mp r o v i d e st h ec o m m o ni n t e r f a c e s n o t h i n gw i t hm a n a g e m e n tp r o t o c o l ，t h es y s t e mc a nb ed e p l o y e df l e x i b l y ，a n d t h e a l g o r i t h mo ft o p o l o g yd i s c o v e r yf o ri pn e t w o r kd e s c r i b e st h ec o n n e c t i o nr e l a t i o n so f n e t w o r k d e a r l y k e y w o r d ：n e t w o r km a n a g e m e n t t h ec o m m o nn e t w o r k m a n a g e m e n t p l a t f o r m w b e mc i mc o r b aj a v ar m i t o p o l o g yd i s c o v e r y 独创性( 或创新性) 声明 x 6 9 5 3 , 1 1 本人声明所呈交的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，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或 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 的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位沦文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名同期 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期问论文工作的知泌产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕 业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。 学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公前j 沦文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。( 保密的论文 在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。 j 小= 人签名 导师签名 划 f 1 期：孑忉f 。彩 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 设备厂商通常会提供一种最基本的设备管理方式命令行接口( c o m m a n d l i n ei n t e r f a c e ，c l i ) 。网络管理员可以以t e l n e t 等方式登陆到设备上调用c l i 对设 备进行管理。c l i 是固化在设备内的，和设备的系统一起发布，所以使用c l i 无 需管理员安装额外的软件。对于小型的网络设备数量较少，管理人员可以逐个 登陆设备管理。另外，在小型网络中，即便网络出现故障，管理人员也很容易定 位，所以在小型网络中，使用c l i 的方式足以管理了。 c l i 的管理虽然方便，但其局限性也很大：其一，c l i 是出一套命令集组成， 每个设备厂商的命令集都不尽相同，这意味着如果网络中有多个厂商的设备，管 理员就需要学习多套的c l i 命令集；其二，c l i 在同一时刻只能对一台设备进行 管理，无法做到批量管理：其三，c l i 无法实现故障上报，当设备出现故障时，故 障信息无法上报给管理员；其四，无法实现对全网的管理；其五，c l i 不如图形笄j 户接口( g r a p h i c su s e ri n t e r f a c e ，g u i ) 方便，管理步骤复杂。 上述弊端在大规模网络中暴露无疑，在大规模网络中。有成千上力 台不同厂商 的设备，死记各厂商的c l i 命令集，逐个对设备进行配置是不可能的。管理员需 要一个图形化的友好界面去配置、监测设备，希望在设备出现故障时，能在网管 系统的界面上反映出来，并能够定期产生设备的流量、故障报表等。这些功能通 过c l i 根本无法安现，所以g u i 的网管软件才得以发展【”j 。 正是由于用户对网管系统需求的不断提高，设备厂商增加对网管产品的投入， 从而推动了网络管理的发展。 1 2 网络管理概述 计算机网络技术的发展从2 0 世纪6 0 年代中期丌始的广域网技术到8 0 年代的 ( 微机) 局域网技术以及到9 0 年代兴起并不断发展完善的全球计算机互联的高速 网和综合业务网( i n t e g r a t e ds e r v i c e s d i g i t a l n e t w o r k ，i s d n ) 技术，已经经历了四 十年的发展过程。今天，计算机网络及通信技术已经趋于成熟，而计算机网络本 身也作为信息社会的基础设施渗透到了社会的各个领域，包括政府部门、商业、 军用、教育和科研等领域都离不开计算机网络。网络对社会经济发展起着越来越 重要的作用，也使人们的工作甚至生活方式发生着巨大的变革。与此同时，随着 通掰分布式眄管的研究及i p 网拓扑管理实现 网络规模的扩大，影响网络服务的因素也增多了，当今的大规模、复杂和异构的 多厂商产品互连的计算机网络使得网络管理的复杂度也大大增加。如何进行有效 的网络管理，确保网络可靠、稳定地运行已经成为一个迫切需要解决的问题f 2 ”。 1 2 1 网络管理的概念和目标 网络管理就是指监督、组织和控制网络通信服务和信息处理所必需的各种活动 的总称。从技术实现的角度来看，网络管理的过程通常包括数据采集、数掘处理、 数掘提交。它可能还包括数据分析及提供对故障的解决方案u t 。 网络管理的目标是确保网络的正常运行，或者当网络运行出现异常时能及时响 应和排除故障，使得网络具有最高的效率。 1 2 2 网络管理的发展和标准化工作 网络管理技术时伴随着计算机网络及通信技术的发展而发展的。_ 个高效的网 络一刻也离不歼对网络的良好管理；另一方丽，计算机及通信技术本身的快速发 展，尤其是i n t e r a c t 的巨大成功又反过来刺激和促进了网络管理的发展。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 n t e r n a t i o n a l o r g a n i z a t i o n f o r s t a n d a r d i z a t i o n ，i s o ) 和i n t e m e t 体系结构委员会( i n t e m e t a r c h i t e c t u r eb o a r d ，i a b ) 及其下属的工作组都做了卓有成效的工作。 1 开放系统互连( o p e ns y s t e m si n t e r c o n n e c t i o n ，o s i ) 的标准化工作 i s o 是较早开发网络管理体系结构的组织。在2 0 世纪7 0 年代朱，i s o 就提出 其开放系统互连参考模型( o s ir e f e r e n c em o d e l ，o s 嘲) ，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。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 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 s p r o t o c o l ， c m i s c m i p ) 。由于历史和现实的原因，国际标准化组织依据o s i r m 模型定制的 七层协议标准始终未能得到业界和社会的广泛支持和应用。符合o s i 网络管理标 准的产品也几乎没有。尽管如此，i s o 的网络管理标准协议还是具有十分重要的参 考意义的m j 。 2 i n t e r n e t 的发展过程和标准化工作 i n t e r a c t 及其制定的t c p i p 协议以其简单、易于实现和互连性强等优点迅速得 到业界及其它领域的广泛应用。随着协议簇的成熟，基于t c p i p 的网络相互连接， 形成覆盏全球的i n t e r a c t ，并且迅速膨胀和r 益复杂，管理问题变得越来越追切。 在i n t e m e t 的发展过程中，网络管理大致经历了这样几个阶段： ( 1 ) 手工管理 第一章绪论 在i n t e m e t 发展初期，网络规模较小，对网络的可靠性要求不太高，手工管理 基本上可以应付。管理问题由精通通信协议的专家来解决。 ( 2 ) 应用简单的网络管理工具 这是通过i n t e m e t 控制报文协议( i n t e r n e tc o n t r o lm e s s a g ep r o t o c o l 。i c m p ) 实 现的，它对网络管理的有效性在于它提供了从路出器或主机传送控制信息到其它 路由器或者主机的机制，并提供关于出现问题的反馈信息。i c m p 的e c h o e c h o r e p l y 消息对，提供了两方进行通信测试的可能。 ( 3 ) i n t e m e t 管理者开发的专用网络管理工具 这些工具主要划分成两类：支持实时工作的工具和用于分析所收集数据的非实 时工具。这些工具只是提供了特定的某个或者某些功能，比如被广泛使用的 t r a c e r o u t e ，可用于寻找到达某个目的地所经过的路径，由此可以确定不能到达该 目的地时的故障所在。这些工具的采用在一定程度上缓解了网络管理的矛盾。 ( 4 ) 基于简单网络管理协议( s i m p l e n e t w o r k m a n a g e m e n t p r o t o c o l ，s n m p ) 的全面管理 最初i n t e m e t 体系结构委员会打算使用o s i 管理方案，但是这一管理框架直 在讨论中，短期内不能实现。8 0 年代后期，i n t e m e t 的迅速发展和网络管理的薄弱， 使i n t e m e t 体系结构委员会决心尽快自己定义一种标准化的公共网络管理体系结构 和协议并尽快付诸实施。1 9 8 8 年，i n t e r n e t 结构委员会下属的i n t e r n e t 工程任务 组完成了s n m p v l ，1 9 9 3 年，发表了s n m p v 2 ，管理功能和安全性都得到了加强。 后来又发表了s n m p v 3 。s n m p 很快得到各网络设备生产厂家的广泛支持，使之 成了事实上的网络管理工业标准。 虽然现在支持s n m p v 3 的厂家和设备还不是很多，但是将被开发和推广应用 的趋势是毋庸质疑的。s n m p v 3 定义了新的管理信息库( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n b a s e 。m i b ) 的配置、安全性、通知、代理服务器转发以及访问控制，真难增强了 s n m p 初期版本最薄弱之处安全性。s n m p v 3 的另一个增强是可管理性。前 面的版本虽然对网络信息提供了管理方法，但是对层次化的主从系统结合的综合 网管系统之间的信息交换缺乏一致性方法，s n m p v 3 强大完备的远程配雹和代理 转发功能解决了迭一问题。而且，s n m p v 3 的主要目标是支持一种可以很容易扩 展的模块化体系结构。这样，如果产生了新的安全协议，可以通过把它们定义为 单独模块，以使s n m p v 3 支持它们。 i n t e m e t 的网络管理方案也将进一步采用和借鉴o s i 的网络管理思想。目前， i n t e m e t 研究小组已经实现了o s i 网络管理标准的部分元素。并正在积累经验。 i n t e m e t 研究小组把它们的工作和将来的网络管理协议称为基于t c p i p 上的公共 管理信息服务和协议( c m l s c m i p o v e rt c p i p , c m o t ) 。然丽目前网络管理产品 生产商对于c m o t 的开发及应用和对待c m i p 一样，似乎没有很大的兴趣和投入， 通捌分布式网管的研究及i p 网拓扑管理实现 而是继续关注和投资于s n m p 1 8 l 。 1 2 3 网络管理技术的发展方向 网络在不断的发展，用户的需求也在不断地发展，因此网络管理技术也必须不 断地提高。目前的发展趋势包括以下方面： 集成化 允许用户从单一平台管理各种协议的网络，通过一个操作系统平台对多个互连 的网络进行管理，即综台网络管理系统( i n t e g r a t e dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m n q m s ) 智能化 这是网络管理的一个重要的发展方向，尤其在故障管理功能上，智能化网络管 理能更好处理网络结构和网络元素的不确定性；能加强网管系统的协作能力及互 操作性；基于规则的智能网管能够较好地适应网络系统的变化；智能化网管所具 有的解释和推理能力能根据已有的不很完全、不很精确的信息束做出对网络的判 断，从而可以实现网络管理的自动化。 分布式管理 i 层次结构化管理 对于大型网络可划分为几个层次或以域为模型进行管理，增加各层次或域的管 理模块之间的通信手段，可以提高网络管理的效率。比如在管理者与代理之涮增 加中间层管理者，可以实现分层管理，将集中式的网管架构变为层次化的网管架 构。 2 对象请求代理结构( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，c o r b a ) c o r b a 利用分布式面向对象技术和多级应用系统构造网管体系是对象管理 组织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p 。o m g ) 为开发面向对象的应用程序提出的一个通 用的框架。它将系统分成客户和服务器部分，将这两部分对象进行两层封装，利 用对象请求代理( o b j e c t r e q u e s t b r o k e r , o r b ) 作为组件通讯的软总线，用户可以 透明地访问信息，而不必知道目标所在的软硬件平台或所在的具体位置，实现跨 异构平台的网络管理。 3 面向移动代理的开放网络管理 这种方案采用管理任务派遣( m a n a g e m e n tb yd e l e g a t i o n , m b d ) 方法减少网络 管理本身引起的带宽消耗，实现网络设备的自我管理。采用移动代理( m o b i l e a g e n t ) 方案可以使网管任务分布式和自动化。 4 基于w e b 豹网络管理( w e b b a s e dm a n a g e m e n t ，w b m ) 这是网络管理的一个重要趋势，作为一种分御式信息处理技术。w e b 技术具有 第一章绪论 与操作系统无关性这一突出特点。以w e b 为基础的w b m 提供了普通用户非常熟 悉的w e b 浏览器单一用户接口来透明地访问分布在i n t e m e t 上的各类信息，并且很 容易支持现在的大多数标准网管框架。因为w e b 浏览器对计算机硬件要求不高， 具体的网管任务可以转交到w e b 服务器上去完成。这种模式降低了网管成本。并 具备了极大的灵活性，平台独立性，易于升级移植且支持远程移动管理的优点 2 8 , 3 0 1 。 1 3 现状 经过近2 0 年的发展，网络管理系统已经逐渐被设备生产厂商所重视，各大厂 商为了让其设备更好的被管理，增大了对网络管理的投入。随着s n m p 、c m i p 等 网络管理协议在各自的领域广泛应用，有些设备厂商根据网管标准推出通用的网 络管理系统。这种通用的网管系统不针对任何厂商的设备，仅针对规范定义的接 口去实现，从而可以管理不同厂商的设备。 然而，任何一个设备厂商，都有可能会在标准的基础上进行扩展，提供标准定 义之外的一些被管接口。这些接口，是设备厂商的私有接口，通用的网管系统不 可能关心到这些接口，从而设备的某些特性在这种通用网管系统上就无法被管理。 币因如此，各设备厂商均会自己开发网管系统，主要用来管理自己的设备，而对 于其它厂商的设备，其做法也是遵循规范定义的接口。 时至今日。网管产品已经非常丰富，比较典型的有h p 的o p e n v i e w 和c i s c o 的c i s e o w o r k s 。 h p 是最早开发网络管理产品的厂商之一，其著名的h p o p e n v i e w 已经得到了 广泛的应用。o p e n v i e w 集成了网络管理和系统管理各自的优点，形成一个单一而 完整的管理系统。o p e n v i e w 解决方案实现了网络运作从被动无序劐主动控制的过 渡，使i t 部门及时了解整个网络当前的真实状况，实现主动控制，而且o p e n v i e w 解决方案的预防式管理工具临界值设定与趋势分析报表，可以让l t 部门采取 更具预防性的措施，管理网络的健全状态。o p e n v i e w 解决方案是从用户网络系统 的关键性能入手，帮其迅速地控制网络。在e s e r v i c e s 的大主题下。o p e n v i e w 系 列产品包括了统一管理平台、全面的服务和资产管理、网络安全、服务质量保障、 故障自动监测和处理、设备搜索、网络存储、智能代理、i n t e m e t 环境的丌放式服 务等丰富的功能特性。o p e n v i e w 是一个典型的通用网管系统，目前该产品主要应 用在金融、电信、交通、政府、公用事业、制造业等领域。 c i s e o 重点开发i n t e m e t 的体系结构。可以向用户提供更高的可访问性，而且 可以简化网络管理任务和进程，这种优势正在改变传统的网络管理。c i s c o 的网络 管理策略a s s u r e d n e t w o r ks e r v i c e s ( 保证网络服务) 也f 在引导着网络管理从 6 通用分布式网管的研究及i p 网拓扑管理实现 传统应用程序转向具备下列特征t 基于w e b 的模型；基于标准；简化工具、任务 和进程；与鼹络管理系统或者一般管理产品的w e b 集成；能够为管理路由器、交 换机和访闯服务器提供端到端解决方案；通过将发现的设备与第三方应用集成 创建一个内部管理网。 c i s e o w o r k s 网络管理产品包括了针对各种网络设备性能的管理、集成化的网 络管理、远程网络监控和管理等功能。目前，c i s c o w o r k s 包括新的基于w e b 的产 品和基于控制台的应用程序。新产品系列包括增强的工具以及基于标准的第三方 集成工具，功能上包括管理库存、可用性、系统变化、配置、系统日志、连接和 软件部署以及用于创建内部管理网的工具。另外，网络管理工具还包括一些其他 的独立应用程序。c i s c o w o r k s 管理的主要对象是c i s c o 自己的设备，由于有自身设 备的支持，c i s o e w o r k s 管理自己的设备无疑是具有最明显优势的。目前c i s e o 的 产品主要应用在互联网、公安、金融、民航、海关、新闻、商业等领域。 正因为任何一个设备厂商的功能特性项都会有所不同，而这些功能特性项的 被管按e 1 并不都在规范中定义，所以厂商通常需要根据规范进行扩展，提供这些 特性项的管理接口。也正是由于这个原因，基本上每个设备厂商都会和c i s c o 一样， 提供自己的网管系统来管理自己的设备。在国内，华为有i m a n a g e n 中兴有e n e t ， 分别都是主要针对自己的产品进行设计的。 1 4 本文工作 对于每一种通信网络，网管系统的实现方式均有所不同，这是因为不同的网络 有不同的管理协议。例如i p 网络，主流的管理协议是s n m p ，而电信管理网( t e l e e o m m a n a g e m e n t n e t w o r k ，t m n ) 的主流管理协议是c m i p 。正因如此，传统网管系统 无法做到对不同网络的通用，一套网管系统只是针对某一种类型的网络来实现。 另外，传统的溺管系统可部署性较差，通常只能安装在一台网管站( n e t w o r k m a n a g e r n o n t s t a t i o n ，n m s ) 上，如果网络中的设备过多，网管站的负载就会很高， 故障上报的实时性将会受烈影响。 为了解决上述问题，本文完成了如下两个工作：其一是要给出一种通用网管平 台的解决方寨。使得网管应用无需关心网络的管理协议；其二要给出一种分布式 的解决方案，使得网管系统有高度的可部署性，可以根据网络的规模来部署不同 的业务模块。 另外，由于i p 网络是本文更加关注的一种通信网络，拓扑管理应用，是羽络 管理系统中的一个最基本的模块，所以选择将拓扑管理应用结合本文的设计进行 实现。对于其它应用，其实现方式和i p 网络拓扑管理相似，只是具体业务不同， 本文将不作讨论。 第一章绪论7 拓扑管理的一个重要的功能是自动发现网络的拓扑。网管产品厂商都会有自己 的自动发现算法来呈现网络的拓扑图，主流的网管产品多基于私有的协议或者私 有m i b 来实现，不具有通用性，这也是本文要解决的一个问题。本文将针对i p 网 络提出一种基于s n m p 和标准m i b 的拓扑自动发现算法，并给出在实现过程中所 涉及到的数据存储问题的解决方案。 通用分布式网管的研究及i p 网拓扑管理实现 第二章总体设计 如第一章所述，本文的一个主要工作是要构建一个通用网管平台，并在通用网 管平台的基础上实现分布式的网管应用。在本章中，将给出通用网管平台、网管 应用以及客户端的层次关系。 2 1 系统体系结构 为了满足网管应用的协议无关性，本文提出了通用网管平台的概念，通用网管 平台对外提供与网管协议无关的通用接口，所有的网管应用均是构建在通用网管 平台之上；为了满足网管系统的高度可部署性，本文给出了一个n 层的体系结构。 总体设计图如图2 1 所示。 | i 扑应用胜i 事件资源龌i 性艉应用服l 报表虚用暇l 接它应用服 务务务务务 i n t e r f a c e - c - c o r b ai n t e r f a c 拓扑资i 事件资i 其它资源il 拓扑资i 事件资l 其它资源 源疆务i 源艟务i服务i 源服务i 源服务l服务 h ”p c o r b ai n t e r f a c eh t t p c o r b ai n t e r f a c e 图2 1 总体设计图 客户 层 应用服务 层 资源服务 通用网管平 如图2 1 所示，体系结构分为四层从下往上依次是：通用网管平台、资源服 务层、应用服务层、客户层( 即客户端) ，通用网管平台之上的均为网管应用。 2 1 1 通用网管平台 通用网管平台完成的工作，简单来说就是完成对具体网管协议的适配，向上仅 提供h t t p 和c o r b a 的统一接口。对于上层应用，根本无需关心被管对象所在 的网络环境和被管网络的管理协议。上层应用看到的只有c o r b a 接口和h t t p 第二章总体设计 9 接口。上层应用发出的请求，通过通用网管平台来进行适配转发，将c o r b a 请 求和h 1 v r p 请求转换成和管理协议相关的请求。资源服务发起请求的时序如图2 2 所示。 烨。il 芈ll 罂l i 。 ii 苴 il 皿o l ll i - h t i p i c o r a a 请求 图2 2 通_ i ：i 网管平台适配过程 1 资源服务发起h t t p 或c o r b a 请求。 2 通用网管平台收到请求后，将请求适配成具体的网管协议，如果是s n m p 对象， 则将请求适配成$ n m p 的请求；如果是c m i p 对象，则将请求适配成c m i p 请 求。 3 得到和网管协议相关的返回结果。 4 将和网管协议相关的返回结果进行适配，以l m p 和c o r b a 接口进行返回。 通用网管平台作为本文的一个重点，在后文中将作为一章详细阐述。 2 1 2 资源服务层 资源服务层需要收集大量的原始数据，并将这些数据持久化，而后进行分析处 理，生成应用照务层j 箩 霭要的业务数据。 对于拓扑管理模块来说，在资源服务层需要完成的工作是发现网络中的设备， 收集设备的配置信息，并分析这些配置信息，生成网络的拓扑t 除此之外，资源 服务层也需要给应用服务层提供一些拓扑管理的配置和编辑等接口。 1 0 通用分布式网管的研究及i p 网拓扑管理实现 2 1 3 应用服务层 应用服务层所要完成的功能有两个，其一是完成对资源服务层处理后的数据的 融合，其二是绘骞户端提供访阊接口。对于数据融合，就是把备管理域豹资源层 处理后的数据进行融台，生成完整的网络数据；对于客户端的访问接口，即提供 读取应用服务层、资源服务或者设备数据的接口。 2 1 4 客户端 客户端，即呈现给用户的人机界面。对于用户，看到的只有这一层，而应用服 务层、资源服务层、通用同管平台并不直接暴露给用户。各模块对用户提供的可 操作的接口均在客户端实现。用户通过客户端向应用服务发起请求，再由应用服 务响应返回结果，在客户端显示。 另外，本系统支持多客户端并发访问。这样，多个网络管理员可以同时监视网 络状况。 2 2 分布式方案 在系统体系结构中，已经确定本文所述的方案必定是一种分布式的解决方案。 通用网管平台、资源服务层、应用服务层、客户端，均可以以独立的进程运行， 只要其运行于一个互通的网络上，就可以通过远程接口调用来进行相互调瘦。处 与同一层的不网业务模块，也可以运行予不同的主机上。例如应用服务层拓扑 管理的应用服务和事件管理应用服务就可以运行不同的主机上。对于资源服务层， 各模块也可以运行予不同的主机上。 2 2 1 方案确定 要确定使用什么样的分布式解决方案，跟系统实现的编程语言相关。当今主流 的分布式通信方寨主要有o m g 的c o r b a ，m i c r o s o f t 的c o m d c o m ，s u n 的r m i 以及w e bs e r v i c e ( h r r p ) 踟 c o m d c o m ，基本上只有m i c r o s o f t 自己的产品，如v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 支持。而s u n 的r m i 规范，也只能在j a v a 语言中支持。而c o r b a 规范，萋本上 主流的开发语言都有支持的产品。w e bs e r v i c e 由于使用h t t p 协议，所以也和开 发语言无关。 网管产品，其一个重要的需求就是可移植性，要求对操作系统、数据库都有很 蕉三茎垫堡丝生! ! 好的移植性。j a v a 语言开发的产品，具有二进制级可移植的特点，即在一处编译， 生成二进制字节码在任何系统( 支持j a v a 虚拟机) 均可正常运行，所以其移植性 是目前最好的l 嘲。对于c h 语言，如果使用的库函数都是符合可移植操作系统( t h e p o r t a b l e o p e r a t i n g s y s t e m b a s e d o n u n i x ，p o s i x ) 标准的，那么也可以在支持p o s i x 标准的操作系统下正确编译，即在源码级跨平台。鉴予各中开发语言的特点和系 统的跨平台需求，本文在选择开发语言的时候需要遵循如下几点： 1 由于当前没有较好盼基于c i 咔语言的跨平台图形库。所以凡是涉及到g u i 的内 容，均需要用j a v a 变现。 2 c + + 虽然在使用符合p o s i x 标准函数库的基础上，可以在不月平台编译通过， 但是对于不同的操作系统，具体的实现总会有所差别，维护成本较高。所以除 非对性能要求比较高，尽可能不要使用c 十+ 实现。 综合以上两点，客户端只能用j a v a 实现；应用服务主要用来响瘦客户端请求， 自身处理的业务并不多，性舱的影晌主要来自网络v o ，所以采用j a v a 实现：而资 源服务。对性能的要求可能跟具体业务相关，所以采用j a v a 和c “都有可能：通 用网络管理平台和资源服务相似，有的部分对性能要求较高，使用c + + 实现，对 性能要求不高部分使用j a v a 实现。 开发语言确定后，分布式计算的方案也就随之确定了。通用网管平台和资源应 用服务向上提供c o r b a 接口，而应用服务层和客户端均采用j a v a 语言实现。对 于客户端和服务端均是j a v a 实现时，r m i 的效率是最高的，所以应用服务层给客 户端提供砌m 的接口。 2 2 2c o r b a 简介 c o r b a 是一组标准，用来定义“分布式对象系统”，由o m g 作为标准的发起 和制定单位。o m g 由7 0 0 多家公司和单位组成，几乎包括了所有影响的公司。 c o r b a 的目的是定义一套协议，符合这个协议的对象可以互相交互，不论它们是 用什么样的语畜写的，不论它们运行于什么样的机器和操作系统1 4 j 。 例如一个用c + + 语亩实现的对象a p p l e 有一个方法e a t ，运行在n t 机器h o s t l 上，在一台l i n t m 机器h o s t 2 上，用a d a 写了一个程序b o y ，这个程序可以调用对 象a p p l e 的方法e a t ，并获得执行结果，而无须关心它是在本地还是在h o s t l 上。 为了达到这个目标，c o r b a 制定了一套对象闻通信的协议。通信介质被称为 对象请求代理( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ，o r b ) ，它负责在对象之间传邈消息如果 对象在同一台机器上。o r b 可以采用一些i p c 技术来优化消息的传递，如果在不 同的机器上，则使用i n t e m e t 对象请求代理问协议( i n t e m e ti n t e r - o r bp r o t o c o l , i i o p ) 或通用对象请求代理间协议( g e n e r a li n t e r - o r b p r o t o c o l ，g i o p ，可以建立 2 通用分布式网管的研究及i p 网拓扑管理实现 在任何网络通信协议之上) 。i i o p 就是基于i n t e m e t 的，为方便i n t e m e t 上的c o r b a 应用丽设计的【2 0 1 。 o r b 是c o r b a 应用的基础，不周的公司可以开发出不同的o r b 。但由于大 家使用楣网的通信协议。因此基于不同o r b 实现的应用之问可以无缝通信。如图 2 3 所示。 图2 3 0 r b 通信 要真正实现分布式对象系统，仅有一个o r b 是远远不够的。c o r b a 还必须 定义大量的对象和伪对象，才能满足在分布式的对象系统下程序设计的要求。其 中主要包括两大类： c o r b a s e r v i c e s ：例如n a m i n gs e r v i c e s ( 帮助c l i e n t 找到它需要的对象) ； s e c u r i t ys e r v i c e s ( 对象的认证，通信安全等) ；l i c e n s es e r i v i c e s ( 控制用户对软 件的使用) 等等。目前一共有1 6 个s e r v i c e s ，但一般的o r b 系统仅实现了 其中的一到两个： c o r b af a c i l i t i e s ：这是建立在c o r b as e r v i c e s 之上的大量的对象实现， 主要用于特定的工业部门，如电信，医药，法律等等。 2 2 3 r m i 简介 r v l i 和c o r b a 一样。可以在三层计算环境中充当中间层的角色。c o r b a 使 面向对象的软件成员在分布式异构环境中可重用、可移植、可互操作，它具有跨 平台、语言无关、伸缩性、健壮性好等优点，适用于大型分布式系统开发。相比 之下，r m i 是一种建立分布武j a v a 系统的a p i 标攫，由于j a v a 本地模型鹄易用性， r m i 成为一种最简单、最快捷的实现分布式对象结构的方式。在j a v a 分布式对象 模型中，r m i 允许程序员建立分布式的j a v a 到j a v a 的应用程；芋，远程j a c a 对象 的方法可以被另一个可能在不同主机上的l a v a 虚拟机所调用，一个客户可以调用 第二章总体设计1 3 在服务器上的远程对象，而这个服务器也可以是另外一个远程对象的客户。最重 要的是，远程对象上的方法调用和本地对象上的方法调用具有相同的语法。 (客户端)(服务器端) ： s t u b ss k e l e t o n s r e m o t er e f e r e n c el a y e r t r a n s p o r t l 玺i2 4r m i 系统的体系结构 如图2 4 所示，r m i 系统出三层构成：s t u b s k e l e t o n 层客户端桩( s t u b ) 和 服务器端骨架( s k e l e t o n ) ；r e m o t er e f e r e n c e 层远程参考特性( 例如单址和多址 传送) ：t r a n s p o r t 层连接的建立和管理及远程对象的跟踪。每一层的边界均出 指定的接口和协议所定义。 s t u b 实际上是远程对象客户端的代理，客户端调用远程服务对象实际上产生于 对远程对象的s t u b ( 或代理) 使用，作为沟通远程对象的一种渠道，s k e l e t o n 实际 上是服务器端的指定方法的实体，用于传递来自客户的调用到远程对象的实现。 远程参考层处理较低层的传输接口，将特定的远程参考行为从客户机的s t u b 程序分离出来。s t u b 程序启动的任何调用均直接通过参考层执行，该层也传送一个 特定的独立于客户端s t u b 和服务器端s k e l e t o n 的远程参考协议。 传输层负责设置、管理、监视连接，跟踪远程对象等。描述r m i 系统远程行 为的类和接口被定义在包j a v a 。r m i 和j a v a 。r m i 。s e r v e r 中，其中的接口和类相互之间 的关系如图2 5 所示。 4 通用分布式网管的研究及l p 网拓扑管理实现 一亟巫3 ( i m p l e m e n t a t i o n ) 、- 、。，。，一 图2 5r m i 的接口和类之间的关系幽 所有的远程接口直接或者间接地继承了接口j a v a r m i r e m o t e ，r e m o t e 接口没 有定义方法。r m i 的服务功能是由j a v a r m i s e r v e r r e m o t e o b j e c t 及其予类 j a v a r m i s e r v e r r e m o t e s e r v e r 和j 8 v a r m i s e r v e r u n i c a s t r e m o t e o b j e c t 所提供的。远程 接口的实现：通常都是继承j a v a r m i s e r v e r u n i t c a s t r e m o t e o b j e c t 类，因此也继承了 由i a v a r m i s e r v e r r e m o t e o b j e c t 和j a v a r m i s e r v e r r e m o t e s e r v e r 提供的远程行为。 r m i 程序编制有以下要点t 服务器端 1 必须定义一个p u b l i c 型、继承j a v a r m i r e m o t e 接口的远程接口，其中定义 的远程方法必须抛出i a v a r m i r e m o t e e x c e p t i o n 。 2 写一个实现该接口的类：首先指定将被实现的接口，然后依次为该接口定 义构造函数，实现相应的远程方法。建立并安装安全管理者，建立一个或 更多远程对象的实例，最后注册该远程对象。 客户端 1 程序编写时可以远程调用服务器端对象的相应的方法。 2 3 本章小结 本章根据系统的分布式需求，确定了一个n 层的体系结构，并阐述了每一层 在系统中所完成的功能。而后根据网管系统的跨平台需求以及本文设计的体系结 构和各层所要完成的功能，分析出各层和各模块所使用的开发语言，从而确定了 使用c o r b a 和r m i 相结合的分布式方案。本文所设计的方案，可以使各层、各 模块灵活部署，达到了管理大规模网络的目的，克服了传统网管系统集中式处理 第二章总体设计 1 5 的弊端。 6 通用分布式网管的研究及l p 网拓扑管理实现 第三章通用网管平台 在第二章中已经介绍过，通用网管平台的作用是给网管应用适配网管协议，从 而网管应用通过通用网管平台调用的是与网管协议无关的统一接1 3 ，无需关心被 管网络的管理协议。本文提出的通用网管平台，是在分布式管理任务标准协会 ( d i s t r i b u t e dm a n a g e m e n tt a s kf o r c e ，d m t f ) 提出的基于w e b 企业管理 ( w e b - b a s e de n t e r p r i s em a n a g e m e n t ，w b e m ) 技术的基础上设计的。 3 1 通用信息模型 要完成对网管协议的适配，就需要给被管对象建立通用模型，将真实的被管对 象进行抽象，以通用的信息模型进行描述，并给网管应用提供统一接口，从而网 管应用访问的是信息模型，而不是真实的设备，