（计算机科学与技术专业论文）基于owl的网管信息适配平台的设计与实现.pdf

北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 摘要 网络与通信技术的迅速发展，使得结构复杂的网络环境和灵活多 样的业务应用对网络管理的依赖性日益增强，同时也对网络管理系统 在自动化、智能化及快速反应和动作协作等方面的能力提出了更高要 求。目前基于不同网管信息描述方式的网络管理系统在信息交互时， 无法实现信息共享、信息的一致性表达，并且造成语义信息丢失或者 信息不完整，严重制约了网络管理系统间的协同工作和信息共享。因 此，如何实现不同网络管理系统中的信息适配，保证信息在交互与共 享过程中的完整性和语义性，使得不同网络管理系统间可以无缝交 流，是目前网络管理研究领域的热点问题之一。 在这种背景下，本文将本体理论引入网络管理系统。本文结合现 有网管信息描述方式，以及本体描述语言o w l 的自身描述特点，重 点围绕基于现有描述技术的网管信息向o w l 语言描述的管理信息的 适配进行了深入分析与研究。首先，分析比较了现有网络管理信息描 述技术，并提出存在问题；分析并总结了使用本体语言o w l 来描述 网管信息的优势；结合现有网管信息描述技术与o w l 语言自身的描 述特点，提出了基于o w l 的信息适配规则，使s 删s m i 、 c o r b a i d l 和x m l 中的基本元素和数据类型映射为o w l 语言的描 述形式，并完成信息适配平台的原型系统，实现输入上述三种不同的 网管信息描述文件后，可以转化为o w l 语言的描述形式。 关键词：网络管理，信息适配平台，本体，o w l i i 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fo w l b a s e d n e t w o r km 睑n a g e m e n ti n f o r m a t i o n a p a p t a t i o np l a t f o r m a b s t r a c t w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n to fn e t w o r ka n dt e l e c o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y , i td e p e n d so nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mm o r ea n dm o r e f r o ms t r u c t u r e - c o m p l i c a t e dn e t w o r ke v i r o n m e n ta n df l e x i b l es e r v i c e a p p l i c a t i o n ，m e a n w h i l e ，i tr e q u i r e sm o r ef o ra u t o m a t a t i o n ，i n t e l l i g e n c e ， i m m e d i a t er e s p o n s ea n da c t i o nc o o r d i n a t i o ni nn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m h o w e v e r , w h e nn e t w o r km a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e dd i f f e r e n t d e s c r i p t i o nm e t h o d st r a n s f e r sb e t w e e nk i n d so fn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m s ，i tr e a l i z e sh a r d l yi n f o r m a t i o ns h a r ea n dc o n c o r d a n td e s c r i p t i o n o fi n f o r m a t i o n ，a sw e l li tc a u s e si n f o r m a t i o nl o s so ri n f o r m a t i o n i n c o m p l e t e ，w h i c hr e s t r i c t s t h e d e v e l o p m e n to fi n t e g r a t e d n e t w o r k m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mi nt h ef i e l do fa c t i o nc o o r d i n a t i o na n d i n f o r m a t i o ns h a r e t h e r e f o r e ，h o wt oi m p l e m e n ti n f o r m a t i o na d a p t a t i o n a m o n gn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m sa i m i n ga tf a c i l i t a t i n gi n f o r m a t i o n s h a r ea n d u n b l o c k e dc o m m u n i c a t i o n ，w h i c hh a sb e c o m eo n eo f h o tt o p i c s i nn e t w o r km a n a g e m e n t u n d e rt h i sc i r c u m s t a n c e ，w ea p p l yo n t o l o g yt h e o r yt on e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m t h i sd i s s e r t a t i o ns u m m a r i z e se x i s t e di n f o r m a t i o n d e s c r i p t i o nt e c h n o l o g y , a n dp r o p o s e s a c u t t i n g e d g e m e t h o df o r d e s c r i b i n gn e t w o r km a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n w ef o c u s eo no w l - b a s e d i n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o ni nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dm a k ea f u r t h e rr e s e a r c hf o ri m p l e m e n t i n go w l b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n a d a p t a t i o np l a t f o r m f i r s t ，a n a l y s i sp r e s e n t i n f o r m a t i o n d e s c r i p t i o nt e c h n o l o g yo fn e t w o r km a n a g e m e n t ，p o i n t i n go u te x i s t i n g i i 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 q u e s t i o n s ；t h e n ，i n t r o d u c et h ea d v a n t a g e so fu s i n go w l ；f i n a l l y , w e p r o p o s eo w l - b a s e da d a p t a t i o nr u l e s ，w h i c hc a nb eu s e dt om a pb a s i c e l e m e n t sa n dd a t at y p eo fs n m p s m i ，c o r b a i d la n dx m lt oo w l ， a sw e l li m p l e m e n ti n f o r m a t i o na d a p t a t i o np l a t f o r mf a c i n gt ot h et h r e eo f t h e s ed e s c r i p t i o nt e c h n o l o g ya b o v e k e yw o r d s ：n e t w o r km a n a g e m e n t ， i n f o r m a t i o na d a p t a t i o n p l a t f o r m ， o n t o l o g y ， o w l i i i 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 独创性( 或创新性) 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，也不包含为获得北京邮电大学或其他 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作了明确的说明并表示了谢意。 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。 本人签名： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校 可以公布学位论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、汇编学位论文。 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期： 日期： 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 1 1 研究背景 第1 章前言 随着网络与通信技术的迅速发展，近几年来新兴的宽带综合通信业务需求不 断增长，无论是专业化通信网或是综合业务通信网，网络体制、功能甚至系统结 构已变得越来越复杂【1 1 ，各专业网及综合网络管理系统的组织、管理、应用也越 来越复杂。目前，大多数国内外的业务提供商都已建立起各自的通信网络管理系 统，这些网络管理系统由于各自独立，分别基于不同的业务或协议规范，造成彼 此间相互割裂，遗留下不同网络间管理信息不能交互、网管交互协议互不兼容等 问题；同时，结构复杂的网络环境和灵活多样的业务应用对网络管理的依赖性日 益增强，同时也对其自动化、智能化及快速反应和动态协作等方面的能力提出了 更高的要求。 网络管理信息的描述方式是网络管理领域中的重要内容，不同厂家生产的网 络管理系统具有不同的管理信息描述方式，如何在不同管理信息之间进行交互是 管理网建设中重要且关键问题之一。随着通信应用和业务多样化、综合化程度的 不断提高，能够支持混合网络资源管理、监控网络运行的综合网络资源管理系统 的建设已经成为迫切的需要。然而，如何在混合网络环境下，建立一种网管信息 适配平台，实现将各个专业网管系统采集来的数据进行统一整合适配，从全网的 角度提高网络资源综合利用率，加强全网维护能力，并能很好的适用于智能化综 合网络管理的建设，仍然面临着一些问题和挑战【2 】书】： 1 ) 多样化的网络管理需求。随着作为原始推动力的网络管理需求逐渐呈现 出综合化、多样化及快速演变的趋势，例如，新的设备不断入网，网络 不断地割接、调整和扩容，以及越来越多的新业务需要跨多个专业网调 度资源来提供等等。因此，如何以最小的调整代价来快速满足适应新业 务和网络演变的网管需求已成为一个普遍关注的问题。 2 ) 更宽泛的网络管理范围。需要集中化管理的网管系统范围越来越大，涵 盖的网络和设备越来越多，并且管理的粒度也越来越细。针对日益复杂 的设备和网络的多样性，集中管理的网管系统如何实现对被管资源进行 统一描述，保证被管资源在描述上的语义一致性便成为亟待解决的问题。 3 ) 多标准的网管信息描述。目前各厂家的网管信息都有相关的国际国家标 准，但现状仍然是各个设备制造商延续着各自的网管信息描述技术，造 成网管系统信息描述无法统一，这就大大增加了网络管理系统的复杂性， 北京邮电大学硕士生毕业论文 基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 为网管信息交互带来不便，降低网管信息的语义性和共享性，增加了网 管系统扩容改造的成本。基于目前现状，无法在短期内统一网管接口侧 对于不同接口信息模型的描述，因而，如何在网管系统侧找到一个行之 有效的方法来整合不同厂家的信息描述，实现统一的资源信息表示就成 为网管数据采集的首要问题。 4 ) 更灵活的网管业务提供。随着b 2 b ，b 2 c 等端到端业务的发展，配置管 理需求提出了跨网络实现资源调度的要求。因此，如何在不同的专业网 间交互信息，实现不同专业网络管理系统之间的信息和数据共享、保证 信息在各专业网管系统间以统一描述形式流动就成为一个重要的问题。 从以上的问题和挑战来看，如何在多厂商环境下对管理信息进行正确、有效、 科学的描述并建立统一的网络管理信息适配平台，实现对现存的多协议信息描述 技术进行适配，统一基于不同国际规范的网管资源信息描述，从而有效保障不同 网管系统之间信息共享、信息交换和信息互操作，实现跨系统间机动灵活的动态 协作，是当前网络管理领域的重要研究问题，也是实现综合业务管理网络信息共 享领域下一步研究和发展的关键所在。这无疑对现有网管信息描述技术以及采用 何种技术实现信息适配提出了特殊要求。因此，在保障转换数据准确及具备语义 描述的前提下，考虑到后期综合业务网管共享信息系统的建设，对于网管信息适 配技术必须研究和制定新的转换和实现方法。 1 2 研究意义 本文将对基于o w l 的网管信息适配平台的转换技术及平台实现展开深入的 研究和实践，并且希望实现在多厂商环境下，解决跨不同专业网管系统的信息交 换、语义共享等问题，做出进一步的尝试。具体来讲，就是通过定义不同的适配 规则，完成网管资源信息的统一描述，并设计出具体的网管信息适配平台。因此， 本课题的研究意义可以简要归纳如下： 1 ) 实现网管系统侧资源信息的统一描述，可以有效解决目前网管资源信息 描述标准不一致的局面，可以在不用改变现有网管系统信息描述技术的 基础上，实现在网络管理系统侧统一管理数据，避免信息冲突和不一致。 2 ) 实现跨专业网管系统间的信息交互，通过对s n m p ，c o r b a 和x m l 等 不同信息描述技术的转换，使基于这些技术的不同专业网间可以进行信 息交互，知识共享，为实现跨专业网间的交互操作，语义共享提供基础。 3 ) 对基于o w l 的网络管理适配平台的实现，可以作为后续研究基于本体 的共享网络管理信息系统提供实现支持，适配平台提供的实现技术在本 体应用于网管信息系统领域具有很好的借鉴意义。 2 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 4 ) 提出基于o w l 这种本体语言作为转换语言，在保证现有网管资源描述 信息可以准确转换之外，同时o w l 将其本身具有的语义特性也在转换 后的信息描述中得以体现，该适配平台的成功实现将会为开发综合业务 网管共享信息系统以及将本体理论应用于网管系统，从而实现知识共享， 语义表示等问题做出大胆的尝试和创新。 1 3 研究内容 本文针对目前网管信息描述多协议共存的现状，设计一个基于本体语言 o w l 的网管信息适配平台，实现对目前基于多协议的网管描述信息进行适配。 通过分析和对比现有的网管信息描述技术，提出了基于o w l 语言的信息描述， 并对适配规则等关键技术给出了具体的实现方案。本文的主要研究内容如下： 1 ) 网络管理信息描述技术研究现状分析 网络管理信息描述技术研究现状分析，主要分两部分对目前网络管理信息描 述技术的研究实现领域进行分析：一方面，介绍了目前网管领域中比较流行和通 用的三种信息描述技术，即s n m p s m i ，c o r b a i d l 和x m l 描述技术。这三 种信息描述技术都已形成了国际通用的信息描述规范，但是，由于他们当时设计 及应用的目的和范围不同，随着网络管理技术的不断发展，这些技术已经在知识 共享，语义交互等方面不能很好地满足现有网络管理系统的需求，需要做出必要 的改善；另一方面，介绍了本体理论及本体描述语言o w l ，介绍了选择o w l 作为网管信息描述语言的原因，以及o w l 语言的描述特点，同时结合现有的网 管信息描述技术，阐述了o w l 在语义表示方面的优势。 2 ) 基于o w l 的网管信息适配平台适配规则的设计 在完成对现有网管信息描述技术的介绍之后，本文给出了基于o w l 的网 管信息适配规则的设计。即网管信息适配平台的核心适配规则设计。其中主要包 含三部分：a ) s n m p i d l 到o w l 语言的适配规则的设计；b ) c o r b a i d l 到 o w l 语言的适配规则的设计；c ) x m l 到o w l 语言的适配规则的设计。这三 部分可以说是整个适配平台的核心部分，通过对现有三种网管信息描述技术的分 析，以及对o w l 语言特性的分析，经过大量地研究和分析，制定出适应于三种 描述技术的适配规则。为后期适配平台的具体实现工作，奠定基础。 3 ) 基于o w l 的网管信息适配平台的设计和实现 通过前两部分的准备工作，这部分主要完成基于o w l 的网管信息适配平台 的系统设计和开发工作。这部分内容首先介绍了适配平台的系统设计过程，在遵 循软件工程的开发思想前提下，对适配平台进行系统设计，功能模块设计，给出 3 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 实现流程图，功能描述图等；其次，根据设计好的系统架构，结合具体的适配规 则，最终实现对适配平台的系统开发工作，完成基于o w l 的网管信息适配平台 的实现工作。 1 4 攻读硕士学位期间相关研究工作 本文作者在攻读硕士学位期间，作为主要研究人员参与了多个网络管理方面 的科研项目。在项目工作和学习过程中，作者对网络管理信息模型、网络管理信 息描述方法学、网络管理系统等方面有了较为深入的认识和理解。概括起来，和 本文研究有直接关系的科研项目包括： 基于本体的共享管理信息模型及其关键技术 本项目是国家自然科学基金资助的青年科学基金项目( n o 6 0 6 0 2 0 5 9 ) 。本项 目提出了基于本体的共享管理信息模型的概念，并以此为基础，对基于本体的共 享管理信息模型建模理论、模型及模型的存储应用进行研究，以期解决当前跨专 业网的故障相关性分析、端到端网络资源配置、跨网络业务开通等管理业务存在 的问题。作者是该项目的主要参研人员，参与了建模方法、通用模型部分和专业 网部分的研究内容。目前，该项目的后续研究工作正按计划平稳进行。本文的部 分内容源自该项目取得的研究成果。 在上述和本论文有直接关系的科研项目中，作者在攻读硕士学位期间主要参 与了以下网络管理领域内的科研项目： 参与了综合通信网共享管理信息模型中的部分网络管理系统的模型定义 工作。其中主要包括两部分，基于s d h ( s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y ) 的共享管理信息模型的定义和修改部分，以及共享管理信息模型通用部 分的定义。通过这两部分的研究工作，使得自己对网管系统的管理模型 有了清晰的认识和理解； 作为主要参研人员，参与了基于图像传输网的共享管理信息模型的定义 工作，综合网络管理系统的共享管理信息模型的定义工作以及共享管理 信息模型通信业务指挥部分的模型定义工作。同时，在对网络管理模型 定义方面有了较深入了解后，着手开始网管接口适配模型的研究以及相 关实现技术的学习。发表了一篇国际会议学术论文，并完成相关的研究 报告。 1 5 文章结构 4 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 本论文共分为7 章，除本章前言外，其他章节内容如下： ( 1 ) 第2 章网络管理信息描述技术研究现状 本章从网络管理信息描述技术开始着手分析，主要介绍了目前网络管理中资 源信息描述技术的研究现状，同时对现有的三种网络管理信息描述技术进行分 析，包括i e t f 提出的s n m p s m i 技术，o m g 提出的c o r b a i d l 技术和w 3 c 提出的x m l 描述技术。通过对三种技术的比较分析，指出现有描述技术存在的 问题。 ( 2 ) 第3 章本体描述语言o w l 研究现状 在本章中，作者针对现有的网络管理信息描述技术存在的问题，提出了一种 可行性的解决办法。即提出本体描述语言o w l 。本部分分别对本体出现的研究 背景，现有的本体描述语言技术，以及o w l 作为本体描述语言具有哪些属性和 描述特征进行说明。通过本章的介绍，能够使读者对本体、本体描述语言o w l 以及选择o w l 语言的优势，获得详细清晰的了解。 ( 3 ) 第4 章基于o w l 的网管信息适配平台的规则设计 基于前两章的研究和分析，本章将重点分析论述如何将现有的网管信息描述 技术转换成o w l 语言的描述形式。这部分主要是通过对s n m p s m i ， c o r b a i d l 和x m l 技术进行分析，并对这三种信息描述技术进行语法结构分 析，通过认真地分析和研究，实现这三种语言到o w l 语言的适配规则的定义， 并给出具体的适配规则的示例。为后期适配平台的系统实现做好准备。 ( 4 ) 第5 章基于o w l 的网管信息适配平台的总体设计 在本章中，主要是完成对基于o w l 的网管信息适配平台的总体设计工作。 在基于软件工程思想构建软件系统的前提下，在本章中，设计了适配平台的系统 结构，同时定义出该适配平台具有的功能模块。根据该适配平台最终实现的功能 需要，定义的主要功能模块为：s n m p s m i 到o w l 的转换模块，c o r b a i d l 到o w l 的转换模块和x m ls c h e m a x m l 到o w l 的转换模块。 ( 5 ) 第6 章基于o w l 的网管信息适配平台的实现 基于前两章的分析和设计，本章主要实现对网管信息适配平台的具体开发工 作。根据第五章定义的功能模块，分别给出了三种网管信息描述技术，即 s n m p s m i ，c o r b a i d l ，和x m l 技术到o w l 语言的适配功能实现算法，并 给出具体的实现类和实现函数，同时，对于在开发过程中存在的问题，给予一定 的说明。 ( 6 ) 第7 章结束语 本章对全文进行了总结，归纳了本文的创新点，并对下一步可能的研究方向 进行了展望。 5 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 2 1 引言 第2 章网络管理信息描述技术研究现状 随着通信网络涉足的领域越来越广，其涵盖的范围也越来越大。我国的通信 网络经过多年的建设，规模庞大、结构复杂、设备厂商众多而且设备类型多样， 并且已经形成几种固定的信息描述技术或者信息传输协议，像基于分布式技术的 c o r b a 网管信息描述技术，s n m p 网管接口传输协议以及近年来应用比较普遍 的x m l 属性文件描述技术。 目前网络管理中多管理系统并存，并且无法有效互通信息，有鉴于此，国际 标准化组织电信管理论坛提出了共享管理信息数据( s h a r e di n f o r m a t i o n d a d a ， s i d ) 6 1 4 7 模型的概念，除此之外，分布式管理任务组也提出了通用信息模型 ( c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d a l ，c m ) 网。 不管是s i d 还是c i m ，它们基于模型层面建模理论的共同点，只能从理论上 给出建模思路的指导，仍未形成比较统一的网管信息描述技术的实现方法。下面 首先简要介绍现有网络管理信息描述技术并加以比较分析： 2 2s n m p s mi 技术研究现状 s 舳模型是i e t f 定义的i n t e m a 的管理模型。它以s n m p 协议作为网络 管理协议，使用s m i 来定义管理信息模型。s n m p 由于其简单性而带来的优越 的性价比而得到广泛的使用，并成为h t e m e t 管理事实上的标准。 s n m p 采用“管理进程一代理进程”模型来监视和控制i n t e m e t 上各种可管 理的网络设备【9 】【1 们。其核心思想是：在每个网络节点( 即路由器、交换机等网元) 上建立一个管理信息库( 即m i b ，包含被管网元的被管信息) ，由节点上的代理 ( 即s n m pa g e n t ) 负责维护，管理工作站( 即s n m pm a n a g e r ) 通过应用层协 议对这些信息库进行管理。 s n m p 作为一种网络管理框架，它包括三个主要组成部分： s m i ( s t r u c t u r eo f m a n a g e m e v i ti n f o r m a t i o i l ，管理信息结构) 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 ，管理信息库) s n m p 协议( 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 o l ，简单网络管理协议) 其中，m i b 定义了可以通过网络管理协议s n m p 进行访问的管理对象的集 合，管理信息结构是管理信息库中的对象定义和编码的基础。s m i 定义了在 6 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 s n m p 环境下如何描述被管对象，以及被管对象如何被管理协议存取的规则。 s m i 在进行网管资源信息描述时，将简单网络管理协议s n m p 中的描述文件 m i b ，分成了三个主要的部分：模块定义、对象定义和通知定义。这三部分的描 述信息如表2 1 所示： 袁2 1s m i 基本属性描述信息 擎1 | 掣气。”+ ”0 ”，”i 铲。镪缚警”。孳# 。“e 蛾四 ? ： - 4 鳓”磷9 镪；o 靶蛳“譬? 喈、5 7 。州”：。9 。p 。”4 绕 1名稼 | 。t 汹。，。； 。一一一施蕊j 侮恩s ；船，。锄_ ，僦拗。口。i 。轳磊 模块定义 用来描述信息模块。在a s n 1 的宏定义中，模块定义宏 ( m o d u l e - i d e n t i t y ) 被用于简要地传达信息模块的语义信息。 对象定义 用来描述被管对象。在a s n 1 的宏定义中，对象定义宏 ( o b j e c t - i d e n t i t y ) 被用于简要地传达被管对象的语法和语义信息 通知定义 用来描述管理信息中的无请求传输。在a s n 1 的宏定义中，通知类型 宏( n o t 匝i c 朗? i o n - t e ) 被用于简要地传达通知的语法和语义信息。 2 3c o r b a id l 技术研究现状 c o r b a 是由o m o 定义的一种对象模型，其核心是o r b ( 对象请求代理) 。 o r b 是对象总线，是集成在终端用户应用程序中的对象库与网络资源的集合， 它使客户应用程序可以查找和使用对象、代理请求和返回结果。它使用接口描述 语言i d l ，能够透明地处理所有请求。i d l 说明对象的边界和接口，与对象和 o r b 无关，将分布式服务的提供者与其客户连接在一起。 c o r b a 采用g i o p i i o p 进行客户和服务器之间的交互，采用i d l 进行对象 建模。g i o p i i o p 是基于i n t e r a c t 的o r b 间的互连协议。c o r b a 模型是一种面 向对象的模型( 开放管理构架参考模型) ，通过o r b 建立了各对象之间的透明连 接，o r b 在分布式的环境中实现了不同应用之间的互操作，i d l 使管理程序独 立于网络环境【1 2 】【1 3 】。 c o r b a 采用i d l 来描述客户和服务器之间进行交互的接口。i d l 是一种描 述性语言，采用面向对象的方法来定义一个或多个接口( i n t e r f a c e ) ，每个接口都 描述了一类对象对外呈现的特性和对外提供的服务。采用i d l 对接口的描述能 够完整的给出该接口的定义，并详细给出每个操作所要求的参数。 i d l 所遵从的语法规则是a n s ic h 标准的子集，另外增加了一些构造以支 持i d l 特有的操作调用机制。i d l 是一种说明性语言，支持c + + 语法中的常量、 类型和操作说明，但不含任何算法结构或变量。i d l 的组成元素可用表2 2 表示。 表2 2i d l 语言组成元素 7 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 模块( m o d u l e ) 表示名空间，用于包含其他的元素定义。 接口( i n t e r f a c e )定义一类对象对外呈现的接口，包括描述状态的属性和提供服务的操 作。 属性( a t t r i b u t e )描述一个接口对象的状态特性，可以是只读属性或可读写属性。 操作( o p e r a t i o n ) 描述一个接口可以对外提供的服务，可以是要确认的或不要确认的。 异常( e x c e p t i o n ) 描述操作中可以出现的异常信息。 类型( t y p e ) 描述数据的类型，可以是对基本类型的别名定义，也可以是用户自定 义的构造类型，具体又可以细分为多种数据类型的定义。 常量( c o n s t a n t ) 描述一些可以由应用程序直接使用的常量。 值类型( v a l u e t y p e )描述可以在c l i e n t 和s e r v e r 间以取值的方式进行传送的对象。 由于i d l 来源于分布式计算领域，所以它是一种更接近于编程语言的描述 语言，用在网管领域从专用性的角度来讲略有不足，如i d l 缺乏对对象之间关 系的描述。正因为如此，o m g 建议结合u m l 语言一起作为c o r b a 管理信息 建模的描述工具。 2 4x m l 网管信息描述技术研究现状 l 是由w 3 c ( w r o r l dw i d ew 曲c o n s o r t i u m ，万维网协会) 为w 曲应用服 务设计的s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a lm a r k u pl a n g u a g e ，标准通用标记语言) 的一 个重要分支。确切的说，x m l 可以描述为元标记语言( m e t a - m a r k u pl a n g u a g e ) ， 它包含了一组定义语义标记的规则，允许开发者自己生成所需的标记，从而定义 特定领域内的标记语言的语法结构。 x m ls c h e m a 是w 3 cx m l 模式工作组创建的模式语言，是当前创建特定领 域内标记的主要方式之一。s c h e m a 与x m l 是紧耦合的，用于协作完成具有一 定语义表示能力的结构化的x m l 文档。s c h e m a 主要用来描述x m l 文档中的标 记、元素和属性是什么，或者它们的含义是什么以及须遵循什么样的约束等。即 用s c h e m a 模式语言描写的模式文档( 一个模式文档即定义了特定领域的一种具 体标记语言，又可称为词汇表或x m l 应用) 定义了可用在x m l 文档中的元素、 属性、实体和标记的表示方法，以及这些内容之间可能的相互关系，它描述的是 一种语义结构。为此，在x m ls c h e m a 中定义了1 3 个不同的模式成分( s c h e m a c o m p o n e n t ) ，这些成分可以划分为3 个分组( g r o u p ) ，提供了x m ls c h e m a 词 汇表的基础，具体如表2 3 所示。 表2 3x m ls c h e m a 模式成分 三三二j ，：二分组二。丸二j 矗：_ 以。 、 。1。 i ，+ + ： 模式成分： g。一一0 1 1 船，、，4 简单类型定义 主模式成分( p r i m a r yc o m p o n e n t s ) 复杂类型定义 8 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o 、l 的网管信息适配平台的设计与实现 属性声明 元素声明 属性组定义 本体约束定义 二级模式成分( s e c o n d a r yc o m p o n e n t s ) 模型组定义 表示法声明 注解 模型组 助手模式成分( n d p e r c o m p o n e n t s ) 词缀 通配符 属性使用 2 5 几种标准化网管信息描述技术分析 从模型描述方法的角度来说，现存的管理信息模型描述方法各有特点，并且 在某个时期内具有完善的信息描述机制，能够较好的解决信息表达问题。但是， 随着时间的推移和网络技术的不断发展，网络管理领域传统的信息模型描述方法 暴露出一系列的问题。 基于s n m p s m i 的信息模型描述方法没有采用面向对象技术，被管对象只 是些简单标量的数据项，没有面向对象的特性属性、能产生事件和执行操作， 封装、继承和多态性等等。s n m p 的管理信息模型依赖于连接管理信息模型，不 适用于分布式面向对象技术。这些缺点使得基于面向对象技术建立起来的信息描 述，信息语义性便无从表达，并使s n m p 在电信级的应用受到限制。 基于c o r b a i d l 的信息模型描述语言并非来源于网络管理领域，是一种更 接近于编程语言的描述语言，所以在网管领域应用时，在描述能力上可能会存在 某些不足。例如，i d l 对建模对象之间关系的描述能力相对比较弱，而建模对象 之间多样的物理逻辑关系又是进行关联性分析等网络管理领域重要应用的基 础。i d l 这种编程语言模式，并不关注信息的语义表示，缺少了这种基本语义信 息的表达，不仅给系统的设计和开发带来很大不便，也必将会为之后网管系统实 现信息共享等建设带来巨大困难。 与前两种信息模型描述方法相比，x m ls c h e m a 技术由于其在描述数据时简 单而精确的特性，主要被应用于网络管理系统中大量数据的交互接口上，也可以 应用于网络管理系统间的接口上【1 4 】【1 5 】。x m l s c h e m a 可以方便的自定义标签，这 给信息的描述带来了很大的灵活性。但是，使用x m ls c h e m a 定义的模型也存在 语义不丰富的缺斜1 6 1 。虽然机器解析x m ls c h e m a 文件可以很容易的完成，但 却无法有效的获取蕴含在模型中的丰富的语义信息。例如，以x m ls c h e m a 文件 为基础进行一定的推理工作就具有较高的难度。因此，使用机器处理x m l 9 北京邮电大学硕：l 生毕业论文 基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 s c h e m a 构建的信息模型时，将造成语义信息的部分丢失甚至不一致。 从上面的分析可以看出，现有的模型描述语言或模版都没有或者无法很好的 解决语义描述的问题。前文的分析非常明确的揭示了这一问题，不论是s m i 还 是i d l ，要么过于复杂庞大，要么不能完全支持面向对象的所有特性，都无法从 根本上解决语义描述和语义共享的问题，从而部分上造成了数据一致性问题和数 据兼容性问题，使得系统之间的互连、互通和互操作变得异常困难和复杂。上述 这些问题在整个网络管理领域普遍存在，对于我国的大型综合网络管理系统也同 样适用。在这种情况下，如何科学、客观的对各专业网络进行分析并最终设计出 一种共享管理信息适配平台，解决现有问题，便成为当务之急。 l o 北京邮电大学硕士生毕业论文基于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 3 1 引言 第3 章本体描述语言0 w 1 研究现状 本体( o n t o l o g y ) 的概念起源于哲学领域，后被引入人工智能和知识管理领 域，表示概念化的明确范式说明【1 7 1 。本体能够明确的定义概念及概念间的关系， 从而清晰的表达语义信息，因此，本体在一定程度上具有相当的智能性，可以使 用智能化代理对本体进行智能推理。对概念、概念间关系的清晰语义表述是本体 的重要特征。目前，对本体理论的研究主要包括以下几个方面。 ( 1 ) 对本体描述语言的研究现状 为使用户能够为领域模型编写清晰的、形式化的概念描述，本体描述语言应 该满足以下要求【1 列： 良好定义的语法 良好定义的语义 有效的推理支持 充分的表达能力 表达的方便性 大量的研究工作者活跃在该领域，因此诞生了许多种本体描述语言，有r d f 和r d f s 、o i d l 9 1 ( o n t o l o g yi n f e r e n c el a y e r ，o i l ) 、d 4 d v i l 2 0 】( d 御a a g e n t m a r k u pl a n g u a g e ，d a m l ) 、o w d 2 1 1 ( w e bo n t o l o g yl a n g u a g e ，o w l ) 、k i f 2 2 1 ( k n o w l e d g ei n t e r c h a n g ef o r m a t ，k ) 、s h o e 、x o l 、o c m l 、o n t o l i n g u a 、 c y c l 、l o o m ，等等。 ( 2 ) 网络管理领域中的本体模型研究 随着本体在人工智能领域的广泛研究，网络管理领域也开始研究将本体建模 理论与管理信息模型相结合。j e i x ) p e z 等人将基于本体建模思想的管理信息模 型与现存的基于g d m o 、s m i 、m i f 、c i m 等的管理信息模型进行比较【2 3 】，认 为本体可以给网络管理信息模型带来丰富的语义信息，从而能够促进网络管理系 统的自动化和智能化。l o p e z 等人还提出了使用o w l 定义管理信息模型的建议 【2 4 】，通过分析o w l 在语义表达上的优势，探讨了对o w l 对类的表示方法。 a k y w o n g 等人使用本体映射的方法，来解决网管系统中的互操作问题【2 5 】，并 给出了一个基于相似度计算的本体映射方法【2 6 1 。n r r 网络业务实验室使用语义 w e b ( s e m a n t i cw e b ，s w ) 和本体建模技术，实现了电信企业的多个o s s 系统 之间的系统集成【2 7 1 。文献【2 8 1 使用本体建模技术，定义了一个新的策略管理信息 北京“电大学碰i 毕n 论z基f o w l 的日管信息适目甲台的口* 自实m 模型，提高了其语义表达能力。 近年来，本体理论已被引入网络管理研究领域【”h 划，希望使用本体建模实 现不同管理信息模型间的语义级信息共享，更好的解决多厂商、异构信息环境下 多系统问的数据共享和互操作问题，进而在一定程度上实现网管系统的智能化、 信息共享及信息集成。因此，本论文的研究将以本体理论为基础，通过应用本体 描述语言o w l ，对网管信息适配平台的建模、规则设计及实现进行系统的研究， 具有较高的理论和应用价值。 本章后面小节将针对本体描述语言o w l 进行论述，主要将从类和属性的描 述，关系描述及数据类型等四方面来说明，并在最后给出应用o w l 的语言优势。 32 本体描述语言o w l 及描述方法 32 1 本体描述语言o w l o w l ( w e b o n t o l o g y l a n g t m g e ) 是- - 种严格的逻辑描述语言，能够明确的表示词汇 体系中数据的含义以及这些术语之间的关系。在w 3 c 推荐的语义网逻辑体系中 o w l 处于本体( o n t o l o g y ) 层，如图3 - 1 所示： 图3 - 1 w 3 c 建议的语卫同莲辑体系鲒构 o w l 包含三个表达能力递增的子语言；o w l l i t o 、o w l d l 和o w l f u l l t 矧。 从基于本体的共享管理信息模型的角度来看：o w ll i t e 所提供的描述能力和推 理能力不能完全满足模型的表达要求，如o w l l i t o 在基数限制中规定基数取值 只能为0 或l ；o w l f u l l 的语法设计过于松散，这导致在基于o w lf u l l 进行推 理时可能会遇到未妇的词法结构，无法对其进行有效的推理，这影响了模型的智 能化程度。因此，选用o w l d l 作为对共享管理信息模型进行描述的语言基础。 如无特别声明，本文中的o w l ，一般指o w l d l 本体描述语言。 北京邮电大学硕士生毕业论文摹于o w l 的网管信息适配平台的设计与实现 3 2 2o w l 类的描述方法 类定义了共有某些属性和动作而同属一组的一些个体的抽象模板。在o w l 语言中，提供了基本的构词o w l ：c l a s s 对类进行描述。多个类之间的继承关系可 以用“子类”( r d f s ：s u b c l a s s o f ) 构词组织成一