（计算机应用技术专业论文）嵌入式snmp+agent与管理站的研究与实现.pdf

电子科技大学硕士论文 摘要 在当今世界，网络已经成为人们工作生活必不可少的元素。它是提高工作效 率，完善生活质量的重要工具。如何提高网络系统的可靠性与利用率，减少不必 要的故障损失，最大限度地发挥网络的效益，则成为当今网络管理系统的主要课 题。支持s n m p ( 简单网络管理协议) 的网络管理系统，在i p 网络上成为最流行 的网络管理解决方案。而嵌入式s n m p 网络管理也随着嵌入式设备的普及而迅速 发展着。 当前，嵌入式s n m pa g e n t 的设计有两个主要的方向：第一，具有可移植性 和可扩展性的开源s n m pa g e n t 软件包，以u c d s n m p 为代表。第二，与嵌入式操 作系统集成的s n m pa g e n t 套件，以v x w o r k sw i n d n e t 的s n m p 套件为代表。本文 所提出的嵌入式s n m pa g e n t 介于以上两者之间，它基于嵌入式操作系统 d e l t a o s ，但作为d e l t a o s 的独立套件，并不集成在i d e 中。为了便于移植到其 它的嵌入式操作系统，编制了系统调用宏，使得s n m pa g e n t 的实现代码不直接 调用o s 系统函数。 在本次嵌入式s n m pa g e n t 的设计中，为了提高运行速度和减小代码大小， 优化了a g e n t 的设计和t c p i p 协议栈的效率。d e l t a o s 为s n m p 定制的t c p i p 协议栈仅实现了基本的传输功能。通过裁减对t c p 报文的流控，减小了协议栈大 小。优化了t c p i p 协议栈s n m p 报文处理步骤，获得了较高的运行速度。 做为一个整体的嵌入式s n m p 网络管理系统，包括a g e n t 和管理站两个部分。 本文首先讨论了嵌入式s n m pa g e n t 与m i b 编译器的设计，之后，介绍了与 该a g e n t 配套的管理站的设计。最后，以光纤收发器网络管理系统为例，讨论了 嵌入式网络管理系统应用的设计与实现。 关键词：简单网络管理协议，嵌入式网络管理代理，网络管理站 l i i 电子科技大学硕士论文 a b s t r a c t i o n i nc u r r e n ts o c i e t y , n e t w o r kh a sb e e nu s e dw i d e l yi nv a r i o u sf i e l d s m a n ys o c i a l s e r v i c eb ep r o v i d e dt h r o u g hn e t w o r ks y s t e m m o s to fo u rw o r ki n v o l v en e t w o r k a p p l i c a t i o n n e t w o r ks y s t e mb r i n gu sn o to n l yc o n v e n i e n c e t ow o r ka n dl i v e sb u ta l s o a m u s e m e n t s oi t si m p o r t a n tt om a i n t a i nt h en e t w o r ks y s t e m sr o b u s tf u n c t i o na n dt o p r o m o t ei t su t i l i z a t i o n 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 ) i so n ek i n do f s u c c e s s f u ln e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ，w h i c hb eu s e dm o s t l yi ni pn e t w o r k i tb e d e s i g n e dv e r ys i m p l ea n dp o w e r f u l t h er e s e a r c ho fe m b e d d e ds n m pa g e n ta l s o p r o c e e d sw e l l t h e r ea r et w om a i ns t r e a m so f d e v e l o p i n gs n m pa g e n t t h ef i r s ti so p e ns o u r c e s n m p a g e n ts o f t w a r ep a c k a g e i tc a nb et r a n s p l a n t e dt oo t h e re m b e d d e do se a s i l y a n di tc a r lb ee x t e n d e d b y u s e r sd e m a n d ，l i k eu c d s n m p t h es e c o n di ss n m pu n i to f e m b e d d e do s ，l i k ev x w o r k sw i n d n e t ss n m p o u re m b e d d e ds n m pa g e n ti s d i f f e r e n tf r o mb o t ho ft h e m t h ea g e n tb a s e do nd e l t a o s ，b u ti t sn o ta s s e m b l e di n i d e i no r d e rt ot r a n s p l a n tt h ea g e n tt oo t h e re m b e d d e do s ，w eu s es y s t e mm a c r ot o r e p l a c ec a l l i n gt h eo sf u n c t i o nd i r e c t l y i nt h i sw a y t h ee n t i t yo fs n m p a g e n t h a sn o o s - r e l a t e d c a l l i n g ， w e i m p r o v e dt h ed e s i g no fa g e n ta n dt c p i ps t a c k d e l t a o sh a so n es p e c i a l t c p i ps t a c kf o rs n m ei th a sn o tt c pf l o wc o n t r o l l i n ga n dv e r i f i c a t i o n i ta l s ob e m o d i f i e dt oi m p r o v et h e s p e e do f o p e r a t i n gs n m p u d p m e s s a g e aw h o l ee m b e d d e ds n m p s y s t e mi n c l u d e sa g e n t a n d m a n a g e n i nt h e p a p e r w ed i s c u s s t h e d e s i g n o fe m b e d d e ds n m pa g e n ta n dm i b c o m p i l e r w ea l s oi n t r o d u c et h ed e s i g no fm a n a g e r , w h i c hb eu s e df o rt h ea g e n t s p e c i a l l y f i n a l l y , w e d i s c u s st h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o ff i b e rn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c h i so n e a p p l i c a t i o no f e m b e d d e d s n m p s y s t e m k e yw o r d s ：s n m p , e m b e d d e ds n m pa g e n t ，s n m pm a n a g e r 独创性声明 本人声明所呈交的学位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。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得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作了明 确的说明并表示谢意。 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，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，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：呈璧盘导师签名： 日期：哗v 月加日 电子科技大学硕士论文 第一章网络管理概论 随着计算机和网络在社会生活中的广泛普及，越来越多的工业生产、商业 贸易和娱乐活动基于计算机网络开展“1 。如果重要的网络发生崩溃，人们的工 作生活将会发生混乱。试想，当顾客无法通过从银行网络取款，无法发送电子 邮件，无法登录网站，无法使用网络进行往常的工业生产时，人们将会蒙受多 么巨大的损失。本章简介了随着计算机网络而产生的网络管理、i s o 所定义网 络管理域、网络管理般模型，以及当前嵌入式网络管理的发展情况。 1 1 网络管理的产生 人们对计算机的使用已经有4 0 多年的历史，对大规模计算机网络的使用也 有2 0 多年的历史”1 。我们常用信息时代来刻画这个被计算机和网络为主导的信 息产业所改变的时代。1 。计算机网络对这个社会的影响，伸入到许许多多的领 域。通过计算机网络进行跨区域的资源共享，大大提高了人们的工作效率”1 。 随着网络规模的扩大和网络服务的多样化，网络出现问题的几率在提高， 排除问题的难度在增加，网络故障的损失在扩大。网络管理人员需要负责的领 域和工作强度也在增加。为了完成日益复杂的网络管理任务，出现了网络管理 这个专门的计算机网络技术分支，用于研究对网络进行管理的体系框架、协议 和实现方案8 1 。制造网络管理软件和设备是为了自动化地处理大部分固定的任 务，例如：网络状态数据的收集，网管命令的接受发送等，从而让网络管理人 员能专注于更复杂的工作。 网络管理要产生效益，必要保证相互联接的网络设备能够支持相同的协议。 为此，i e t f 专门制定了简单网络管理协议s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) ，i s o 制定了公共管理信息服务及协议c m i s c m i p ( c o m m o nm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns e r v i c ea n dc 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 ) 。由于 c m i s c m i p 过于复杂，在实际应用中，s n m p 成为事实上应用最广泛的协议。特 别在i p 网络领域，i n t e r n e t 上的所有路由器和交换机几乎都支持s n m p 协议。 1 2 i s 0 定义的网络管理功能域 国际标准化组织( i s o ) 根据通常的网络管理需求，定义了网络管理的5 个 功能域“。它们是：失效管理、配置管理、安全管理、性能管理、计费管理。 电子科技大学硕士论文 121 失效管理 失效管理是对计算机网络中的问题或故障进行定位的过程，它包括发现和 定位问题、记录日志、通知用户和修复问题。失效管理协助网络管理人员快速 检查网络问题并启动恢复过程，进而增强了网络的可靠性。通过失效管理所记 录的日志，可以有效地对问题进行分析。失效管理可能是使用最广泛的i s o 网 络管理域。 网络故障是不可避免的，那么如何减少故障带来的损失，以最短的速度恢 复网络的功能则是失效管理关心的问题。网络故障的快速恢复，分为两类情况： 非网络冗余环境、网络冗余环境。 在非网络冗余环境下，故障的恢复要通过部件更换、设备复位或其它故障 排除方法来完成。部件更换涉及到人工的参与，其反应速度总是很慢的。而设 备复位则会导致过长的系统失效期。失效管理模块在发现网络故障后，只能尽 量通知网络管理人员，而无法自动调用备份系统。 在网络冗余环境下，失效管理模块在发现网络故障后，会启动备份网络部 件，在极短的时间内恢复正常的网络功能。网络冗余备份包括网卡的备份、链 路通道的备份、主机的备份等。 1 2 2 配置管理 配置管理是显示网络设备状态、配置网络设备功能特性的过程。它监控网 络设备和网络系统的配置信息，以便于对网络设备软硬件的运行效果进行跟踪。 配嚣管理有两个典型的功能：获取网络设备的配置状况与运行状况、对网 络设备进行功能配置。 获取网络设备的状态：它周期性地获取被管网络设备的配置和运行参数， 以命令和图形方式显示出来，供网络管理人员查看。 配置网络设备的功能：它将网络管理人员对被管网络设备的调整命令，作 用到设备上。 123 安全管理 安全管理是对计算机网络中的信息进行访问权限控制的过程。由于网络的 发展，有意或无意的敏感信息泄漏会给带来重大的损失。而网络病毒和恶意攻 击的存在，也在提醒人们要保护网络的安全。为此，需要采用安全管理来控制 对网络资源的访问，抵御非法网络攻击。 安全管理包括日志记录、权限划分、访问控制等。 电子科技大学硕士论文 日志记录：对网络连接请求、执行的各类命令等进行记录，用于向网络管 理人员提供一个寻找故障的依据。 权限划分：对网络资源进行分级管理，不同的权限访问不同的资源域。 访问控制：对照访问权限表，拒绝非法的访问和命令执行。 拥有良好的安全管理能建立客户使用网络的信心，是网络更广泛应用的前 提条件。 1 2 4 性能管理 性能管理是对网络中软硬件进行性能测量和控制的过程。它的功能包括提 供关于网络性能的参数和进行性能的调整。性能参数包括网络接口的数据流量、 内存占用数量、c ? u 利用率、正确收发包个数、丢包数等。 性能管理可用于开通和维护实时性的网络业务。例如，在开展一个新的视 频会议业务之前，需要在所经过的路由器和网络设备上预留足够的带宽。只有 在沿途所有网络设备都能保证带宽要求时，才启动该业务，启动后，以高优先 级维护该带宽。 性能管理还可对网络性能状况进行监控，对异常情况进行告警和控制。例 如，有些网络病毒会发送大量的数据包，导致服务器拥塞。此时，如果确定该 流量为异常，可暂时关闭该i p 的数据通道。 管理人员通过网络的性能数据，可以推断出网络的性能瓶颈，估算下一阶 段的网络流量趋势。进而合理的安排网络业务，有效的配置网络设备。 12 5 计费管理 计费管理是对用户所用网络资源进行统计和费用计算的过程。网络计费的 依据有网络数据流量、网络占有时间、网络服务质量、费率等。它是网络服务 商对用户收费的依据。 1 3 网络管理模型 网络管理模型的主体结构是由网络管理站( m a n a g e r ) 和网络管理代理 ( a g e n t ) 组成的”3 。在传统的s n m p 网管模型中，管理站与a g e n t 之间、管理 站与管理站之前都采用s n m p 进行会话，而a g e n t 与被管设备之间则采用用户自 定义的通讯方式。 一 皇王型堇查堂堡主丝茎一 1 3 1 传统的s n m p 网管拓扑结构 图i - i 传统s n m p 网管拓扑结构 由图卜l 所示，a g e n t 与被管设备之间采用自定义通讯方式交互，可以是 串口或网络通信。a g e n t 将被管设备的信息返回给上级管理站，同时，也执行 对被管设备的控制命令。在大多数的情况下，a g e n t 与被管设各是合为体的。 a g e n t 与上级管理站之间，通过s n m p 会话交互网络管理命令。管理站会定 期地轮询a g e n t 关于被管设备的信息，a g e n t 查询被管设备，并回答管理站。 管理站对被管设备的控制命令，由a g e n t 接收并执行。命令操作完成后，a g e n t 将执行结果返回给管理站。 中间层管理站与顶层管理站之间，通过s n m p 的站与站会话命令进行交互。 顶层管理站在获取了中间层管理站采集的被管理设备信息后，可以集中精力于 更高层的业务。 多级管理站模式有利于管理含大量设各的网络环境。 1 3 2 采用w e b 服务的网管拓扑结构 随着i n t e r n e t 的广泛使用，越来越多的网络设备开始支持w e b 服务。$ n m p 网络管理系统的w e b 化给网管带来了更好的可用性，增加了分布式管理功能， 将多级管理站的访问范围扩大到整个i n t e r n e t 。w e b 服务既可以在a g e n t 上， 也可以在管理站上。 4 电子科技大学硕士论文 图卜2 采用w e b 服务的网管拓扑结构 由图卜2 所示，网管a g e n t 通过专用通讯协议与被管网络设备进行会话。 对被管设备进行查询、设置，并接受回应报文。a g e n t 提供s n m p 会话和w e b 服 务两种交互方式。网管站与a g e n t 之间采用s n m p 会话进行交互。网管站也以 w e b 服务的方式提供管理信息。中心管理站可通过w e b 方式访问网管站，获取 经过加工的信息，也可访问a g e n t 获取单机原始信息。管理站采用专用设备， 可提供增强型网管服务。中心服务器通过收集各个网管站上的信息，能更高效 地进行分布式的业务处理。由于a g e n t 大多集成在被管设备中，因此，a g e n t 所提供的w e b 服务能力比较弱，服务类别比较少，主要是设备的状态信息和基 本控制命令接口。 1 3 3s n m p 协议的运行模式 s n m p 管理站与代理之间的任务交互，从管理站发出请求开始，止于管理站 收到代理的响应报文。3 。在图卜3 中，以s n m p v l 为例，表示了s n m p 的协议运 行模式。 电子科技大学硕士论文 s p 代理 图卜3s n m p 协议运行模式 如图卜3 所示，从管理站开始，发送三种s n m p 请求命令消息：g e t r e q u e s t 、 g e t n e x t r e q u e s t 、s e t r e q u e s t 。g e t 类操作从代理读出被管理对象的变量信息； s e t 类操作则通过代理改变被管理对象的变量值。代理在操作完成后，用 g e t r e s p o n s e 消息回应这三种请求命令消息。s n m p 管理站协议处理模块，再将 代理的响应消息上传到管理应用程序。代理还可以向管理站发送t r a p 消息来报 告异常情况。 s n m p 报文的传送依赖于无连接协议u d p 。所以，s n m p 报文的传输可靠性要 由上层应用通过多次发送、超时重传、报文加序等方式来保证。 1 4 嵌入式网络管理 随着嵌入式设备的广泛应用，嵌入式网络管理也在不断发展。嵌入式网络 管理是指a g e n t 基于嵌入设计，运行于某种嵌入式操作系统。网管代理程序通 6 电子科技大学硕士论文 常固化在a g e n t 板上，与被管设备集成在一起或做为单独的a g e n t 设备。 国外嵌入式网络管理有两个主要的发展方向，第一个方向是开源a g e n t 软 件包，它实现了a g e n t 的主体功能和辅助工具，其它的功能扩展则需要用户进 行二次开发，例如u c d s n m p 和o p e n s n m p 等。它比较适合于移植到多种其它的 嵌入式操作系统，对其进行二次开发，还可定制有特殊功能需求的网管a g e n t 应用。第二个方向是为嵌入式操作系统配套的a g e n t 软件包，也带有专用工具， 例如v x w o r k s 的w in d n e ts n m p v l v 2 e 等。这种a g e n t 软件包，服务于特定嵌入 式操作系统，对于应用开发比较方便。 国内嵌入式网络管理的发展比较偏重于应用。比较多的是运用v x w o r k s 的 软件包来开发嵌入式a g e n t 。对于非v x w o r k s 的嵌入式平台，则较多利用开源 a g e n t 软件包进行二次开发。 本文所提出的网管a g e n t 设计方案介于开源s n m p 软件包和操作系统配套的 a g e n t 软件包之间。首先，它服务于国产嵌入式操作系统d e l t a o s ，提供a g e n t 的基本功能。此外，为了便于以后移植到其它的嵌入式操作系统，并没有集成 到d e l t a o s 的i d e ，而是采用独立软件包的形式。 1 5 本文主要内容 在本文下面的章节中，对毕业设计课题项目嵌入式网络管理系统 d e l t a s n m p 的主要内容进行了的介绍。第二章讨论了嵌入式s n m pa g e n t 的体 系结构及其配套工具m i b 编译器的设计实现。第三章讨论了为嵌入式s n m p a g e n t 配套的管理站的设计实现。第四章以光纤网络管理系统为例，讨论了一个具体 应用的实现。 电子科技大学硕士论文 第二章嵌入式s n m pa g e n t 的设计 在s n m p 的管理模型中，管理站是对网管代理a g e n t 及被管设备进行管理和 监控的中心，a g e n t 是对被管设备进行监控和操作的网络管理前端9 1 。所以，完 善s n m p 的网管代理a g e n t 是适应网络管理发展的必要工作。a g e n t 设计的好坏 真接关系到整个网管系统的质量。 本章讨论了嵌入式s n m pa g e n t 的报文编解码模块、请求处理与应答模块、 t r a p 触发模块和m i b 访问接口模块的设计与实现，这四个模块构成了a g e n t 的 功能主体。此外，还简介了在嵌入式设计中的注意要点。最后，讨论了m i b 编 译器的设计与实现，它生成了m i b 访问接口函数的框架文件。 2 ，1 s n m p 网管a g e n t 概述 s n m pa g e n t 位于s n m p 管理站和被管设备之间，接收管理站的命令，并控 制被管设备的运行。管理站发出一个s n m p 命令后，该命令将会传给a g e n t ， 由a g e n t 去跟被管理设备交互以实现命令的功能，最后a g e n t 将操作结果返回 给管理站。 下面从管理对象信息组织和a g e n t 上的操作两方面对s n m pa g e n t 的构成进 行讨论： 管理对象信息组织 要对网络设备进行管理，首先要根据被管设备的可管理信息构造一个 管理对象信息库( m i b ) 。m i b 存放在a g e n t 中。为了限制对某些管理信息的 访问，首先可以将某个管理对象信息子集以视图的方式进行分类，其次， 可以对管理对象限定访问模式( r e a d o n l y 或r e a d w r i t e ) 。 管理对象信息组织的实现映射，涉及到m i b 库、m i b 访问接口和认证 授权。 a g e n t 上的操作 a g e n t 所支持的操作，主要服务于管理站对被管设备的状态查看和功能 控制。通常状态的查询是通过轮询方式来实现，管理站以一定的时间间隔 向a g e n t 发查询报文。当要调整被管设备的状态和功能时，管理站向a g e n t 发送操作报文，a g e n t 在被管设备上实现功能之后，将向管理站返回该操作 的结果。当异常事件( t r a p ) 发生后，a g e n t 会主动向管理站发送t r a p 报 电子科技大学硕士论文 文。这种机制对a g e n t 来说是非常有用的。a g e n t 的主动报告不仅可用于异 常告警，也可扩展为状态变化的报告。“。 操作的实现映射，涉及到s n m p 命令、m i b 库和m i b 访问接口。 2 2 嵌入式s n m pa g e n t 的体系结构 该嵌入式a g e n t 设计实现了网络管理代理的基本功能，能与管理站进行 s n m p 会话，具备协议处理的一致性。同时，它可应用于嵌入式环境下的多种网 络设备，如交换机、路由器以及光纤收发器等。在嵌入式应用中，程序固化空 间有限，需要对其大小进行控制。此外，为了便于移植到其它嵌入式操作系统， 还需要留下平台可移植的接口。 嵌入式s n m pa g e n t 的体系结构如下图所示： 图2 - 1 嵌入式s n m pa g e n t 体系结构图 从图2 - 1 可见，在s n m p 的a g e n t 中有以下几个关键的模块：编解码模块、 y r a l z 触发模块、请求处理与应答模块和b l l l 3 访问接口“”。 _ 编码与解码模块 对于发送，首先将要发送的s n m p 报文单元采用a s n 1 语义规则进行组 织，然后采用b e r 编码规则对报文进行编码，投递到a g e n t 的网络收发接 电子科技大学硕士论文 口层。 对于接收，首先按b e r 编码规则，将s n m p 报文解码成a s n 1 的报文实 体，然后读出s n m p 命令和参数，交给命令处理与应答模块。 一 请求的处理与应答模块 在接收到s n m p 命令后，将命令映射到相应的m i b 接口操作上。对m i b 操作和对设备操作的执行结果，将返回给编解码模块。 _ t r a p 触发模块 根据t r a p 的产生规则，在条件满足的情况下，用当前的管理对象相关 信息填充t r a p 报文单元，发送到编码模块上，由编码模块组装成s n m p 的 u d p 报文发送到管理站。 一 m i b 访问接口 m i b 访问接口实现对m i b 库中管理对象变量的读写操作。m i b 编译器根 据管理对象的m i b 定义文件，生成m i b 访问函数的头文件和源文件框架， 编程人员在其基础上实现对管理对象变量进行读写的函数体。 本章其它小节将对a g e n t 的各个功能模块的设计与实现分别进行讨论。 2 3 报文的编码与解码 s n m p 报文的编解码功能依赖于信息的表示方式和编解码功能的实现。信息 的表示方式通过若干s n m p 协议和a s n 1 语法进行约定。在此基础上，不同开发 商可以有不同编解码实现，但只要严格遵循了s n m p 协议和a s n 1 语法，这些网 管实现是可以互联互通的o ”。 由图2 1 可见，编解码模块向上层调用提供根据b e r 和a s n 1 规则，对s n m p 协议数据单元进行编码和解码的功能。它是上层请求处理与应答和t r a p 发送的 基础。 2 3 1 信息表示方法 s n m p 所使用的网络数据必须具有统一的信息表示方法。它包括信息的组织 与命名方式、信息的定义格式、信息的传输格式。前两项依靠抽象语法标识 a s n 1 、m i b 和s n m p 协议进行规范，而传输格式定义则是由基本编码机制b e r ( b a s i ce n c o d er u l e ) 进行规范1 。 _ 信息的组织与命名 o 电子科技大学硕士论文 网络中数量庞大、种类繁多的设备信息需要有效地进行组织管理。为此， 制定了遵循a s n 1 语法的管理数据库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 ) 标准。m i b 采用层次型、结构化的方式对各类网管信息进行组织和命名。m i b 就是通过网络管理协议组织和访问信息的标准”。 a s n 1 是由c c i t t ( x 2 0 8 ) 和i s o ( i s o8 8 2 4 ) 制定的正式语言。它主要用 于三个方面：定义应用程序数据的抽象语法；定义应用程序结构和表示p d u ； 为s n m p 和o s i 系统管理定义管理数据库m i b ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n b a s e ) 。m i b 所用语法是i s oa s n 1 的一个子集。 一信息的定义格式 不同的网管软硬件在完成网管功能时，需要对报文格式、数据类型的表 示进行约定。以便实现不同网管产品的互联互通。报文格式遵循i e t f 所发 布的s n m p v l v 2 c v 3 协议标准。数据类型及其表示格式，采用a s n 1 的词法 约定、抽象数据类型、宏定义等语法。 一信息的传输格式 网管报文的收发两方，需要遵循特定的网上传输标准，以便于按约定方 式打包和解包。为此，采用a s n 1 的基本编码规则b e r ( b a s i ce n c o d i n g r u l e s ) ，对每个a s n i 类型作为字节串进行编码。 2 3 2 1s n m p 管理信息 网络管理的数据基础是被管理元素信息的数据库，称之为m i b 。m i b 是一个 树型结构的数据库，存在于各个网管设备上。它用于反映被管设备的系统状态 和性能指标。为了实现s n m p 网络管理的标准化，采用管理信息结构 s m i ( s t r u c t u r eo fm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n ) 定义管理信息的表示方法，采用 m i b 作为管理信息的组织方法。 管理信息结构s m i s m i 为m i b 制定数据类型标准、m i b 中管理对象的表示和命名标准。为 了实现协同工作能力，提供了以下的标准化方法：特定m i b 结构的标准化、 单个管理对象的标准化、对象数值编码标准化。 _ 管理信息库m i b 它既包括标准的m i b i i 管理信息库，也提供用户添加自定义m i b 的接 口。为保持s n m p 的简洁性，只存储简单的标量和标量的二维数组。 电子科技大学硕士论文 2 3 2 2s n m p 协议格式 在网管站和网管代理之间传输的网管信息报文，遵循相同的s n m p 协议报文 格式，s n m p 消息包括三个域：s n m p 版本号、用于安全验证的团体名和协议数据 单元p d u ( p r o t o c a ld a t au n i t ) 。s n m p v l 的协议格式如下所示： t一一一一一 州“i i ( c a l j ；u l d l v s i i 川j ：，。一。一一l 。一。，。，。j 。，一一一。 s n m p 消息 o e t r e q u e s t 、o e t n e x t r e q u e s t 、s e t r e q u e s t 的p d u o e t r e s p o n s e 的p d u t r a p 的p d u 变量绑定v a r i a b l e b i n d i n g s p d u 格式中各域的含义如下： v e r s i o n ： s n m p 的版本号； r e q u e s t id 每个请求的标识i d ； e r r o r i n d e x ： 由哪个变量引发了错误： e n t e r p r i s e ： 产生陷阱的对象类型： g e n e r i c t r a p ：某个通用的陷阱类型： t i m e s t a m p ：网管代理启动到陷阱发生之间的时间； c o m m u n i t y ：s n m p 消息认证； e r r o r s t a t u s ： 错误的类型； v a r i a b l e b i n d i n g s ：一系列变量名及其值； a g e n t a d d r ： 产生陷阱的对象地址； s p e c i f i c t r a p ：某个特殊陷阱类型； g e t r e q u e s t 、g e t n e x t r e q u e s t 、s e t r e q u e s t 的p d u 格式与g e t r e s p o n s e 的 电子科技大学硕士论文 p d u 单元格式相同，这样有两个好处。首先，它减少了p d u 的格式种类：其次， 在a g e n t 收到一个查询报文后，只需要填入e r r o r s t a t u s 、e r r o r i n d e x 和变 量绑定，其它不变就可以发回管理站。 23 2 3 基本s n m p 数据类型 s n m p 使用的数据类型属于a s n 。1 所定义抽象数据类型的一部分。s n m p 的数 据类型分为三大类：简单类型、结构类型和应用类型。“。具体内容如下表所示： 表2 1 简单类型 电子科技大学硕士论文 简单类型是所有复杂类型的基础。 一表2 - 2 结构类型 曩蚴 、，-，省鸳麟曩i _ 一j = | s e q u e n c ea n ds e q u e n c e - o fs e q u e n c e ：i 用固定有序类型列表进行定义， 每个取值都是值的有序列表，且对应一个组件 类型； s e q u e n c e o f ：引用单个存在类型来定义，每 个取值是零或更多存在类型取值的有序表 s e ta n ds e t - 0 f s e t ：；l 用固定无序类型列表来定义，每个取值 都是值的无序列表，且对应一个组件类型： s e t - o f ：g i 用单个存在的类型来定义，每个取值 是零或更多存在类型取值的无序列表 结构化类型是由组件组成的类型，它用于将简单数据类型构建成复杂 的数据类型。 表2 - 3 应用类型 所有应用类型都可以用简单类型来表示。 2 3 2 4 基本编码格式b e r b e r 规定了对每个a s n 1 类型进行字符串化编码的方式。编码方式采用t l v ( t y p e l e n g t h v a l u e ) 三元组结构。t y p e 表示类型；l e n g t h 表示值的长度； v a l u e 表示a s n 1 类型作为字符串的取值“。对于v a l u e 域，还可以包含其它 1 4 电子科技大学硕士论文 的t l v 结构。 一t i 编码结构 匹 至 习 引谢； 图2 - 2t l v 编码结构 e o c 取值为0 0 0 0 h ，表示内容值段的结束。 不定长编码主要用于不能获取或确定数据值长度的应用场合。例如，不定 长密码、霍夫曼( h u f f m a n ) 编码等。 _ 标识符字段 o 归 0 l = j 1 1 _ 字“孙j 、 如束事捧卜 叵纠：- 眦s 1 f p j 书j ：p 交 1 1 ；私仃 图2 - 3 标识符字段 类和p c 的值域己在图中标出。大于1 2 7 的标记号，需要采用多字节标识 方式。s n m p 的标记取值位于o 3 0 之间，每个常用的基本类型有唯一编号。 长度字段 l t ，k 艘扎) i ， x x x x x x x 长度c l ) 图2 4 长度字段 短式定欧；i = l - 1 2 7 k 式定1 2 8 - - l = 2 i 0 0 8 - 1 不定k ：l i e o c 结来 电子科技大学硕士论文 长度字段有三种格式：短式定长、长式定长、不定长。长度字段的单位为 字节。 短式定长的长度域为1 1 2 7 ：长式定长的长度域为1 2 8 2 8 一l ：不定长的 眭度域取决于e o c 结束符的出现位置。 在实际的使用中，可以用长式定长表示短式定长，或用不定长表示定长格 式”。这取决于是否能方便设计和提高效率。 2 3 25 内容字段的编码 常用a s n 1 类型在s n m pp d u 内容字段中的编码规则，如下表所示： 表2 - 4a s n 1 类型编码规则 乡謦驾陟 ji _；潞澎薪蕊镕鬃馨氯羰瞧瀚& l 黎，壤褫卷瓣獭童熬j l | _ _ ：j 二。二j i n t e o e r采用2 的补码表示 o c t e ts t r i n g 内容值段的取值与字节串的值相同 o b j e c t 前两个组件以公式( x * 4 0 ) + y 形成第一个子标识符。每个子序 i d e n t i f i e r 列组件形成下一个子标识符。每个子标识符作为非负整数进行编 码，以7 位的块进行编码。整个字段按字节封装，每个字节的第 1 位都等于1 ，最后一个字节的第一位为0 n u l l 没有内容字节 s e q u e n c e 、内容字节按定义中组件序列取值的b e r 编码构成。组件取值为 o p t i o n a l 或d e f a u l t 的组件在队列中不存在，则不包括它们； s e q u e n c e o f 组件取值为默认值，则有可能包括它们 l p a d d r e s s用表示i p 地址的4 字节原码进行编码 c o u n t e r 、用与i n t e g e r 相同的方式编码，但不允许负数 t i m e t i c k s 、 g a u g e 23 2 编解码功能的实现 编码与解码模块能够把网络上传输的s n m p 报文消息转化成本机能够理解 的形式。同时，也将本机的管理信息转化为s n m p 报文，以便用网络传输字节流 形式发送给管理站。针对不同的数据类型，a g e n t 必须提供相应的解码和编码 函数。此外，还要对报文的编码头、对象o i d 和认证字段进行解析和构造。以 下是几个基本类型的编解码方法。 电子科技大学硕士论文 2 3 2 1 整型 一整形的解码 1 ) v a l u e = 0 ：字符指针b u f p 指向编码缓冲区； 2 ) 如果第一个字节( 当前b u f p 指向的字节) 的最高位为1 ，则v a l u e h 3 ) v a l u e = ( v a l u e 1 则 i i n t e g e r ( 8 ( s i z e o f ( 1 0 n g ) 一1 ) ) ： i i i n t e g e r = 8 ： i i i 重复5 ) 否则完成 编码缓冲区中即为需要的编码。 对于无符号整数，当最高位为1 时，要在编码中添加一个值为o x o 的字节 电子科技大学硕士论文 而解析的时候也要对应去掉这个字节。其它过程与整形编解码的步骤相似。 2 3 2 2 对象标识符 一对象标识符的解码 根据第一个编码子标识z ，由公式z = ( x 4 0 ) + y 可以得到x 和y ： y = z 4 0 ；x = ( z - w ) 4 0 每个编码子标识的有效字节位只有7 位，根据第八位是否为0 来判断结束。 计算每个子标识的算法如下： 1 ) s u b i d e n t i f i e r = 0 ： b u f p = 编码缓冲字符指针 2 ) s u b i d e n t i f i e r = ( s u b i d e n t i f i e r 7 ) + ( ( u n s i g n e dl o n g ) ( * b u f p ) o x 7 f ) ： 如果* b u f p & o x 8 0 为真，b u f p + + ，重复2 ) 否则完成 s u b i d e n t i f i e r 就是解析到的子标识。 一对象标识符的编码 i ) 根据公式z = ( x 木4 0 ) + y ，把第一个和第二个子标识合成为一个： 2 ) 利用这个新的子标识序列构造编码 每个子标识从最低有效位开始，每7 位算一个组，每个组具有一个掩码， 前面不足的用0 填充。 其中掩码的本组各位为l ，其余为o 。用组号作为下标，掩码可表示如下： m a s k o = o x 7 f m a s k i l l = o x 3 f 8 0 = o x 7 f 7 ： m a s k 2 = o x l f e 0 0 0 = o x 3 f 8 0 7 = o x 7 f 1 4 ： ooo m a s k n = o x 7 f ( 7 * n ) ： 可见掩码的作用就是屏蔽其它组。 因此，只要找到了具有有效值( 非o ) 的最高序号组，我们就可以从这个组 开始，一直到最低序号组，把这些组进行编码，其中，最低序号组生成一个字 节的时候，第8 位用0 填充，而其余组则用1 填充。 为获得最高序号组，可从最低序号组开始，依次用它们的掩码和这个子标 识进行运算。如果非o ，则证明它是当前具有有效值的最高序号组，记录这个 电子科技大学硕士论文 一一一 组的掩码和已处理的位数。当有其它较高序号的组也具有有效值的时候，修改 我们的记录为较高序号的组。这样，当把整个组处理完成之后，就得到了所需 要的具有有效值的最高序号组。 2 3 2 3 八位字节串 不需要进行任何转化。根据长度写入和读出即可。 2