（计算机软件与理论专业论文）基于主动网络技术的网络管理模型研究.pdf

山东师范大学硕士学位论文 摘要 随着网络的不断发展，网络在人们生活中的地位显得越来越重要，用户对网 络的需求不断发生变化，要求传输的信息种类越来越多，要求提供的服务质量也 越来越高。计算机网络系统的瘫痪可能会严重地影响到人们的日常生活，特别是 金融、电信、交通、商业等领域，哪怕几分钟的系统故障都可能造成巨大的经济 损失。因此，维护好计算机的运行成为一项重要工作，网络管理应运而生 s n m p 是现在广泛使用的一种网络管理标准，它容易实现，得到众多用户的 支持，但由于这种网络管理模式是一种基于客户服务器技术的集中式管理体系 结构，已经逐渐不适用于现在不断扩大的网络规模，出现了通信瓶颈、带宽浪费、 缺乏时效性和主动性等缺点。所以，我们要构建的网络管理结构必须克服以上缺 点，以适应现在网络技术及规模不断发展的需要。 主动网络的出现为解决传统网络中存在的问题提供了一个良好的契机。主动 网络作为一种新型的中间节点可编程网络体系结构，为网络新协议和新服务的开 发、验证和部署提供了很好的支持，同时也为网络管理、服务质量控制、可靠多 播等提供了一条新的途径 所以，将主动网络技术应用到网络管理中能解决传统网络管理的许多不足， 如可扩充性差、效率低、资源利用率差等问题。在网络管理中引入主动网络技术， 是对网络管理智能化、标准化的一种尝试。 本论文的研究涉及主动网络的关键技术以及主动网络技术在网络管理中的 应用两个方面，主要研究内容及做的主要工作有： ( 1 )研究学习与总结 通过对国内外大量相关文献的阅读和分析，研究分析了基于s n m p 协议的 网络管理框架模型，总结其核心思想及操作功能，以一实例分析其轮询机制并总 结了该管理方式的局限性；同时，研究了主动网络的特点和行为机理，对主动网 络的概念、特点进行详细地讨论和分析；在此基础上探讨了主动网络技术在网络 管理中的应用需求。 ( 2 )提出了一种基于主动网络技术的分层网络管理模型 一个灵活高效的网络管理平台应该是分布式、可编程的，本文研究了把主 山东师范大学硕士学位论文 动网技术应用到网络管理中来实现高效的分布式网络管理，提出了一种基于主动 网络技术的网络管理模型，在此基础上根据主动网络中主动节点和主动报文的特 点，通过管理代理设计了分层的网络管理模型，该模型可以对网络进行有效而灵 活的管理。 ( 3 )设计了本管理模型中主动管理工作站、主动节点和主动报文的结构，并 提出了两种非主动节点主动化的方案 由于现在网络规模逐渐增大，网络中的每个节点都直接改为主动节点不现 实，所以以上管理模型应该无论对于主动节点还是传统节点都能进行有效管理， 作者通过在传统节点上加入主动管理a g e n t 或连接主动处理平台的方式使传统 节点主动化，以实现管理者也能对传统节点实施主动管理的功能。 ( 4 )对传统网络管理模型和基于主动网络技术的网络管理模型从定性和定量 两方面做了分析，得出将主动网络技术应用于网络管理中是一种有效的网络管理 方案。 论文设计的基于主动网络技术的分层网络管理模型在一定程度上弥补了传 统网络管理的不足，对未来网络管理的设计和开发具有一定的意义。 关键词；网络管理，s n m p ，主动网络，主动节点，主动报文 分类号；t p 3 9 3 山东师范大学硕士学位论文 r e s e a r c ho f n e t w o r km a n a g e m e n tm o d e lb a s e do na c t i v en e t w o r kt e c h n o l o g y 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 k ，i n t e m e to r sp e o p l e sl i v e si sb e c o m i n g i n c r e a s i n g l yi m p o r t a n t a n du s e r s d e m a n do nn e t w o r kc h a n g e sp e r s i s t e n t l y m o r e k i n d so fi n f o r m a t i o nt r a n s m i t t e da n dh i g h e rq u a l i t yo fs o r v i c e s ( q o s ) p r o v i d e da r e g r e a t l yr e q u i r e d c o m p u t e rn e t w o r ks y s t e mp a r a l y s i sm a ys e r i o u s l ya f f e c tp e o p l e 3 d a i l yl i v e s ，e s p e c i a l l y t h e f i n a n c i a l ，t e l e c o m m u n i c a t i o t i s ，w a n s p o r t a t i o na n d c o m m e r c i a la r e a s ，e v e naf e wm i n u t e so fs y s t e mf a i l u r em a yh a v ec a u s e dh u g e e c o n o m i cl o s s t h e r e f o r e , t h es a f e g u a r do fc o m p u t e r so p e r a t i o ni sa ni m p o r t a n t w o r k ，a n dn e t w o r km a n a g e m e n te m e r g e d s n 伊i san e t w o r km a n a g o m e n ts t a n d a r dw i d e l yu s e dn o w , i ti se a s yt oa c h i e v e i th a sb e e ns u p p o r t e db ym a n yu s e r s h o w e v e r , s u c han e t w o r km a n a g e m e n tm o d e li s b a s e do i lc l i e n t s e r v e rt e c h n o l o g yc e n t r a l i z e dm a n a g e m e n ts t r u c t u r e ，h a s n ta p p l i e d t ot h eg r a d u a l l ye x p a n d i n gn e t w o r k i te x p o s e dt h ec o m m u n i c a t i o mb o t t l e n e c kt h a t b a n d w i d t hw a s t a g e , al a c ko ft i m e l i n e s sa n dm o t i v a t i o no fs u c h 一s h o r t c o m i n g s t h e r e f o r e t h en e t w o r km a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r et h a tw en e e dt ob u i l dm u s to v e r c o m e t h ea b o v ed r a w b a c k st om e e tt h en e e d so fd 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 d s c a l e 一 1 1 a p p e m a n c eo ft h ea c t i v en e t w o r kp r o v i d e sag o o do p p o r t u n i t yt os o l v et h e p r o b l e m st h a te x i s ti nt r a d i t i o n a ln e t w o r k a c t i v en e t w o r ka san e wi n t e r m e d i a t e n o d e sp r o g r a m m a b l en e t w o r ka r c h i t e c t u r e , p r o v i d e sag o o dt e s ta n dd e p l o y m e n t 。s u p p o r tf o rn 州n e t w o r kp r o t o c o la n ds e r v i c e s a n da l s op r o v i d ean e vw a yt o n e t w o r km a n a g e m e n t s e r v i c eq u a l i t yc o n t r o l ，r e l i a b l em u l t i c a s t t h e r e f o r e , t h en e t w o r km a n a g e m e n ta p p l i e dw i t ha c t i v en e t w o r kt e c h n o l o g y c a ns o l v em a n yo ft h es h o r t c o m i n g so ft 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 u c ha st h e l a c ko fe x p a n d a b i l i t y , l o we f f i c i e n c y , p o o ru t i l i z a t i o no fr e s o u r c e sa n ds oo n 1 1 坩 i n t r o d u c t i o no fa c t i v en e t w o r kt e c h n o l o g yi nt h en e t w o r km a n a g e m e n ti sak i n do f t r yf o ri n t e l l i g e n ta n ds t a n d a r d i z a t i o no f n e t w o r km a n a g e m e n t 讹d i s s e r t a t i o n c o v e r s t h e k e y t e c h n o l o g y o f a c t i v e n e t w o r k a n di t s a p p l i c a t i o n i nn e t w o r km a n a g e m e n t 1 1 扯p a p e r sm a i nc o n t e n ta n da u t h o r ss t u d i e sa r ef o l l o w i n g ( 1 ) s t u d ya n d r e s e a r c hs u m m a r y b a s e do nr e a d i n ga n ds t u d ym 嘲o fi n s i d ca n do u t s i d ec o r r e l a t i v ep a p e r s 9t h e p a p e ra n a l y z e dt h es n m p n e t w o r km a n a g e m e n tf i a m c w o r km o d e ls u m m e dl 巾t h e c o r ei d e a sa n do p e r a t i o n a lf u n c t i o n s , a n a l y z c di t sp o l l i n gm e c h a n i s mt h r o w i n gac a s e a n dc o n c l u d e dt h el i m i t a t i o n so ft h i sn m n a g e m e n t m e a n w h i l e , i ts t u d i e dt h e c h a r a c t e r sa n dm e c h a n i s mo fa c t i v en e t w o r k , d e t a i l e dd i s c o s s o dt h ec o n c e p ta n d f e a t u r e s o nt h eb a s i si te x p l o r e dt h ea p p l i c a t i o nn e e d so f n e t w o r km a n a g e m e n tw h i c h b ea p p l i e dw i t ha c t i v en e t w o r kt e c h n o l o g y ( 2 1p u tf o r w a r dan e wn e t w o r kn m n a g c m e n tb a s e do na c t i v en e t w o r k a h i g h l y 缅c i e n tm 锄g e m 觑i tp l a t f o r ms h o u l db ed i s t r i b u t e da n dp r o g r a m m a b l e i n 山东师范大学硕士学位论文 1 1 l i sd i s s e r t a t i o nh a sr e s e a r c h e dh o wa c t i v en e t w o r kt e c h n o l o g yc a l lb eu s e dt or e a l i z e e f f i c i e n td i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t i nt h i sp a p e r , an e wn e t w o r km a n a g e m e n t m o d e li sp u tf o r w a r db a s e d0 1 1t h ea c t i v en e t w o r kt e c h n o l o g y a n dt h r o u g ht h e c h a r a c t e r i s t i c so fa c t i v en o d ea n da c t i v ep a c k e t s , ah i e r a r c h i c a ln e t w o r k m a n a g e m e n tm o d e lh a sb e e nd e s i g n e dw h i c hc a ne f f e c t i v ea n df l e x i b l em a n a g e n e t w o r k ( 3 ) d e s i g n t h e s t r u c t u r e o f t h e a c t i v e m a n a g e m e n t w o r k s t a t i o n s ，a c t i v e n o d e ， a c t i v ep a c k e t s , a n dp u tt w ok i n do f p l a nf o rt h ei n i t i a t i v eo f t r a d i t i o n a ln o d e s b e c a u s eo ft h eg r a d u a l l yi n c r e a s i n go fn e t w o r k , i ti su n r e a l i s t i ct oc h a n g ee v e r y n o d ed i r e c t l yt ot h ea c t i v en o d e , s ot h em a n a g e m e n tm o d e lw e p r o v i d e ds h o u l de a n - y o u te f f e c t i v em a n a g e m e n tt ob o t ht r a d i t i o n a ln o d e sa n da c t i v en o d e s b ya d d i n g a c t i v em a n a g e m e n ta g e n t0 1 l i n k i n ga c t i v ep l a t f o r m , w ec o m p l e t e st h ei n i t i a t i v eo f t r a d i t i o n a ln o d l “3 ( 4 ) m a k i n gaq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sf o rt h et r a d i t i o n s ln e t w o r k m a n a g e m e n tm o d e la n dt h ea c t i v en e t w o r km a n a g e m e n tm o d e l ，p r o v e dt h a td r e w a c t i v en e t w o r kt e c h n o l o g yt ot h en e t w o r km a n a g e m e n ti sa ne f f e c t i v en e t w o r k m a n a g e m e n t n 站h i e r a r c h i c a ln e t w o r km a n a g e m e n tm o d e lb a s eo i la c t i v en e t w o r k 聊 d e s i g n e dm a k e su pf o rt h es h o r t c o m i n g so f t r a d i t i o n a ln e t w o r km a n a g e m e n tt 0s o m e e x t e n t , a n dh a ss o m es i g n i f i c a n c ef o rt h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to fn e t w o r k m a n a g e m e n ti nt h ef u t u r e k 吖w o r d s ：n e t w o r km a n a g e m e n t ，s n m p , a c t i v en e t w o r k , a c t i v ep a c k e t , a c t i v e n o d e c h s s i f i e a t i o n - t p 3 9 3 i v 独创声明 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( 注：如 没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材 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。 学位论文作者签名瑚劫牺 导师签字： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、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。 本人授权堂撞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 解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：幽k 函秽 签字日期：2 0 0 7 年弘月2 7 日 导师签字： 签字日期：2 0 0 7 年乒月 山东师范大学硕士学位论文 1 1 主动网络的提出 第一章绪论 传统网络即分组交换网，基于t c p i p 协议的体系结构遵循。端到端的原则”， 采用“存储一转发”模式，整个网络只是被动的将数据流从一个终端系统传向另 一个终端。也就是说i n t e r n e t 的网络层只提供不可靠的传输服务，应用要求的 安全性可靠性都是由端系统实现的，这样可以大大简化网络本身的复杂性。但随 着i n t e r n e t 的迅速发展，网络结构变得越来越复杂，各种新兴业务的出现，传 统的网络体系结构渐渐不能满足新形势下用户的需求：传统网络多层协议栈结构 的冗余使性能降低，新服务项目实现较困难所以，需要一种新的网络体系结构 模型来弥补传统网络的不足，具备为各种新业务提供支持的能力 主动网络的产生使网络的体系结构发生深刻的变化，它在很多方面比传统网 络具有优越性，展现了网络未来可能的发展趋势主动网络是针对传统网络的不 足而提出的一种新型的网络体系结构，将传统网络数据被动地在系统之间传输改 为主动，它采用基于“存储一计算一转发”的网络传输模式，网络节点不仅具有传 统路由的转发功能，用户还可以向网络中注入定制的代码，要求网络进行必要的 计算处理。也就是说，主动网提供了一个平台，在这个平台上可以开发和部署各 种不同的网络服务，而且这个服务是可以动态增加的；网络平台供应商在发现其 网络产品中的缺陷和安全漏洞时可以利用主动网络技术对分布在网络上的产品 的软件进行及时地更新和修补 主动网络技术的提出给i n t 锄e t 带来了新的生机，它使我们用新的方式去看 待网络，对网络有更深的理解，传统的网络只是一个信息传输资源，而主动的网 络还是一个计算资源。 1 2 选题思路 网络管理系统是网络的重要组成部分，是网络正常、高效、经济、安全、可 靠运行的重要保障，它主要包括五大功能：网络故障管理、配置管理、性能管理、 安全管理以及计费管理。只有通过适当而可靠的网络管理，功能强大的网络才能 山东师范大学硕士学位论文 得到充分利用，因此有效的网络管理性能已经成为评价网络的一个重要指标如 何用经济有效的办法把来自多个供应商和运营者的网络部件配成一个完整的网 络，并使所有的部件不仅能协同工作，还必须便于作为一个统一整体来操作和维 护所以，目前在国内，对网络管理的研究已经成为涉及通信和计算机技术的热 门课题。 s n m p 是现在广泛使用的一种网络管理标准，它容易实现，得到众多用户的 支持，现有的网络管理系统和网络设备都支持s n m p 协议但由于这种网络管 理模式是一种基于客户服务器技术的集中式管理体系结构，已经逐渐的不适用 于现在不断扩大的网络规模，出现了通信瓶颈、缺乏主动性等缺点。 由于主动网络的中问节点是可编程的，因此利用主动网路技术可以解决传统 网络中很多难以解决的问题，网络管理问题就是其中一种在传统网络管理中， 管理工作站需要负责收集和处理所有被管对象的信息，并进行相应的管理工作， 造成网管站工作负担过重，容易在管理端形成通信瓶颈：管理代理功能固定，扩 展性差；被管节点被看作是消极的实体。总是被动地接收管理站发出的轮询，自 身不具有主动计算和管理的功能。主动网络技术为解决传统网络管理中出现的问 题提供了新的途径，将主动网络技术引入网络管理中从而实现一种有效而灵活的 管理方式是论文研究的主要内容。 1 3 本文作者主要的研究内容和工作 本文讨论了网络管理及主动网络技术设计的各个方面，并对主动网络技术在 网络管理中的应用进行了研究论文所作的主要工作是： ( 1 ) 提出了一种基于主动网络技术的分层网络管理模型 在传统的网络管理模型基础上结合主动网络思想首先总结出基于主动 网络技术的网络管理模型，在此基础上根据主动网络中主动节点和主动报文 的特点，通过管理代理设计了分层的网络管理模型，该模型可以对网络进行 有效而灵活的管理。 ( 2 ) 设计了本管理模型中主动管理工作站、主动节点和主动报文的结构， 并提出了两种非主动节点主动化的方案 由于现在网络规模逐渐增大，网络中的每个节点都直接改为主动节点不 2 山东师范大学硕士学位论文 现实，所以对于以上管理模型应该无论是主动节点还是传统节点都能进行有 效管理，所以作者在传统节点上加入主动管理a g e n t 或连接主动处理平台的 方式使传统节点主动化，以实现管理者也能对传统节点实施主动管理的功 能。 ( 3 )对传统网络管理模型和基于主动网络技术的网络管理模型从定性和 定量两方面做了分析 论文设计的基于主动网络技术的分层网络管理模型在一定程度上弥补了传 统网络管理的不足，对未来网络管理的设计和开发具有一定的意义。 1 4 论文的章节安排 本文的主要内容安排如下： 第一章：绪论 第二章：网络管理研究概述研究分析了基于s n m p 协议的网络管理框架 模型，总结其核心思想及功能，以一个实例分析了其管理的轮询机制，在此基础 上总结这种网络管理模式存在的局限性。 第三章：主动网络综述总结了主动网络体系结构并分别对主动节点和主 动报文结构进行了简单描述，分析了主动网络的优点，总结了两种主动网络实现 方案，并对主动网络技术在多方面的应用进行了探讨。 第四章：主动网络应用在网络管理中的管理模型研究首先描述了把主动 网络技术应用于网络管理中的管理模型，分析了网络管理方案的优势及其实现过 程，在此基础上提出了一种有效的基于主动网络技术的分层网络管理模型， 第五章：分别对模型中主动网络管理站、主动节点、主动报文结构进行了分 析以及对传统节点的管理方案进行分析，提出了两种对于传统节点的管理方案。 第六章：本章主要对采用主动网络技术的网管系统与传统网络管理系统的性 能从定性和定量两个方面进行分析比较，得出一般性结论。 第七章：小结：总结了本文的主要工作和迸一步的研究方向。 山东师范大学硕士学位论文 第二章网络管理研究概述 2 - 1 网络管理的重要性 随着计算机和通信技术的迅猛发展，已经使得网络规模更加庞大、结构更加 复杂、支持的用户更多，同时也提供更多的服务，网络在人们生活中的地位显得 越来越重要。人们使用计算机网络实现信息的共享和传播，而这种应用需要由高 效、正确和可靠的手段来实现。计算机网络系统的瘫痪可能会严重地影响到人们 的日常生活，特别是金融、电信、交通、商业等领域，哪怕几分钟的系统故障都 可能造成巨大的经济损失。因此。维护好计算机的运行成为一项重要工作，网络 管理应运而生。 只有通过适当的网络管理，功能强大的网络才能充分利用，因此有效的网络 管理性能成为评价网络的一个重要指标如何经济有效地使网络中的节点协同工 作、便于更新维护是目前网络面临的巨大挑战。 网络管理系统是网络的重要组成部分，是网络正常、高效、经济、可靠安全 运行的重要保障，i s o ( 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 ，国际标准化 组织) 将网络管理划分为五大功能，如下表所示。尽管这功能划分是为i s o 环境 开发的，但已被标准和非标准的网络管理系统所广泛接受。 名称功能 故障管理探测、隔离和修正o s i 环境下的不正常操作 配置和名称为辅助提供互联服务的连续操作，执行控制、识别、从被管理 管理对象采集数据以及向被管理对象提供数据 性能管理对被管理对象的行为和通信活动的效率进行评价 安全管理提供正确操作o s i 网络管理和保护管理对象等基本的o s i 安全 方面的功能 计费管理建立对被管理对象的使用计费并识别使用被管理对象的功能 表2 一l 网络管理五大功能 为了保证网络的正常运转，需要用网络管理系统来负责网络维护和故障检 测、维修等工作。网络管理通常用到以下术语【1 l ： 山东师范大学颈士学位论文 网络元素( n e t w o r ke l e m e n t ) ：网络中具体的通信设备或逻辑实体，又称 网元 对象( o b j e c t ) ：通信和信息处理范畴里可标识的且拥有一定信息特性的 资源。但应注意，这里所用的“对象”与面向对象系统中所定义的对象 并不完全一样。 被管理对象( m a n a g e do b j e c t ) ：被管理对象指可使用管理协议进行管理 和控制的网络资源的抽象表示例如，一个层的实体或一个连接。 管理信息库m i b ：m i b 是网络管理系统中的重要构件，它有一个系统 内的许多被管对象及其属性组成m i b 这个概念实际上就是一个虚拟数 据库。这个数据库提供有关被管理网络元素的信息，而这些信息由管理 进程和各个代理进程共享。m i b 由管理进程和各个代理进程共同使用。 总之，随着网络规模的不断扩大、通讯技术的不断提高，对网络管理性能的 要求也越来越高。目前在国内，对网络管理的研究已经成为涉及通信和计算机技 术的热门课题。 2 2 基于s n m p 的网络管理 目前网络管理基本上使用集中式的网络管理模式：管理者代理模式，各个 厂商提供的管理者和代理之间的通信方式各不相同，不得不针对每个厂商的设备 开发相应的网络管理系统，因而他们制定了管理者和代理之间通信的标准网 络管理协议 现代计算机网络管理系统主要由四个要素组成【1 町：若干被管的代理 f m a n a g e da g e n t s ) 、至少一个网络管理器( n e t w o r km a n a g e r ) 、一种公共网络管理 协议0 q e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 、一种或多种管理信息库似m ，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 ) 其中网络管理协议是最重要的部分，它定义了网络管理器与 被管代理间的通信方法，规定了管理信息库的存储结构、信息库中关键字的含义 以及各种事件的处理方法。 2 2 _ 1s n m p 网络管理模型 简单网络管理协议s n m p 1 l ( 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 ) 就是目 5 山东师范大学硕士学位论文 前重要的网络管理协议标准，它是基于t c p s p 网络的网络管理协议，它设计和 实现上的简洁性使其成为当前主流的网络管理协议 基于s n m p 的网络管理系统包括五部分：网络管理工作站( n m s ) 、管理代 理( a g e m ) 、网络管理信息库( m i b ) 、网络节点设备、s n m p 管理协议。如图 2 1 所示其体系结构： 图2 一ls n m p 网络管理体系结构 管理工作站一般为一个独立的设备，也可以利用共享系统实现，它作为网络 管理员与网络管理系统的接口，其基本结构为【l l ： 一个用于网络管理员监控网络的接口； 一组具有分析数据、发现故障等功能的管理程序： 将网络管理员的要求转化为对远程网络元素实际监控的能力； 一个保存从所有被管网络实体的m i b 抽取的信息的数据库； 该系统的核心思想是：运行在n m s 上的应用程序通过各个管理a g e n t 对网 络上的各个节点设备和资源进行监控和管理；网络节点上的被管理资源抽象成被 管对象封装在一个管理信息库( m i b ) 中，每个m m 由该节点上的代理( a g e n t ) 负责维护；n m s 与管理代理之间都是通过s n m p 管理协议进行通信的。 m i b ( m a n a g e m e n t 蝻r m a t i o nb a s e ) 是一个静态的数据库，是网络管理系 统的核心，其包含了对于通过网络管理协议可以访问管理对象信息的精确定义。 管理a g e n t 是一个软件模块它驻留在被管设备上，负责维护各节点的m i b ， 当a g e n t 接收到n m s 的请求报文后，将根据请求的内容从本地m i b 中提取所需 信息，并以响应报文的方式将结果回送给n m s ，同时也可将所在设备的突发事 6 山东师范大学硕士学位论文 件通过t r a p 操作主动通知n m s ，并记录在一个数据文件中，网络管理员可以通 过一定的工具查看各个代理提供的管理信息。 2 2 2s n m p 协议的操作功能 s n m p 协议主要包括以下操作功能嘲： g e t 操作：n m s 读取a g e n t 对象的值，包括g e t r e q u e s t 、g e t - n e x t r e q u e s t 和g e t r e s p o n s e 操作 s e t 操作：n m s 设置a g e n t 对象的值，包括s e t r e q u e s t t r a p 操作：a g e n t 主动向n m s 报告重要事件 由此，在此系统中管理进程与代理进程之间信息的交互，协议把它分为了五 种报文，分别是g e t r e q u e s t ( n m s 从a g e n t 进程获取一个或多个参数值) 、 g e t - n e x t r e q u e s t ( 获取下一个参数值) ，s e t r e q u e s t ( n m s 设置或改变a g e n t 进程上的一个或多个参数值) 、g e t - r e s p o n s e ( a g e n t 返回的操作结果) 、t r a p 。 s n m p 管理进程a g e n t 代理进程 c 日t r e 删l e t 。 u d p 端口1 6 1 c e t r n 自e 加t n e t t r 帅p t u d p 端口1 6 i c 艳t - r e s n o n g e r p t r e n 自r t u d p 墙口1 6 1 g e t - - r e g n n n s e 。1 u d p 溃日1 6 2 图2 - 2 协议的五种操作 s n m p 协议工作过程【3 】是：管理应用进程构造一个请求报文，s n m p 管理 器通过u d p 、碑以及底层网络将请求报文发送到a g e n t 代理进程处。a g e n t 代 理根据报文的具体要求，或者从m i b 中取出对象值，然后构造返回报文 o c t r c s p o n s e 将结果返回给管理进程，或者执行对象的s n 操作。代理也可以在 任何时候向网络管理站报告错误情况，这时利用t r a p 原语来完成这个任务。 7 山东师范大学硕士学位论文 2 2 3s n m p 的轮询机制 基于s n m p 的网络管理是n m s 从中心节点向网络其它节点轮询【2 】明 ( p o l l i n g ) 的方式获得各节点信息，对网络设备进行管理。我们通过具体实例讨 论该机制。 图2 - 3 管理工作站一次轮询的时间分配图 假设：s n m p 管理工作站向某一被管节点询问一次所用的平均时间为t ，询 问所有节点一遍需要的时问为t ，被管节点个数为n ，如图所示， w a + b + c + d 卜e + f ，设其中： a 为管理工作站产生请求所需要的处理时间： b 为管理站发送的请求到达管理a g e n t 所需要的网络延迟时间； c 为管理a g e n t 接受和处理报文所需要的时间； d 为管理a g e n t 产生响应所需要的时间； e 为管理代理将信息返回管理站所需要的网络延迟时间； f 为管理工作站接受和处理响应报文所需要的时间 假设a = c = d = f ，b = e ，所以t - - 4 a + 2 b ，1 知- n + t 得到n = t ( 4 a + 2 b ) 。由于 网络距离越长，网络延迟时间越长，所以： ( 1 ) 对于l a n ，假设每一个被管设备每隔1 5 分钟被轮询一次，内部报文 处理时间为5 0 m s ，网络延迟时间为l m s ( 网络的传输速度1 0 m b p s ) 。得到 n o = t ( 4 a + 2 b ) = ( 1 5 x 6 0 ) ( 4 x 0 0 5 + 2 x 0 0 0 1 ) = 4 5 0 0 即在l a n 上基于s n m p 轮询机制可最多管理4 5 0 0 个网络设备。 ( 2 ) 对于w a n ，假定网络延迟5 0 0 m s ，内部报文处理时间和轮询时间不 变，则 n = t ( 4 a + 2 b ) = ( 1 5 x 6 0 ) ( 4 x 0 0 5 + 2 x 0 鄂= 7 5 0 即在w a n 上基于s n m p 轮询机制可最多管理7 5 0 个网络设备。 3 山东师范大学硕士学位论文 2 3s n m p 网络管理的局限性 由上节实例可得，随着网络距离越长，其网络延迟时间越长，所以网络规模 越大，网络可管理的设备数就会越少可见，随着网络规模的扩大，这种传统的 网络管理模式逐渐暴露出其不足之处： 1 ) 由于设备数量增加，n m s 需要轮询的节点数增多，轮询密度增大，很 容易造成通信瓶颈从而大大降低网络的传输效率。 2 ) 同时，网络上传输大量的被管理设备的状态信息，而且很多是冗余数据， 这也造成了带宽的浪费。 3 ) 随着被管理设备功能的不断增强，它完全可能处理一些基本的管理操作， 而并不一定必须把所有管理数据都发送到管理设备 4 ) 管理a g e n t 仅仅是n m s 与m i b 之间的一个接口，接受n m s 发出的请 求报文然后根据m m 中的信息返回响应报文，它只能通过少量的t r a p 消息主动 报告自己的状态，本身不具备主动计算和管理功能，也不能对异常事件做出处理。 l 5 ) 被管理节点不仅主动性较差，而且它们之间没有任何协作，因而系统很 难对大型网络的运行状态做出及时、准确地反应。 ”总而言之，由于网络规模和管理信息不断增大，管理设备越来越不堪重负； 而被管理设备不断加强的处理能力又没有得到充分利用所以这种传统的网络管 理模式虽然得到了成功应用，但其管理方式已无法适应网络规模和复杂程度迅速 增加的要求。 2 4 本章小结 本章首先介绍了在当前计算机网络高速发展的形势下，对网络管理的研究也 突显其重要性。然后介绍了目前广泛应用的基于s n m p 的网络管理模式及其协 议的操作功能，以一个实例分析了其管理的轮询机制，在此基础上总结这种网络 管理模式存在的局限性 9 山东师范大学硕士学位论文 第三章主动网络综述 主动网络是一种可编程的网络，或者说是根据应用需求可配置的网络。它是 针对传统网络的不足而提出的一种新的网络体系结构，使传统网络体系结构发生 了深刻的变化，它在很多方面比传统网络具有优越性，为解决传统网络发展过程 中遇到的问题提供了新思路，展现了未来网络可能的发展趋势。 3 1 主动网络的提出 传统的网络数据信息是被动地在系统之间传输的，用户数据的传输对网络是 透明的，网络的传输操作与数据内容无关。数据分组中主要包含数据内容和数据 分组的目标地址，网络结点只是根据已有的协议对分组头进行处理，简单地转发 收到的数据分组，不能增加新的协议，而大部分计算功能都是在终端上完成的， 这种网络的作用受到很大的限制，当已有的协议被更新时，就需要更新网络设备。 此外，在传统网络中结点的功能是固定的，难以加入新的协议，也就难以增加新 的服务类型。所以，随着计算机网络技术和应用的迅猛发展，这种网络体系渐渐 难以满足一些新的要求，为了能适应逐渐产生的新功能、新技术，就要求未来的 网络体系应是开放的、可编程的、可扩展的。于是提出了从传统网络中报文的存 储一转发模型，到报文的存储计算一转发模型 4 1 ，主动网络应运而生。 主动网络是由美国国防部高级防御研究计划署( d e f e n s ea d v a n c 斌r e s e a r c h p r o j e c t sa g e n c y ，d a r p a ) 1 1 卅的研究会于1 9 9 5 年，针对当时网络中存在的几个 问题而提出的：首先，把新的技术和标准引入现有的网络中的困难；其次，由于 几个网络协议层的冗余操作而使网络性能下降；再次，在已存在的结构模块中加 入新服务的困难。 “主动”意味着网络的结点可以进行计算，可以修改数据分组的内容，可以 完成更复杂的任务，而且这个处理过程可以根据不同的用户、不同的应用进行定 制。主动网络使得用户可以向网络结点注入定制的程序代码，以便修改、存储、 重定向网络中的数据流。例如，用户可以向主动网络中的各个结点发送一个病毒 扫描程序，并要求网络结点执行这个程序。 1 0 山东师范大学碗士学位论文 3 - 2 主动网络体系结构 主动网络是由网络上的主动节点以及一些传统节点构成的可编程网络川。在 主动网络中传输的数据包被称为主动包或主动报文，它不仅能够携带用户的数据 信息，还携带一段可执行的程序代码。主动网络中的节点通过执行主动包中的可 执行代码实现网络基本结构的动态扩展和配置，同时用户还可通过编程来定制他 们所需要的业务，如远程管理网络等。所以主动网络中的节点不仅具有传统网络 的存储转发功能还具有计算功能嗍 主动节点和主动报文是构成主动网络体系结构的主要功能性实体，如图3 1 ： 3 2 1 主动节点 图3 - 1 主动网络体系结构 每个主动节点上1 7 】p 】运行一个节点操作系统( n o d eo s ，n o d e0 l x 髓舶n s y s t e m ) 和一个或多个执行环境( e e ，e x e c u t i o ne n v i r o n m e n t s ) ，主动应用( a a ， a c t i v e a p p l i c a t i o n s ) 在执行