（计算机应用技术专业论文）宽带ip城域网网管系统的研究与设计.pdf

宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 摘要 ， ( 近年来，网络技术日益成熟，由于互联网络体系结构的复杂性和网络设备 的多样性，网络的管理就显得尤为重要，如何尽可能有效地利用网络资源，及 时发现、纠正网络差错，以提供给客户最优质的服务，在网络的建设中必须充 分考虑，本论文就是针对这种要求进行了一些探讨和设计。上 本论文主要对宽带i p 城域网网管系统总体结构进行了研究与设计，结合 分布式和c o r b a 技术，构成一个三层结构的网管系统模型，中间层采用公共 对象的设计，应用层的功能模块可以通过c o r b a 的总线分别调用这些公共对 象，来完成各自的功能。f 应用层则根据功能的划分，由四大功能模块来构成： 资源浏览器模块、配置管理模块、故障管理模块、数据采集器。重点对资源浏 览器模块进行了比较详细的设计，采用c + + b u i l d e r 技术，从其资源树的界面、 数据结构到资源树的存储设计及其形成流程都进行了详细的设计冉一 另外，论文也介绍宽带网的一些基本概念，宽带i p 城域网的定义及特点， 对几种基本宽带接入技术进行了分析研究，并就宽带i p 城域网网管系统的发展 历史、网管协议进行了一些探讨，结合长沙电信宽带城域网的发展情况，确定 了长沙市宽带i p 城域网的规划。对长沙市宽带i p 城域网的总体结构进行了设 计，从核心层技术的比较，确立了长沙宽带城域网的核心层采用g e 技术，明 确了长沙市宽带i p 城域网的结构、地址分配、路由策略、用户隔离和v p n 解 决方案。( 而且通过分析网络管理的类型、管理目标、性能要求、网管功能， 进一步确立了网管系统的体系结构，完成了长沙市宽带1 p 城域网网管系统的实 现，主要是对资源浏览器模块进行了比较详细的研究与设计。同时指出基于w e b 的网管系统的发展将是一种发展趋势。j 关键词： 宽带1 p 城域网? 网络管理系统? 网络管理协议 资源浏览器模块、 宽带】p 城域刚网管系统的训究与 殳讨 ab s h a c t n e t w o r kt e c h n o l o g yi sd e v e l o p i n gi n c i e a s i n g l yi nt h e s ey e a r st h em a n a g e m e n t o t 、t h en e t w o r kb e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n ta st h ei n t e r n e tn e t w o r ks y s t e m s c h e m e sb e i n gc o m p l i c a t e da n de q u i p m e n t sb e i n gm u l t i p l e xw em u s tc o n s i d e rt h i s t r e a t i s ef i n i s h e ss 0 1 t l ed i s c o v e ra n dd e s i g nf o rt h i sr e q u e s t 丁h i st 1 。e a t i s es t u d i e sa n dd e s i g n st h ec o l l e c t i v i t yn m ss t r u c t u l 。eo ft h eb r o a d b a n d1 pl a n ，c o m b i n i n gd i s t r i b u t e dd a t am a n a g e m e n ta n dc o r b a t e c h n o l o g y , a th i e e t i e rc o n s t r u c t u r en m sm o d e li sf o r m e ds o m ec o m m o n o b j e c t si sd e s i g n e di n i t sm i d d l et i e r ，n m sf u n c t i o nm o d e l si na p p l i c a t i o nt i e rc a nt r a n s f e rt h e s ec o m m o n o n e st h r o u g hc o r b ab u s e st of i n i s ht h e m s e l v e sf u n c t i o n st h ea p p l i c a t i o ni sd i v i d e d i n t of o u rf u n c t i o n sa c c o r d i n gt oi t s e l ff u n c t i o nd e m a n d s ，t h e ya r et h er e s o u r c e b r o w s em o d u l e ，t h ec o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n tm o d u l e ，t h ea l a r mm a n a g e m e n t m o d u l ea n dt h ed a t ac o l l e c t i o np r o b et h er e s o u r c eb r o w s e rm o d u l ei sd e s i g n e di n t h i sa l t i c l ef i - o mt h ei n t e r f a c e ，d a t as t r u c t u r ea n dm e m o r yt ot h ep r o g r a mf l o ww i t h c + + b u i l d e ri nt h er e s o u r c et r e e t h e r ea l es o m ei n t r o d u c t i o na b o u tt h eb a s i cc o n c e p to fb r o a db a n d ，d e f i n i t i o n a n dc h a r a c t e r i s t i c so fb r o a db a n di pl a na n da n a l y s i so fs e v e r a lb r o a db a n da c c e s s t e c h n o l o g yi n t h ea r t i c l et h e r ea r ea l s od i s c u s s i o na b o u tt h en m s d e v e l o p m e n t h i s t o r ya n dt i l e n e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o li tc o n f i r m st h ec h a n g s h al a y o u to f b r o a db a n dl a n a c c o r d i n g t ot h ed e v e l o p m e n to f c h a n g s h a t e l e c o m m u n i c a t i o nt h e c o l l e c t i v i t ys t r u c t u r ei sr a d i c a t e da b o u tc h a n g s h ab r o a db a n di pl a n ，i t sc o r et i e r c h o i c e sg e t e c h n o l o g y ，i ti sd e f i n i t u d e dt h a tt h es t r u c t u r e ，a d d r e s sd i s t r i b u t i o n ，u s e r s i s o l a t i o ng a m ea n dv p nr e s o l v e m e n ts c h e m ei n c h a n g s h ab r o a db a n di pl a n f u r t h e r1 1 1 0 1 e ，t h et y p e sa i m sp e r f o r m a n c e r e q u e s ta n d f u n c t i o no f n m sa r ea n a l y z e d ， t i l e s y s t e ms t u c t u r e i s d e f i n i t u d e d ，c h a n g s h an m s b r o a db a n di pl a nh a sb e e n c a r l l i e do u tt h e r e i n t or e s o u r c eb r o w s e rm o d u l eh a sb e e nd e s i g n e di nd e t a i lak i n d d e v e l o p m e n tt r e n do f t h en e t w o r km a n a g e m e n tb a s e do nw e b k e y w o r d s ：b r o a d b a n di pl a nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ( n m s ) n e t w o r k m a n a g e m e n t p r o t o c o lr e s o u r c eb r o w s em o d u l e 2 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 第1 章宽带网概述 因特网在1 9 9 2 年兴起之后，让整个信息产业发生了巨大的变化。i n t e m e t 网的出现，让许多人致富，也让年轻人生活、消费、求知、交友的方式发生了 极大的变化，现代社会对信息的需求越来越大，因特网对信息社会变得越来越 重要，因特网上由简单的传送数据文件到普遍提供实时视频、音频通信及动画、 广告等其他娱乐服务，从而使因特网上数据量大增。目前，大部分人上网都是 靠调制解调器拨号接入，接入速率比较低，常常会有一个比较长的等待时间， 尤其是浏览视频、图片等服务时，人们常常戏称w w w ( w o r l dw i d ew e b ) 世界范 围浏览为世界范围等候( w o r l dw i d ew a i t ) 。今天，远程数据网络与i p 用户正呈 爆炸式增长，i t 行业正从以p c 为中心向以网络为中心转移。据统计，在我们 的周围每分钟内有5 0 0 万个电子邮件被发送，每小时有3 5 0 0 万个音频邮件信息 被送出，每星期有6 3 万条新的电话线被安装。以传统模拟双绞线为主的窄带接 入以及基础设施传输带宽的严重不足制约了互连网的发展。要改善目前的状况， 我们必须提高整个网络的带宽和出1 ：3 总带宽，提供给用户宽带接入的上网方式。 宽带接入巨大的市场发展空间吸引了电信企业和电脑企业纷纷涉足其间。 国内优秀电信厂商，面对蓬勃发展的数据通信业务，纷纷把注意力由语音通信 转向数据通信，从骨干网切入通信接入领域中，不同背景国内运营商的接入， 演绎出中国网络通信市场群雄争霸的精彩剧目。 1 1 宽带i p 城域网定义及特点 宽带是指在同一传输介质上，使用特殊设备或技术，可以利用不同频道进 行多重( 并行) 传输，并且速率在2 5 6 k b p s 以上，至于到底多少速率以上算作 宽带，目前尚没有国际标准，有人说大于5 6 k 就是宽带，有人说1 m 以上才算 宽带，至今还没有一个公认的定义。从一般的角度理解，它是指能够满足人们 感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带宽，因此它也是一个动态 的、发展的概念【1 1 。目前的宽带对家庭用户而言是指传输速率超过1 m ，可以实 现2 4 小时连接的，非拨号接入的网络基础设施及其服务。 宽带网络当然除了“快速”之外，还有其它许多优点，而其最直接的受益 者应该就是网站由于宽带网络容许更多多媒体的应用，使得网页的制作生 动、内容的宽频也愈加可能，若要说得更远，对于促进电子商务的发展也颇有 帮助。 宽带i p 城域网有明显的特点： 宽带i p 城域网作为互联网在城市的延伸，网络骨干节点之间以千兆带宽 4 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 互联，全网采用最先进的宽带i p 网络技术，为各种基于i p 的数据业务和网络 应用提供灵活高效的支持。为用户提供包括高速专线接入、1 0 m 1 0 0 m 宽带接 入、a d s l ( a s y m e t r i cd i g i t a ls b u s c r i b e rl o o p ) 接入等在内的各种类型接入手 段，一次性解决了全网及用户端的网络带宽瓶颈问题，它的高可靠性、高安全 性可使您无后顾之忧。 宽带i p 城域网的建设目标是将i p 城域网建成为数据业务的统一骨干平台， 可直接向集团用户提供1 0 兆到1 0 0 兆甚至1 0 0 0 兆的i n t e m e t 接入带宽和互连带 宽，写字楼、学校、信息化小区和其它企业集团的用户可利用该网络组成全市 到全国范围内的、类似专用网络的v p n 网络( v i r t u ep r i v a t en e t w o r k 虚拟专用 网) ，其费用将较以往大大降低；对个人用户而言，城域网将可提供1 0 兆到桌 面的i n t e m e t 接入速率，比普通拔号上网速率快几十到几百倍 4 1 。 由此，我们可以看到宽带网它有高传输带宽( 提供1 0 0 兆到大楼、1 0 兆到 桌面的高速接入) ；它提供各种多媒体服务( 视频点播、远程教育、远程医疗、 电子商务、举行电视会议、拨打视频电话等) ；它能2 4 小时随意上网，不受时 间限制；它是一种全新的网络结构，无需占用电话线；其结构简单，维护方便( 只 需增加一个附加设备即可) ；它有可靠性和安全性高、扩展性强的特点。 1 2 几种宽带接入技术的分析说明 当今的宽带接入技术主要有两类：一类是基于无线系统的卫星上网和 l m d s ( l o c a t i o nm u l t i p l e xd i s t r i b u t i o ns y s t e m ) 无线本地多点分配系统，这一 类宽带接入技术目前还不太适应中国电信的现状，而且技术也不是特别成熟， 无线接入技术的应用还面临着开发新频段、完善调制和多址技术、防止信元丢 失、时延问题等方面的问题。另一类就是大家都比较熟悉，也是目前最热点的 宽带技术：即基于有线系统的几种方式：x d s l ( d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ) 数字 用户系列，包括a d s l 、h d s l ( h i g h s p e e d d s l ) 、v d s l ( v e r y h i g h s p e e d d s l ) 、 s d s l ( s y m e t r i c d i g i t a ls b u s c r i b e r l o o p ) 等方式；h f c ( 光纤同轴混合网) 有线电 视网络的c a b l e m o d e m 方式；e m e m e t 以太网、高速局域网上网、f i b r e ( 光 纤) 上网方式。基于有线系统的这几种方式互有利弊，各有千秋，现在就几种 典型接入方式分别阐述如下。 1 2 1a d s l 技术 数字用户线d s l 是一种不断发展的接入网技术，该技术采用数字技术和 调制解调技术在常规的用户铜线上( 即普通电话线) 传送宽带数字信号。目前 已有的数字用户线方案有a d s l 、h d s l 、s d s l 和v d s l 等，这些方案都是通 5 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 过一对调制解调器来实现，其中的一个调制解调器放置在电信局，一般常称为 前端设备，另一个则放置在用户端。下面主要介绍一下目前比较流行的、被众 多运营商采用的a d s l 技术。 a d s l 非对称数字用户环路技术就是利用现有的一对电话铜线，为用户提 供上、下行非对称的传输速率( 带宽) ，上行( 从用户到网络) 为低速的传输， 可达6 4 0 k b p s ；下行( 从网络到用户) 为高速传输，可达1 - 8 m b p s t 6 ”。它最初 主要是针对视频点播业务开发的，随着技术的发展，逐步成为了一种较方便的 宽带接入技术。 a d s l 宽带接入技术具有以下特点： 首先，由于在现有铜双绞线上采用了目前世界先进的复用技术和调制技 术，使得高速的数据信息和电话语音信息在一对电话线不同的频段上同时传输 而互不干扰成为现实。当a d s l 系统因某种原因中断，也不会对语音业务造成 影响，同时避免了因为上网而造成用户电话长时间占线；其次，能为用户提供 上、下行不对称的传输带宽：另外，由于这种技术采用点一点的拓扑结构，用 户可独享高带宽，可广泛用于视频业务及高速i n t e r _ n e t 等数据的接入。 但是它有一个明显的缺陷：对电话线路的质量要求很高，对线间环阻、线 间绝缘、线路隔离、线间电容、线间平衡、线间单线对地平衡、线路衰减等指 标要求很严格，如果这些指标到不到要求，会出现很多意料之外的故障，莫名 奇妙的掉线，甚至无法上网。而且，季节的变化、气候环境、晴天、雨天、雷 雨天都会影响到线路的指标，从而影响到用户的上网速率，甚至中断上网。另 外，它对线路的距离有要求，不能过长，一般3 5 公里。 1 2 2c a b l e - m o d e m 接入 h f c ( h y b r i df i b r ec o a x 混合光纤同轴电缆网络) c a b l e m o d e m 接入 技术就是以现有的c a t v ( c a b l et e l e v i s i o n ) 网络为基础，采用模拟频分复用技 术，综合应用模拟和数字传输技术、射频技术和计算机技术所产生的一种宽带 接入网技术。c a b l e m o d e m 传输数字多媒体信息，一个前端可提供下行 4 0 m b p s ，上传2 0 0 k - - 2 m b p s 的速率，但是带宽为所有用户共享。 h f c 网络由光纤和同轴电缆组成，与f t t c ( f i b r et ot h ec u s t o m e r ) 光纤 到路边不同的是，其同轴电缆不是星型结构，而是采用树型结构，通过分支器 连接到终端用户。光分配节点到头端为星型拓扑结构，通过光缆传输信号，所 有连接到光节点的用户共享一条光纤线路。i - i f c 技术可以统一提供c a t v 、话 音、数据及其他一些交互业务，它在5 5 0 m h z 频段通过q p s k ( q u a d r a t u r e p h a s e s h i f tk e y i n g 相移键控调制方式) 和t d m a ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s 时 分多址) 等技术提供上行非广播数据通信业务，在5 0 - - 5 5 0 m h z 频段采用v s b 6 宽带1 p 城域网网管系统的研究与设计 ( v e s t i g i a ls i d e b a n d 残留边带调制) 技术提供普通广播电视业务，在5 5 0 7 5 0 m h z 频段采用q p s k 、6 4 q a m ( q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n 正交调幅1 调 制方式等技术提供下行数据通信业务，如数字电视和v o d 、c a b l e m o d e m 等，7 5 0 m h z 以上频段暂时保留以后使用。终端用户要想通过h f c 接入，需要 安装一个用户接口盒( u i b ) ，它可以提供三种连接：使用c a t v 同轴电线连接 到机项盒，然后连接到用户电视机；使用双绞线连接到用户电话机；通过c a b l e m o d e m 连接到用户计算机。 由于c a t v 网络覆盖范围已经很广泛，而且同轴电缆的带宽比铜线的带宽 要宽得多，因此h f c 是一种相对比较经济、高性能的宽带接入方案，是光纤逐 步推向用户的一种经济的演变策略，尤其是在有线电视网络比较发达的地区， h f c 是一种很好的宽带接入方案。不过h f c 接入技术的应用也有一些需要解 决的问题，首先，原有的c a t v 网络只提供广播业务，大都为单向网络，为实 现双向通信，需要有双向分配放大器、双向滤波器双向干线放大器等。其次， 接入采用模拟频分多路复用技术，而主干网络和交换机为数字技术，需数模转 换，数据来自不同数据源，同步、网管、信令技术难度大，目前无统一标准， 升级比较困难。第三，h f c 接入系统为树型结构，同轴的带宽是由所有用户公 用的，而且还有一部分带宽要用于传送电视节目，用于数据通信的带宽受到限 制，而且随传输容量增加，系统指标将变坏。目前一般一个光接点内同轴网络 至多连接5 0 0 个用户，另外树型结构使其上行信号存在噪声积累，即”漏斗效应 ”，也影响系统质量。第四，h f c 网络的安全保密性、系统健壮性以及价格等问 题也有待进一步解决和完善。最后，i e e e 的8 0 2 1 4 工作组正在制定h f c 物理 层和m a c 层标准，但h f c 目前还没有统一的国际标准。在我国开展h f c 接 入，还有一个经营体制的问题，需要打破行业界限。 1 2 3e t h e r n e t ( 以太网) 以太网是目前应用最为广泛的局域网传输方式，它采用基带传输，通过五 类线和传输设备，实现1 0 m 1 0 0 m 1 0 0 0 m 的传输速率，不久万兆以太网也将面 世。现在国内宽带热点中有从最终用户到城域骨干网都使用以太网方式的全以 太网接入方案，基本构想是：1 0 0 0 m 以太网为城域骨干网，实现1 0 0 0 m 以太网 到大楼、路边、小区，在通过1 0 0 m 以太网到楼层或小型楼宇，i o m 以太网到 办公室和桌面p 】。 以太网在办公自动化、校园网、证券行业、宽带社区等各类行业中应用广 泛，各大网络设备厂商均投入了大量的人力、物力和财力用于以太网产品的研 究和开发，随着技术的不断创新，使得以太网产品已经形成了一个很成熟的市 场，减少了技术风险和不稳定因素，同时以太网络技术还将以更高的速度不断 7 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 发展和提高。从工程施工的角度来看，综合布线系统为网络的实施和安装提供 了一套系统而规范的操作规程，系统的工程造价相对较为低廉，维护管理比较 方便，网络的可扩张性强。 以太网接入是目前网络技术中相对比较先进和成熟的一种接入方式，由于 g 比特路由器的技术发展、1 0 m 、1 0 0 m 以太网的普及，1 0 0 0 m 以太网技术成 熟、价格低廉，而且随着用户的宽带意识的不断加强，新建的商住楼、高楼、 小区规模的曰益扩大，几乎所有住宅、办公楼都进行了智能布线，为以太网的 发展奠定了强实的基础。 结合长沙电信的近几年宽带接入技术的应用情况进行分析。 首先，c a b l e - m o d e m 系统。几年前，长沙电信的高层决策者已经预计 到市场发展前景：宽带数据业务将是后阶段的重点。所以率先在全国范围内开 通c a b l e m o d e m 系统，由于h f c 网络回传噪声无法控制，系统设备性能不 够健壮：容量、网管、安全等方面的问题，此系统目前只有很小的用户量，到 技术比较成熟，网络改造完成、前端系统调区割接后，长沙电信还是会大范围 内推出这种宽带业务。 其次，a d s l 系统。由于长沙市内电话用户很多，其线路设施基本上已全 部敷设到位，只是很多区域的用户电缆不能达到a d s l 线路指标要求，而且线 路距离过长，开通a d s l 受到限制，等将来交换局所扩容后，a d s l 将可以大 展宏图，不过现在长沙电信公司只能在有条件的局所发展a d s l 宽带用户。 最后，以太网。由于长沙城市建设正处于高峰期，住宅小区、商住楼都非 常集中，长沙电信目前的光缆遍布全市的大街小巷，特别是新建小区、高楼等 都规划了一间电信设施房，五类线已布放到户，所以长沙电信只要将骨干网建 好，在小区内安装圆区和楼道交换机，以太网方式的宽带入户应该是最节省投 资、见效最快的方式。 1 3 宽带i p 城域网的网管系统的发展 网络管理就是确保企业的网络及其网络设备能够稳定、可靠、高效地运行。 管理工作就是使所有的网络资源处于良好的运行状态，达到用户预期的要求。 当今的网络构成纷繁复杂，各种网络设备也并非百分之百可靠，这就需要 有强大的工具来管理这些网络资源。过去有一些简单的工具用来帮助网管人员 管理网络资源，但随着网络复杂度的增加，对强大易用的管理工具的需求也日 益显得迫切。管理人员需要这样的工具完成各种各样的管理任务，比如： 故障管理：发现故障并且清除故障。 设备管理：管理各类网络设备。 8 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 配置管理：监测网络的动态变化。 性能管理：发现网络瓶颈，调整和优化网络配置。 维护日志：记录网络故障和设备的可靠性。 计费管理：记录网络资源使用情况。 安全管理：维护网络安全，防止安全漏洞。 软件维护和升级：自动化的软件安装和升级。 可扩展性：能够适应网络规模的扩展。 远端管理：可异地对网络资源进行管理。 易于使用：界面友好，便于掌握，易于使用。 较低成本：尽量减少管理成本，包括对硬件、软件或人员的需求等等。 与工作流集成：可以与企业工作流集成工作。 能完成以上的功能管理，其网管系统对网管员来说，应该说比较完善，但 随着技术的发展和网络的复杂程度化，还会有更多的需求。 1 3 1网管系统的发展历史 早期的网络比较简单，主要由一个或多个主机与一些外围设备连接构成。 由于网络规模小，结构较为简单，因此管理这样的网络相对简单，其管理工具 也较为有效。通常一个或几个系统管理员采用一些临时措施来完成初期的网络 管理工作。 一般，管理员开机登录，执行命令完成所需的管理操作。在能够使用诸如 r l o g i n ，r s h , t e l n e t 等远程访问的命令和程序后，管理工作相对简化了一些，因为管 理员可以在某个地方连接到远端的多台机器。但这些机器必须处于正常的运行 状态，远端访问才可用。 u n i x 系统工具比如“p i n g ”常被用来检查某个设备是否已连接到网络。p i n g 命令向指定设备发出询问，如果指定设备处于运行状态并且已连接到网络，该 设备就会返回一个应答。另外一个工具是“t r a c er o u t e , 它能够跟踪数据包在网 络上从一点到另外一点的路径。这个工具常用来清查网络配置，虽然用起来并 不方便。 监测网络负载通常是比较棘手的问题。以太网中包的碰撞率能够代表网络 是否过载。还有一些网络分析仪，将它们连接到网络，就可以对网络的某个端 口进行流量分析，统计数据包的流量和类型。 相比较而言，现在的网络构成相当复杂而且复杂性越来越大。复杂性的持 续上升主要表现在两个方面：设备数量巨大和网络设备的异质性。典型的网络 可能由成百上千的设备组成，目前企业中为每个员工配置一台计算机的情况相 当普遍，由此导致接入网络的设备数量巨大也就不足为奇了。同时设备也多种 9 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 多样，包括个人计算机、工作站、打印机、文件服务器、路由器、交换机、防 火墙等等。这些设备是由不同的制造商提供，即使不同制造商生产的相似设备 也有较大的不同，异质性同样加大了网络的复杂性。因此，我们需要有自动化 的工具来管理复杂的网络和网络资源。 在八十年代中期一些公司投入巨大人力物力开发网络管理系统，结果各 个系统实现的方法不同，差异较大。为了建立一个统一的公共规范，i n t e r n e t 工 程任务组( i e t f ) 介入并着手制定网络管理标准。 1 9 8 8 年中，在网管领域取得了三项成果：h e m s 、s n m p ( s i m p l en e t w o r m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 和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 np r o t o c 0 1 ) 。其 中s n m p ( 简单网络管理协议) 被采用作为网管的标准。随后许多公司实现了 s n m p 协议。从获得的不同的实现经验中可以看出，s n m p 内容需要做一定的 修改。这些修改写入了新的版本中，成为s n m p v 2 ( 第二版) 。s n m p v 2 仍旧 存在争论，何时可以成为标准暂无定论。 1 3 2 网管协议 通过s n m p 实现网管，这种方法是一种远端调试。网管工作站能够读写网 络设备的参数。网络上的每个设备支持一套参数，这些参数表征了设备的属性 和操作。另外，所有的设备通过命令可以修改参数。 s n m p 定义了以下标准【4 6 】： 设备参数的数据结构。这个数据库称为管理信息库( m i b ) ，这些参数 称为m i b 对象。 读写m i b 对象的协议( g e t 和s e t 原语) 。 一组标准的m i b 对象，称为m i b i i 。 所有参数的通用集合( 对几乎所有的网元) 称为m i b 。m i b 将这些参数 ( m i b 对象) 分类形成一个树状的层次结构。相关的m i b 对象构成一个组，称 为一个m i b 节点。相关的m i b 节点形成更大的组，如此类推。这样，m i b 参 数的组织结构就是一棵树，所有的参数都是树叶节点。树的中间节点代表了位 于此节点下的所有相关参数的组。 s n m p 也定义了网管工作站和设备之间交换信息的协议。设备中负责解释 和响应s n m p 信息的部分称之为“代理”。s n m p 努力减小代理的复杂性和网 管工作站的开销。这一点很重要，代理简单可以减少开发设备可管理性的成本。 基于这一点，代理和网管工作站之间的信息交换就非常简单。 s n m p 的信息在u d p ( u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) 上发送，u d p 是面向非连接 的不可靠的数据包服务。由于u d p 可能丢失或重发信息，网管工作站必须能够 处理这种情况。网管工作站可能要做超时处理或是要求丢失信息重传。即使使 1 0 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 用可靠的传输协议如t c p 也要保证代理的简单化。使用低负载协议很重要，因 为即使网络状况较差，也要保证网管工作顺利执行。不可能使用t c p ，因为建 立连接，要占用重要的时间和资源。 s n m p 中定义的基本操作是g e t 和s e t ，它们可用来读写m i b 对象。如 果网管工作站请求代理读出某个对象的值，比如说1 3 6 1 2 1 1 1 ，代理应该 返回这个对象的值，当然设备必须支持这个对象。如果设备不支持这个对象， 代理应返回一些错误信息。 s n m p 也支持g e t n e x t 操作，这使网管工作站可以发现设备支持哪些 m i b 对象。因为设备支持的所有对象都由上述的数字串描述，所以可以将这些 对象按词典顺序来定义。g e t n e x t 操作指定一个对象，请求代理返回指定对 象的下一个对象的值。重复使用g e t - n e x t 操作，网管工作站可以读取设备支 持的所有m i b 对象的值。 s n m p 也支持t r a p ，代理可以异步通知网管工作站有关设备发生的重要 事件。注意，从设备发往网管工作站的t r a p 并不是可靠的，因此可以认为t r a p 是设备可能产生的早期警告。如果需要可靠的信息，网管工作站可以轮询设备。 其他管理协议： i e t f 选用s n m p 作为网管标准，i s o 则选用c m i p ( 公共管理信息协议) 。 然而，在那时c m i p 似乎缺乏精确的定义和足够的实现经验。因此业界选择 s n m p ，建议将来过渡到c m i p 。显然现在有些c m i p 的实现是可行的，有些设 备也支持c m i p 。但c m i p 能否在将来变得更重要或是慢慢消亡还是难以判断。 还有一个用于p c 环境的管理标准，称为d m i ( 桌面管理接口) ，d m i 也有扩 展提供远端管理能力。 由于网络常常是变化的，网络的动态性导致网管员需要添加设备或是用新 设备替换旧设备。企业不断的发展，网络规模也不断地扩大。大量的新设备接 入企业的网络，企业的局域网要划分成不同的网段通过路由器连接起来。设备 制造商也在不断地研制新设备，改进旧设备。因此也需要适应网络变化的强大 的网络管理工具来帮助网管员。 网络管理的一个新的趋势是使用r m o n ( 远端监测) 。一个支持r m o n 的 设备在网络上收集网络流量信息，记录s n m pt r a p s 。r m o n 设备也可以根据 收到的s n m p 信息自动完成某些操作。网管工作站可以与r m o n 设备通信， 可以从设备获得信息和让设备执行操作。一种新标准已经制定，其中定义了支 持r m o n 设备的m i b 参数。 另外一个趋势就是在网络管理中开始使用w e b 技术。 随着w e b 流行及其技术的发展，可以考虑将网络管理和w e b 结合起来。 基于w e b 的网络管理系统的根本点就是允许通过w e b 浏览器进行网络管理。 宽带l p 城域网网管系统的研究与设计 这样做的好处在于： ( 1 ) 、用户界面简单：使用浏览器做用户界面非常简单，直截了当。网管 人员无须任何培训就可以使用基于w e b 的网管系统。 ( 2 ) 、移植性好：w e b 浏览器可运行于几乎所有的硬件平台之上。 ( 3 ) 、成本低：w e b 浏览器可运行于便宜的p c 甚至手持设备上。 ( 4 ) 、远端管理：远端管理很简单，因为w e b 浏览器能够在网络的任何 地方使用。网管人员无论在何地都会得到同样的管理界面。 ( 5 ) 、与其他应用集成：许多应用开始集成于w e b 。例如一个公司的工 作流系统运行于w e b 之上，网络资源使用计费和设备故障日志系统也运行于 w e b 之上。如果网管系统与w e b 集成在一起，那么也很容易与其他应用集成 起来。另外网管人员可以通过w e b 的超链接连接到网络设备供应商的站点获 得在线帮助。 ( 6 ) 、广告和宣传：通过w e b 发布广告或做产品宣传，可以轻松地将网 管系统推向市场。 一些设备供应商开始将w e b 服务器嵌入到设备中。用户可以直接通过浏 览器连接到设备并通过浏览器来管理设备。浏览器和设备之间的通信通过h t t p 协议。 既然有大量的设备只支持s n m p 协议而不支持h r r p 协议，就需要开发支 持w e b 管理的s n m p 设备。c a b l e t r o n 提供了一个产品，在一台机器上运行w e b 服务器，w e b 服务器通过h t t p ( h y p e r t e x t t r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 与浏览器通信， 通过s n m p 与设备通信。这台机器从网络设备处收集网络统计数据，将这些数 据加工后推送到浏览器。这还不是基于w e b 的网络管理系统，因为还无法通 过浏览器完成管理行为。但毕竟这是朝此方向迈出的第一步。 与网管系统相关的一个主要挑战就是安全性问题。网络管理是一项重要工 作，不能被恶意用户侵入。就基于w e b 的网管系统而言，如果不采取有效的 预防措施，任何一个人通过浏览器都有机会访问到网管系统。即使安装了带有 授权密码的设备也难以避免受到网络监听。 另一个挑战就是如何处理来自网络设备的异步事件。而w e b 模式是从浏 览器向服务器发出异步请求，但从服务器到浏览器的响应是同步的。现行标准 并不适合服务器响应采用异步通信。 集成各个设备供应商的管理应用也许会遇到一些问题。可以使用 c g l ( c o m m o ng a t e w a yp r o t o c 0 1 ) 通过w e b 集成应用，但c g i 是否有足够的能力 适合其他流行的网管解决方案。 但是，设备供应商一般不愿开发基于不同n m s 平台的管理应用。让设备 供应商接受在一个新的基于w e b 的平台上开发管理应用是一件难度较大的工 1 2 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 作。但由于w e b 技术能够带来巨大的市场，这也许会激发设备供应商去开发 网管应用。 总之，从发展的眼光来看，基于w e b 的网络管理在不久的将来将会大范围 的运用起来。 1 4 长沙宽带i p 城域网的规划 长沙电信目前有1 3 个大的数据机房，和程控交换母局、传输汇接局同处 一局所，他们覆盖了全市各行政辖区，并贯穿了长沙、望城、宁乡、浏阳四个 县的数据业务。 1 4 1 长沙市宽带城域网的技术选择 由于数字化、计算机化、网络化深入社会活动和家庭生活，话音、语音、 视频三合一的大流量数据在网络上流动，对带宽提出了更高的要求，现代电信 网向宽带化、综合化发展，电信业务由窄带通信向交互式多媒体业务发展已成 必然趋势。这就使得通信设施超前建设成为电信市场发展的基础，成熟的电信 运营商，引领市场消费和促进新的应用也是保证和扩大市场份额的必要手段， 因此宽带城域网建设得好而快，就意味着可以获得网络优势，是长沙电信取得 市场优势的重点和关键。结合市场需求和长沙电信数据业务的现有条件，长沙 市宽带i p 城域网必须建成一个高速、高带宽、高可靠性、技术先进、简单实用、 节省投资的健壮性网络。它应该能提供完善的网络管理、带宽管理和控制、服 务质量保证、网络安全控制认证、计费等功能。网络中核心和干线节点设备应 为全线速、无阻塞的2 层和3 层路由能力，整个网络的各层都能具有强大的性 能优势。 首先，它的城域网核心层由骨干层节点、一类、二类核心节点所组成，是 整个系统的关键核心，其性能应具有： ( 1 )高可靠性网络结构，长沙电信希望网络用户得到3 6 0 天，每天2 4 小时不间断的网络服务； ( 2 )高性能、无阻塞的路由与交换，i p 应用的无限膨胀，使得城域网上 的流量呈指数增长，面对巨大的流量压力，网络系统必须具备这种支持； ( 3 ) 丰富的服务特性，可以使网络的管理者能按用户的优先级、用户使 用的带宽量、流量的类型进行分类统计并且实施收费等策略管理和用户认证功 能； ( 4 ) 低成本，合理的网络系统投入能得到较好的社会、经济效益也是比 1 3 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 较重要的一点。 其次，城域网汇聚层也应该有强大的性能支撑：低延时、固定延时变化， 网络的传输延时是用户最敏感的因素，系统应为用户及时、有效地提供多种服 务( 数据、话音、视讯) ；有效的带宽管理，带宽是城域网用户的最直接资源， 管理者应为用户提供灵活的带宽需求选择空间和方式，包括用户带宽的增、删、 调整等；q o s 保证，为用户的各种应用( 如打网络电话，视频点播、可视电话、 收发e - m a i l ，浏览网页等) 提供服务质量保证( q o s ) ；提供一个或多个主干 互连网出口；灵活、强大的计费手段，投资的目的在于回报，系统必须为长沙 电信提供丰富的用户及用户应用的统计和计费手段，以保证长沙电信的正常运 营；保证用户数据以及其他资源的安全性，在一个共用的、混杂着各种各样流 量的网络平台中，如何有效地保护网络用户的数据安全是城域网投入运营后的 重要问题。 最后，城域网接入层，它应该具备广泛的最终用户应用连接方式支持，支 持局域网、p b x + v o i c eo v e ri f ，g a t e w a y 、c a b l e m o d e m 、a d s l 、电 话等。 当然，宽带网技术的选择，应该从网络的用户数量、开通率、网络协议、 应用特点、业务类型、承载帧长、数据包传输效率、建网的简单性、设置的复 杂性、网络管理等方面分析各种宽带技术，再决定网络的构成。评估网络性能 有两个基本判断依据：网络的整体速率和服务质量( q o s ) ，可以判断网络是否真 正为用户提供了相应的带宽。任何一个网络的建设，在建设前期，必须明确一 个组网原则，长沙市宽带i p 城域网也不能例外。 1 4 2 长沙市宽带i p 城域网的组网原则 首先，从技术角度分析其组网原则1 2 1 ： ( 1 ) 从局方角度，网络结构明晰、节点少、设备集中管理、方便 组网和运行、维护。 ( 2 ) 从应用角度，每个用户独享带宽和端口、保证数据和机器的安全性 ( 3 ) 数据花销、广播信息等控制在最小程度，网络整体传输效率高。 其次，从市场角度分析其组网原则：宽带接入设备价格应该低廉、兼容性 好，高开户费影响到入网开通率。 最后，从投资回收角度分析其组网原则：网络规模可以随着用户规模灵活 方便的调整，在用户数量少的情况下空闲端v i 尽量少，不造成巨额资金积压情 况。 基于以上建网原则，结合长沙电信的具体要求，可以将长沙市宽带i p 城 域网从结构和功能上分成三个层次：核心层，汇聚层，接入层。具体结构拓扑 1 4 宽带i p 城域网网管系统的研究与设计 见图l 一1 核心层 汇聚层 接入层 图1 - 1 ：长沙宽带i p 城域网网络层次图 在各层中，都有多种技术可供选择，这些技术也各有优缺点，当然，一种 技术是否生存和发展不仅取决于技术本身，也还有很多其他因素：如目前在用 的设备情况，市场因素等。 1 5 论文的组织结构 论文中，第一章是概述主要就宽带网的基本定义及其网管的发展史进行了 初步探讨，第二章研究了长沙市宽带i p 城域网的总体结构，第三章主要对网管 系统的功能需求，包括网管的分类、性能、功能、体系结构等进行了系统的研 究，第四章，对长沙市宽带i p 城域网网管系统的实现进行了系统的设计与研究， 重点对网管系统的网管功能模块中的资源浏览器模块进行了较为详细的探讨研 究与设计，使得网管系统真正实现了独立性、智能化、灵活性、模块化，构造 了一个