《计算机网络管理教程》第1章 网络管理概述.doc

第1章 网络管理概述 随着计算机网络技术的发展，特别是以Internet为代表的第四代计算机网络技术的发展，计算机网络的组成变得越来越复杂，这些网络往往具有复杂的协议栈，并呈现出大规模和异构性的特点，这就增加了网络管理的复杂性。为了提高网络的稳定性和可靠性，并减少网络故障的发生以及对网络故障能够快速响应，网络管理变得日益重要。面对复杂的网络，传统的基于手工或者基于简单的网络管理工具的网络管理手段变得无能为力，网络管理向着综合化、自动化、智能化的方向发展。运用网络管理技术，研究并开发符合网络管理发展方向的网络管理系统是网络管理高效化的关键所在。 本章主要介绍网络管理的基本概念、网络管理的基本功能和网络管理的发展。 1.1 网络管理的基本概念 1网络管理的概念 计算机网络的开放性特征使得网络设备能够以对用户透明的方式进行工作，对于网络的发展发挥了至关重要的作用；同时要使得计算机网络能够稳定、高效运行，必须要对计算机网络进行管理；由于网络的复杂性，使得网络管理变得日益复杂。 对于不同的网络，网络管理的要求和难度也有所不同。对于局域网来说，因为往往运行一种网络操作系统，同时网络设备也比较单一，所以网络管理操作也相对简单；但是对于大规模的、异构性的网络来说，网络中往往运行多种网络操作系统，同时网络中的设备也是各种各样，网络管理的任务往往变得复杂，需要跨平台的网络管理技术，特别是现代化的网络管理系统协助网络管理员完成网络管理的目标。 网络管理就是为保证计算机网络的稳定、高效运行而对网络设备所采取的方法、技术和措施。更进一步，网络管理特指对网络的运行状态进行检测和控制，使之能够提供有效、可靠、安全、经济的服务。具体地说，网络管理包括两个任务，一是对网络运行状态的检测，二是对网络运行状态进行控制。通过对网络运行状态的检测可以了解网络的当前运行状态是否正常，是否出现存在瓶颈和潜在故障的可能；通过对网络运行状态的控制可以对网络运行状态进行合理的调节，从而提高网络的性能，保证网络提供应有的服务。检测是控制的前提，而控制是检测的目的和结果。 2网络管理的必要性 随着计算机网络的发展，计算机网络作为信息基础设施已经渗透到社会生活的各个方面，如政府机关、军事部门、商业部门、教育科研机构等，对社会经济的发展发挥着日益重要的作用。保证网络可靠、高效运行为目的的网络管理变得十分必要，其必要性表现在以下几个方面。 (1)计算机网络的日益复杂化使得网络管理变得重要而复杂 引起计算机网络的复杂性的原因大致有三点，一是网络的规模日益扩大；二是网络的功能日益复杂，主要体现在网络设备功能的复杂化；三是网络的异构性，主要体现在网络设备的生产厂商众多，产品规格繁多且难以统一。网络的复杂性使得网络管理变得重要而复杂，使用传统的手工管理方式越来越难以完成网络管理任务，必须借助于先进的、自动化的网络管理手段。 (2)网络的效益越来越依赖于网络的有效管理 计算机网络已经成为一个庞大而又复杂的巨系统，其维护和管理已经成为一门专门的学科。如果没有一个有力的网络管理系统作为支撑，很难在网络运营中有效地疏通业务量，从而难以避免地发生拥塞和故障，难以发挥网络的综合效益。 (3)先进的网络管理是网络本身发展的必然结果 现在人们对网络的依赖性越来越强，不能容忍网络故障的发生，在这种情况下，要求网络具有更高的安全性，能及时有效地发现故障和解决故障，以保证网络的正常运行。 3网络管理的目标 网络管理的目标就是对网络资源（网络硬件资源和软件资源）的运行状态进行检测和控制，以满足网络运营者和网络用户的要求，使得网络资源得到有效的利用，从而使得整个网络更加稳定地运行。所以网络管理的根本目标就是满足运营者和用户对于网络的有效性、可靠性、开放性、综合性、安全性和经济性的要求。 (1)网络的有效性：指的是网络要能够准确而又及时地传递信息。 (2)网络的可靠性：网络必须保证能够稳定地运行，不能时断时续，要对各种故障有较强的抵御能力和一定的治愈能力。 (3)网络的开放性：网络要能够接受多个厂商生产的异种设备，保证其设备的互联。 (4)网络的综合性：网络业务不能单一化，要从电话网、电报网、数字网等分立的状态向综合业务过渡，并加入图像、视频点播、视频会议等宽带业务。 (5)网络的安全性：对网络传输信息要进行安全性处理，保证网络传输信息的安全。 (6)网络的经济性：对网络管理者来说，网络的建设、运营、维护等费用要求尽可能少。 1.2 网络管理的基本功能 ISO在ISOIEC 7498-4中定义了网络管理的5个功能域，即配置管理、故障管理、性能管理、计费管理和安全管理。 1配置管理 配置管理是网络中最基本的管理功能，负责网络的建立、业务的开展以及配置数据的维护。资源清单管理是所有配置管理的基本功能，配置管理的作用包括以下几个方面。 确定设备的名称和位置等信息，维护设备参数表； 设置参数值并配置设备功能； 初始化、启动并关闭相应的网络设备； 管理网络设备及其网络设备之间的关联关系。 配置管理所管理的网络信息包括以下几个方案。 网络设备的拓扑关系； 网络设备的寻址信息，包括设备的域名和IP地址信息； 网络设备的运行参数； 网络设备的备份条件及备份； 网络设备配置的修改条件。 配置管理定义、收集、检测并修改网络设备的上述配置信息，包括所有设备的静态信息和动态信息，通过修改网络设备的配置信息来达到控制被管设备。 配置管理的被管设备是一个逻辑的概念，可以是路由器、交换机等硬件网络设备，也包括运行在硬件设备上的网络服务进程。配置管理的基本功能包括以下几个方面。 设置被管设备的参数； 初始化、启动和关闭管理对象； 收集被管对象的状态数据； 修改被管对象的配置信息； 定义和修改被管对象的关系； 生成配置状态报告。 2故障管理 故障管理是网络管理的最基本的功能之一。当网络中某个设备或者被管对象发生故障时，网络管理系统必须能够快速地定位并排除故障。故障管理的主要任务是及时定位并排除网络故障，其目的是保证网络能够提供可靠而优质的服务。故障管理主要包括以下3个方面。 障碍管理：其主要内容有警告、测试、诊断、业务恢复和障碍设备更换等； 故障恢复：在系统可靠性下降的时候，为网络提供一定的治愈能力； 预防故障：提供一定的故障预防能力。 故障管理的基本功能包括以下几个方案。 维护和使用差错日志； 跟踪故障； 接收故障事件的通知并做出响应； 执行故障诊断命令； 执行故障恢复命令和相关工作。 3性能管理 性能管理同样是网络管理的重要功能之一，性能管理的目的是维护网络服务质量和网络运营效率。性能管理提供性能检测功能、性能分析功能和性能管理控制功能。与一般意义上的网络管理一样，典型的性能管理包括性能检测和性能控制两个部分，其中性能检测是对网络运行状态信息的收集，而性能控制则是为改善网络系统性能而采取的动作和措施。 性能管理包括一系列的管理功能，以网络性能为准则来收集、分析和管理对象的状态，保证网络的高性能。网络性能管理的功能主要包括以下几个方面。 从被管对象中检测相关性能数据； 分析相关性能数据，从而产生进一步的处理动作； 维护和检查系统运行历史日志，便于进一步的分析； 形成并改进性能评价准则和性能门限，改变系统操作模式以进行系统性能管理的操作； 对被管对象进行控制，以保证网络的性能。 4计费管理 公网网络要求用户必须为使用网络而付费，网络管理系统需要对用户使用网络资源的情况进行记录并核算费用，目的是检测和控制网络操作的费用和代价，进行网络资源利用率的统计和网络成本效益核算。通常计费管理应该包括以下主要功能。 计算网络建设和运营成本核算； 统计网络及其网络所包含的资源的利用率，确定收费依据和收费标准； 将应缴纳的费用通知用户； 保存收费账单的原始凭证，以备用户查询。 在一些不需要计费的专网中，计费管理可以记录用户对网络的使用情况、统计网络的利用率、检查资源的使用情况等。 5安全管理 由于网络的开放性，安全管理显得非常重要。在网络中的主要的安全问题有数据的私密性等安全性（保证数据不被非法用户获取）、身份鉴别（保证非法用户不能进入网络系统）和授权（保证合法用户只能访问规定的数据）等。一般的安全管理系统包括风险分析功能、安全服务功能、审计功能以及网络管理系统保护功能等。 安全管理系统并不能杜绝对于网络的侵扰和破坏，其作用只能是最大限度地防范。通常安全管理应该包含以下主要功能。 采取多层防护手段，将受到侵扰的概率降到最低； 提供检测非法入侵的手段； 提供入侵后恢复系统的能力； 支持身份鉴别； 支持访问控制和授权； 支持数据传输过程中的安全保护； 支持密钥管理功能； 提供网络系统的审计功能。 1.3 网络管理的发展 网络管理技术总是伴随着计算机网络的发展而发展，一方面，计算机网络的发展离不开对网络的有效管理，有效的网络管理是计算机网络得以快速发展的手段；另一方面，计算机网络的快速发展需要更为先进的网络管理技术，计算机网络的发展又促进了网络管理技术的发展。 对计算机网络的管理在1969年世界上第一个计算机网络ARPANet上已经开始，随后产生的一些网络，如IBM公司的SNA和DEC公司的DNA，也有相应的网络管理系统。但是由于网络结构相对简单、网络规模较小，简单的网络管理系统就能满足网络的日常工作要求。 然而，随着计算机网络技术及计算机网络的发展，不同的厂商生产出不同的网络设备等硬件系统和网络操作系统等软件系统，以网络设备和网络软件的多样化为特征的计算机网络的异构性趋势日益加深，特别是20世纪80年代Internet的出现和发展，使得一个厂商生产的针对自己产品的简单网络管理系统难以满足网络的异构性要求，网络的快速发展与网络管理之间的矛盾日趋明显。为此，对网络管理技术的研究迅速展开，并提出了多种网络管理方案，如LAN Manager、NetView、SGMP（Simple Gateway Monitoring Protocol，简单网关监视协议）等。 同时，为支持异构网络的连接和管理，网络管理系统需要进行标准化，对网络管理标准的研究和制定也开展起来。在众多的标准化组织中，最具有权威性的有国际标准化组织ISO、国际电信联盟的电信标准化部ITU-T和制定Internet标准的Internet工程任务组IETF。IETF在1988年制定了Internet管理策略，采用SGMP作为短期的Internet管理解决方案，并决定在适当的时候转向CMIS/CMIP (Common Management InformationService/Protocol，公共管理信息服务协议)。CMIS/CMIP是20世纪80年代中期由ISO和国际电话电报咨询委员会CCITT联合制定的网络管理标准。在1988年，IETF推出了SNMP（Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议）。由于SNMP的简单易行，一经推出就受到用户的广泛支持，成为事实上的工业标准，而CMIS/CMIP由于实现的复杂性和代价高而被用户所抛弃。1990年，IETF在Internet标准草案RFC 1157中正式公布了SNMP，随之又在1993年RFC 1441中发布SNMPv2，1998年在RFC 2271-RFC2275中发布SNM