【毕业学位论文】（Word原稿）基于Web技术的路由器管理系统设计与实现-软件工程

硕 /博士学位论文 （专业学位） 基于 术的路由 器管理系统设计与实现 姓 名： 学 号： 所在院系： 职业类型： 计算机软件与技术 专业领域： 计算机软件与理论 指导教师： 副指导教师： 二 一 三 年十 一 月 A in 2013 of eb 基 于吕素峰 同 济 大 学 学位论文版权使用授权书 本人完全 了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日摘要 I 摘要 随着互联网技术的不 断发展，网络规模愈来愈大，网络系统愈来愈复杂，网络用户愈来愈丰富，网络已经成为人们生活中必不可少的一部分，而路由器是网络连接与管理中不可或缺的工具，那么用什么样的方式配置管理路由器，才能使得网络高效率运行，同时又能够尽可能简洁的实现网络管理呢？不论是起初的集中式管理还是后来的客户端 /服务器模型管理，在网络规模不断扩大、网络结构愈加复杂的今天，都已经不能够满足要求，所以设计一个可扩展的、易用的、开放的路由器管理系统是十分必要的。 根据目前网络发展趋势的具体要求，经过 对 路由器 配置命令进行详细的分析 研究 ， 并 对其进 行 合理的 组织和 整合 ， 本文 以 开发环境，在作系统下结合 术与数据库技术，对基于 术的网络管理系统进行详细研究，形成该体系结构的基本框架，并最终实现了基于 术的路由器管理配置系统功能。 本路由器配置管理系统主要实现通过 面实现远程的 路由器 信息查看、 管理 与 配置。管理系统中客户端程序是标准的 览器，不需要重新开发客户端程序 。 基于 用户管理接口界面系统主要由 两 个部分组成：用户界面部分和 配置管理 程序。用户界面负责与用户进行交换，向用户展示管理信息并 获取用户输入的参数 ， 管理应用程序负责具体的配置和管理动作。本文对路由器的配置命令进行了详细的分析，对其进行了组织和表示，以 简单友好的面形式来 方便管理员的配置。在路由器中采用基于 管理接口方便了路由器的管理， 从而大大的 减轻了管理员的负担。 其系统主要架构由信息查看，路由配置，访问控制和修改管理员密码四部分组成。信息查看主要包括两部分：系统信息查看和配置信息查看，承担本系统的信息与远端路由器配置信息的显示。在路由配置和访问控制部分，用户通过浏览器对路由器的各个参数进行设置，后台通过相应的命令对远端的 路由器进行配置，配置成功后将配置信息写入文件。修改管理员密码是对本系统的一种保护，防止非系统人员的进入。本文的最后给出了该系统的界面展示，配以程序的流程图，同时给出了相关 览器网页代码以及后台内嵌的 心代码，通过界面展示、流程摘要 和相关核心代码对本系统进行测试说明。 关键词： 术 数据库技术 网络管理 s to is is is an of s is an in of of at is as as No or be to So it is to a to to of a of by in it is eb eb to a to of eb is eb to is a so we t to on of is in of is in of In in by it in a eb to V It is to eb of in of of it is In at be to if is a of of of at it HP at a of 录 V 目录 第一章 绪论 . 1 景简介 . 1 题研究内容与目的 . 1 内外研究现状 . 2 文结构 . 2 第二章 传统网络管理与基于 网络管理 . 5 络管理基础知识 . 5 由器基础知识 . 5 态路由 . 6 态路由协议 . 6 中式网络管理 . 8 户端 /服务器（ C/S）分布式网络管理 . 8 于 网络管理 . 9 术简介 . 9 于 网络管理概述 . 12 般的基于 网络管理模型 . 13 章小结 . 14 第三章 系统设计 . 15 统设计需求分析 . 15 统功能需求 . 15 户接口需求 . 16 统总体设计 . 16 目录 系统总设计图 . 16 据库设计 . 17 模块详细设计 . 20 块功能介绍 . 20 块详细设计图 . 23 章小结 . 25 第四章 详细实现与整合测试 . 26 验环境搭建 . 27 具安装与配置 . 27 限问题解决 . 28 能模块详细实现 . 29 统信息查看 . 29 由配置 . 29 问控制 . 30 合测试 . 32 面展示 . 32 能测试 . 40 章小结 . 53 第五章 总结与展望 . 57 致谢 . 58 参考文献 . 59 第一章 绪论 1 第一章 绪论 景简介 由于网络应用的日益普遍和网络规模的不断扩大，网络所能提供的服务越来越丰富。随着互联网技术的飞速发展，因特网己经从只有四个节点的试验网络发展为连接着无数各类设备和系统 的庞大系统，连接这个巨型系统的通讯机制己经升级到了光纤技术，使得数据带宽和数据交换速度都成倍增长。同时，因特网上传输的内容已经从单一文本向多种媒体转换，例如各种音频数据、视频数据等。应用的变化和网络的发展给网络中的关键设备路由器带来了新的、巨大的挑战。为了适应网络的快速发展，研究和应用高性能核心路由器已经成为当前网络领域研究的重要问题。 核心路由器处在网络管理、配置的关键位置上，一旦出错将会对网络性能带来巨大的影响，对它进行正确的管理和配置尤为重要。目前，国际上许多著名的网络和电信设备制造商都提出了各自的设 备管理方案，以便提供一个更加友好、统一的管理界面，但国内设备供应商在这方面所作的显得有些不足，仍然采用传统的管理界面和接口，因此结合路由器的研制工作，对路由器管理技术进行研究具有重要的理论意义和实用价值。 题研究内容与目的 随着因特网的发展， 术得到了广泛应用。 术提供了灵活、高效的信息管理方式，友好、方便的访问途径，各个领域纷纷采用它来开发自己的接口界面， 术改变了人们使用 与访问 信息的方式 ， 同时， 术也正在改变着人们管理信息的模式。本文主要讨论基于 路由器 配置管理 技术。基于 管理技术为管理系统提供了友好的图形接口、更好的可维护性以及平台无关性，并且可以使得多台设备的管理可以无缝的集成，这些都促使许多 路由器 制造商为自己设备提供基于 设备管理支持 1。本文 主要介绍如何实现通过 面实现远程的 路由器 信息查看、 管理 与 配置。管理系统中第一章 绪论 2 客户端程序是标准的 览器，不需要重新开发客户端程序 ； 基于 用户管理接口界面系统主要由 两 个部分组成：用户界面部分和 配置管理 程序。用户界面负责与用户进行交换，向用户展示管理信息并获取用户输入的参数；管理应用程序负责具体的配 置和管理动作。本文对路由器的配置命令进行了详细的分析，对其进行了组织和表示，以 简单友好的 面形式来 方便管理员的配置。在路由器中采用基于 管理接口方便了路由器的管理， 从而大大的减轻了管理员的负担。 内外研究现状 在早期的网络管理系统中，大都是基于单一主机的 式，如司的 D 一 3 列、 司的 司的 2，采用的都是高度集中的网管模式，不利于跨平台间的管理。随着基 于 网络管理技术的兴起，许多国际大公司纷纷转向基于 网络管理系统的开发。在我国，随着基于 网络管理的研究的起步，到现在基于 网络管理依旧是网络管理研究的热点话题，因此进行这方面的研究和开发具有十分重要的意义，也给我们带来了机会和挑战。 文结构 全文分为六章，具体情况如下 : 第一章绪论给出了课题研究的概要情况，包括课题的背景和课题研究的内容，对论文的大概研究范围做简单介绍。 第二章传统网络管理与基于 网络管理。首先介绍路由相关的知识，然后开始介绍三种网络管理技术：集中式网 络管理、客户端 /服务器（ C/S）网络管理模型、基于文本的网络管理模型。重点介绍关于 网络管理知识，包括 户端技术、 务器端技术以及基于 网络管理的优缺点和基于 络管理的一般模型。 第三章系统设计。通过需求分析了解本系统的要求，然后通过总体设计和第一章 绪论 3 各模块详细设计对系统的总体实现做更深层次的研究设计。 第四章详细实现以及整合测试。首先介绍实验环境的搭建，包括实验工具安装配置，然后详细介绍各模块功能的详细实现过程。整合测试展示了本系统功能，通过实际操作来展示本实验结果 最后对本文进行总 结，并对未来网络管理的发展进行展望。第二章 传统网络管理与基于 网络管理 5 第二章 传统网络管理与基于 网络管理 随着计算机及其通讯技术的发展，计算机网络已经渗透到社会的各个领域，网络的规模正在急剧膨胀，网络结构的复杂程度也在不断增加，不论是对网络管理设备，还是网络管理模式而言，现有的网络管理系统都面对前所未有的挑战，传统的网络管理设备和网络管理模式已经远远不能满足日益增长的网络用户，所以我们必须把网管系统开发的重点逐渐放在系统体系结构的开放性、可扩展性、易用性等方面上来。 网络管理就是指监督、组织和控制网络通信以及信息处理所必需的各种活动的总称，其目标是确保网络的持续正常运行，并在网络运行出现异常时能及时响应和排除故障 。根据国际化标准组织（ 定的网络管理标准，网络管理包括 故障管理、配置管理、性能管理、安全管理、账务管理，即通常所说的络管理功能模型 。最开始的网络管理主要以集中式网络管理为主，但随着计算机网络技术的发展，分布式网络管理以其便捷、快速的特点逐渐取代了集中式的网络管理，分布式的网络管理技术主要有基于客户端 /服务器（即 C/网络管理模式和基于 B/S 模式）的网络管理模式两种 34。 络管理基础知识 在网络管理系统中，路由器是必不可少的管理工具。路由器最主要的功能是实现网络互连和路由查找，但与此同时在网络管理、网络安全以及网络数据处理中路由器也有着不容忽视的地位。下面就路由器相关知识做简单介绍。 由器基础知识 路由器是一种多端口的网络设备，能够连接多个不同的网络或网段，以实现更大范围内的信息传输，从而形成互联网络。当数据从一个子网传输到另外一个子网的时候，通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择径的功能。路由器可以再多网络互连的环境下建立灵活的连接，可以用 完全不同的数据分组和介质访问方法连接各子网，路由器只接受源站或者其他路第二章 传统网络管理与基于 网络管理 6 由器的信息，属于网络层的一种互连设备 56。目前，路由器已经成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与 联互通业务的主力军。 路由器是网络互联的主要节点设备，主要作用是连通不同的网络。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于 P 的 主体脉络。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，其可靠性直接影响着网络互联的质量。 路由器工作依赖设备的逻辑地址（如： 址），对到来的数据包 进行过滤和转发（以寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点）。为了完成该任务，在路由器中存储着各种传输路径的相关数据 路由表。路由表可以是系统管理员固定设置好的（即静态路由），也可以由系统动态修改的（即动态路由）。 态路由 静态路由是由管理员手工配置 的路由信息。如果 网络结构比较简单 ，则 只需配置静态路由就可以使网络正常工作 ，适当 地设置和使用静态路 不但 可以 改善 网络性能 ，最重要的是可以为 网络应用保证带宽 。静态路由的优点是网络的安全保密性高。动态路由需要路由器之间频繁的交换各自的路由表，信 息中懈怠了网络的拓扑结构和网络地址等安全信息，容易发生泄漏。 静态路由的缺点在于 ： 当网络发生故障或者拓扑发生变化 的时候， 可能会出现路由不可达 ， 导致网络中断 ，这时就 必须由网络管理员手工修改静态路由的配置 。 静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的 路由器 。当然 ， 网管员也可以通过对路由器进行设置使 静态路由 成为共享的。 态路由协议 动态路由是由守护进程自动更新路由表的。动态路由器上的路由表一项是通 过相互连接的路由器之间交换彼此信息，然后按照一定的算法进行适当的优化，这些路由信息是在一定时间间隙内不断地进行更新，以适应不断变化的网络，能够实时的获取到最优的寻路效果。通常路由选择的守护进程会周期性的侦听所有路由刷新信息，并向其他的路由器广播收到的信息，以便其他路由器更新其路由表。动态路由协议 按照在 自治 系统内运行还是用于连接不同自治系第二章 传统网络管理与基于 网络管理 7 统 ， 又分为两种：内部网关协议 （ 外部网关协议 （ 被划分为多个域或者多个自治系统。也就是说，一个域可能是由一所大学或者其他的机构管理的互联网， 而内部网关协议是在一个域中选择路由的。同时，外部网关协议是在两个相邻的位于各自域边界上的路由器提供一种交换消息和信息的路由方法。常用的内部网关协议有 ；常 用 的外部网关协议有 7。 用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息，除到达目的地的最佳路径外，任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用 议通知相邻的其它路由器。这样，正确的路由信 息逐渐扩散到了全网。 用非常广泛，它简单、可靠，便于配置。但是 适用于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为 15，任何超过 15 个站点的目的地均被标记为不可达。而且 隔 30s 一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。 一种基于链路状态的路由协议，需要每个路由器向其同一管理域的所有其它路由器发送链路状态广播信息。在 链路状态广播中包括所有接口 信息 、所有的量度和 其它一些变量。利用 路由器 首先必须收集有关的链路状态信息，并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径。而基于距离向量的路由协议仅向其邻接路由器发送有关路由更新信息 。 与 同， 应地即有两种类型的路由选择方式：当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障 时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。 为 P 互联网设计的外部网关协议，用于多个自治域之间。它既不是基于纯粹的链路状态算法，也不是基于纯粹的距离向量算法。它的主要功能是与其它自治域的 换网络 的 可达 性 信息。 新信息包括网络号 /自治域路径的成对信息。自治域路径包括到达某个特定网络须经过的自治域串，这些更新信息通过 送出去，以保证传输的可靠性。 第二章 传统网络管理与基于 网络管理 8 中式网络管理 集中式网络管理模式是在网络系统中设置专门的网络管理节点。管理软件和管理功能主 要集中在网络管理节点上 ， 网络管理节点与被管理节点是主从关系。 集中式网络管理的优点在于便于集中的管理，缺点在于 管理信息集中汇总到管理节点上，信息流拥挤 ，而且如果 管理节点发生故障会影响全网的工作 。 集中式计算机网络 由 一个大型的中央系统 和 终端客户机 组成 ，数据全部存储在中央系统，由数据库管理系统进行管理，所有的 信息 处理都由 中央 系统完成，终端 客户机 只是用来输入和输出。 早期由于管理协议和实现手段等因素的限制，计算机网络管理系统大多采用集中式结构进行管理。采用集中式管理结构，网络管理系统的实现简单，管理关系简单、清晰。但 随着网络规模的不断扩大，网络管理者和网络传输设备的负担急剧增加，集中式网络管理结构越来越不适应现代网络管理的应用需求 8。 户端 /服务器（ C/S）分布式网络管理 分布式网络管理模式是将地理上分布 在不同地方 的网络管理客户机与一组网络管理服务器交互作用，共同完成网络管理的功能。 分布式网络管理的优点在于 可以实现分部门管理 ；缺点在于 不利于集中管理 。 随着 计算机网络技术 的成熟和应用普及，特别是局域网的 发展、 的出现，越来越多的 个人 和企业开始使用计算机 来 管理事务。 的资源没有大型、中型甚至小型主机丰富，但将多台 联成网，必然会增加资源含量，各个用户都在网络上来 使用 共享资源。根据 客户机 /服务器（ C/S） 模型 概念，至少 需要用两台计算机来分别充当客户机和服务器 ， 通常客户端运行应用程序，服务器端运行服务程序，应用程序向服务程序提出申请，服务程序分析该申请是否合理，来决定返回数据信息还是禁止申请信息。 由于客户端实现与服务器的直接相连，没有中间环节， 所以 响应速度快。客户操作界面设计个性化 ， 具有直观、 简单、方便，可以满足客户个性化操作的要求。同时由于开发是针对性的，因此，操作界面漂亮、形式多样 ， 可以充分满足客户的个性化要求。 但是由于是 针对性开发，因此缺少通用性，业务变更或改变不够灵活， 单业务变化时 需要重新设计和开发，增加了维护和管理的第二章 传统网络管理与基于 网络管理 9 难度 。 需要专门的客户端安装程序，分布功能弱，不能够实现快速部署安装和配置。兼容性差，对于不同的开发工具，相互之间很难兼容，具有较大的局限性。若采用不同工具，需要重新改写程序 ，导致 开发成本 变高， 需要具有一定专业水准的技术员才能完成 。 于 网络管理 在采用 C/S 结构的分布式网络管理系统中，当升级应用程序的时候，用户需要重新安装配置整个系统 (包括客户端和服务器端 )，与之相对的是基于 服务器 (B/S)模型。 术简介 一种典型的分布式应用结构。 用中的每一次信息交换都要涉及客户端和服务 器 端。因此， 发技术 大体上也可以被分为客户端技术和服务端技术两大类 910。下面分别对 户端技术和 务器端 技术做简单介绍。 户端技术 户端 的主要任务是 显示 信息。 户端设计技术主要 有 ： 脚本程序 、 件技术以及 术 等。下面就对其中的部分技术做简单介绍。 1) 言 1是 超文本标记语言 ）的缩写 。 为文本中包括了所谓的“超级链接”点，超级链接是一种 针，通过点击可以使浏览器方便的获取到新的网页 。它是构成 面的主要工具 。 言功能很强大，能够支持不同数据格式的文件镶入。 本升级采用超集方式，更加灵活方便。其次， 言增加便是福等 要求，采取子类元素的方式，为系统扩展带来了保证。同时，虽然 应用的更加广泛，但是使用 其他机器的人也很多， 以使用在广泛的平台上。 2) 脚本程序 第二章 传统网络管理与基于 网络管理 10 脚本程序 是嵌入在 档中的程序。使用脚本程序可以 实现 动态页面，提高交互性。 脚本语言通常都有简单、易学、易用的特性，能够让程序员快速高效的完成编写工作。 用于编写脚本程序的语言主要有 户端脚本与服务端脚本程序的区别在于执行的位置不同，前者在客户端机器执行，而后者是在 务端机器执行。 3) 级联样式表 （ 英文全称是 为层叠样式表。他其实是一种格式，用来规定网页中内容的显示方式，例如网页中文字大小、字体、颜色等。它的出现避免了给 就避免代码变得臃肿。此时， 决定这些网页的内容应该如 何布局和显示。这样 大大提高了开发者对信息展现格式的控制能力， 主要用来控制信息的显示格式，使得信息以更“美”的方式展现在用户面前。 务器端技术 与客户端技术 的发展 过程类似， 务端 的开发技术也是由静态向动态逐渐发展起来的。 务器技术主要 有服务器技术、 术等。下面就对部分技术做简单介绍，同时对 术做详细的介绍。 1) 服务器技术 主要指有关 务器构建技术， 包括服务器策略与结构设计、服务器软硬件的选择及其他有关服务器构建的问题。 2) 术，即公共网关接口技术 最早的 务器简单地响应浏览器发来的 求 ，并将存储在服务器上的 件 返回给浏览器。 第一种使服务器能根据运行时的具体情况，动态生成 面的技术。 3) 术 与以往的 序不同， 言将 码和 令合成为完整的服务端动态页面， 用的开发者可以用一种更加 简单 、快捷的方式实现动态 能。 表示方法是嵌入到 的，性质是一种服务器端 的脚本语言，作用是用于创建动态 面的开发。 工作原理如图 2示： 第二章 传统网络管理与基于 网络管理 11 图 面工作原理图 当访问者浏览到该页面时，客户端首先向服务器发送 求，服务器接收到请求后对页面中的 令进行处理，然后把处理后的结果以 形式放入返回的 面中，最后将生成的 面传送到客户端的浏览器。 法利用了 C， 法中的优点，具有如下特性 12： （ 1）快速： 一种强大的脚本语言，语法混合了 C、 语法，简单快速。 （ 2）开放性和可扩展性： 于自由软件，遵守 共许可，源代码完全公开，读者可以从 方网站自由下载，不受限制的获取源码，也可以加入自己需要的特色。因此，任何程序员可以非常容易的扩展附加功能。 （ 3）扩平台性和可移植性： 以在 多数 台和微软公司的 台上均可运行，可以跨平台运行。同时，对于一台服务器上编写的 本语言，通常不用修改或者只做很少的修改就可以工作在另外一台服务器上。 （ 4）可伸缩性：传统上网页的交互作用是通过 实现的。 每一个正在运行的 序都开一个独立进程，因此程序的伸缩性不是很理想。解决的方法是经常用来编写 序的语言的解释器编译到 务器上。内嵌的 以具有更高的可伸缩性。 （ 5）数据库支持： 大的特点是在数据库方便的丰富支持。 持多种主流或者非主流的数据库，如： 、 、 。其中 组合是黄金搭档，本文中的具体实现采取的也是这样的组合。 第二章 传统网络管理与基于 网络管理 12 于 网络管理概述 在基于 术的 B/S 结构中，把实现业务规则和提供数据服务的角色分配给 务器端，管理人员可以将很多的计算与存储任务转移到 务器上，从而可以使客户在客户机平台上访问它们， 览器承担表达服务的流水型角色，它能够把用户所需要获取的网管信息灵活地显示，给用户一个便于接受的网络管理系统；并且系统的安装、配置、升级、维护等工作也将大大简化。 基于 网络管理（ 合了 术和现代分布式网 络管理技术，为网络管理人员提供更有分布性和实时性，操作更方便、能力更强的网络管理方法，是未来网络管理技术发展的一个重要方向 131415。与传统的网络管理平台相比，基于 网络管理具有以下