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1、寬頻匯流網路管理資訊系統之研製 Design of Management Information Systemfor Broadband and Convergence Networks,Speaker: Yung-Da Chen陳永達 Supervisor: Dr. Kai-Wei Ke柯開維 博士 Date: 2011/07/28,Motivation Background BCNMS Design System Implementation System Testing Conclusion Demo,2,Outline,MOTIVATION,Motivation Goal,3,SNMP

2、 (Simple Network Management Protocol) 最普遍使用的網路管理協定 相關研究針對協定本身、管理架構或特定管理功能 SNMP-based 網管系統 Commercial NMS - 價格昂貴且設定複雜不易操作 Open Source NMS 功能常有缺漏不符使用 IP匯流(Internet Protocol Convergence) 之趨勢 整合各種網路架構，以 IP 為主要傳輸協定 (ALL-IP) 提供異質網路管理平台 網管系統的擴充性與通用性,4,Motivation,跨平台且為開放原始碼之通用型寬頻匯流網路管理資訊系統，簡稱 BCNMS 監控與管理 網路

3、流量、頻寬分配、服務品質與設備運作 避免網路中斷等狀況發生 提供學界或業界作推廣延伸 減少網管系統開發之前置作業 降低未來建置長期演進技術(LTE)、無線感測網路(WSN)及車用行動通訊網路(VANET)設計之門檻,5,Goal,BACKGROUND,Network Management OSI NM Architecture SNMP SMI MIB,6,Definition OAM&P of Network and Services OAM&P: Operations, Administration, Maintenance, and Provisioning Goal 管理網路資源 精確

4、度、可靠性、有效性與安全性 確保服務品質(QoS),7,Network Management (NM),8,OSI NM Architecture and Model,Network Management,Protocol Data Unit (PDU),協定架構 參考 OSI 網路管理架構 不同於 ICMP (Internet Control Message Protocol) Ping (Packet Internet Grouper) 可管理的設備 伺服器、工作站、路由器等 使用 SNMP 的主要優點 標準化 簡單易懂的網路管理協定 主要網通設備皆支援 允許分散式管理,9,What is

5、 SNMP,社群字串是 Manager 與 Agent 之間的信任關係 SNMP 最基本的安全限制 辨識管理群組 社群字串相同才可互相通訊 依社群名稱分配對應的存取模式 Public 字串用於 read-only 社群 Private 字串用於 read-write 社群 以純文字方式傳送 容易被攔截與利用 SNMPv1 與 SNMPv2 的認證問題 SNMPv3 以加密的方式提供認證服務,10,SNMP Community,11,Principle Operation,poll,poll,poll,TRAPS Port: 162,GET/SET Port: 161,定義管理物件結構 管理物件

6、命名之基礎 樹狀階層架構，又稱物件樹或標準命名樹 定義管理物件屬性 名稱 (Name)：物件識別代號 (Object ID，簡稱OID) ernet 或 語法 (Syntax)：描述物件的資料型別 Syntax, max-access, status, description 編碼 (Encode)：利用 BER 執行編碼，以便透過網路傳送 SMIv2 SMIv1之擴充，定義新的資料型別,12,SMI (Structure of Management Information),13,SMI Object Tree,ensure that each

7、object gets a unique name,管理物件之集合 分層樹狀結構 具唯一識別之 OID 虛擬資料庫概念 制定方式 由 IETF 制定標準 MIB 經由 RFC 文件發佈 廠商為設備制定私有 MIB 管理物件 廠商必須向 IANA 註冊私有 ID 供識別 目前版本 MIB-II，所有支援 SNMP 設備都必須支援,14,MIB (Management Information Base),BCNMSArchitecture Design,Module Design Architecture Requirement Analysis,15,核心功能以模組化的方式設計 Applet 應

8、用程式輔助管理操作工具 以模組化設計的目的： 修改容易，不易對系統的其他功能造成影響。 能維持SNMP協定標準的彈性 有助於節省系統設計或更新網路管理功能的時間與 Cost 未來若須支援其它架構之網路管理協定或標準，也能夠輕易得到擴充,16,Module Design,分散式多層應用模型 表示邏輯-整合性模組 JSP, Servlet Applet Application Authentication 控制邏輯-通用性模組 Session Beans Entity Beans 函式庫與工具 SNMP4J, JFreeChart, JavaMail, Mibble-parser APIs ICM

9、P Ping, Database,17,Architecture,Implementation,Integrated Module Functional Module Subsystem Environment Deploy,18,表示邏輯 (Presentation Logic) 整合性模組 GUI 模組：使用者操作介面、系統資料結構初始化、功能模組及子系統之整合 安全性認證模組：使用者認證、帳戶管理 效能監測模組：產生圖形化監測資料報表,19,Integrated Module,控制邏輯 (Control Logic) SNMP 操作處理模組：用 SNMP4J 分別處理 協定操作之 Get

10、/Set 及 Response 訊息 資料存取模組：以 JPQL 實作，保存系統設定與管理資訊 Trap訊息分析模組：分析處理設備傳來之 Trap 與 Notification 訊息 管理設備搜尋模組：實作 Broadcast/Unicast 搜尋可管理的 SNMP 網路設備 監測資料蒐集模組：以輪詢 (Timer Interval) 的方式蒐集設備監測資料並存入資料庫 設備狀態監控模組：週期性檢測設備狀態 錯誤通知模組：透過 JavaMail 實作錯誤狀態通知，系統週期性檢查未處理之錯誤訊息,20,Functional Module,SNMP MIB Browser 實作上須設定在用戶端執行

11、的 Applet Policy 透過MIB文件的管理，自動載入所需要的MIB文件 執行使用者端 SNMP 操作 以 URL 與 Server 做連結註冊管理物件 Real-Time Trap Viewer 取得系統最近一次收到的 Trap 訊息 在使用者端動態顯示 將 Applet 子系統封裝成 JAR 格式 嵌入 JSP 頁面,21,Subsystem,22,Environment Deploy,CONCLUSION,Conclusion NMS Comparison Future Work,23,本論文成功實作寬頻匯流網路管理資訊系統 符合 OSI 制定之網路管理需求 能提供通用之異質網路

12、管理服務 Web-based 網路管理操作介面 可跨平台運作 具開放原始碼特性 具良好擴充性,24,Conclusion,25,NMS Comparison,系統特性比較表,26,系統功能比較表,CWMP (CPE WAN Management Protocol) 設備自動化組態管理 軟/韌體更新 數位匯流頻寬控制 用戶端安全管理 網路拓樸搜尋 (Topology Discovery) 網路拓樸階層架構搜尋 頻寬配置控管 自動化流量分析處理 透過資料探勘 (Data Mining) 技術，最佳化頻寬配置,27,Future Work,DEMO,System Operation,28,Thank

13、s for your attention,Q & A,29,MIB-II Group Requirement Analysis Integrated Module Functional Module,30,Appendix,31,MIB-II Group,系統功能需求 網路管理四大需求 OAM&P 操作 (Operation)：維持網路平穩運行，監控網路狀態，盡早發現網路問題 監督 (Administration)：持續追蹤網路資源及配置，保持管理範圍內網路都在管理系統控制之下 維護 (Maintenance)：著重網路設備之維護、更新和參數調整，以及錯誤修正和預防措施 配置 (Provisi

14、oning)：網路資源的分配和所提供之服務 功能需求 (Function Requirement) FCAPS 五大基本管理功能： 故障管理 (FM)、組態管理 (CM)、帳務管理 (AM)、效能管理 (PM)以及安全管理 (SM),32,Requirement Analysis,Graphical User Interface Module 使用者操作介面 (JSP Implement) JSP 標籤語法，如 階層式樣式表 (CSS) JavaScript 動態操作，如監聽使用者操作、確認對話框 嵌入 Applet 子系統應用程式 整合系統功能操作 (Servlet Implement) S

15、ervlet 執行 doGet 與 doPost 操作回應使用者之請求 網路管理功能操作 資料庫存取 系統資料結構初始化 PageSwitcher 回應 doGet 頁面切換 控制使用者請求之 HTTPSession 操作,33,Integrated Module (1/3),Security Authentication Module 利用 Web Server 提供之 JDBCRealm 實作 使用者身分認證與授權、帳戶管理 Web Server 認證資料參數設定 建立使用者資料表及權限映對資料表，並設置外鍵 (Foreign Key) 限制，供伺服器執行授權之對映 設定伺服器認證方法 (

16、Form) 以及權限名稱與範圍 設定伺服器權限使用者對映 (role-user mapping),34,Integrated Module (2/3),Performance Monitor Module Static Monitor 取得非圖形化資料 Dynamic Monitor 取得須圖形化分析資料 JFreeChart API 圖形資料處理程序 (兩筆資料差值) 生成對應圖表類型 (Line-Chart/Bar-Chart) 輸出圖檔,35,Integrated Module (3/3),SNMP Operation Handle Module SNMP4J API SNMP-PDU

17、Transport 傳送 SNMP 請求之管理命令 GetRequest (GetNextRequest, GetBulkRequest) SetRequest 接收設備回應之 SNMP 管理訊息 GetResponse 處理 SNMP 訊息並取得 OID 之對應值 操作錯誤因素 SNMP 協定問題 (SNMP 支援與版本、社群字串、管理物件) GetRequest 問題 (max-access，syntax 型態，操作關閉) 設備或網路問題 (防火牆、設備狀態、UDP 傳輸),36,Functional Module (1/6),Data Access Module JPA - JPQL (

18、Java Persistence Query Language) 動態產生資料表及關連 設定欄位屬性 建立操作函式 (SELECT、UPDATE、DELETE) 建立欄位操作函式 (資料設定、取得及判斷) 例如：使用者認證資料表 UserEntity,37,Functional Module (2/6),Trap Message Analysis Module Trap 訊息分析 一般 trap 訊息編號 coldStart、linkUp等 企業識別代號 特殊 trap 訊息編號 SNMPv1 TRAP SNMPv2, SNMPv3 INFORM NOTIFICATION,38,Functional Module (3/6),Agent Discovery Module Broadcast Discovery Subnet Broadcast IP Address Unicast Scan IP Range Increase,39,Functional Module (4/6),Monitor Data Gathering Modul