网络管理与控制技术.ppt

1、网络管理与控制技术,第1节 绪论,1.1网络管理与控制的重要性 网络管理与控制的重要性: 第一，网络设备的复杂化要求网络管理与控制必须采用先进有效的方法。 第二，网络的经济效益越来越依赖网络的有效管理与控制。 第三，网络用户要求网络管理与控制能够先进和可靠。 网络管理与控制领域的现实问题: 1.由于网络高速发展，网管网控在理论和方法上处于滞后状态; 2.缺少网络管理与控制方面的专门人才。,第1节 绪论,1.2网络管理与控制的目标和任务 网络管理与控制的目标是要满足网络经营者以及用户对网络的基本要求: 1.网络应是有效的,要能准确及时地传递信息。即网络业务要保证质量。 2.网络应是可靠的,能够稳

2、定地运转，不能时断时续。 3.现代网络要有开放性。即网络要能够接受多厂商生产的异种设备。 4.现代网络要有综合性。即网络要提供综合业务。 5.现代网络要有很高的安全性。 6.网络要有经济性，这种经济性不止是对网络经营者而言的，也是对用户而言的。,第1节 绪论,网络的管理与控制的任务： 1.状态监测：通过状态监测，可以获得分析网络各种性能的原始数据。 2.数据收集：要了解网络的状态，还需要将分散监测到的有用数据收集到一起分析处理。 3.状态分析：状态分析就是利用各种模型根据收集到的监测数据对网络的状态进行分析判断。 4.状态控制：状态控制就是根据状态分析的结果对网络采取控制措施。,第1节 绪论,

3、1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.1网络性能分析理论 网络的性能分析的作用:在网络规划阶段，需要根据网络的成本和性能要求选择网络的结构和技术，通过性能分析排除网络中的瓶颈。在运营阶段，通过性能分析发现网络性能的异常。 网络性能分析指标:业务量、业务量强度、时延、呼损、吞吐量。 网络性能分析的理论基础是排队论和马尔科夫链理论。 网络性能分析要按电路转接、信息转接和多址接入三种典型系统采用不同的模型和方法进行。,第1节 绪论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.2 网络控制理论 网络控制理论主要包括差错控制、路由选择、流量分配、流量控制和带宽控制等内容。这些内容对于网络来说是十分重要的，

4、它不但直接关系到网络的性能，而且还是充分利用网络资源，提高利用率的主要手段。作为网络控制理论的基础理论有图论、编码理论和线性规划理论。,第1节 绪论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.3 网络的可靠性理论 网络的可靠性问题是一个十分重要的问题，随着通信在生活的各个领域的重要性越来越被人们所认识，网络的可靠性要求也越来越高。 为了提高网络的可靠性，可以增加备用信道和设备，但这必然会增加成本。同时，即使有足够的备用信道和设备，也无法保证网络是绝对可靠的，因为获得高可靠性，在技术上有很大的难度。 因此，不能追求网络的绝对可靠性，而只能在成本和技术的可行性的限制条件下来讨论网络的可靠性。,第1节

5、 绪论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.4 网络故障诊断与自愈理论 网络的故障诊断一般分为故障检测和故障定位两个阶段。故障检测的目的是进行警报监测和故障相关数据的收集，以便及时发现故障。故障检测的理论基础是检测理论。故障定位的目的是迅速准确地找出故障的根源，以便进行隔离和修复。在故障定位中，传统的是采用可靠性理论中的故障树方法。 为了使故障修复时间足够短，需要有高速的控制机制。这种要求集中控制方式难以满足，因此SHN多采用分布控制方式。90年代以来，分布式故障修复(DR)理论得到了发展和应用。在DR理论中，包括分布式故障修复算法(DRA)，路由选择理论，替代路由评价理论等等。,第1节

6、绪论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.5 网络信息安全理论 信息安全的理论基础是密码学。按加密和解密算法所用的密钥是否相同，将密码分为对称密钥密码体制和非对称密钥密码体制。对称密钥密码体制加密和解密的密钥相同，非对称密钥密码体制加密和解密的密钥不同，而且加密密码可以公开，因此也称为公开密钥密码体制。 目前在网络安全管理方面，数据加密标准DES和公开密钥密码体制得到了广泛的应用。如通信线路上的数据流加密，数据库中的数据文件加密，访问者的身份认证，数字签名等。 除密码学之外，模式识别的方法也在网络信息安全方面也得到应用。如指纹识别、面容识别在身份认证中具有很好的作用。,第1节 绪论,1.3

7、 现代网络管理与控制理论 1.3.6 网络优化理论 网络的优化包含两个方面的内容，一个是在现有网络设备条件下，通过采取合理的控制措施，如前述的路由选择、流量分配、流量控制等，提高网络的性能和利用率。另一个含义是进行合理的规划和设计，达到网络建设规模适当、结构合理、投资节省等优化目标。 在网络的规划设计中，首先要进行业务需求预测。通过业务需求预测，可以估算出未来各类业务的总的增长情况以及各局间的业务量。这种预测结果，便是确定网络的建设规模和网络合理结构的基础数据。进行业务需求预测可以采用多种方法，但最常用的两种方法是时序外推法和相关回归法。,第1节 绪论,1.3 现代网络管理与控制理论 1.3.

8、7人工智能与模式识别理论 人工智能与模式识别在网管网控将发挥越来越大的作用。 人工智能是研究用计算机模拟人的智能行为的理论。主要目标是模拟人的问题求解、感知、推理、学习等方面的能力。 以人工神经网络、遗传算法为代表的基于结构演化的智能理论近年来得到很快的发展。这种理论在自组织、自适应、自学习、并行计算等方面明显优于传统的人工智能。 模式识别是应用计算机模拟人的认识机能对事物进行辨别分类的理论。识别的对象可以是文字、声音、图像等具体对象，也可以是状态、程度等抽象对象。这些对象与数字形式的对象相区别。,第1节 绪论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.1 面向对象的分析与设计技术 面向对象的分

9、析与设计技术是解决现代网络管理与控制问题的最有力的工具。 面向对象技术克服复杂问题的关键因素： 1.抽象性:这对于网络管理中大型复杂对象的管理具有决定性的意义。 2.封装性:利用这一特性，不但多厂商多类型的同类网络设备可以用共同的被管对象描述 3.继承性:这种派生能力可以非常方便地表达事物从一般到特殊，从简单到复杂的层次关系。 4.同质异构性:同一个对象，在不同的应用场合表现出不同的结构或特性。当远程管理者发来旧版本的操作命令时，对象就按旧版本的结构的结构和特性应答，发来新版本的操作命令时，就按新版本的结构和特性应答。,第1节 绪论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.2 数据库技术 数据

10、库是网络管理系统的心脏。在OSI标准中这个数据库被称为管理信息库(MIB)。网络操作员在管理和控制网络时，只与MIB打交道。实际对物理网络的操作由数据库系统控制完成。 数据库不是简单的数据的堆积，为了满足多个用户共享数据的需要。 网络MIB中的数据可大体分为三类：感测数据、结构数据和控制数据。 感测数据表示测量到的网络状态。 结构数据描述网络的物理和逻辑构成。 控制数据存储网络的操作设置。,第1节 绪论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.3 计算机仿真技术 计算机仿真技术在网络性能分析预测中发挥十分重要的作用。 用计算机仿真方法进行性能分析预测，网络由计算机程序来模拟，通信协议为程序的算

11、法，对网络资源的随机需求，利用随机数发生器来模拟。这样的模型称为概率模型。这样的模型可以忠实地模拟现实网络，将有关网络动作的大量信息包含进来，而无须进行解析法中的简化。 网络计算机仿真中的3要素: 1.网络业务需求和网络资源需求模型； 2.系统对这些需求的处理模型； 3.在模型中采用的关于性能分析预测的统计方法。,第1节 绪论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.4 智能技术 人工智能中的专家系统技术在网络管理与控制中得到了广泛的应用。专家系统能够利用专家的经验和知识，对问题进行分析，并给出专家级的解决方案。 在网络管理与控制中运用的专家系统按功能大致分为3类：维护类、开通类和管理类。维护

12、类专家系统提供网络监控、障碍修复、故障诊断功能，以保证网络的效率和可靠性。开通类专家系统辅助制订和实现灵活的网络发展规划。管理类专家系统辅助管理网络业务，当发生意外情况时辅助制订和执行可行的策略。 高速网络的控制和管理对技术提出了更高的要求: 1.高速网络的控制要求高度的实时性； 2.多媒体业务需要同步业务保证； 3.一些新业务(如WWW业务)推翻了传统的使用数据网络方法中的一些假定。,第1节 绪论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.4 智能技术 这些要求对现有的管理与控制方法提出了挑战。因此人们提出了采用先进智能技术解决问题的方案。所谓先进智能技术首先必须具有高速运算机制，其次，还要有

13、自学习、自适应等机制。人工神经网络、模糊技术、遗传算法等技术在此问题上有较好的应用前景。 国际标准化组织(ISO)提出了网络管理与控制的基本模型-系统管理模型。系统管理模型的核心是一对系统管理实体：Manager(管理者)和Agent(代理者)。 在这个模型中，Agent的管理操作完全由远程的Manager控制，管理操作命令和操作结果的传递造成了网络业务量的升高，同时网络管理的实时性也受到了限制。解决这一问题的一个有效方法是采用分布式人工智能中的智能Agent来代替现有模型中的Manager和Agent，使得各个管理实体都自治地、主动地、实时地，同时又相互协同地工作。 因此，人们提出了基于智能

14、Agent的网络管理与控制体系结构，为网络管理与控制的智能化提供基础和平台。,第1节 绪论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.5 国际标准 ISO在80年代末提出了OSI管理框架(management framework)。它确定了OSI基本参考模型与OSI通信资源的管理信息通信方式之间的关系，提供了与通信资源有关的管理信息模型。这些信息被存放在一个为通信资源提供本地接口的管理信息库(MIB)中。 OSI管理框架将管理及其标准划分为5个功能域：故障管理、配置管理、计费管理、性能管理和安全管理。 管理信息标准提供了定义通信资源管理的公共的抽象视图。在抽象视图中，采用面向对象技术将通信资源表

15、示为被管对象。被管对象的接口定义了被管对象可执行的操作和用来报告产生的随机事件的通报。,第1节 绪论,1.4 现代网络管理与控制技术 1.4.5 国际标准 系统管理概览中的管理体系结构被抽象为一对管理应用实体间的通信体系。管理过程通过与一个远程系统相互作用实现对远程通信资源的控制。 在这种简单的体系结构中，一个系统中的管理过程担当管理者角色，而存在于另一个系统中的对应的实体担当代理者角色，管理信息服务(CMIS)完成管理者与代理者之间的通信。管理通信是由公共管理信息协议CMIP完成的。 与OSI管理标准相对应，在基于TCP/IP的网络中，采用的网络管理标准是简单网管协议(SNMP)。SNMP的

16、网络管理模型包括以下元素：管理站、管理代理、管理信息库、网络管理协议。 国际电信联盟电信标准化部门ITU-T提出了电信管理网(TMN)建议，作为管理现代化网络的基盘。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.1 过负荷及其影响 网络过负荷:是指网络在流入的业务量大于设计业务量时所进入的低性能（无效呼叫增多、时延增大等）状态。 网络过负荷的条件: 1.用户可以不受限制地随时发出呼叫（包括发送数据等）， 2.网络具有自动选择路由的能力。 发生过负荷的原因:如网络故障、自然灾害、重大节日、电子投票等等。在这些情况下，由于被叫不通（故障或正被占用），主叫会反复呼叫，这些反复呼叫绝大

17、多数是接不通的无效呼叫，这些无效呼叫又进一步占用交换机及电路设备，使得接通率进一步下降，从而产生恶性循环，使流入网络的业务量猛增，网络进入过负荷状态。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.1 过负荷及其影响 过负荷的控制措施: 周期性地收集网络的负荷信息和设备利用信息；实时地对收集的信息进行汇总处理，计算交换机和电路群的负荷，判断负荷等级；在出现过负荷时采取业务量控制措施。 过负荷控制的两种策略: 1.扩散策略:临时增加迂回路由，减轻拥塞区域的压力。实施扩散策略是需要条件的，也即网中有可被临时调度的电路。这种策略一般在过负荷初期应用。但如果严重过负荷甚至出现了拥塞，扩散

18、策略不但不能减轻网的负担，还会使拥塞现象扩散。 2.保护策略:在严重过负荷状态下只能采取保护策略。保护策略就是限制流入网中的业务量，尤其是那些接通可能性较小的业务量。这种策略是有效解决网络过负荷的最终策略。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.2 电路交换网的业务量控制 网络管理原则： 1. 充分利用一切可使用的电路； 2. 将电路尽量提供给接通可能性大的呼叫占用； 3. 在无电路可进一步调度使用时，优先接通串接电路数少的呼叫； 4. 抑制交换拥塞，防止拥塞扩散。 电路交换网中的两种业务量控制方法： 呼叫量控制和路由选择控制。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业

19、务量控制 2.1.2 电路交换网的业务量控制 呼叫量控制的具体办法有： 1.号码闭塞：阻止或限制对特定目的地的呼叫。这种控制用于目的地发生集中过负荷，以控制对该目的地的呼叫次数。 2.间歇呼叫控制：在单位时间内只允许有限次数的对特定目的地的呼叫通过交换机，使选择路由的呼叫次数不超过设定的上限值。 3.限制直达路由：限制进入一电路群的直达路由的业务量。通常用于减少业务量进入发生拥塞的电路群或者没有迂回路由的交换局 4.电路定向化：将若干双工电路改为单工电路。通常用于加强灾害地区向外呼叫的能力，而限制呼入业务量。 5.电路关闭/示忙/闭塞：暂时停用一部分电路。通常是在交换局出现拥塞现象，又无法采取

20、其他控制措施解决时应用。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.2 电路交换网的业务量控制 路由选择控制的具体办法有： 1.取消迂回路由：这项控制有两项内容，一是阻止业务量从被控制的电路群溢出，用以在网络拥塞状态下限制多段链路连接；二是阻止溢出的业务量进入被控制的电路群，以减少对经过拥塞交换机的迂回路由的试占。 2.跳跃路由：使业务量跳过指定的电路群进入下一路由。用于跳过拥塞的电路群或交换机，用下一路由接续呼叫。 3.临时迂回路由：将拥塞电路群的业务量改送到有空余容量的其他电路群。通常用于在电路群出现拥塞期间，提高呼叫的接通率，改善服务等级。 4.录音通知：在网络出现过负

21、荷时，通知话务员或用户，请他们推迟呼叫等。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.3 分组交换网的拥塞控制 分组交换网产生拥塞的机理：当主机发出的分组数量在通信子网传输容量之内时，它们将全部被送到目的地。然而，当业务量增加太快时，节点机来不及处理便开始丢失分组。分组被丢弃会引起分组的重传，导致业务量进一步上升，引起恶性循环。在业务量非常高的情况下，网络会完全瘫痪，几乎没有分组能够送达目的地。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.3 分组交换网的拥塞控制 分组交换网控制拥塞的方法: 1.缓冲区预分配 如果在通信子网内采用虚电路，则可按下述方法进行拥塞

22、控制。当建立虚电路时，“呼叫请求分组”在通信子网中边走边在途经节点中填写表目，以确定后继数据所要经过的路径和为后继的数据传输预留缓冲区。当呼叫请求分组到达目的节点时，就为数据传输建立了一条虚电路。 2.分组丢弃法 分组丢弃法是在到达分组没有地方存放时采取的方法。但是分组不能只是简单地被丢弃。因为丢弃从相邻节点机来的含有确认信息的分组是不利于消除拥塞的。含有确认信息的分组常常会使节点机释放一个到达分组所占用的缓冲区。然而，如果节点机没有空闲缓冲区，就无法接收含有确认信息的分组来释放缓冲区。解决这个问题的常用办法是为每条输入链路保留一个缓冲区，用来检查所有进入的分组是否为确认分组。,第2节 关键问

23、题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.3 分组交换网的拥塞控制 分组交换网控制拥塞的方法: 3.许可证法: 这种方法是直接限制通信子网中的分组数量。依据通信子网的能力，保持子网中传送的分组的总数不超过某个设定值，从而避免拥塞。在通信子网中有固定数目的“许可证”分组被随机传送。在发送分组时，主机把分组送给它的相邻节点，如果该节点有许可证，分组就可以拾取许可证而被传送。如果没有许可证，则必须等到许可证的到来。当分组被传送到目的节点时，许可证被释放在该节点。这样子网内传送的分组总数不会超过许可证的总数。 4.抑制分组法: 让每个节点机监控其每条输出链路的使用率。每条链路有一个变量u，其值在0

24、到1之间。它反应该条链路最近的使用率。当u值超过设定的阈值时，输出链路就进入告警状态。每来一个新的分组都要查看它的输出链路是否处于告警状态。如果是，则节点机发送一个抑制分组到源端主机，并在抑制分组中指明原分组的目的地。源端主机得到抑制分组后，按一定比例减少发送给特定目的地的业务量。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.4 ATM交换网的业务量控制 ATM交换网业务量控制的必要性:ATMN网络采用统计复用技术，来自不同信息源的信元在相同的缓冲区内排队。由于存在多个信息源同时高速发送信元，使得缓冲区瞬时总输入速率大于信道输出速率的概率，因此如果不采取适当的业务量控制措施，网

25、络的服务质量(QOS)将会出现下降，甚至产生阻塞。 ATM交换网业务量控制的特点:在ATM网中，业务量控制的显著特点就是实时性要求很高，这是ATM网业务量控制的难点。这一特点使得ATM网络的业务量控制难以采用集中控制方式。由于收集信息和发送控制指令的时延，足以使高速业务所产生的过负荷蔓延，而导致网络陷入拥塞状态。因此需要各交换节点具有对拥塞的自律能力，能够迅速采取控制拥塞的早期措施。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.1 业务量控制 2.1.4 ATM交换网的业务量控制 ATM网的业务量控制通常分网络级、呼叫级和信元级三级进行。 1.网络级控制:所谓网络级控制是指在业务量监测中心等场所收集网

26、内的业务量信息，对连接交换节点间的通道容量，即ATM链路的容量进行控制。 2.呼叫级控制:所谓呼叫级控制是指以呼叫时所要求的带宽及服务质量(呼损率、时延)为基础进行呼叫接纳控制。 3.信元级的控制:传统网络中的呼叫从建立到结束，一直将占有固定的容量(带宽)。因此在连接建立以后，对该呼叫不再需要进行拥塞控制。由于ATM网中的业务具有突发性，在接纳呼叫入网后，仍需要通过用法参数控制(UPC)来对被接纳的呼叫的业务量进行监视和控制，保证呼叫的业务量与网络分配给它的带宽保持一致。 漏桶算法是一种有效的UPC算法，可以对入网业务的速率进行监控、调整和平滑，保证入网业务的平均(或峰值)速率不超过被接纳入网

27、时的预置速率，而且容许业务有一定的突发性。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.1 路由选择的作用 路由选择是网络管理与控制的一个基本问题。对于电路交换网来说，路由选择直接关系到全网呼损的大小。同时，在网络过负荷时，组织和选择迂回路由也是疏散业务量的有效手段。对于分组交换网来说，路由选择直接关系到全网的平均时延，合理地选择路由也是避免网络因时延过大进入死锁的关键。同时，路由选择又是与拥塞控制密切相关的。路由选择的基本方法是图论中的最短路算法、最大流算法及最小费用流算法。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.2 电路交换网的路由选择 1) 我国电话交换

28、网的路由选择 传统地，我国自动电话交换网由大区中心、省中心、市中心、县中心4级中心及其它们之间的电路构成。但现在，4级网络已经基本过渡到了2级网络。 长途电路分为基干路由、低呼损直达路由、高效直达路由。 路由选择的基本原则： 1.确保传输质量和信令信号的可靠传输。 2.路由选择应有明确的规律性，确保路由选择不出现死循环。 3.路由选择应首先选择串接段数少的路由。 4.能够在低等级网络中疏通的话务尽量在低等级疏通。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.2 电路交换网的路由选择 1) 我国电话交换网的路由选择 我国自动电话交换网的路由选择规则是： 1.每个交换中心呼叫某一目的

29、局的路由数量最大为3条； 2.有高效直达路由时的选择顺序为：高效直达路由、迂回路由、基干路由； 3.无高效直达路由时的选择顺序为：跨级或跨区路由、基干路由； 4.发话区的路由选择顺序为自下而上，收话区的顺序为自上而下； 5.为了使低等级交换中心话务尽可能在低等级交换中心之间疏通。 6.在路由选择中遇低呼损路由不再溢出，路由选择终止。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.2 电路交换网的路由选择 2) 动态路由选择 所谓动态路由选择，就是一个发端交换局至某个收端交换局的接续，可以选择的路由及路由选择顺序是随着时间或随着网中负荷的变化而变化的。 动态路由选择分为时变动态路由选

30、择和状态动态路由选择两种。 时变动态路由选择是交换局的路由选择随着时间而变化。在不同时间，路由选择顺序是不相同的。即利用跨时区的网络东部和西部忙时不同的规律，充分利用网络资源。 状态动态路由选择是交换机的路由选择随着网络状态的变化而变化。这是根据网络当前的运行状态，即交换机和局间电路的负荷忙闲程度来确定路由的技术。它与时变路由选择方式一样，能够充分利用网络资源。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.3 分组交换网的路由选择 分组交换网对路由选择方法的基本要求： 1.正确性：确保分组从源节点传送到目的节点； 2.简单性：实现方便，软硬件开销小； 3.可靠性：能长时间无故障运

31、行； 4.公平性：每个节点都有机会传送信息； 5.最优化：尽量选取好的路由。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.3 分组交换网的路由选择 分组交换网路由选择方法的分类: 按源节点发送分组的方式分为扩散式、选择扩散式和单路式三种。 在单路式路由选择中，按照适应性可分为自适应式和非自适应式。 非自适应式不能依据当前实际业务量和拓扑结构来选择路由，而只能按事先设计好的路由传送； 自适应式能较好地适应网络中的业务量和拓扑结构的变化，但实现难度大开销多。自适应算法又分为孤立式、集中式和分布式。 简单路由选择算法: 1.扩散式和选择扩散式 2.随机式 3.固定式单路由算法 4.固定

32、式多路由算法,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.3 分组交换网的路由选择 最短路由选择算法: 1.集中式路由选择算法:网络中有一个路由控制中心(RCC)。每个节点定期地发送它的状态信息到RCC。RCC收集所有节点报告的信息并为每个节点计算出一张最佳路由表，然后发送到各个节点。 2.孤立式路由选择算法:节点选择分组输出的路由时，不与其他节点交换信息，仅依靠节点本身拥有的信息。 a.热土豆算法(Hot Potato):当节点收到一个分组后，为了让分组尽快脱手(即离开本节点)，将分组放在该节点最短的输出队列中，而不管该分组的目的节点是什么。 b.静态路由选择和热土豆算法相结合

33、的算法:在输出队列长度不超过某个限定值时，采用静态最佳选择(固定式)，在静态权重太低时，按热土豆算法选择路由，最后将静态权重和队列长度都量化，按综合值来选择输出路由。 c.反向学习算法:根据入分组中的路由信息来判断已有的路由信息，如果入分组中指出的路由比原来已有的路由好，用该路由代替原来的路由，经过反复学习比较得到最佳的路由选择表。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.3 分组交换网的路由选择 最短路由选择算法: 3.分布式路由选择:每个节点与其相邻的各个节点交换路由信息，根据交换后的信息制定新的路由表，当网络拓扑结构或业务量发生变化时，都反映在交换来的路由信息上。分布式

34、路由算法属于自适应式路由算法。 4.分层路由选择算法:在大型网络中，由于节点数目大，每个节点的路由表很大。当分组进入节点后，为选择分组的出口路由CPU扫描路由表所耗费时间很长，节点间交换路由的分组也要占用更多的链路容量。为了解决节点数目增多带来的问题，可以分层组织网络节点。采用分层路由选择(Hierarchical Routing)时，将通信子网中的节点划分为若干个区，每个节点知道在本区内如何选择路由，同时也知道如何把分组送到其他区，但并不知道其他区的拓扑结构。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.4 ATM交换网的路由选择 ATM采用连接型传输模式，在基于VP的网络中，

35、相邻交换机之间建立多条虚通道连接(VPC)。同一对交换机之间的所有VPC被称为一个虚通道连接组(VPG)。这种网络的路由选择控制可被划分为两级：第一级为接续路由选择控制，第二级为电路群选择控制。 接续路由由发端交换机到收端交换机之间的多个VPG链接而成。接续路由选择是指发端交换机面向收端交换机进行的接续路由选择。但是，需要中继交换机进行构成接续路由的VPG的选择。对两个节点间特定的业务来说，首先试接的第一接续路由是确定的。第一接续路由以外的接续路由被称为迂回路由。接续路由选择通常是指对迂回路由进行的选择。 为了避免增加操作代价，一般迂回路由的设立与带宽特性及时间无关。另外，考虑接续时延，对迂回

36、路由的选择次数也进行限制。接续路由选择失败被称为呼损。 另一方面，所谓电路群就是指VPC，电路群选择就是指从VPG中选择VPC。在电路群选择中，一个VPC被作为一个候选电路群看待，所有VPC都能够进行试接。对于各个接续路由，全部可选择的电路群所构成的路由表是唯一的。电路群选择失败被称为闭塞。,第2节 关键问题及其理论与技术,2.2 路由选择 2.2.4 ATM交换网的路由选择 路由选择方式: 1.持续选择方式:在呼损/闭塞发生时选择前一次采用的迂回路由的方式。 2.随机选择方式:在呼损/闭塞发生时随机选择迂回路由的方式。 3.最小负荷选择方式:最小负荷选择方式采取选择最空闲的路由的策略。目的在

37、于均衡业务负荷。由于在选择迂回路由时试接的是“最佳路由”，因此原则上没有必要进行多次试接。 4.周期式最小负荷选择方式:周期式最小负荷选择方式将进行最小负荷选择的条件周期化，从而减小操作的负荷。 5.繁忙顺序选择方式:按照繁忙顺序选择路由的方式。采用这种方式是为了避免分散剩余带宽，使宽带呼叫能够被接受。显然，这种方式要求允许多次试接。,第3节 网络管理体系结构,3.1 OSI系统管理体系结构 3.1.1 传统的网络管理方法 传统的网络管理方法:对应不同的业务和资源存在不同的操作、管理、维护和开通(OAM当日志被充满时，停止登录。 当日志中的记录数达到设定的阈值时可以发出通报，提醒管理者采取适当

38、措施。 日志记录是具有只读属性的对象，它们的属性包括记录标识符，记录被登录到日志中的时间以及与被登录的事件报告有关的数据。,第3节 网络管理体系结构,3.1 OSI系统管理体系结构 3.1.4 系统管理的支持服务 3.访问控制 管理者发出的对被管对象的每个操作都能够受到访问控制。通过代理者进程进行这种控制是代理者的一个功能。访问控制参数的读取和修改也作为被管对象来定义。即定义需要进行访问控制的对象和操作，以及可以在这些对象上进行这些操作的管理者。,第3节 网络管理体系结构,3.2 公共管理信息协议(CMIP) 3.2.1 管理信息通信 在OSI系统管理标准中，应用层中与系统管理应用有关的实体被

39、称为系统管理应用实体(SMAE)。SMAE有3个元素：联系控制元素(ACSE)、远程操作服务元素(ROSE)、以及公共管理信息服务元素(CMISE)。 OSI管理信息采用连接型协议传送，管理者和代理者是一对对等实体(peer entities)，通过调用CMISE来交换管理信息。CMISE提供的服务访问点支持管理者和代理者之间的联系(association)。CMISE利用ACSE和ROSE来实现管理信息服务,第3节 网络管理体系结构,3.2 公共管理信息协议(CMIP) 3.2.2 公共管理信息服务(CMIS) 所有管理功能都要利用CMISE提供的公共管理信息服务(CMIS)完成管理者与代理

40、者之间的通信。通过CMIS可以完成获取数据、设置和复位数据、增加数据、减少数据、在对象上进行动作、建立对象和删除对象等操作。通过CMIS还可以传送事件通报。 CMISE为管理者和代理者提供的CMIS服务有以下7种：1.M-EVENT-REPORT：向对等实体报告发生或发现的有关被管对象的事件。2.M-GET：通知对等实体提取被管对象的信息。3.M-CANCEL-GET：通知对等实体取消前面发出的M-GET请求4.M-SET：通知对等实体修改被管对象的属性值。5.M-ACTION：通知对等实体对被管对象执行指定的操作。6.M-CREATE：通知对等实体创建新的被管对象实例。7.M-DELETE：

41、通知对等实体删除被管对象的实例。,第3节 网络管理体系结构,3.2 公共管理信息协议(CMIP) 3.2.3 公共管理信息协议(CMIP) OSI通信协议分两部分定义，一部分是对上层用户提供的服务，另一部分是对等实体之间信息传输协议。在管理通信协议中，CMIS是向上提供的服务，CMIP是CMIS实体之间的信息传输协议。在CMIS的元素和协议数据单元(PDU)之间存在一个简单的关系，即用PDU传送服务请求、请求地点和它们的响应。 CMIP的所有功能都要映射到应用层的其它协议上实现。管理联系的建立、释放和撤销通过联系控制协议(Association Control protocol)实现。操作和事

42、件报告通过远程操作协议(Remote Operation Protocol)实现。,第3节 网络管理体系结构,3.2 公共管理信息协议(CMIP) 3.2.3 公共管理信息协议(CMIP) 系统管理可以由不同的协议体系来支持。它们的主要差别在于网络层及其以下层属于不同的协议族。 CMIP所支持的服务是7种CMIS服务。与其它通信协议一样，CMIP定义了一套规则，CMIP实体之间按照这种规则交换各种协议数据单元(PDU)。 PDU的格式是按照抽象语法描述1(ASN.1)的结构化方法定义的。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.1 TCP/IP网络管理协议的发展 ICMP(

43、Internet Control Message Protocol)是基本TCP/IP协议族中提供的可用于网络管理的协议。ICMP提供了从路由器或其它主机向主机传送控制信息的方法。 echo/echo reply消息对和timestamp/timestamp reply消息对是ICMP对网络管理所提供的最有用的两个消息对。前者提供了测试主机间是否能够通信的机制，后者提供对网络延迟特性进行取样的机制。 ICMP消息可被用来开发简单有效的管理工具。最明显的例子是广泛应用的分组互联网络探索(PING)程序。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.1 TCP/IP网络管理协议的发

44、展 1987年11月发布了简单网关监控协议(SGMP)，成为提供专用网络管理工具的起点。随后，SNMP(简单网络管理协议)以SGMP的升级版的形式被提出。 1993年提出SNMPv2,1996年提出SNMPv2的修订版，在功能上对93年版进行了改进，但去掉了其中的安全机制。 1998年提出SNMPv3,包含了SNMPv1和SNMPv2的功能，并加入了安全机制。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.2 SNMP基本框架 1) 网络管理体系结构(Network management architecture) SNMP模型中的关键元素：管理站、代理者、管理信息库、网管协议。

45、 管理站(management station):一般是一个独立的设备，也可以是共享系统的一个能力。管理站被作为网络管理员与网络管理系统的接口。它的基本构成为：一组具有分析数据、发现故障等功能的应用程序；一个用于网络管理员监控网络的接口；将网络管理员的要求转变为对远程网络元素的实际监控的能力；一个从所有被管网络实体的MIB中抽取信息的数据库。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.2 SNMP基本框架 1) 网络管理体系结构(Network management architecture) 代理者(management agent):一些关键的平台，如主机、网桥、路由器及

46、集线器等可以装备SNMP的代理者，从而使这些平台能够获得管理站的管理。代理者对来自管理站的信息请求和动作请求进行应答，并异步地为管理站报告一些重要的意外事件。 管理信息库(MIB):管理网络资源的方法是将它们表示为对象。所谓对象是一个表示被管资源某一方面的数据变量。对象的集合被称为管理信息库MIB。MIB作为设在代理者处的管理站访问点的集合。对象被标准化为跨越系统的类。管理站通过读取MIB中对象的值来进行网络监控。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.2 SNMP基本框架 1) 网络管理体系结构(Network management architecture) 网络管理

47、协议:管理站和代理者之间通过网络管理协议通信，SNMP通信协议主要包括以下能力：Get：管理站读取代理者处对象的值；Set：管理站设置代理者处对象的值；Trap：代理者向管理站通报重要事件。 2) 网络管理协议体系结构(Network management protocol architectrure) SNMP被定义在TCP/IP协议族的应用层，它通过用户数据报协议(UDP)来操作。在管理站中，管理者进程通过SNMP完成网络管理。SNMP在UDP、IP及有关的特定网络协议(如，Ethernet, FDDI, X.25)之上实现。 每个代理者也必须实现SNMP、UDP和IP。由代理者进程解释S

48、NMP的消息和实现对MIB的访问。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.2 SNMP基本框架 3) 陷阱引导轮询(Trap-directed polling) 如果管理站负责大量的代理者，而每个代理者又维护大量的对象，则管理站难以及时地轮询所有可读数据。因此管理站采取陷阱引导轮询技术对MIB进行控制和管理。 陷阱引导轮询技术：先设立一个最长的周期(比如一天)，管理站在这个最长周期之内至少能够对所有掌握关键信息(如接口特性、基本性能统计)的代理者轮询一遍。而一旦获得了这些关键信息，管理站便降低轮询频度甚至停止轮询。而由代理者负责向管理站报告异常事件。管理站一旦得知异常情况

49、，可以直接访问报告事件的代理者或它的相邻代理者，对事件进行诊断或获取关于异常情况的更多的信息。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.2 SNMP基本框架 4) 代管(Proxies) 为了管理没有装载SNMP的设备，SNMP提出了代管代理者的概念。SNMP的代管代理者既要装载SNMP代理者协议，也要装载与托管设备进行通信的协议。管理站在管理托管设备时，先将命令发给代管代理者，由它进行协议转换后转发给托管设备，托管设备的响应也要先发给代管代理者，由它进行协议转换后转发给管理站。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.3 SNMPv2 1.管理信息结构

50、(SMI) SNMPv2的SMI是建立在SNMP的SMI基础之上的。它对被管对象和MIB提供了更加详尽的说明书和更加丰富的文件。SNMPv2的SMI几乎就是SNMP的SMI的超集。SNMPv2的SMI提出了关于对象定义、概念表、通报定义等方面的规范。 对象定义中，SNMPv2将对象的数据类型分为simple和application-based两类。 simple数据类型包括:INTEGER、OCTET STRING、OBJECT IDENTIFIER application-based数据类型包括:IpAddress、Counter32、Counter64、Unsigned32、Gauge32

51、、TimeTicks、Opaque、BITS。与SNMPv1相比增加了Unsigned32和Counter64。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.3 SNMPv2 1.管理信息结构(SMI) 与SNMPv1相同，SNMPv2的Table包含0或正整数个行，每行之中包含1个或多个标量对象。采用INDEX或AUGUMENTS短语指定一个对象，由该对象的值来唯一地区分表中各行。 SNMPv2的一个非常重要的改进是提供了对table的整行进行create和delete操作的能力。 SNMPv2提供了一个NOTIFICATION-TYPE macro,来定义由SNMPv2实体

52、发出的报告异常情况的信息(通报)。,第3节 网络管理体系结构,3.3 SNMP体系结构 3.3.3 SNMPv2 2. SNMPv2的分布式管理策略 SNMPv2既支持高度集中化的网络管理策略，也支持分布式的网络管理策略。在分布式的情况下，一些系统同时担任管理者和代理者两种角色。在代理者角色中，系统将从上级管理系统接受命令。某些命令与代理者处的MIB有关，另外一些命令要求代理者作为远程设备的代管者。代管代理者以管理者身份访问远程设备的信息，然后再以代理者身份将这些信息传给上级管理者。 3.SNMPv2增加的协议操作 SNMPv2增加了GetBulk和Inform两个协议操作。前者是用来获取大批数据的，而后者提供了管理者与管理者之间传递随机通报的途径