（计算机应用技术专业论文）移动代理技术在网络管理系统中的应用研究与部分实现.pdf

移动代理技术在网络管理系统中的应用研究与部分实现 摘要 随着计算机网络技术的飞速发展，i n t e m e t 已经渗透到社会生活 的各个方面，并发挥着越来越重要的作用。特别随着近年来i p v 6 、无 线局域网等技术的不断成熟和应用，计算机网络呈现出新的发展趋 势。一方面，网络规模进一步扩大，复杂性提高，各种应用也越来越 丰富；另一方面，网络表现出更强的异构性，对灵活性和可扩展性的 要求也越来越高。作为计算机网络体系的组成部分之一，网络管理的 重要性日益提高。网络管理系统对保证网络正常高效运行，为用户提 供满意服务起着关键性作用，同时，网络管理技术的发展也成为网络 自身发展的制约因素之一。 目前，大多数网络管理系统都是通过简单网络管理协议( s 皿) 实现。但传统的s n m p 网络管理体系基于一种管理者代理者 ( m a n a g e r a g e n t ) 模型，具有一定的局限性，并且在管理上缺乏足 够的灵活性和智能性。特别当网络规模剧增、被管节点较多、网络异 构性加剧的情况下，这种集中式的网络管理方式已经越来越不适应新 一代网络的管理需求。 移动代理技术作为一种近几年来兴起的代理技术，具有移动性和 智能性等特点，通过将其与网络管理技术相结合，能够大大提高网络 管理系统的灵活性和可扩展性，解决传统集中式s n m p 网络管理的 不足，使整个网络管理系统的性能得到很好的改善。 本文首先回顾了网络管理技术的发展历程，介绍课题相关的研究 概况。第二章对s n m p 网络管理的相关内容做了阐述。在第三章中 引入移动代理技术，对其概念、原理、特点和标准化等进行了详细介 绍，并考察分析了目前主流的一些移动代理平台。第四章主要研究移 动代理技术在网络管理系统中的应用，并着重介绍了开发中所采用的 a g l e t 平台。第五章是基于移动代理的网络性能管理模块的设计实现， 包括一个基于移动代理的i p v 6 性能管理系统的实现。在本文的最后， 利用理论分析和相关试验，对基于移动代理的网络管理系统从系统响 应时间和网络流量开销两方面作了评估和总结，并对一些后续工作进 行了展望。 关键词：网络管理系统、s n m p 、移动代理、j a v a 、a g l e t 平台 北京i i m 电大学硕士论文 t h er e s e a r c ha n dn u 誓i i m p l e m e n t a t i o no f m o b i l ea g e n tb a s e dn e t w o r km 队n a g e m e n t s y s y e m 昕出t h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r k t e c h n o l o g y ji n t e r a c t h a sb e e np l a y i n ga ni n c r e a s i n g l yi m p o r t a n tr o l ei no u rl i f e e s p e c i a l l y r e c e n ty e a r s ，a p p l i c a t i o no f n e wt e c h n o l o g i e ss u c ha si p v 6a n dw l a n a r ew i d e l yd e l p o y e d ，t h ed e v e l o p 饥n do f n e t w o r ki sc h a n g i n gc o n s t a n t l y n o w a d a y s ，t h en e t w o r ks c a l ei sf a s te x t e n d i n g ，n e t w o r ka p p l i c a t i o n sa r e m o r ec o m p l e xa n dm u t i p l y i n g o na n o t h e rh a n d ，t h eh e t e r o g e n e o u s n e t w o r kr e q u i r e sm o r ef l e x i b i l i t ya n ds c n a b i l i t y , a sp a r to fc o m p u t e r n e t w o r ka r c h i t e c t u r e ，n e t w o r km a n a g e m e n ti sm o 南a n dm o r ei m p o r t a n t ag o o dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ( n m s ) s h o u l dh e l pn e t w o r k sf u l l y e x e r tt h e i rf u n c t i o n sa n do f f e rt h eu s e r sw i t hs a t i s f a c t o r ys e r v i c e s c u r r e n t l y ，m o s tn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m so p e r a t es n m p ( s i m p l e n e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) w h i c hb a s e do nam a n a g e r a g e n tm o d e l i nc e r t a i nc i r c u m s t a n c e s ，t h i sm o d e lh a sal o to fs h o r t c o m i n g sb o t hi n f l e x i b i l i t ya n di n t e l l i g e n c e t h e r e f o r et h e 虹a d i t i o n a lc e n t r a l i s e ds y s t e m d e v o i d so f t h ea b i l i t yo f m a n a g i n gc o m p l e xa n dh e t e r o g e n e o u sn e t w o r k s i nr e c e n ty e a r s ，m o b i l ea g e n tt e c h n o l o g yh a sp r o v i d e dan e ws o l u t i o n t on e t w o r km a n a g e m e n t ，s i n c ei t sm o b i l i t ya n di n t e l l i g e n c ec a l lg r e a t l y i m p o r v et h ef l e x i b i l i t ya n dt h ep e r f o r m a n c eo f n m s t h i sd i s s e r t a t i o nf i r s t l yr e v i e w e dt h ed e v e l o p m e n th i s t o r yo f n e t w o r k m a n a g e n t ，a n ds o m er e l a t e dr e s e a r c hw o r k s c h a p t e r2b r i e f l yi n t r o d u c e d s n a 4 pn e t w o r km a n a g e m e ma n ds o m ep r o b l e m sa b o u ti t i nc h a p t e r3 m o b i l ea g e n tt e c h n o l o g yd e t a i l si sd e s c r i b e d ，i n c l u d ec o n c e p t i o n ， p r i n c i p l e s ，f e a t u r e s ，s t a n d l i z a t i o na n ds o m ei m p o r tm o b i l ea g e n t p l a t f o r i l l s c h a p t e r4m a k e sad e t a i l e dd i s c u s s i o na n dr e s e a r c ho nm o b i l e a g e n tb a s e dn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e r n c h a p t e r5i sd e s c r i b e d 伍e d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fm o b i l ea g e n tb a s e dn e t w o r kp e r f o r m a n c e m a n a g e m e n t ，i n c l u d eai p v 6p e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e mu s i n g m o b i l ea g e n tt e c h n o l o g y f i n a l l y 。t h et h e o r e t i c a la n a l y z a t i o na n ds o m e e x p e r i m e n t sa r ep e r f o r m e d t oe v a l u a t et h ep e r f 0 1 t l l a n c eo f t h es y s t e m , a n d a i s od r a w e dc o n c l u s i o n sa n dc o n s i d e r a t i o n sf o rf u t u r ew o r k k e yw o r d s ：n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，s n m p ，m o b i l ea g e n t ， j a v a ，a g l e ts d k i i 北京邮电大学硕士论文 目录 圈2 1m i b 树型结构7 图2 2s n m p 协议体系结构。8 图2 3s n m p 网络管理系统结构模型9 圈2 4i p 网络管理m i b 的发展演进1 0 袭2 1r f c 2 4 6 5i p v 6 - m _ i b 管理对象1 1 图2 5l m u x 下命令行方式获取i p v 6 流量数据1 1 图3 i 移动代理系统示意圈1 3 图3 2 移动代理与k p c 的区别1 4 图3 _ 3 移动代理系统体系结构1 4 图3 4m a s i f 概念模型框架1 8 图3 5a g l e t s 代理服务器结构2 2 图4 1 基于移动代理的网络管理体系模型2 3 图4 2 移动代理网络管理体系模型算法流程2 4 图4 3m a 与s n m p a g e n t 的交互2 5 图4 4 移动代理网管系统模型的改进2 6 图4 5 基于移动代理的网络拓扑发现方案横型2 8 图4 7a g l e t s 对象模型3 2 图4 8 a g l e t s 系统体系结构3 2 图4 9a g l e t st a h i t ig u i 3 3 图5 1 试验环境示意国。3 5 表5 1 试验设备配置情况3 6 表5 2a g l e t s 事件( e v e n t ) 。3 8 图5 2 存放a r r a y 的v e c t o r 结构3 8 图5 4 基于移动代理的网络性能管理系统结构4 l 图5 5 系统工作流程图4 3 图5 6 移动代理工作流程4 4 北京帅电大学硕士论文 目录 表5 3s n m p a p i 产品比较4 5 图5 7i p v 6 流量统计图4 8 表6 1 试验一结果( 集中式轮询) 5 0 表6 2 试验一结果( 移动代理方式轮询) 一5 l 图6 1 响应时间分析( 节点数固定) 5 1 表6 3 试验二结果( 集中式轮询) 5 2 表6 4 试验= 结果( 移动代理方式轮询) 5 2 图6 , 2 响应时间分析( m i b 对象数固定) 5 3 图7 1 基于移动代理的网络管理系统整体部署框架图5 4 v 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：鱼堡日期：塑! ：兰：堇 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：塑堡 导师签名： 弓马 日期： 2 u i ，譬、占 日期：型! ：圣堑： 北京邮电大学硕士论义 1 1 引言 第一章绪论 进入二十世纪以来，i n t e m e t 保持高速发展，计算机网络技术日新月异，网 络的规模也继续急剧扩张。特别随着i p v 6 、无线局域网等技术的不断成熟和应 用，计算机网络呈现出以下发展特点：网络规模不断扩大，网络复杂性和集成度 不断增加，对网络性能和智能化的要求越来越高、网络的异构性也越来越强。网 络管理系统作为计算机网络体系的重要组成部分，对保证计算机网络正常高效运 行、为用户提供令人满意的服务起着关键性作用，其管理能力和自身性能直接影 响着网络的运行效率，同时，计算机网络的发展和各种新网络技术的兴起也对计 算机网络管理系统提出了更高的要求。 网络管理系统的任务可归纳为：收集网络中各种设备和系统的工作参数及运 行状态信息；处理收集到的各种信息，并以各种预期方式呈现给网络管理人员； 接受网络管理人员的指令或根据对上述信息的处理结果向网络中的设备发出控 制指令，即实施网络控制功能，同时监控指令执行结果；保证网络设备按照网络 管理系统的要求工作。 根据国际标准化组织i s o 对网络管理行为的分类，网络管理系统的功能可划 分为以下五个部分： ( 1 ) 故障管理( f a u l tm a n a g e m e n t ) ：对来自硬件或路径节点的报警信息进行 检测、报告和存储，并进行故障的诊断、隔离和排除。 ( 2 ) 配置管理( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) ：确定设备的位置、名称和相关 细节，记录并维护设备参数表；初始化、启动和关闭网络或网络设备；维护、增 加和更新网络设备以及调整设备之间关系等。 ( 3 ) 性能管理( p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ) ：从被管理设备中收集与网络性能 有关的数据，分析和统计历史数据，建立性能分析模型，预测网络性能的长期趋 势，并根据分析和预测结果对网络拓扑结构和参数进行调整。 ( 4 ) 安全管理( s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) ：保证网络用户和网络资源不被非法使 用，确保网络管理系统本身不被未经授权的用户访问。 ( 5 ) 计费管理( a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ) ：记录用户对网络资源的使用情况。 1 2 网络管理技术的发展与演进 计算机网络管理技术是伴随着计算机网络一起成长和发展的。8 0 年代中期， i s o 和c c i t t 联合制定了公共管理信息规范( c m i s ) 和公共管理信息协议 ( c m p ) ，i e t f 颁布了s n m p 和基于t c p i p 的c m i p ，这些都可归属于基于协 议的管理技术；9 0 年代中期，以c o r b a 为代表的基于对象的管理技术成为主 流；9 0 年代末至今，基于w e b 、基于策略和基于移动代理等的管理技术逐渐成 为研究的热点。 1 2 1 基于协议的网络管理 目前最主要的基于协议的网络管理体系结构主要有两种，一是o s i 的公共管 北京邮电大学硕士论文 绪论 理信息协议( c m i p ) ，二是i e t f 的简单网络管理协议( s n m p ) 。 c m i p 采用了面向对象的技术，提供了基于o s i 环境下的分布式网络管理解 决方案，它提供了丰富的操作命令，并且具有完善的安全机制进行认证和控制管 理信息的访问，克服了s n m p 安全性方面的不足。但由于c m i p 过于复杂，运 行资源要求较高，极大地阻碍了其实现和推广。 s n m p 提出于1 9 8 8 年，最初用于基于t c p i p 协议的网络管理上，它的最大 优点就是简单、易于实现，这也体现了网管系统实现中的一个原则，即网管功能 的实现对网络正常运行的影响应该尽可能的小。s n m p 的另一优点就是扩展性 好，可以很容易地被扩展以满足新的需要，s n m p v 2 和s n m p v 3 的推出就是 s n m p 具有良好扩展性的体现之一。 凭借着上述特点，s n m p 得到了迅速的发展和广泛的应用，已经成为计算机 网络管理事实上的行业标准，目前大多数计算机网络设备厂商的产品以及支持网 络的操作系统都内置支持s n m p 协议。 1 2 2 基于w e b 的网络管理 目前基于w e b 的管理标准主要有两种。 一是基于w 曲的企业管理标准( w b e m ：w 曲b a s e de n t e r p r i s em a n a g e m e n t ) ， 其基本思想是采用面向对象方式，从网管需求中抽象出各类管理数据对象，在实 际网络中这些可通过相应的协议( s n m p 、c m i p 等) 从相应的网络资源中收集 到。w b e m 提出了一种新的网络管理架构、管理协议和管理轮廓，并定义了一 种对象管理器。w b e m 的设计目的是为了克服现有管理程序的缺陷，它可以容 纳现有的管理标准和协议，对不同的管理平台提供的分布式管理服务进行集成。 另一个基于w e b 的管理标准是s u n 公司提出的j a v a 管理应用程序接口 ( j m a p i ) 。j m a p i 为异构网络的无缝管理提供了一组丰富的扩展对象及方法， 包括用户界面类型向导、管理视图模块a v m 、基本对象接口、管理容器接口、 管理事件报告接口、管理协议接口、管理数据接口、s n m p 接口和a p p l e t 集 成接口等。j m a p i 使得使用一种语言来开发异构环境的网络管理软件成为可能， 并缩短了开发系统的周期。 目前已经有很多厂商提供基于w e b 的网管产品，如m m 的n e t v i e w 等。于 w e b 的网管解决方案能有效地降低网络管理的成本，具有良好的性能价格比。 1 2 3 基于对象的网络管理 面对不同厂商提供的硬件、软件、网络及数据库，网管系统开发人员经常遇 到管理和集成异构环境的问题，因此出现了基于分布式对象技术和多级应用系统 的解决方案。公共对象请求代理体系结构( c o r b a ) 是由对象管理小组( o m g ) 为开发面向对象的应用程序提供的一个通用框架结构，利用对象请求代理( o r b ) 作为组建通讯的软件总线，用户可以透明地访问信息，而不必知道目标所在的软 硬件平台或所在网络的具体位置。o m o 还规定了接口定义语言( i d l ) 和应用 程序接口( a p i ) ，以便来自不同厂商的o r b 之间的客户机服务器对象可以相互 作用。客户可透明地激活一个位于本机或网络的服务器对象的一个方法，由o r b 来截获此调用并负责寻找能完成该请求的一个对象，然后进行参数传递，激活相 应方法并返回结构，而无需了解目标对象所在的位置、所采用的编程语言和操作 系统等。c o r b a 规范颁布以后，立即成为众多厂商和科研部门的研究热点。采 2 北京邮电大学硕士论文 用c o r b a 实现s n m p 网络管理应用的主要优点有： 应用程序可移植跨越多个网络管理平台 生成一组可重用的基于s n m p 的被管资源类库 可利用已为网元定义好的标准化的m i b 变量库 可降低开发s n m p 代理腔用程序所需的知识和技巧 以对象为中心，采用同一协议通信，跨平台跨网络解决异构分布环境的管理 仍是未来网络管理的一个研究重点。 1 2 4 基于策略的网络管理 基于策略的网络管理( p o l i c yb a s e dn e t w o r km a n a g e m e n t ，p b n m ) 是近几 年迅速发展起来的研究领域，旨在向网络管理的智能化方向发展。基于策略的网 络管理一方面消除了以设备为中心的传统方法常常引发的许多网络配置差错，大 大提高了管理效率和可伸缩性，并使网络管理者把工作的重点着眼放在业务的需 求而不是设各配置的细节上，从而提高了管理的抽象化程度；另一方面，策略做 为沟通管理目标和管理操作的桥梁，独立于具体的实现。策略定义了各种管理行 为何时执行，而没有定义该管理行为的具体动作。这就允许在不中断网络服务的 条件下，无需重新编程，只要修改相应的管理策略就能改变管理系统的行为和属 性，从而提高了系统的可重用性。 对策略的管理是基于策略的网络管理系统的核心，它通过系统的管理策略库 控制和管理着整个系统的管理策略，包括用户管理策略、信息与应用管理策略、 安全管理策略、计费管理策略以及整个系统的协调策略等。通过策略管理中心， 可容易地实现管理机制和管理策略的分离，从而极大地方便对网管系统的维护和 扩展，以及管理人员对管理策略的调整。 1 2 5 基于移动代理的网络管理 随着计算机网络规模和技术的不断发展，传统的s n m p 集中式管理模式开 始暴露出诸多弊端，已经越来越不能适应规模快速增长中的网络网管的需求，新 型的分布式网络管理逐渐成为研究热点。在这样的发展趋势下，以解决异构环境 中软件互操作性为目标的的软件代理( s o i w a r ea g e n t ) 理论开始被引入到计算机 网络管理中，成为代理技术最有潜力的应用领域之一。 作为代理技术之一的移动代理( m o b i l ea g e n t ) 是一种能够自主迁移到远端 执行的程序，它可在本地或远程控制下动态链接并自动执行，具有移动性、自治 性、智能性等优点。基于移动代理的网络管理模型能够改善网管系统的整体性能 和可扩展性，并具有分布性、灵活性、主动性和可靠性等特点，克服了传统集中 式管理的主要缺陷。 1 3 国内外关于基于移动代理的网络管理研究现状 代理( a g e n t ) 技术源于2 0 世纪7 0 年代末的人工智能领域，移动代理作为 a g e n t 技术与分布式计算相结合产物，也已经有了很长的研究时间，目前各种移 动代理平台据统计已达上百种之多。 尽管人们对移动代理的研究已经有了很长时间，但是关于移动代理技术在网 络管理中的应用研究相对起步较晚，1 9 9 1 年由c o l u m b i a 大学y e m i n i 等提出委 北京邮电大学硕士论文 托管理( m b d ：m a n a g e m e n tb yd e l e g a t i o n ) 的概念可以看作是移动代理在网络管 理中的应用思想的萌芽。但是在9 0 年代末之前，移动代理技术与网络管理的结 合研究始终没有引起人们足够的重视，直到1 9 9 7 年以后，随着网络技术和互联 网应用的普及，人们才逐渐发现使用移动代理可以解决许多用传统方法不能有效 解决的问题，随之移动代理技术迅速成为人们关注的热点，基于移动代理的网络 管理研究也进入了崭新的阶段。 国内在这方面的工作大致始于1 9 9 9 年以后，根据移动代理技术在网管环境 下的应用特点，研究内容可以划分为三个方向：基于移动代理的网管体系结构研 究、移动代理平台与网管系统互通的增强性研究、移动代理在网络管理中的应用 研究( 性能管理、故障管理、业务管理等) 。 截至目前，国内外许多大学和科研机构对移动代理应用于网络管理的研究已 经做了很多工作，并且取得了大量成果。其中比较成熟、e b 较有代表性的有：加 拿大c a r l e t o n 大学的“网络管理与人工智能实验室”，将简单的“移动代码( m o b i l e c o d e ) ”用于网络管理，为网络管理者提供一套能够与网络中节点上a g e n t 交互 的工具。b i e s z c z a d 等人在理论上描述了移动代理技术在网络管理中的应用，通 过其自身的经验列举了网络管理各个方面的应用，但是没有具体实现方案。 g a v a l a s 等人提出了移动代理在网络监控数据的大量传输、数据的收集以及 s n m pt a b l e 的自动搜索等方面的应用，分析了移动代理在网络管理中的带宽应 用问题，并做了移动代理在网络监控管理方面应用的一些具体工作，但是没有描 述与传统的基于s n m p 网络管理系统的兼容性问题，也没有提出具体的基于移 动代理的管理框架。r o b e r tp i n h e i r o 等人描述了一个概念上的模型，该模型利用 移动代理收集网络上不断变化的与网络管理相关的数据，不时计算网络的状态， 并且重点研究了集成网络的监控数据与移动代理的自适应机制。a n t o n i o 等人构 造了一个原型系统，采用移动代理平台m a p ( m a p 使用c o r b a 作为底层传输 代码和数据通信机制) 实现，并描述了基于m a p 平台的网络管理系统相对于传 统基于s n m p 的网络管理系统的优点。p a g u r e k 等人详细讨论了移动代理与 s n m p 相结合的必要性，他们使用现有的d p i 协议并提出r d p i 协议加强移动代 理与s n m p 的交互，r d p i 协议是使移动代理与s n m p 共存的协议，移动代理通 过v m c 访问核心服务，v m c 通过d p i r d p i 协议与s n m p 通信，该框架通过 d p i p d ) p i 协议扩充了现有网络管理协议，以便移动代理与s n m p 更好地进行交 互。m a r i o 等人描述了一个定量的模型，该模型提供网络通信量相关的定量分析 模型，包括c l i e n t s e r v e r 、m o b i l ea g e n t 、r e m o t ee v a l u a t i o n ( r e v ) a n dc o d eo d d e m a n d ( c o d ) 等几种网络管理模式，但是缺少试验分析，而且在定量分析中对没 有对使用上述方法的网络管理系统的网络延迟等进行必要的分析。d a m i a n o s g a v a l a s 等人研究构造了一种利用移动代理进行网络和系统管理的框架，提出了 一种动态适应的中间层管理的概念，但主要应用于系统的监控。i c h i r os a t o h 给 出了一种基于移动代理的主动网络管理的框架，提出主动网络的概念，并且利用 基于j a v a 平台的移动代理系统设计出原型系统，但是没有实现对s n m p 网络管 理模式的兼容。 总体上看，目前移动代理在网管环境下的应用还处于研究阶段，离大规模普 及应用还有一定的距离。而且已有的一部分研究成果过多涉及移动代理技术本身 或管理系统框架的提出，而对具体基于移动代理的网管系统的开发应用以及系统 的评估分析等还有待于进一步深入研究。 d 北京 吣电大学硕士论文 绪论 1 4 课题来源与目标 本课题来源于下一代互联中日网i p v 6 合作项目p v 6 移动接入系统关键技 术开发子项目无线局域网的网管系统。 本论文题为“移动代理技术在网络管理系统中的应用研究与部分实现”，主 要研究内容和目标包括： 学习和研究移动代理相关技术，介绍分析各主流移动代理平台 研究移动代理技术在计算机网络管理系统中的应用，从框架结构、开发 语言、移动代理开发平台选择、系统可行性等方面进行分析和描述 结合项目中网管系统的开发和婵v 6 两络管理的实际需求，设计并实现： 1 基于移动代理的网络管理系统性能管理模块 2 基于移动代理的非s o 方式疋v 6 性能数据采集系统 将基于移动代理的网管方式与传统s n m p 管理方式进行比较，通过试验 测试和理论分析，比较响应时间、带宽占用等参数，从而评估基于移动 代理方式的s n m p 网络管理系统的性能，以及移动代理方式网络管理较 传统集中式8 n m p 网络管理的优势 北京| i i | i 电大学硕士论文s n m p 与网络管理 第二章s n m p 与网络管理 s n m p ( 简单网络管理协议) 管理模型源于o s i 网络管理体系结构c m i p ， 自1 9 9 0 年成为正式的标准之后，由于其简单性，所以在计算机网络管理上迅速 的得到广泛应用，基于s n m p 的网络管理已成为计算机网络管理的基础和核心。 下面就体系结构、局限陛等方面对s n m p 网络管理作简要介绍和分析。 2 1 s n i v i p 网络管理体系结构 s n m p 网络管理模型主要包括以下关键要素： 管理站( n m s ) 代理者( a g c m ) 管理信息结构( s t r u c t u r eo f m a n a g e m e n tt n o n n a f l o n ，s m l ) 管理信息库( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e ，m m ) s n m p 协议 2 1 1 管理站i ( n m s ) 管理站( n m s ) 作为网络管理系统的中心，一般是一个分立的设备，提供 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、发现故障等功能的管理程序 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m i b 中抽取信息的数据库 2 1 2 代理者( a g e n t ) s n m p 网络管理系统中的另一重要元素是代理者( a g e n t ) ，每一个支持s n m p 的网络设备中都包含一个a g e n t ，此a g e n t 随时纪录网络设备的各种情况，并且 对来自n m s 的信息请求和动作请求进行应答，并随机地为管理站报告一些重要的 意外事件，如发送陷阱消息( t r a p ) 。 2 1 3 管理信息结构( s m l ) 管理信息结构s m i 定义了s n m p 框架所用的信息的组织、组成和标识，为 定义和构造m 提供了一个通用的框架，同时也规定了可以在m i b 中使用的数 据类型，说明了资源在m i b 中怎样表示和命名。s m i 用来指定一个设备维护的 管理信息的规则集。更精确地说，管理信息实际上是一个被管理对象的集合，而 这些规则用于命名和定义这些被管地对象。 s m i 的基本指导思想是追求m i b 的简单性和可扩充性。因此，m i b 只能存 储简单的数据类型：标量和标量的二维矩阵。 北京邮电大学硕士论文s n m p 与网络管理 2 1 4 管理信息库( b ) 管理信息库m i b 是被管设备所维护的全部被管理对象的结构集合，是被管 设备管理属性的表征，被管理对象按照层次式树形结构组织。 m i b 是一个标准的关于硬件和软件构件交换信息定义的集合，每个m i b 包 含一组对象，每个对象指定一个定义管理元素的结构和格式。m i b 对象以一种 树状分层结构进行组织，这个树状结构中的每个分技都有一个占用的名字和一个 数字形式的表示符。图2 1 表示的是标准m i b 的组织体系，列出了从m i b 结构 树根到各层树枝的全部内容。 ，形 、。? | ：_ 。? - | i 一 。辨毒警i 繁i 孝懑黪誊 l s ：。，兰o 。1 j 蕊毒烈未套豢： $ 蝴犏mc 舶 i n 悭懒的蛹鼍唧p 州。翻嘲渤：= ：“譬m 卜咿z 咿 l ；。_ i - 。：j ? 。! r i 轼i m m 中的每个对象都有一个由其在树型结构的g l i b 中所处的位置所定义的 唯一的对象标识符。但是对n m s 来说，它所要访问的对象是一个特定的实例， 而不是一个对象类型。m i b 树型结构给出的对象标识符在一些情况下只是对象 类型的标识符，不能唯一地标识对象的实例。例如表格的对象标识符不能标识表 格中各个条目。由于对m i b 的访问是对对象实例的访问，因此各个对象实例都 必须有唯一标识的方法。 标量对象 在标量对象，s n m p 规定标量对象实例的标识符由其对象类型标识符加o 组成，如对象i s o ( 1 ) o r g ( 3 ) d o d ( 6 ) i n t e m e t ( 1 ) r e g r e t ( 2 ) m i b 一2 ( 1 ) s y s t e m ( 1 ) s y s d e s c r ( 1 ) 的对象类型标识符为( 1 3 6 1 2 1 1 1 ) ，则其对象实例标识符为 1 3 6 1 2 1 1 1 o 。 纵列对象 表中的对象被称为纵列对象。纵列对象标识符不能独自标识对象实例，因为 表中的每一行都有纵列对象的一个实例。为了实现这类对象实例的唯一标识， s n m p 实际定义了两种技术：顺序访问技术和随机访问技术： 顺序访问技术是通过利用辞典编排顺序实现的，由于网络管理站对代理所实 现的m i b 视图的构成不一定完全清楚，因此，它需要一种不必提供对象名称而 7 斟 婶 蝴l删_ 醅 北京邮电大学硕士论文 s n m p 与喇络瞥理 能访问对象的方法。在这种情况下，对象及其实例的排序就是非常重要的。利用 这个排序，管理站可以有效地遍历一个m i b 的结构。因为管理站只要提供树型 结构的任意一点上的一个对象实例的标识符，就可以顺序地对其后继的对象实例 进行访问。 随机访问技术是通过利用索引对象值实现的。一个表格是由零到多个行( 条 目) 构成的，每一行都包含一组相同的标量对象类型，或称纵列对象。每个纵列 对象都有一个唯一的标识符。但由于纵列对象可能有多个实例，s n m p 采用将索 引对象值连接在纵列对象标识符之后的方法来标识纵列对象的实例。例如m i b - 2 中的i n t e r f a c e s 组中的i f y a b l e 。表中有一个索引对象i f i n d e x ，它的值是一个1 到 k n u m b e r 之间的整数，对应每个接口，i f l n d e x 有一个唯一的值。现在假设要获 取系统中第2 个接口的接口类型i f t y p e 。i f t y p e 的对象标识符是1 3 6 1 2 1 2 2 1 3 。 而第2 个接口的i f i n d e x 值是2 。因此对应第2 个接口的i f f y p e 的实例的标识符 便为1 - 3 6 1 2 1 2 2 1 3 2 。即将这个i f i n d e x 的值作为实例标识符的最后一个子标 识符加到i f f y p e 对象标识符之后。 2 1 5s n m p 协议 网络管理站( n m s ) 通过s n m p 协议交换能够对每个代理( a g e n t ) 进程的 m i b 中的管理对象进行读( g e t ) 、写( s e t ) 操作，同时s n m p 协议还定义了陷 阱机制( t r a p ) 使代理进程能够根据某些预设的条件主动发送告警报文。 s n m p 协议是应用层协议，它对传输层的映射，在t c p i p 网络中主要采用 u d p 协议，通常管理站和代理进程在明确规定的熟知端口1 6 1 上接受除陷阱以 外的所有s n m pp d u ，而t r a p - p d u 这个报文由管理站在明确定义的u d p 端口 1 6 2 上接收。 s n m p 定义了五种协议数据单元( p d u ) g e t r e q u e s t 、g e t n e x t r e q u e s t 、 s e t r e q u e s t 、r e s p o n s e 、t r a p ，其中管理站通过g e t k e q u e s t 、g e t n e x t k e q u e s t p d u 来向代理发出读取m m 对象实例的命令，通过s e t _ r e q u e s tp d u 来向代理发出设 置或修改m i b 对象实例的命令，代理通过r e s p o n s ep d u 给予应答，当到达某些 预设的边界条件时，代理会通过t r a p p d u 来向n m s 发出告警。图2 2 是s n m p v l 版本的体系结构。 图2 2s n m p 协议体系结构 北京邮电大学硬士论文s n m p 与网络管理 一个s n m p 的消息由三部分构成：版本号、共同体名、协议数据。对于 s n m p v l 其版本号取值为o ；s n m p 协议把n m s 与a g e n t 之间的通信关系细分 成许多小组，彼此通信的组称为s n m p 共同体( c o m m u n i t y ) ，s n m p 共同体拥有 8 个字符串形式的无二义共同体名。当代理收到命令，会将s n m p 消息中的共同 体字段的值，与它自己配置中的值进行比较，如果相同，就认为该消息是可信的， 并进行下一步的处理，如果不同，则会将该消息丢弃；对于协议数据部分，t r a 口 p d u 有自己的格式，与其它4 种p d u 格式不同，其它4 种p d u 格式完全相同。 2 2 集中式s n m p 网络管理系统的局限性 不论是s n l v i p 还是c m i p ，其传统模式都是采用集中式网络管理，整个系统 中有一个集中的网络管理站，多个分散的被管网元节点，构成管理者代理的组 织模型，管理者位于网管中心的工作站，而代理则驻留在被管理的网元中，管理 者和代理之间通过标准的管理信息协议( s n m p 或c m i p ) 交换网管数据信息， 然后在n m s 中进行相应的处理操作和管理。图2 3 描述了基于传统集中式s n m p 的网管系统模型。 被管网元设备被管网元设各被管网元设备被管网元设备 图2 3s n m p 网络管理系统结构模型 这种基于客户服务器( c l i e n f f s e r v e r ) 计算模式的管理方法在计算机网络管 理发展前期得到了广泛应用，但是随着网络技术的进步和网络规模与复杂性的增 长，它已经凸现出诸多缺点和局限性： 管理站( m 以s ) 负责收集、分析和处理所有被管资源的数据信息，造成 n - m s 负担过重，极有可能成为网管系统的瓶颈，并且没有发挥出分布 计算资源的优势 n m s 盲目收集原始管理信息，但实际网管功能一般只用到部分数据， 很多不必要的数据在网络上传输造成网络带宽资源的浪费，特别当被管 资源较多时，通信量急剧增加，从而加大网络流量，引起网络性能下降 存在较大的网络时延，当网络