基于Web服务的移动设备与网络管理

1、基于 web 服务的移动设备与网络管理摘要：对基于 webservices技术的系统管理标准 ws_management进行了研究，说明了系统管理的现状， 实现了系统管理原型并进行了测试，并基于测试结果进行分析。针对移动设备的特点，改进和设计了基于ws_management的移动设备管理系统，给出了改进的测试和分析结果。最后对基于ws_management标准的移动设备系统管理及其发展趋势进行了总结。关键词：web服务 ws_management 移动设备系统管理网络管理network management of web services based mobile devices abstra

2、ct：firstly,the ws_management specification is researched based on web services technology,and the current situation ofsystem management is introduced ，then a ws_management based system management prototype is realized it tests the system and makes an analysis ， then improve and design the management

3、 system combined with features ofmobile devicesthe new system and it s analysis results are provided finally, a summary ofmobile devices management and a forecast ofthe future work are oferedkey words：web services ； ws_management； mobile devices ；system management ； network management 引 言品种繁多、管理接口不统

4、一、网络环境复杂的移动设备成为系统管理中最难解决的瓶颈之一。传统的移动设备大多使用snmp 协议进行管理。可是，只有get/set/trap 等简单操作的 snmp 在可操作性上表现不足。 对于数量繁多网络复杂的移动设备管理， snmp 已经很难满足现代企业的管理要求。web services 技术是一种面向服务架构的实现技术，是统一接口、 减少成本的重要方法， 有效地结合web services 技术与移动设备管理可以极大地减少企业的系统管理成本。本文主要针对移动设备管理展开讨论，结合web services 技术，提出和改进基于ws_management的移动设备管理方案。1. web服务

5、简介web服务是一个崭新的分布式计算模型,它描述了一组可在网络上通过标准化的xml消息传递访问的操作. 在web服务模型中所有的服务被封装成一个个相对独立的web服务 ,每个服务提供某种功能 ,并基于服务提供者,服务注册中心和服务请求者这三种角色进行交互. web服务体系利用已有的网络技术并加入了一些新标准。(1)简单对象访问协议(simple object access protocol ,soap)是一种基于xml的轻量级消息交换协议! 利用 soap可以在两个或多个对等实体之间进行信息交换,并可以使这些对等实体在分散的分布式应用程序环境中相互通信.在web服务模型的核心中所有的请求和响应

6、必须使用 soap 来唤起web服务。(2)web服务描述语言(web services description language ,wsdl) 用于描述网络服务与其访问信息,并定义了一种绑定机制,这种机制用于附加协议,数据格式 ,抽象消息或用于定义服务位置的端点. 在web服务模型的核心中wsdl 用作定义web服务的元数据语言,描述服务提供方和请求方之间如何进行通信。(3)统一描述 ,发现和集成规范(universal description discovery and integration ,uddi)规定了web服务发布和发现的方法.通过这个公开的标准,网络上的实体能够互相发现对方并

7、调用对方的web服务。(4) 为了加强web服务的安全性,在传输层可以使用ipsec和ssl等协议来对soap消息进行加密 ,在应用层还可以使用安全断言标记语言(security assertions markup language,saml)来支持跨域的身份验证和授权。图1的web服务协议栈说明了web服务中两个应用程序通信所需的核心功能模块之间的关系。由于使用中立于平台的标准来发布底层应用程序组件, web服务使企业所提供的服务可以被任何应用程序,平台和设备在任何位置使用。2. 移动web 服务系统分析移动设备可以接收天气 , 股票, 新闻, 交通, 体育活动等各种信息 , 通过简单的移动

8、电子商务活动 , 手机已经初步具有了消费这些服务的能力. 若能把原有的移动电子商务和web服务相结合 , 可以更好地扩展移动设备的功能, 使移动用户可以与连接到 internet的各种企业进行电子交易, 从而随时随地获取所需的服务,应用, 信息和娱乐。2.1 移动web 服务系统结构在讨论移动 web服务结构时，也要定义三个基本角色：服务提供者(web services provider,wsp)服务注册中心和服务请求者(web services client,wsc)。(1)服务提供者是能够向移动用户提供服务的企业,不再仅仅是移动运营商 ,还可以是连接到 internet的各种商业部门 .随

9、着web服务技术的发展 ,越来越多的企业采用web服务技术开发其 b2b的电子商务系统 ,当企业为移动用户提供服务时,需要扩展其服务接口 ,提供专用的 wsdl描述,并将基于 wsdl的信息发布到注册中心,供移动用户查询 .服务提供者还要解析从 wsc收到的 soap消息并对消息做出响应。(2) 服务注册中心 , 认证和支付中心均由移动运营商管理, 除了提供 uddi 的基本功能外 , 还提供基于 sim卡的身份认证和支付功能 . 在认证用户身份后 , 向用户提供saml 形式的安全凭证 , 用户凭借这个凭证在权限和个人账户允许的范围内来使用wsp 提供的服务 . 用户不但可以凭借 saml

10、实现电子交易 , 还可以实现不同区域的单点登陆 (single sign on,sso)功能。(3) 服务请求者即移动用户 . 在手持移动设备中 , 由于cpu 处理能力较弱并且存储空间有限 , 要在这种嵌入式设备上访问web 服务, 则需要使用针对资源受限的系统开发平台 , 本系统选用 j2me 作为开发平台 . 根据wsdl 文档生成的 j2me 客户程序把请求信息封装成 soap 形式发送到 wsp, 一旦wsc 的请求消息提交给 wsp, 就唤起wsp 的一个应用程序，用户可以继续向wsp 发送相关消息 (异步消息模式下 ), 也可以先等待服务提供者做出相关响应( 同步消息模式下 ),

11、 再发送相关消息。图2就是移动 web 服务系统的网络结构图 , 整个系统主要由移动用户 , 移动运营商, 企业应用服务器三部分组成, 虽然各部分软件平台有可能不同, 但由于采用了统一的 web 服务技术 , 相互之间可以很容易的实现通信。2.2 无线网络和有线网络的互联从图2可以看出 , 在web 服务移动客户端与 internet的企业服务端通信的时候,还必须考虑无线网络和有线网络的互联问题. 移动电话主要是以声音和数据的形式与服务端进行通信的 . 对于声信消息而言 , 可以使用 voicexml （voice ex-tensible markup language）网关负责移动域和有线域

12、的转换. voicexml是由voicexml 论坛制定的通过电话访问internet网络的标准 , 是xml 的一种扩展 ,通过播放的提示信息 , 口述的命令 , 要记录和识别的语音或按键音输入, 实现人和计算机之间的交互对话。对于数据消息通信 , 可以使用一个 wap(wireless application protocol)网关来解决问题 .wap 网关负责连接移动域和有线域, 起协议网关的作用 , 并对内容进行编码和解码 . wap是一种通信协议 , 它的提出和发展是基于在移动中接入internet的需要 . wap提供了一套开放 , 统一的技术平台及统一的内容表示格式,能够支持当前

13、最流行的嵌入式操作系统, 使移动用户可以很容易的访问和获取internet或企业内部网信息和各种服务。最终, 系统可以把 web 服务的复杂性和现存技术中的各种中间件隐藏起来, 使移动用户透明地调用各种服务, 使移动 web 服务得以方便地使用。3.ws_management 介绍ws_management(web services for management) 是基于 web services 技术的网络管理标准。该标准由dmtf 组织于 2005年制定并且维护的。该标准基于web services 规则和操作要求定义了一系列最小的系统管理操作集。这些操作可以对资源进行互操作性较高的管理。

14、这些操作包括资源发现、创建实例、删除实例、设置资源属性和获取资源属性、 枚举资源信息、 订阅资源产生的事件以及支持执行具体管理任务等。ws_management工作模式如图 1所示。ws_management标准是一个通用的基于 soap 消息的标准，它的操作是基于xml格式的。该标准的实现首先将要信息交换的内容封装成soap 消息，然后再通过http 进行传输。管理操作请求的消息以及返回的操作结果都由soap 消息表示。该标准可以适用于管理服务器系统、桌面系统、移动设备、web 服务以及其它应用系统。随着网络管理协议标准化的快速发展，ws_management标准的产品支持率也迅速地增加，目

15、前已经提供ws_management产品支持的公司和主要有：微软、因特尔、惠普、 bmadcom 、avocent 等公司。对于 ws_management标准协议的的具体软件实现，有微软公司的 winrm ，基于c实现的 openwsman开源项目以及基于 java实现的 wiseman 开源项目。4. 基于ws_management的管理系统测试与分析4.1 基于ws_management的管理原型系统ws_management客户端对固定资源以及移动资源进行统一管理，统一了管理接口，减少了管理成本， 其提供的一系列核心的最小管理操作集既可以适用于低配置的移动设备，同时也满足了互操作性的管

16、理要求。基于ws_management标准的管理原型系统如图 2所示管理软件通过 ws_management客户端，向管理接口发送管理请求，管理接口解析管理请求，对逻辑实例进行相关管理， 并将管理操作的结果返回给管理软件。4.2 基于 ws_management 的移动设备管理系统测试与分析根据上述原型系统，我们对根据的ws_management标准实现搭建移动设备管理系统，对移动电脑进行管理。管理系统软件层如图3所示。该管理系统使用 openwsman实现ws_management客户端以及服务端， 使用sfcb实现cimom 作为管理接口， provider 是可以用于访问资源的 pyth

17、on 脚本。整个管理系统运行在 linux(ubuntu 8.04)平台下。原先的 ws_management网络管理协议用于移动设备的管理上还存在着不足之处：资源发现机制问题。系统不能自动发现设备的离开和进入；管理机制中的订阅管理问题。 在设备离开管理系统又重新加入以后，系统认定该设备为新设备，原设备上的订阅信息以及相关的事件信息全部丢失；网络环境问题。管理仅限于 internet环境，不支持其它网络， 而大量的移动设备如手机终端等使用的可能是无线网络或者其它网络。以上3个问题是移动设备可移动、 常更换、网络环境复杂这 3个特有属性所致，ws_management是一个网络管理协议，我们将这

18、个网络管理原型系统结合到移动设备管理时，需要结合移动设备的特性进行改进分析和设计。5. 基于ws_manangement的移动设备管理方案改进与设计5.1 移动设备自动发现机制分析设计对于移动设备的管理系统而言，移动设备可能常常移动进入或者离开管理系统，管理系统能否实时有效地发现移动设备是极其重要的管理环节。ws_management协议里只定义了一个标准的资源发现方法wsmid：identify，该方法可以向被管理资源发送identify请求，从而得到被管理资源的厂商信息、支持的协议版本、产品版本等信息。由此可见，ws_management协议本身不足以发现资源，它依赖与底层网络发现协议的结

19、合使用，发现该资源的基本信息。结合ws_management的资源发现方法和移动设备特性，我们提出结合icmp 与rmcp 协议的资源发现机制如图 4所示。在该发现机制中：管理中心 ( 客户端) 使用icmp 协议的请求和响应方法自动发现网络中存在的终端资源，并且得到该资源的地址；管理中心使用 rmcp 协议的pingpong方法，去检测每个资源，看资源是否支持ws_management服务，该检测方法可以使用单播或者多播机制；管理中心使用ws_management协议wsmid：identify方法，得到该资源的基本信息，进而可对其进行管理。这样，结合底层协议的 ws_management管

20、理系统即能实现资源的自动发现。52 移动设备管理机制分析设计通过ws_management管理中心不仅可以执行获取和修改资源属性等操作，也可以对资源的事件进行管理，在资源发生事件后，执行相应的处理动作。基于ws_management的设备管理机制如图 5所示。在该管理机制中， 首先管理中心通过 ws_eventing的subscribe 方法向订阅管理器发送订阅请求， 订阅管理器解析和处理该订阅请求后，将该订阅存放至订阅池中，然后，事件通知管理器可根据订阅池的信息，将符合条件的资源产生的事件放入事件池中，再通过推模式或拉模式，主动或被动发送给事件接收端。如前所述，该管理机制中用于移动设备管理中

21、可能导致事件的丢失，原因是服务端在确定失去客户端的连接后，订阅管理器将会取消掉所有的订阅，这段时间发生的符合订阅条件的事件再也无法取回。ws_management为防止事件的丢失定义了一个bookmark 书签机制，该机制对每个事件进行编号， 当事件在传输过程中丢失时， 可以实现重传。可是， bookmark书签机制的前提条件是得到的事件已经放入了事件池。当订阅管理器取消订阅时，事件通知管理器无法根据订阅取出符合条件的事件，无法放入事件池， 导致事件的丢失。为了防止这样的事件丢失情况，我们对管理模块做如下修改：客户端制定订阅的有效时间， 订阅在有效时间过后自动取消； 如果服务端在失去了与客户端

22、的连接，订阅管理器不取消订阅， 依然根据原订阅将符合条件的事件放入事件池中，直到订阅过期；使用bookmark 书签机制，保证事件池中的事件不会在有效期内丢失。这样的设计，使订阅的状态不与连接状态相关联，而是与设置的订阅时间直接相关。防止了移动设备可能常常离开管理系统而导致的事件丢失。客户端发送的订阅信息里必须指定订阅的有效期，其soap 消息如下所示： endpoint-reference xs：any xs ：datetimelxs ：duration xs：any 该订阅请求中， wse：endto 指定事件接收端， wse：delivery mode 指定传输模式，wse:expire

23、s 指定订阅有效期， wse：filter dialect 指定事件的过滤条件。在解析此消息时， 我们只需对 wse ：expires 进行提取， 并把它实现为订阅的有效期即可防止事件的丢失。5.3 移动设备网络接口分析设计目前大多数的网络管理协议都是基于intemet 进行管理的，包括ws_management。但是，移动设备网络环境复杂，如手机终端等移动设备使用的并不是 internet环境， 如何能把各种网络环境下的移动设备统一进行管理仍是系统管理面临的一大难题。一个简单可行的办法是，采用wap 网关将基于 internet的网络管理结合到手机等无线终端。通过 wap 代理提供统一的 ws_management接口。跨网移动