SNMP的网络实时监控技术分析

1、【Word版本下载可任意编辑】 SNMP的网络实时监控技术分析 1.引言 近年来，随着网络应用和规模的不断增加，网络管理工作越来越繁重.由于缺乏必要的网络监控手段，有时甚至无法及时发现网络故障的发生.而网络管理的目标是限度的保证网络运行的稳定性，提高网络设备的利用率.网络性能.服务质量和安全性.因此，先进的网络管理手段对于保持良好的网络运行状态显得尤为重要.目前多数网络设备都支持SNMP（Simple Network ManagementProtocol,简单网络管理协议），所以可以通过SNMP协议，对网络设备及参数开展实时测量，及时了解网络设备的性能及带宽使用情况，以便实时了解网络当前的运行

2、状态. 2.SNMP SNMP的前身是简单网关监控协议（SGMP），用来对通信线路开展管理.随后， 人们对SGMP开展了很大的修改，特别是参加了符合Internet定义的SMI和MIB,改良后的协议就是着名的SNMP.基于TCP/IP的SNMP网络管理框架是工业上的现行标准，由3个主要部分组成，分别是管理信息构造SMI（Structure ofManagement Information）.管理信息库MIB和管理协议SNMP.SMI定义了SNMP框架所用信息的组织和标识，为MIB定义管理对象及使用管理对象提供模板；MIB定义了可以通过SNMP开展访问的管理对象的集合；SNMP协议是应用层协议，

3、定义了网络管理者如何对代理进程的MIB对象开展读写操作.SNMP中的MIB是一种树状数据库，MIB管理的对象，就是树的端节点，每个节点都有位置和名字.IETF规定管理信息库对象识别符（O I D,O b j e c tIdentifier）指定，其命名规则就是父节点的名字作为子节点名字的前缀. 根据OSI网络协议参考模型，SNMP属于应用层协议，在运输层使用UDP协议开展封装. 由于UDP只提供无连接的服务，因此SNMP不需要在代理和管理器之间保持联接.SNMP实体发送消息后不需等待应答，仍然可以继续发送其他消息.SNMP并不要求消息传输的可靠性，消息可能被下层的传输服务丢失，因此可靠性的实现

4、应由SNMP发送实体根据消息的重要性自行决定. 3.SNMP+开发包 3.1 SNMP+开发包简介 SNMP+是一套C+类的集合，为网络管理应用的开发者提供了SNMP服务.SNMP+并非是现有的SNMP引擎的扩大或者封装，它通过提供强大灵活的功能，降低管理和执行的复杂性，把面向对象的优点带到了网络编程中.SNMP+开发包源代码公开，提供，具有如下特点： （1）内存管理方面.在创立或销毁一个对象时，SNMP+类负责该对象使用资源的申请和释放.SNMP+的对象可以静态或动态创立，程序员不用担心由于使用SNMP+对象而引起资源或内存泄漏问题. （2）可移植性强.除了SNMP类的实现随操作系统不同有所

5、区别，SNMP+中所有的类都是由可移植性极强的C+代码编写的，因此使用SNMP+软件包编写的网络管理程序具有很好的可移植性. （3）提供超时和重传机制.SNMP+在Target类中提供了超时和重传服务，程序员只需要设置参数就可以实现超时和重传功能，而不必去费力编写超时和重传功能的代码.对于不同的Target,可以很容易地实现不同的超时和重传机制. （4）阻塞模式与非阻塞模式的网络请求. SNMP+提供了两种模式的网络请求：阻塞与非阻塞模式.阻塞模式是一个请求发出后，程序等候回应包的到来，直到超时.非阻塞模式则是在请求发出后，控制返回继续执行，等回应包到来后，再去做处理.非阻塞模式的实现要复杂一

6、些，但较为灵活. （5）支持Trap的发送和接收.使用SNMP+,可以很方便地实现Trap的发送与接收功能，并且可以调整Trap发送与接收时所使用的UDP端口. 3.2 SNMP+软件包的相关类 SNMP+使用C+语言编写，充分利用了面向对象的编程技术，SNMP编程涉及的所有数据构造，全部被封装在相应的类中.所有的底层操作细节，对使用者来说是完全透明的，使用者只需要设置好相应的参数，调用对象的方法，就可以完成各种SNMP操作. SNMP+包括了大约70个类，大致可分为： 数据类型类，主要封装了SMI中定义的ASN.1,数据类型以及SNMP中定义的数据类型；变量绑定类，封装了SNMP消息中的变量

7、绑定数据构造；PDU类，封装了SNMP消息中的PDU部分；Target类，封装了构成一个SNMP消息所需要的全部信息；SNMP类，主要用来完成建立网络连接.发送消息.接收Trap等操作；另外还有用于支持上述类功能的支持类以及SNMPv3消息加密.用户类等. 4.一种实时网络运行状态的轮询及改良方法 4.1 实时网络运行状态的轮询方法 在SNMP中，有很多MIB对象提供了大量的网络信息.可以通过SNMP轮询（polling）的方式，从主机或网络设备中来定期获取MIB信息并开展统计分析，从而获知网络的实时性能状态.然而受网络规模.代理数量.管理终端的处理速度.网络阻塞状况等因素的影响，轮询的频率较

8、难确定.为简化问题，假定网络管理工作站（NMS）只处理一个代理（即只有当一个代理处理完，其他代理才可以工作）. 轮询周期Td必须满足条件T chN d ,其中 是NMS从代理成功获得响应消息的需求时间，N是代理的总数量. 另外还需要考虑网络流量的影响，此时轮训周期可表示为： 其中Si是每次轮询的网络流量，而W是分配的网络带宽. 要到达实时的监控代理的管理信息，NMS选择的轮询周期应符合奈奎斯特条件： 所以轮询周期的上下限为： 这种SNMP轮询可扩展性较差，因为当设备数量或数据量很大.会导致较大延迟且占用大量带宽资源，容易导致通信拥塞，实时性较差. 4.2 轮询方法的改良 在改良的实时监控方法中

9、，每个代理以自身的周期发送管理信息，无需NMS的参与. 该方法的一个优点是在网络监控中没有请求的周期性轮询.首先，NMS发送默认的周期变量，代理则发送相关周期变量值，并提取每个数据类型的频率部分.每个代理根据管理信息中的时间变化来计算自己的监控周期AMP（Agent Monitoring Periods）.如果代理要改变周期，可以发送包含AMP的消息给NMS,NMS收到AMP后并开展调整，该周期表示为MMP（Manager Monitoring Periods）.NMS将MMP值通知给相关的代理，然后代理根据MMP发送信息.当一个代理发送管理信息时，如果使用的周期不同于收到的MMP,将向NMS

10、新的AMP,NMS继续从代理处接收新的AMP,并为每一个代理重新计算合适的MMP.如果一个新计算的MMP和先前的MMP不同，此时NMS会将该MMP通知给相关代理.该方法也要对相应的协议数据单元（PDU）做出修改.不管是SNMP的PDU还是NMS的PDU,前面部分都是固定的，只是后面的变量部分参加相应的AMP和MMP即可. 在传送过程中，如果新的AMP不需要发送，则相应值域设置为0. 5.实验分析 实验环境为8台PC机使用一台交换机组成的小型局域网.图1显示了使用一般轮询和改良轮询的方法时，网络内TCP报文接收率的比较.从图中可以看出，改良的轮询方法可使网络内的协议开销减少24.7%. 在用Visual C+ 6.0结合SNMP+软件开发包实现的实时监控程序中，通过输入该交换机设备的IP地址.SNMP通信字符串.设备类型和采样时间间隔，就可以开展扫描探测.通过管理信息，可以获得任意两个相互通信的主机的带宽情况，程序打开一个未使用端口，等待网络监控程序连接，得到相关数据.比方一个代理和一个主机之间测试的带宽情况以及带宽历史记录等，以便对网络实时状态开展