计算机网络-07简单网络管理协议SNMP

主讲：陈伟宏职称：副教授湖南城市学院计算机科学系2011.97.4简单网络管理协议SNMP1.基本概念网络管理包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制，这样就能以合理的价格满足网络的一些需求，如实时运行性能，服务质量等。网络管理常简称为网管。网络管理并不是指对网络进行行政上的管理。网络管理的一般模型管理站因特网网络管理员被管设备——管理程序（运行SNMP客户程序）——代理程序（运行SNMP服务器程序）AAAAM被管设备被管设备被管设备MAA被管设备网管协议网络管理模型中的主要构件管理站也常称为网络运行中心

NOC(NetworkOperationsCenter)，是网络管理系统的核心。管理程序在运行时就成为管理进程。管理站（硬件）或管理程序（软件）都可称为管理者(manager)。网络管理员(administrator)指的是人。在每一个被管设备中都要运行一个程序以便和管理站中的管理程序进行通信。这些运行着的程序叫做网络管理代理程序，或简称为代理。网络管理协议网络管理协议，简称为网管协议。需要注意的是，并不是网管协议本身来管理网络。网管协议就是管理程序和代理程序之间进行通信的规则。网络管理员利用网管协议通过管理站对网络中的被管设备进行管理。客户服务器方式管理程序和代理程序按客户服务器方式工作。管理程序运行SNMP客户程序，向某个代理程序发出请求（或命令），代理程序运行SNMP服务器程序，返回响应（或执行某个动作）。在网管系统中往往是一个（或少数几个）客户程序与很多的服务器程序进行交互。网络管理的基本原理若要管理某个对象，就必然会给该对象添加一些软件或硬件，但这种“添加”必须对原有对象的影响尽量小些。SNMP的指导思想SNMP最重要的指导思想就是要尽可能简单。SNMP的基本功能包括监视网络性能、检测分析网络差错和配置网络设备等。在网络正常工作时，SNMP可实现统计、配置、和测试等功能。当网络出故障时，可实现各种差错检测和恢复功能。虽然SNMP是在TCP/IP基础上的网络管理协议，但也可扩展到其他类型的网络设备上。SNMP的管理站和委托代理整个系统必须有一个管理站。管理进程和代理进程利用SNMP报文进行通信，而SNMP报文又使用UDP来传送。若网络元素使用的不是SNMP而是另一种网络管理协议，SNMP协议就无法控制该网络元素。这时可使用委托代理(proxyagent)。委托代理能提供如协议转换和过滤操作等功能对被管对象进行管理。7.5应用进程跨越网络的通信大多数操作系统使用系统调用(systemcall)的机制在应用程序和操作系统之间传递控制权。对程序员来说，每一个系统调用和一般程序设计中的函数调用非常相似，只是系统调用是将控制权传递给了操作系统。多个应用进程

使用系统调用的机制应用程序1应用程序2应用程序n…由应用程序调用的系统函数用户地址空间中的应用程序系统调用接口系统地址空间中的协议软件包括TCP/IP协议软件的操作系统内核应用编程接口API

(ApplicationProgrammingInterface)

当某个应用进程启动系统调用时，控制权就从应用进程传递给了系统调用接口。此接口再将控制权传递给计算机的操作系统。操作系统将此调用转给某个内部过程，并执行所请求的操作。内部过程一旦执行完毕，控制权就又通过系统调用接口返回给应用进程。系统调用接口实际上就是应用进程的控制权和操作系统的控制权进行转换的一个接口，即应用编程接口API。几种应用编程接口APIBerkeleyUNIX操作系统定义了一种API，它又称为套接字接口(socketinterface)。微软公司在其操作系统中采用了套接字接口API，形成了一个稍有不同的API，并称之为WindowsSocket。AT&T为其UNIX系统V定义了一种API，简写为TLI(TransportLayerInterface)。应用进程通过套接字接入到网络应用进程TCP由应用程序控制因特网由操作系统控制客户服务器套接字TCP应用进程套接字套接字的作用当应用进程需要使用网络进行通信时就发出系统调用，请求操作系统为其创建“套接字”，以便把网络通信所需要的系统资源分配给该应用进程。操作系统为这些资源的总和用一个叫做套接字描述符的号码来表示，并把此号码返回给应用进程。应用进程所进行的网络操作都必须使用这个号码。通信完毕后，应用进程通过一个关闭套接字的系统调用通知操作系统回收与该“号码”相关的所有资源。套接字描述符表（每一个进程一个描述符）0：1：2：3：4：操作系统套接字的数据结构协议族：PF_INET服务：SOCK_STREAM本地IP地址：远地IP地址：本地端口：远地端口：调用socket创建套接字系统调用使用顺序的例子服务器端socketbindlistenacceptrecvsendclose客户端socketrecvsendcloseconnect连接建立请求Multimedia多媒体信息的特点多媒体信息（包括声音和图像信息）与不包括声音和图像的数据信息有很大的区别。多媒体信息的信息量往往很大。在传输多媒体数据时，对时延和时延抖动均有较高的要求。多媒体数据往往是实时数据(realtimedata)，它的含义是：在发送实时数据的同时，在接收端边接收边播放。因特网是非等时的模拟的多媒体信号经过采样和模数转换变为数字信号，再组装成分组。这些分组的发送速率是恒定的（等时的）。传统的因特网本身是非等时的。因此经过因特网的分组变成了非恒定速率的分组。tt因特网t模拟信号t采样后的信号构成分组恒定速率非恒定速率接收端需设置适当大小的缓存。当缓存中的分组数达到一定的数量后再以恒定速率按顺序把分组读出进行还原播放。缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标明的T叫做播放时延。在接收端设置缓存tT缓存（队列）恒定速率t非恒定速率有可能发生分组丢失缓存使所有到达的分组都经受了迟延。早到达的分组在缓存中停留的时间较长，而晚到达的分组在缓存中停留的时间则较短。以非恒定速率到达的分组，经过缓存后再以恒定速率读出，就能够在一定程度上消除了时延的抖动。但我们付出的代价是增加了时延。缓存的影响需要解决的问题时延敏感(delaysensitive)

传输时延不能太大，时延抖动也必须受到限制。丢失容忍(losstolerant)

对于传送实时数据，很少量分组的丢失对播放效果的影响并不大（因为这是由人来进行主观评价的），因而是可以容忍的。序号

由于分组的到达可能不按序，但将分组还原和播放时又应当是按序的。时间戳(timestamp)

要使接收端能够将节目中本来就存在的正常的短时间停顿（如音乐中停顿几拍）和因某些分组的较大迟延造成的“停顿”区分开来。目前因特网提供的音频/视频服务大体上可分为三种类型流式(streaming)存储音频/视频——边下载边播放。流式实况音频/视频——边录制边发送。交互式音频/视频——实时交互式通信。“边下载边播放”中的“下载”“边下载边播放”结束后，在用户的硬盘上没有留下有关播放内容的任何痕迹。流媒体(streamingmedia)，即流式音频/视频。流媒体特点就是“边下载边播放”(streamingandplaying)。实时流式协议RTSP

(Real-TimeStreamingProtocol)

RTSP协议以客户服务器方式工作，它是一个多媒体播放控制协议，用来使用户在播放从因特网下载的实时数据时能够进行控制，如：暂停/继续、后退、前进等。因此RTSP又称为“因特网录像机遥控协议”。要实现RTSP的控制功能，我们不仅要有协议，而且要有专门的媒体播放器(mediaplayer)和媒体服务器(mediaserver)。交互式音频/视频

----IP电话狭义的IP电话就是指在IP网络上打电话。所谓“IP网络”就是“使用IP协议的分组交换网”的简称。广义的IP电话则不仅仅是电话通信，而且还可以是在IP网络上进行交互式多媒体实时通信（包括话音、视像等），甚至还包括即时传信IM(InstantMessaging)。IP电话网关的几种连接方法分组交换电路交换电路交换

因特网PC到PC公用电话网IP

电话网关

因特网PC到固定电话机公用电话网IP

电话网关公用电话网IP

电话网关因特网固定电话机到固定电话机IP电话的通话质量IP电话的通话质量主要由两个因素决定。一个是通话双方端到端的时延和时延抖动，另一个是话音分组的丢失率。但这两个因素是不确定的，是取决于当时网络上的通信量。经验证明，在电话交谈中，端到端的时延不应超过250ms，否则交谈者就能感到不自然。IP电话的端到端时延(1)话音信号进行模数转换要经受时延。(2)话音比特流装配成话音分组的时延。(3)话音分组的发送需要时间，此时间等于话音分组长度与通信线路的数据率之比。(4)话音分组在因特网中的存储转发时延。(5)话音分组在接收端缓存中暂存所引起的时延。(6)话音分组还原成模拟话音信号的时延。(7)话音信号在通信线路上的传播时延。(8)终端设备的硬件和操作系统产生的接入时延。低速率话音编码的标准(1)G.729——速率为8kb/s的共轭结构代数码激励线性预测声码器CS-ACELP(Conjugate-StructureAlgebraic-Code-ExcitedLinearPrediction)。(2)G.723.1——速率为5.3/6.3kb/s的为多媒体通信用的低速率声码器。关于SkypeSkype采用了P2P和全球索引技术提供快速路由选择机制，管理成本大大降低。由于用户路由信息分布式存储于因特网的结点中，因此呼叫连接完成得很快。Skype采用了端对端加密方式，保证信息的安全性。Skype使用P2P的技术，用户数据主要存储在P2P网络中，因此必须保证存储在公共网络中的数据是可靠的和没有被篡改的。Skype对公共目录中存储的和用户相关的数据都采用了数字签名，保证了数据无法被篡改。Skype的问世给全球信息技术和通信产业带来深远的影响，也给每一位网络使用者带来生活方式的改变。IP电话所需要的几种应用协议TCPUDP信令服务质量IPv4/IPv6RTSPRTCPRSVPH.323SIPRTP应用层协议音频/视频SDP底层网络实时运输协议RTP

(Real-timeTransportProtocol)

RTP为实时应用提供端到端的运输，但不提供任何服务质量的保证。多媒体数据块经压缩编码处理后，先送给RTP封装成为RTP分组，再装入运输层的UDP用户数据报，然后再交给IP层。RTP是一个协议框架，只包含了实时应用的一些共同的功能。RTP自己并不对多媒体数据块做任何处理，而只是向应用层提供一些附加的信息，让应用层知道应当如何进行处理。RTP的层次从应用开发者的角度看，RTP应当是应用层的一部分。在应用的发送端，开发者必须编写用RTP封装分组的程序代码，然后把RTP分组交给UDP插口接口。在接收端，RTP分组通过UDP插口接口进入应用层后，还要利用开发者编写的程序代码从RTP分组中把应用数据块提取出来。RTP也可看成是

运输层的一个子层RTP封装了多媒体应用的数据块。由于RTP向多媒体应用程序提供了服务（如时间戳和序号），因此也可以将RTP看成是在UDP之上的一个运输层的子层。运输层应用层IP数据链路层物理层RTPUDPRTP分组的首部格式12字节序号位01381631有效载荷类型版本PXM参与源数时间戳同步源标识符(SSRC)参与源标识符(CSRC)[0..15]…发送RTP分组UDP用户数据报IP数据报IP首部UDP首部RTP首部RTP数据部分（应用层数据）实时运输控制协议RTCP(RTPControlProtocol)

RTCP是与RTP配合使用的协议。RTCP协议的主要功能是：服务质量的监视与反馈、媒体间的同步，以及多播组中成员的标识。RTCP分组也使用UDP传送，但RTCP并不对声音或视像分组进行封装。可将多个RTCP分组封装在一个UDP用户数据报中。RTCP分组周期性地在网上传送，它带有发送端和接收端对服务质量的统计信息报告。H.32