（计算机软件与理论专业论文）基于snmp的网络性能管理系统研究与实现.pdf

南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 中文摘要 中文摘要 网络和通信技术的发展，一方面为信息的交流，资源的共享带来了方便、快捷的途径： 另方面，从网络出现起，就存在着网络管理的问题，在i n t e r n e t 发展中应运而生的简单网 络管理协议( s n m p ) 定义了从被管理对象获取和配置网络管理信息的简单而功能强大的通用 方法，然而要透彻地理解它和有效地应用于网络管理的实践中是值得研究的问题。 随着计算机网络规模的扩大和复杂性的增加，对网络性能的要求也愈来愈高。为了保证 网络的良好运行，网络管理员必须定时收集、存储和分析网络设备中的性能参数，得到网络 性能实时的报警信息，及时解决问题，并且管理者需要通过对不同时期，不同时间网络流量 等参数的分析，预测网络的发展趋势，并根据这些信息对网络设备的配置进行调整，使网络 整体性能趋于合理。为了满足这种需求，网络管理系统必须不断地提高和发展。今后的网络 管理系统将朝着网络管理w e b 化，网络管理层次化，网络管理协议集成化，网络管理智能化和 噪成系统管理几个方向发展。 本文论述了与网络管理的基本模型和网络管理协议相关的理论，并对一个基于s n m p 的网 络性能管理软件的方案进行了设计和部分实现。该系统全部采用j a v a 语言进行编写，主要实 现以下功能：定时采集网络设备中的性能数据：处理采集到的数据；更新数据库信息：提供对历 史数据的w e b 查询功能。 关键词：基于w e b 的网络管理：网络性能管理：s n m p ；m i b ：j d b c ：j a v a 南京邮电大学i ：程硕士研究生学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r ka n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yp r o v i d e sc o n v e n i e n ta n ds h o r t c u ta p p r o a c ht o e x c h a n g ei n f o r m a t i o na n ds h a r er e s o u r c e o nt h eo t h e rh a n d ，t h e r eh a sb e e nt h ep r o b l e mh o wt om a n a g et h e n e t w o r ks i n c et h en e t w o r ka p p e a r e d s n m pe m e r g i n ga st h et i m e sr e q u i r ew i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e t p r o v i d e st h e u n i v e r s a lm e t h o d st og e ta n dc o n f i g u r et h ei n f o r m a t i o no fn e t w o r km a n a g e m e n tf r o mt h eo b j e c t s m a n a g e d i ti sad i s c u s s a b l ep r o b l e mh o wt ou n d e r s t a n ds n m pd e e p l ya n da p p l ys n m pt op r a c t i c ee f f e c t i v e l y w i t ht h ee x p a n d i n go f c o m p u t e rn e t w o r k sa n di n c r e a s eo f i t sc o m p l e x i t y , t h er e q u e s tf o rn e t w o r kp e r f o r m a n c e i si n c r e a s i n g , t o o t ok e e ph i g hp e r f o r m a n c eo f an e t w o r k , t h en e t w o r k m a n a g e rm u s tc o l l e c t ，s t o r ea n da n a l y z et h e p e r f o r m a n c ed a t af r o mn e t w o r ke q u i p m e n t sr e g u l a r l y t h e ya l s os h o u l db ea b l et og e tw a r n i n gi n f o r m a t i o na n d d e a lw i t hi ti nt i m e a n dt h e ya l s os h o u l dh a v et h ea b i l i t yo ff o r e c a s t i n gt h ed e v e l o p m e n to fan e t w o r ka n d c o n f i g u r i n gt h ee q u i p m e n ti ni tt om a k ei tr u n n i n gw e l lb ya n a l y z i n gi t sd i f f e r e n tp e r f o r m a n c ed a t ai nd i f f e r e n t p e r i o d t om e e ts u c hn e e da b o v e , t h en e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e ms h o u l dk e e pd e v e l o p i n gh s e l ft h et r e n do fi t s d e v e l o p m e n ti sw b m ，l a y e r e dm a n a g e m e n t ，i n t e g r a t e dp r o t o c o l ，i n t e l l i g e n c ea n di n t e g r a t e ds y s t e m s t h i sp a p e rd i s c u s s e st h e o r i e sr e l a t e dt ot h eb a s i cm o d e la n dp r o t o c o lo fn e t w o r km a n a g e m e n t i ta l s od e s i g n s a n di m p l e m e n t san e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hb a s e so ns n m pp r o t o c 0 1 t h es y s t e ma d a p t sj a v ap r o g r a m l a n g u a g ea n di m p l e m e n t sf o l l o w i n gf u n c t i o n s ：c o l l e c t i n gt h ep e r f o r m a n c ed a t ao fan e t w o r ke q u i p m e n t ，d e a l i n g w i t ht h ed a t ac o l l e c t e da n dg i v i n gw a r n i n gi n f o r m a t i o n ，u p d a t i n gt h ed a t a b a s e , r e t r i e v i n gt h eh i s t o r i cd a t af r o m w e b k e yw o r d s ：w b m ；n e t w o r kp e r f o r m a n c em a n a g e m e n t ；s n m p ；m i b ；j d b c ；j a v a - i i 南京邮电大学i ：程硕士研究生学位论文缩略词 缩略词 缩略词英文全称译文 s n m p s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l 简单网络管理协议 s s n m ps e c u r es n m p 安全简单网络管理协 议 w b mw e b b a s e dm a n a g e m e n t 基于w e b 的管理 s m is t r u c t u r eo f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n 管理信息结构 m i b m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e 管理信息库 i s d n i n t e g r a t e ds e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k 综合业务数字网 r f c r e q u e s tf o rc o m m e n t s 征求意见稿 j d b c j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y j a v a 数据库连接性 i s 0i n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n 国际标准化组织 i e e ei n s t i t u t eo fe l e c t r i c a l & e l e c t r o n i ce n g i n e e r s 国际电气和电子工程 师学会 a s n 1a b s t r a c ts y n t a xn o t a t i o n1 抽象语法表示1 b e rb a s i ce n c o d i n gr u l e r s 基本编码规则 o s i o p e ns y s t e m si n t e r c o n n e c t i o n 开放系统互连 s n a s y s t e m sn e t w o r ka r c h i t e c t u r e 系统网络体系结构 c m i pc o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o np r o t o c o l 公共管理信息协议 c m i sc o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns e r v i c e 公共管理信息服务 u d p u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l 用户数据报协议 南京邮电学院学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个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的 地方外，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 含为获得南京邮电学院或其它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。 研究生签名：日期 南京邮电学院学位论文使用授权声明 南京邮电学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 ， 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电学院研究生部办理。 研究生签名：导师签名： 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文前言 刖舌 随着网络时代的到来，网络规模的不断扩大，网络的结构和功能日益复杂，用户要求越 来越高，计算机网络的管理和运行已经成为计算机网络领域的关键技术之一。 国际标准化组织将网络管理划分为五个功能域：配置管理、故障管理、性能管理、计费 管理和安全管理。其中。性能管理用于监视网络运行的性能，分析网络中存在的问题，以便 调整网络结构及相关参数，提高网络性能。性能管理主要涉及网络通信信息的收集、加工和 处理等一系列活动。 网络管理技术随着网络自身和用户需求的发展而不断发展提高。在网络管理协议的制定 和应用中，简单网络管理协议以其简单性和易实现性迅速得到广泛的应用。简单网络管理协 议提供了从网络设备上远程收集数据和远程配置设备的方法。同时它自身也在不断地发展， 从s n m p v l 、s n m p v 2 到s n m p v 3 ，进一步加强了安全性和层次化管理，更易于网络信息的 配置和管理。 在具体实现上，网络管理向着综合化、层次化、智能化和基于w e b 的管理方式发展。其 中，基于w e b 的管理方式是一个重要的发展领域，这种管理方式提供了普通用户非常熟悉的 单一用户接口w 曲浏览器。许多具体的网管任务可以转移到w e b 服务器上完成，而不必 考虑客户端计算机的硬件配置和类型，从而做到了软件独立与硬件。基于w e b 的管理方式有 许多优点，降低了网管成本，具备极大的灵活性、平台独立性、易于系统移植且支持远程维 护等很多优点。 本课题在对网络管理，主要是性能管理及s n m p 协议的内容和原理进行了深入的学习和研 究后，参考基于w e b 的c l i e n t s e r v e r 三层模型，实现了一个w e b 管理方式的网络性能瞥理 系统。 第1 页 南京邮电大学1 ：程硕士研究生学位论文第一章概述 第一章概述 计算机网络技术的发展从2 0 世纪6 0 年代中期开始的广域网技术到8 0 年代的( 微机) 局 域网技术以及到9 0 年代星期并不断发展完善的全球计算机互联的高速网和综合业务数字网 ( i s d n ，i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a ln e t w o r k ) 技术，已经历了近三十年的发展过程。今 天，计算机网络及通信技术已经趋于成熟，而计算机网络本身也已作为信息社会的基础设施 渗透到了社会的各个领域，包括政府部门、商业、军事、教育和科研等领域都离不开计算机 和计算机网络，网络对社会经济发展起着越来越重要的作用，也使人们的工作和生活方式发 生着巨大的变革。与此同时，随着网络规模的扩大，影响网络服务的因素也增多了，现在的 大规模、复杂和异构的多j + 商产品互联的计算机网络使得网络管理的复杂度也大大增加。如 何进行有效的网络管理，确保信息网络可靠、稳定地运行已经成为一个迫切需要解决的问题。 1 1 网络管理概述 1 1 1 网络管理的概念和目标 网络管理就是指监督、组织和控制网络通信服务和信息处理所必需的各种活动的总称。 从技术实现的角度来看，网络管理的过程通常包括数据采集、数据处理，然后提交给管理者， 用于在网络操作中使用。它可能还包括分析数据并提供解决方案，甚至可能不需要打扰管理 者而自动处理一些情况。进一步它还可以产生对管理者管理网络有用的报告。 网络管理的目标是最大限度地增加网络的可用时间，提高网络设备的利用率、网络性能、 服务质量和安全性，简化多厂商混合网络环境下的管理和控制网络运行的成本，并提供网络 的长期规划。它可以在多厂商混合网络环境下通过提供单一的网络操作控制环境来管理所有 的了网和设备，以集中、统一的方式控制网络，排除故障和配置网络设备。因此先进的网 络管理系统对于保持网络良好的运行状态显得越来越重要。 第2 页 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第一章概述 1 1 2 网络管理的发展和标准化工作 网络管理技术是伴随着计算机、网络和通信技术的发展而发展的。一个有效的好的网络 一刻也离不开对网络的良好管理：另一方面，计算机及通信技术本身的快速发展，尤其是 i n t e r n e t 的巨大成功又反过来刺激和促进了网络管理的发展。 在网络管理技术的研究、发展和标准化方面，国际标准化组织i s o ( i n t e r n a t i o n a l o r g a n i z a t i o n f o rs t a n d a r d i z a t i o n ) 和i n t e r n e t 体系结构委员会i a b ( i n t e r n e t a r c h i t e c t u r eb o a r d ) 及其下属的工作组都做了卓有成效的工作。 i s o 是较早开发网络管理体系结构的组织。在2 0 世纪7 0 年代末，国际标准化组织提出 其开放系统可连参考模型( o s i r m ，o s ir e f e r e n c em o d e l ) 的同时，就提出了网络管理标准的 框架，即开放系统互连框架，并制定了相应的协议标准，即公共管理信息服务和公共管理信 息协议( c m i s 傩i p ，c o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns e r v i c e p r o t o c 0 1 ) 。由于历史和现实 的远远，国际标准化组织依据o s i r m 模型制定的七层协议标准始终未能得到业界和社会的广 泛支持和应用，相应的，符合o s i 网络管理标准的可供实用的产品也几乎没有。尽管如此i s o 的网络管理标准协议还是具有十分重要的参考意义。 i n t e r n e t 及其制定的t c p i p 协议以其简单、易于实现和互连性强等优点迅速得到业界及 其他领域的广泛应用。随着协议族的成熟，基于t c p i p 的网络互相连接，形成覆盖全球的 i n t e r n e t ，弗且迅速膨胀和日益复杂。管理问题变的越来越迫切。 随着i n t e r n e t 的发展，网络管理大致经过了这么几个阶段： ( 1 )手工管理 在i n t e r n e t 的发展初期，网络规模较小，用户对网络的可靠性要求不太高，手工箭理基 本上可以满足要求，管理问题由精通通信协议的专家来解决。 ( 2 )应用简单的网络管理工具 这是通过i n t e r n e t 控制协议报文( i c m p ，i n t e r n e tc o n t r o lm e s s a g ep r o t o c 0 1 ) 实现的， 它对网络管理的有效性在于它提供了从路由器或主机传送控制信息到其他路由器或主机的机 制，并提供关于出现问题的反馈信息。i c m p 的e c h o e c h o r e p l y 消息对，提供了在两方进行 通信测试的可能，另一个时戳与时戳响应消息对，可用于监测网络的延迟特性。比如常用的 p i n g 命令。 ( 3 ) i n t e r n e t 管理者开发的专用的网络管理工具 第3 贞 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第一章概述 这些工具主要划分成两类：支持实时工作的工具和用于分析所收集数据的非实时工具。 这些工具只是提供了特定的某个或者某些功能。比如被广泛使用的t r a c e r o u t e 。可用于寻找到 达某个目的地所经过的路径，由此也可以确定不能到达该目的地时的故障所在。这些工具的 采用在一定程度上缓解了网络管理的矛盾。 ( 4 ) 基于s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ，简单网络管理协议) 的全面管理 最初i n t e r n e t 体系结构委员会打算使用o s i 管理方案，但是这一管理框架一直在讨论中， 短期内不能实现。8 0 年代后期，i n t e r n e t 的迅猛发展和网络管理的薄弱，使i n t e r n e t 体系 结构委员会决心尽快自己定义一种标准化的公共的网络管理体系结构和协议，并尽快付诸实 施。1 9 8 8 年，i n t e r n e t 体系结构委员会下属的i n t e r n e t 工程任务组完成了s n m p v l ，1 9 9 3 年， 发表了s n m p v 2 ，管理功能和安全性能上都得到了加强。后来又发表了s n m p v 3 。s n m p 很快得到 各网络牛产厂家的广泛支持，使之成为事实上的网络管理工业标准。 现在支持s n m p v 3 的厂家和设备还不是很多，但是将被开发和推广应用的趋势是毋庸置疑 的。s n m p v 3 定义了新的m i b 的配置、安全性、通知、代理服务器转发以及基于视图的访问控 制，真正增强了s n m p 初期版本最薄弱之处安全性。s n m p v 3 的另一个增强是可管理性。前 面的版本虽然对网络信息提供了管理方法，但是对层次化主从系统结合的综合网管系统之间 的信息交互缺乏一致性方法。s n m p v 3 强大完备的远程配置和代理转发功能解决了这一问题。 而且，s n m p v 3 的目标是支持一种可以很容易扩充的模块化体系结构，这样，如果产生了新的 安全协议，可以通过把它们定义为单独模块，以使s n m p v 3 支持它们。就是说似乎不应该出现 s n m p v 4 这个名词。 i n t e r n e t 的网络管理方案也将进一步采用和借鉴o s i 的网络管理思想，目前，i n t e r n e t 研究小组已经实现o s i 网络管理标准的部分元素，并正在积累经验。i n t e r n e t 研究小组把他 们的工作和将来网络管理协议称为基于t c p i p 上的公共管理信息服务和协议( c m o t ， c m i s c m i po v e rt c p i p ) 。然而目前网络管理产品生产商们对c m o t 的开发及应用和等待c m i p 一样，似乎没有很大的兴趣和投入，而是继续关注和投资于s n m p 。 1 1 2 网络管理系统的发展趋势 随着计算机网络的复杂性愈来愈大，要求网络管理的性能愈来愈高，为了满足这种需求， 网络管理系统必须不断地提高和发展。今后的网络管理系统将朝着网络管理w e b 化，网络管理 第4 页 南京邮电大学f ： 璺硕士研究生学位论文第章概述 层次化，网络管理协议集成化，网络管理智能化和集成系统管理几个方向发展。 、网络管理web 化 传统的网络管理系统基于网络管理命令驱动，必须由专业网管工作人员操作，使用和维 护网络管理系统也需要专门的技术人员。随着网络规模增大，网管功能越来越复杂，传统网 管界面的友好程度显得愈来愈差。为了减轻网管复杂性，降低网管费用，急需研究和开发一 种跨平台的、方便适用的新的网络管理模式。基于web 的网络管理模式可以实现这一目标： 这种新的网络管理模式融合了web 功能和网络管理技术，它允许网络管理人员通过与w w w 同样的形式去监测网络系统，通过使用web 浏览器，管理人员在网络的任何节点上都可 以方便配置、控制及访问网络，这种新的网络管理模式同时还可以解决异构平台产生的互操 作问题。基于web 的网络管理提供比传统网管界面更直接，更易于使用的界面，从而降低 了对网络铃理操作和维护人员的要求。 二、 网络书；理层次化 随着网络规模的扩大，snmp 管理机制的弱点被充分暴露出来。snmp 是一种平面 型网管架构，管理者容易成为瓶颈；轮向数目太多、分布较广的代理使带宽开销过大，效率 降低；管理者从各代理处获取的管理信息是原始数据，数量大而且需要精加工才能变为有价 值的管理数据。传输大量的原始数据既浪费带宽，又消耗管理者大量的cpu 时间，使网管 效率降低。解决这个问题是在管理者与代理之间增加中间管理者，实现分层管理，将集中式 的网管架构改变为层次化的网管架构。sn mp 的第二版s n m pv2 支持管理者间通信，r mon mib 允许代理自动监控，聚合( ag gregate ) mib 还能够对mib 变 量进行轮询，并对变量值进行操作。历史mib 则能跟踪mib 变量的变化过程，并把记录 结果向管理者报告。这一切都说明snmp 正从集中化向层次化方向发展。 三、网络管理协议集成化 cmip 是国际标准化组织iso 制定的，然而由于历史和现实的原因，至今尚未得到 业界的广泛支持和应用。相反，基于tcp ip 的sn mp 由于其简单性，易于实现很快便 得到众多产品供应商的支持，使sn m p 成为事实上的网络管理工业标准。 但不可否认，cmip 功能较强，能担负起复杂的网络管理，应用也逐渐扩大。能否将 c mip 和s n mp 两者优势集成起来，合二为一，形成一个完美而统一的管理协议方案， 不至于像目前基于c mip 和sn m p 的产品各自管理一方，其产品不能互通和共存，具有 重要的意义。 第5 页 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第一章概述 cmip 与sn m p 集成化的策略是克服或协调两者差别，目前提出了两种集成解决的 方法：协议共享方式和协议互逶方式。 四、网络管理智能化 由于现代计算机网络结构和规模日趋复杂，网络管理员不仅要有坚实的网络技术知识， 还要有丰富的网管经验和应变能力。但是由于网络管理因素的实时性、动态性和瞬变性，即 使有丰富经验的网管人员也有力不从心之感，为此，现代网络篱理正朝着网管智能化方向发 展。智能化网络不只是简单的响应底层的一些孤立信息，它应有能力综合解释底层信息，得 出高层的信息概念，并基于这些高层的信息概念对网络进行管理和控制。同时，智能化网管 能够根据已有的不很完全、不很精确的信息对网络的状态做出判断。如当网络中某个路由器 出现故障时，这台路由器及其与之相连的网管通信设备都会失去与网络管理者的联系，当网 络篱理者轮询这些设备时，都不会得到响应，此时智能化网管应有能力推断出发生故障的路 由没备。 五、集成系统管理 随着计算机网络的发展，网络管理和系统管理之间的关系越来越密切，把它们集成在一 起是个重要的发展趋势，这也是很多网络管理系统厂商正努力实现的。事实上，sur l 已 经将其网络管理产品solst ice 定义为“基于企业管理的策略”，包含了系统管理和 网络管理的产品。这样的方案将受到越来越多的用户的欢迎，把网络管理和系统管理结合在 一起，最终将建立一个完善的系统。 1 2 网络性能管理概述 1 2 1 网络管理功能域 o s i 中定义了网络管理的五个功能域，它们分别完成五个不同的网络管理功能： 故障管理：主要功能是故障检测、发现、报告、诊断和处理。 配置管理：主要功能包括发现网络的拓扑结构关系、监视和管理网络设备的配置情 况、根据事先定义的条件重构网络等。 性能管理：检测网络的各种性能数据，进行阈值检查，并自动地对当前性能数据、 历史数据进行分析。 第6 页 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第一章概述 安全管理：主要是对网络资源访问权限的管理。包括用户认证、权限审批和网络访 问控制( 如防火墙) 等功能。 计费管理：计费管理为网络管理者分配网络资源使用费用的依据。 这五大管理功能既相对独立，又存在千丝万缕的联系。 1 2 2 性能管理的目标 性能管理的目地就是能充分利用网络资源，且确保网络不会出现过分拥挤豹状况，保障 网络的可用性，为用户提供更好的网络通信服务。主要通过下面的方法来实现其目标： 实时监控网络设备和相应的所有连接，监视设备和线路的使用率和出错率以及相应 的阈值，并进行闽值报警。 定期的历史数据分析，及时提示管理者和决策者做出设备或线路的升级计划，保证 设备和线路的容量不会由于过度使用而出现网络性能急剧下降的情况。 1 2 3 性能管理系统基本功能 性能管理系统一般应该具有以下基本功能： 性能监控和性能数据收集。定时收集被管理设备的性能数据，自动生成性能报告。 阂值控制。对每一个被管对象的某种属性设置阈值，对于特定被管对象的特定属性， 可以针对不同的时间段和性能指标进行闽值设置。通过设置闽值并进行闽值检查， 可以在网络将出现性能问题时及时向管理人员报警。 性能分析。对性能历史数据进行分析、统计和整理，计算性能指标，对性能状况做 出判断，为网络规划提供参考。 可视化的性能报告。对数据进行检索和处理，生成性能趋势曲线，以直观的图形显 示反映性能分析的结果。 被管对象的管理。提供灵活的被管对象组织方式，用户可以根据特定的管理需求定 义被管对象集合，方便对具有某一共同属性的被管对象的分类、查找和性能比较。 实时性能监控。提供实时数据采集、分析和可视化工具，用以对一些网络设备和线 路的性能指标进行实时检测，并可以任意设置数据采集的时间间隔。 第7 页 南京邮电大学上程硕士研究生学位论文第一章概述 网络性能模拟。通过建立自己的网络模拟模型，模拟网络在一定的运行条件下可能 出现的问题。借此更好地解决网络中存在的性能隐患。 这些功能，在某一个具体的性能管理系统中并不一定要完全具有，可以根据具体的需求 选择和组合功能模块，也可以自己添加一些需要的功能。 1 2 4 性能管理的技术动向 网络性能管理作为网络管理的五大功能之一，总的技术现状和发展方向与前述的整个网 络管理技术的方向是一致的。近年来，着重在性能管理领域进行的研究和应用有： 从管理模式来说，被管对象代理所能执行的管理功能由原来的“静态驻留”方式，即移 动代理方案。移动代理其实是一个能实现某种功能的程序模块或者成为一个方法。 “静态驻留”方式是指在被管代理的各种功能模块作为操作系统或系统软件的一部分， 从安装起就一直存储、运行在设备内部。 而在“动态移动”管理模式中，性能管理代理的一些功能模块，在需要的时候从网络管 理站被发送到被管网络元素中执行，并把执行结果返回给管理站。代理任务完成后被删除。 采用移动代理方案的优点在于： 1 使用移动代理技术，网络设备只需要配置基本的资源，能支持移动代理的工作， 而不需要一直存储大量的计算和功能模块。 2 代理中支持新的功能时，可以随时修改移动代理，简化了以前的繁琐的工作过程， 以前对代理进行更新和修改时，要进行国际标准化研究、标准实现、针对不同的网络设备进 行配置和开发工作等一系列工作过程，现在只需要修改移动代理的代码，只要设备支持执行 移动代理功能，不必考虑其他，缩短了进行代理功能更新和添加的时间：并且为用户根据自 己的要求实现不同的代理功能，个性化地管理网络节点提供了极大的灵活性。 从管理内容和任务来说，提出了面向业务的网络管理理念和实王见方案。 新一代的网络管理系统，已开始从面向网络设备的管理向面向网络业务的管理过渡。这 种网管思想把网络服务、业务作为网管对象，通过实时监测与网络业务相关的设备、应用， 通过模拟客户实时测量网络业务的服务质量，通过收集网络业务的业务数据，实现全方位、 多视角监测网络业务运行情况的目的，从而实现网络业务的故障管理、性能管理和配置管理。 这种管理已在网络性能和业务性能间建立了一种密切联系，并逐渐成为网络管理领域增 长晟为快速的部分之一。 第8 页 南京邮电人学l 程硕士研究生学位论文第一章概述 1 2 5 网络性能管理的国内外研究发展概况 网络性能监测与分析是网络管理的一部分。它涉及到计算机体系结构、网络技术、操作 系统、数据库、通信技术等诸多领域，是一门综合技术。在相当长的时间内，人们并没有将 网络管理作为专门的问题研究。随着i n t e r n e t 使用范围的扩大，商业应用的增多，网络管理 成为网络发展中一个很重要的关键技术。它的重要性已经在各方面得到体现，并为越来越多 的人所认识。 虽然i s o 关于网络管理协议的制订工作起步较晚，f u 许多j 家早已进行了网络管殚研究工 作。近几年来，网络管理技术己成为计算机网络领域内的热门研究课题，网络管理的产品也 不断涌现，包括h p 公司的h po p e n v i e w ，i b m 公司的i b mn e t v i e w 和s u n 公司s u ns o l s t i c e e n t e r p r i s em a n a g e r ，都是成功的管理网络工具。然而，这些软件的价格极其昂贵，并且它 们都是在工作站上运行于u n i x 环境下，硬件要求很高。现在，国内也出现了一些网络管理产 品，但与国外同类产品相比，在性能和稳定性方面都存在着较大的差距。这些产品都提供了 数据收集、分析的工具，但在很多方面不能满足网络性能分析的需要，而且数据分析工具的 图形显示界面过于简单，无法完成长期的数据分析需求。 计算机网络复杂性的增加，使网络性能管理的要求愈来愈高，为满足这种需求，网络管 理系统必须不断地提高和发展。今后的网络管理系统将朝着网络管理w e b 化，网络管理层次化， 网络管理协议集成化，网络管理智能化和集成系统管理几个方向发展。 1 3 本课题的研究意义 目前，国外对网络管理的研究有很多，许多厂家都在致力于开发网络管理的平台，像i b m 的s y s t e m v i e w ，n o v e l l 公司的m a n a g e w i s e 智能化网络管理软件，h p 公司的o p e n v i e w 以及s u n 公 司的s u nn e t m a n a n g e r 等。它们大都为网管人员提供了一个极为方便的管理网络的工具，也为 应用开发人员提供了一个开发平台，以开发适合管理自己的网络系统的应用软件。其中 m a n a g e w i s e 是n o v e l l 公司在中国推出的一种智能化的网络管理软件，它适用于复杂的分布式 网络远程管理。它是由n o v e l l 公司与i n t e l 公司联合开发。其特点是可扩展、易于调度、符合 标准、能为第三方提供开发平台。在国内，清华大学针对校园网络进行了计费系统的研究 开发了自己的网络计费系统，并在全国十几所高校得到应用。华南理工大学也自行开发了基 第9 页 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第一章概述 于j a v a 分布式网络计算模式的综合网络管理系统。还有许多其他的学校根据自己学校网络系 统的特点，开发了属于自己的网络管理软件。 由于我国目前所使用的网络设备大多为国外的产品，操作系统也为国外产品，这就存在 个功能更新的问题。由于我们自己的网络系统是会经常发生变化的，随着变化的产生，可 能原来花费了高昂的价格买回的软件不能适应这种变化，也就是说可能出现无法实现的功能。 而且使用国外的网管软件，在网络安全方面势必存在很大的隐患，因为我们无法完全清楚这 些软件的全部细节。因此，开发具有自丰知识产权的网络管理软件具有很大的意义。 从我们淮南邮政局的网络系统本身来说，我们的局域网和专用网使用的操作系统平台有 w i n d o w s n t ，u n i x ，l i n u x ，w i n d o w s 2 0 0 0 等，服务器有d e l l ，s u n ，h p ，i b m 等家的服务器产 品，路由器交换机有c i s c o ，l u c e n t ，i n t e l 、华为、北电等厂家的产品。在这种不同产品设 备，不同操作系统的网络系统中，其他公司开发的网管软件很有可能是不能完全兼容我们的 系统。因此开发功能全面、安全性高、跨平台陛好、符合自己网络系统的网络管理软件具有 重要的应用意义。 l - 4 论文的组织安排 本文共分四个章节部分，全文组织如下： 第一章首先对网络管理的概念、内容进行了简要论述，之后对网络性能管理的目标、 现状、存在问题进行了简要分析，并给出了本课题的研究背景。 第二章详细论述了简单网络管理协议( s n m p ) 的内容、模型和发展方向。介绍了管理 信息库的基本原理与主要应用。 第二章给出了一个基于s n m p 的网络性能管理系统的详细设计方案，包括四个丰要模 块：性能数据采集模块、数据分析报警模块、数据库管理模块和历史数据w e b 查询模块。 第四章介绍了该性能管理系统的实现。包括系统开发环境、系统核心功能实现、系统 用户借口实现。最后针对系统运行中的几个实例进行了分析。 第1 0 负 南京邮电大学：程硕士研究生学位论文第二章简单网络管理协议 第二章简单网络管理协议 2 。1 简单网络管理协议s n m p 的发展 早在2 0 世纪7 0 年代末，国际标准化组织提出其开放系统百- 连参考模型的同时，就提出了 网络管理标准的框架，并制定了相应的协议标准a8 0 年代初期i n t e r n e t 的出现和发展更使人 们意识到了这一点。研究开发者们迅速开展了对网络管理的研究，并提出了多种网络管理方 案，包括h e m s ( h i g hl e v e le n t i t ym a n a g e m e n ts y s t e m ) 。s g m p ( t h es i m p l eg a t e w a ym o n i t o r i n g p r o t o c 0 1 ) ，c m i s c m i p ( t h ec o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns e r v i c e p r o t o c 0 1 ) ，n e t v i e w ， l a n m a n a g e r 等等。到1 9 8 7 年底，i n t e r n e t 的核心机构i a b ( i n t e r n e ta c t i v i t i e sb o a r d ) 意识 到需要在众多的网络管理方案中进行选择，以便集中对网络管理的研究。i a b 需要选择适合于 t c p i p 网络，特别是i n t e r n e t 的管理方案。在1 9 8 8 年3 月的会议上，i a b 制定了i n t e r n e t 管 理的发展策略，即采用s g m p 作为短期的i n t e r n e t 管理解决方案，并在适当的时候转向c m i s c m i p 。同时，i a b 还分剐成立了相应的工作组对这些方案进行适当的修改，使它们更适用于 i n t e r n e t 的管理。这些工作组随后推出ts n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ，简单 网络管理协议) ( 1 9 8 8 ) 和c m o t ( c m i p c m i so nt c p i p ) ( 1 9 8 9 ) 。但是，实际情况的发展却并 非i a b 所计划的那样。s n m p 一推出就得到了广泛的应用和支持，而c m i p c m i s 的实现却由于 其复杂性和实现代价高而遇到了困难。当i s o 不断修改c m i p c m i s 使之不断趋于成熟时，s n m p 却在实际应用环境中得到了检验和发展。1 9 9 0 年5 月i e t f 在r f c l l 5 7 中正式公布了s n m p ，定义 了简单网络箭理协议s u p 的第一个版本s n m p v l 。r f c l l 5 7 和另一个关于管理信息的文件r f c l l 5 5 一起，提供了一种监控和管理计算机网络的系统方法。s n m p 在9 0 年代初得到了迅猛发展。同 时也暴露出了明显的不足，如难以实现大量的数据传输，缺少身份鉴别和加密的机制。s n m p v l 支持集中式网络管理系统结构，集中式网络管理系统结构虽然易于实现，t u 网络中各符理工 作站之间缺乏层次性。于是1 9 9 3 年4 月i e t f 又发布了s n m p v 2 ( r f c l 4 4 1 ) 。s n m p v 2e l s n m p v l 有较 大的进步。在管理体系上，s n m p v 2 支持分布式分层式的网络管理结构。s n m p v 2 是对s n m p v l 的 完善和补充，主要体现在： ( 1 ) 提供了验证机制、加密机制、时间同步机制等，安全性大大提高。 第l l 页 南京邮电太学工程硕士研究生学位论文第一章简单网络管理协议 ( 2 ) 增加t m a n a g e r 和m a n a g e r 之间的信息交换机制，从而支持分布式管理结构。 ( 3 ) 引入了p a r t y 的概念，对s n m p 操作的权限加以限制。 ( 4 ) 增加了新的数据类型，定义了6 4 8 i t 计数器，比特值串可用于枚举比特串。 ( 5 ) 具有更为丰富差错编码和异常类别，丰富了诊断手段。 ( 6 ) 多协议环境，除t c p i p ) h 还支持i p x ，o s i 等( 但它的缺省网络协议仍是t c p i p 的u d p ) 。 ( 7 ) 改进的s e t 操作，完善了s e t 操作的控制功能，包括确认、授权、访问控制等。 ( 8 ) 新的s m i 宏，定义了五个新宏：对象类型定义、对象组定义、模块一致性定义、代理能 力定义和t r a p 定义。 另外，它在s n m p v l 的基础上增加了两种报文型：1 、g e t b u l k r e q u e s t ，它允许箭理器更有 效地检索大量的数据，特别适合于检索一个表对象的多行内容。2 、i n f o r m r e q u e s t ，用于管 理者之间交互管理信息。 但是，s n m p v 2 并没有完全实现预期的目标，尤其是安全性能没有得到提高。1 9 9 6 年发布 的s n m p v 2 c 是s n m p v 2 的修改版本，功能有很大增强，但是安全性能仍没有得到改善，继续使用 s n m p v l 的基于明文密钥的身份鉴别方式。i e t fs n m p v 3 t 作组于1 9 9 8 年1 月提出了互联网建议 r f c2 2 7 1 2 2 7 5 ，正式形成s n m p v 3 。这一系列文件定义了包含s n m p v l s n m p v 2 所有功能在内的 体系框架和包含鉴别服务和加密服务在内的全新的安全特性，同时还规定了一套专门的网络 安全和访问控制规则。 2 2s n m p 参考模型 基于s n m p 的网络管理系统遵循i s o 的网络管理模型，它由管理节点和代理节点构成，在每 个代理节点上保存一个管理信息