【正文】 多功能是不必要的或是需要進行重新定制開發(fā)的，同時系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護成本都比較昂貴，因此結(jié)合 我校 校園網(wǎng)的 實際情況 設(shè)計 并 開發(fā)一種適合 我校 校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是 非常必要的 ，一方面 可以提高網(wǎng)絡(luò)管理的水平和管理效率，給用戶提供一個更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 ；另外一方面 通過對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析也可為網(wǎng)絡(luò)的改造和升級提供事實依據(jù)。 系統(tǒng)最終的測試結(jié)果表明論文中提及的功能均已實現(xiàn)，在合理的監(jiān)控任務(wù)負載下系統(tǒng)可以穩(wěn)定的運行，且不會對整個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)已成為計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域內(nèi)的熱門研究課題。因此 ，面對越來越復(fù)雜和重要的網(wǎng)絡(luò)，如何確保其盡可能長時間的正常運行，或當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時盡可能快地發(fā)現(xiàn)和修復(fù)故障，使其最大限度地發(fā)揮其應(yīng)用功能和效益的過程，就成了網(wǎng)絡(luò)管理者普遍關(guān)注的問題。網(wǎng)絡(luò)管理涉及到網(wǎng)絡(luò)運行的各個環(huán)節(jié)，并已成為現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)中最重要的內(nèi)容。 隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展和數(shù)字化校園的建設(shè)目標(biāo)，校園網(wǎng)已經(jīng)成為高校教學(xué)、科研、工作必不可少 的工具。目前西南交通大學(xué) 共有三個校區(qū)，分布在成都和峨眉兩地三個不同的地方 ，三地校區(qū)互聯(lián)，校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)跨度大。在線使用多個廠家的不同型號 的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 ，雖然各個廠家有自己的網(wǎng)管軟件，但是多數(shù)是內(nèi)嵌的而且是專用的，不便于統(tǒng)一管理。 校園網(wǎng)上的應(yīng)用服務(wù)器有 Windows、 Linux、 Solaris 等多種操作平臺，目前還沒有一個統(tǒng)一的管理平臺對這些服務(wù)器進行監(jiān)控與管理。網(wǎng)絡(luò)中心已經(jīng)有計費系統(tǒng) 和 安全監(jiān)控系統(tǒng)，但在網(wǎng)絡(luò)性能和故障管理方面還沒有很完善的應(yīng)用系統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)性能進行評估的數(shù)據(jù)不全，不能正確掌握網(wǎng)絡(luò)使用狀況。通過對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析 也可為網(wǎng)絡(luò)的改造和升級提供事實依據(jù)。這樣就使得建立統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變得非常重要，而 首先開始研究網(wǎng)絡(luò)管理通信標(biāo)準(zhǔn)問題的是國際上最著名的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO，他們對網(wǎng)絡(luò)管理的標(biāo)準(zhǔn)化工作始于 1979 年，主要針對 OSI（開放系統(tǒng)互連）七層協(xié)議的傳輸環(huán)境而設(shè)計。CMIS 支持管理進程和管理代理之間的通信要求， CMIP 則是提供管理信息傳輸服務(wù)的應(yīng)用層協(xié)議，二者規(guī)定了 OSI 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)。T的 Accumaster 和 DEC公司的 EMA等， HP的 OpenView最初也是按 OSI標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的。但由于 CMOT 遲遲未能出臺， IETF 決定把已有的 SGMP(簡單網(wǎng)關(guān)監(jiān)控協(xié)議 )進一步修改后，作為臨時的解決方案。 [2] SNMP 發(fā)展很快，已經(jīng)超越傳統(tǒng)的 TCP/IP 環(huán)境，受到更為廣泛的支持，成為網(wǎng)絡(luò)管理方面事實上的標(biāo)準(zhǔn)。從使用角度分類這些產(chǎn)品分為專用和通用兩大類，前者例如 北電的DeviceManager 軟件， 該軟件針對北電的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供管理 ，使用者只要輸入設(shè)備地址、讀寫共同體，軟件就會根據(jù)獲得的設(shè)備型號顯示相應(yīng)的圖形化操作面板，國內(nèi)類似的網(wǎng)絡(luò)管理軟件是華為推出的 Quidview 軟件。專用軟件 針對特定品牌、特定型號的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行管理， 在 SNMP 基礎(chǔ)之上使用私有協(xié)議擴展了 不少功能但是 過于個性化，通用性不強，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備單一的環(huán)境中易于 掌握和 使用，而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷增加，網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜的情況下 管理難度增加，這時 通用網(wǎng)絡(luò)管理平臺的優(yōu)勢 顯現(xiàn)出來，例如 惠普 (HP)公司的 OpenView，它 被認為是第一個真正兼容的、跨平臺的網(wǎng)管系統(tǒng)，它得到了廣泛的市場應(yīng)用。它最大的優(yōu)點是被第三方應(yīng)用開發(fā)廠商廣泛接受 [3]； IBM 公司推出的 NetView 則是 IBM 從 HP 公司得到了 的許可證，并在此基礎(chǔ)上擴展了 openview 的功能，將它與其它軟件產(chǎn)品集成起來，從而形成了自己的 NetView 產(chǎn)品系列。與 HPopneview 相比較， Netview 產(chǎn)品系列包括一個故障卡片系統(tǒng)、一些新的故障診斷工具，以及一些 opneview 所不具備的其它特性。SunNet Manager 是第一個提供分布式網(wǎng)絡(luò)管理的產(chǎn)品，它的數(shù)據(jù)采集代理可以通過 RPC(遠程過程調(diào)用 )與管理進 程通信。 近年來， WEB 技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為創(chuàng)建一個平臺獨立的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)提供了解決途徑，為網(wǎng)絡(luò)管理員提供了一種新的有效的網(wǎng)絡(luò)管理方式，這種方式雖然不能取代 SNMP 管理平臺，但 直觀化便于操作界面友好，使得管理人員能夠?qū)Ｗ⒂诰W(wǎng)絡(luò)管理本身降低學(xué)習(xí)曲線 ，更好地適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)管理的 發(fā)展需要。 隨著中國教育科研網(wǎng) (CERNET)的 建設(shè)，國內(nèi)大專 院校建立了自己的校園網(wǎng)絡(luò)， 對于校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理 許多學(xué)校都進行了一定 程度的探索， 塞爾公司聯(lián)合清華大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)工程中心自 1996 年就對校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理平臺進行研發(fā)，經(jīng)過不斷的積累推出了 iNetBoss 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與管理系統(tǒng) ，該系統(tǒng)主要面向教育網(wǎng)用 戶，可以支持全校網(wǎng)絡(luò)的拓撲發(fā)現(xiàn)、設(shè)備的故障檢測、流量的監(jiān)測以及實時告警功能。 [6] 論文的研究工作 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 4 頁 西南交通大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)中心于 1997 年建立了網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，對校內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、 IP 地址資源、 VLAN 資源、 接入 端口 等信息 進行管理， 1998 年開始應(yīng)用 MRTG 軟件對校園網(wǎng)匯聚層設(shè)備、主干設(shè)備的端口流量進行查詢， 2020 年王坤老師針對校園網(wǎng)中 IP 地址的盜用問題，設(shè)計出了一有效監(jiān)控和管理 IP盜用的方案 [7]，建立了 IP 監(jiān)控與管理系統(tǒng) , 2020 年開始使用華為公司的 CAMS 認證與計費系統(tǒng)。 雖然上述系統(tǒng)的建立極大的提高了網(wǎng)絡(luò)管理的效率，但是隨著兩地三校區(qū)辦學(xué)格局的形成校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，尤其對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控的難度不斷上升，而一個完善的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以保證網(wǎng)絡(luò)能夠可靠而穩(wěn)定地運行， 并且為進行網(wǎng)絡(luò)性能分析提供依據(jù)。 基于以上原因，針對我校校園網(wǎng)的現(xiàn)狀，本文主要的研究工作有以下幾點： (1)如何應(yīng)用 SNMP 協(xié)議實現(xiàn)設(shè)備信息的自動獲取與更新； (2)實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的資源獲??； (3)實現(xiàn)周期性主動的獲取設(shè)備的性能指標(biāo) 數(shù)據(jù)； (4)實現(xiàn)被動的設(shè)備事件信息的捕獲； (5)設(shè)備日志管理和自動告警功能，可以通過電子郵件 等方式 進行告警； (6)實現(xiàn)性能數(shù)據(jù)的圖形化和歷史數(shù)據(jù)可查詢。 第二章，介紹了相關(guān)的技術(shù)與理論，包括 SNMP 網(wǎng)絡(luò)管理模型及其在網(wǎng)絡(luò)運行監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。 第三章， 對系統(tǒng)進行了 需求 分析 和 總 體設(shè)計， 描述了 系統(tǒng)架構(gòu) 的設(shè)計情況 、功能模塊 的 劃分 情況 、數(shù)據(jù) 庫的結(jié)構(gòu) 定義情況等 ，最后介紹了開發(fā)環(huán)境。 分別對系統(tǒng)實現(xiàn)的核心功能進行了詳細的敘述，包括 ： 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 5 頁 數(shù)據(jù)持久化的設(shè)計與實現(xiàn)； 周期主動監(jiān)控功能的設(shè)計與實現(xiàn)； 設(shè)備數(shù)據(jù)獲取的設(shè)計與實現(xiàn)； 捕獲設(shè)備事件的設(shè)計與實現(xiàn)； 郵件報警處理的設(shè)計與實現(xiàn)； 數(shù)據(jù)圖形化功能的設(shè)計與實現(xiàn)； 前端頁面與后臺服務(wù)程序的交互的設(shè)計與實現(xiàn)。 在論文的最后，對整個課題研究工作進行了總結(jié)，并 提出了項目需要完善和改進的地方。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的能力，這一過程通常包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理，然后提交給管理者，用于在網(wǎng)絡(luò)操作中使用。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)不僅僅只是完成常規(guī)任務(wù)。 ISO（ International Organization for Standardization，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）定義了配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和計費管理五大網(wǎng)絡(luò)管理功能域。 [7] 1. 故障管理：故障管理用于檢測在網(wǎng)絡(luò)通信中出現(xiàn)的問題，分析故障原因，并定位、排除故障。 3. 性能管理：性能管理涉及到網(wǎng)絡(luò)通信信息的收集、加工和處理等一系列活動，其目的是保證在使用最少的網(wǎng) 絡(luò)資源和具有最小的延遲的前提下，網(wǎng)絡(luò)能夠提供可靠、連續(xù)的通信能力，并使網(wǎng)絡(luò)資源的使用達到最優(yōu)化的程序。計費數(shù)據(jù)可幫助了解網(wǎng)絡(luò)使用情況，為網(wǎng)絡(luò)升級和資源配置提供依據(jù)和參考。由于網(wǎng)絡(luò)安全涉及范圍廣，技術(shù)難度高，安全管理已發(fā)展成為一個專門的方向。 被管對象是經(jīng)過抽象的網(wǎng)絡(luò)元素，對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中具體可以操作的數(shù)據(jù)，如設(shè)備內(nèi)部的工作參數(shù)、路由器的路由表、交換機各個端口的流量。 任一網(wǎng)絡(luò)管理域至少都應(yīng)該有一個網(wǎng)絡(luò)管理工作站，駐留在網(wǎng)絡(luò)管理工作站上的網(wǎng)絡(luò)管理進程負責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理的 全部監(jiān)視和控制工作。 [9] 一般的，網(wǎng)絡(luò)管理進程通過與被管理代理的信息交互（發(fā)送請求或接收響應(yīng)）來完成管理工作。網(wǎng)絡(luò)管理通信協(xié)議與管理信息庫一起協(xié)調(diào)工作簡化了網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜過程。 [10] 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 SNMP 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 SNMP 是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組 IETF（ Inter Engineering Task Force ）定義的一套網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。 SNMP 簡介 SNMP（ Simple Network Manager Protocol） 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，它是基于 TCP/IP 的 應(yīng)用層管理協(xié)議，使用 UDP 作為傳輸層協(xié)議，能管理支持代理進程（或委托代理）的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 利用 SNMP，一個管理工作站可以遠程管理所有支持這種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、修改網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置、接收網(wǎng)絡(luò)事件警告等。 圖 22 SNMP 體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)管工作站（ NMS）：一般是一個獨立的設(shè)備。工作站上必須裝備有管理軟件，管理員可以使用的用戶接口和從 MIB 取得信息的數(shù)據(jù)庫，同時為了進行 網(wǎng)絡(luò)管理它應(yīng)該具備將管理命令發(fā)出基站的能力。代理對來自西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 9 頁 網(wǎng)管工作站的信息請求和動作請求進行應(yīng)答，網(wǎng)管工作站就可以從代理中獲得關(guān)于設(shè)備的信息；可以修改、增加或者刪除代理中的表項；可以為一個特定的陷阱（ Trap）設(shè)置閾值等。 管理信息庫（ MIB）：管理網(wǎng)絡(luò)資源的方法是將它們表示為對象。對象的集合被稱為管理信息庫（ MIB）。對象被標(biāo)準(zhǔn)化為跨越系統(tǒng)的類。 網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（ SNMP）：管理站和代理者之間通過網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議通信， SNMP通信協(xié)議主要包括以下能力： Get：管理站讀取代理者處對象的值； Set：管理站設(shè)置代理者處對象的值； Trap：代理者向管理站通報重要事件。 SNMP 協(xié)議 是基于 UDP 的，所以不能保證數(shù)據(jù)傳遞的可靠性，然而實際上大多數(shù)的信息都傳遞無誤，而那些沒有傳送到的則不能重新傳送。SNMP 報文格式如圖 23 所示。 Community 用于 SNMP 代理對 SNMP 管理站進行認證，是為增加系統(tǒng)的安全性而引入的。 協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ PDU）指明了 SNMP 的消息類型及其相關(guān)參數(shù)。 SNMP 管理站使用 GetRequest 從擁有 SNMP 代理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中檢索信息，SNMP 代理以 GetResponse 消息響應(yīng) GetRequest 消息。 [16] 1. GetRequest 原語：由管理進程發(fā)出，請求從代理進程處提取一個或多個變量的值； 2. GetNextRequest 原語：由管理進程發(fā)出，請求從代理進程處提取一個或多個變量的下一個變量的值； 3. SetRequest 原語：由管理進程發(fā)出，請求設(shè)置代理進程中一個或多個變量的值； 4. GetResponse 原語：由代理進程發(fā)出的，向管理進程返回的一個或多個變量的值，它是前面 3 種操作的響應(yīng)； 5. Trap 原語：代理進程主動發(fā)出的報文，通知管理進程有某事發(fā)生。 GetRequest 取回一個特定的對象；而使用 GetNextRequest 則是請求表中的下一個對象。 SetRequest可以設(shè)置設(shè)備的名字，在管理上關(guān)掉一個端口 或清除一個地址解析表中的項。 SNMP 陷阱是 SNMP 代理發(fā)送給工作站的非請求消息，這些消息通知服務(wù)器發(fā)生了一個特定的事件。 SMI 管理信息結(jié)構(gòu) (SMI， Structure of Management Information)是 SNMP 網(wǎng)絡(luò)管理框架的重要組成部分之一，它定義了 SNMP 框架所用信息的組織、組成和標(biāo)識，它還為描述管理信息庫（ MIB）對象和描述協(xié)議怎樣交換信息奠定了基礎(chǔ)。按照 SMI 定義的 SNMP管理對象都具有 3個屬性：名字、語法和編碼： 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 11 頁 名字：每一個管理對象都有一個唯一的對象標(biāo)識符作為其名字。 編碼：管理對象的實例也用抽象語法表示法編碼，發(fā)送和接 收的包含管理對象值的協(xié)議報文用基本編碼規(guī)則來定義。它定義了所用的 子集以及 BER 規(guī)則如何在傳輸和接收 SNMP 信息中使用。在 SMI 中，這個名稱以對象標(biāo)識符（ Object Identifier）來表示。該樹是由一個根和與之相連接的許多被標(biāo)記的節(jié)點組成，每一個節(jié)點由一個非負整數(shù)值和盡可能簡明的文字說明所標(biāo)識，每一個節(jié)點可能 也擁有同樣被標(biāo)記的子節(jié)點。如 24 圖中， Inter 的對象標(biāo)識符就是 。 在 Inter 節(jié)點下的 mgmt 節(jié)點，專門為管理信息庫分配了一個子樹，名為 mib（ 1） 。 MIB SNMP 的網(wǎng)絡(luò)管理信息庫存放各種管理對象的管理參數(shù)。 MIB庫是與 SNMP協(xié)議密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，它是一個樹形結(jié)構(gòu)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫，存放各種管理對象的管理參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的每個結(jié)點都包括一個 MIB，它反映了該結(jié)點中被管資源的狀態(tài)。每一個被管資源由一個對象所代表。