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摘要隨著電信行業(yè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和管理的復(fù)雜性將不斷增加，對實時的電信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的需求也越來越強烈。文章介紹了一個基于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和管理系統(tǒng)的設(shè)計過程。系統(tǒng)主要使用SNMP協(xié)議，對電信網(wǎng)絡(luò)主要是IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面監(jiān)測及Web呈現(xiàn)。 0、引言 當(dāng)今社會對網(wǎng)絡(luò)的安全和網(wǎng)絡(luò)性能要求越來越高，與此同時，電信業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的日益壯大，對網(wǎng)絡(luò)特別是電信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測和管理軟件的需求也就越來越強烈。正是由于這種強烈的需求，越來越多的企業(yè)開始致力于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理軟件的設(shè)計和生產(chǎn)。 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理在近幾年發(fā)展非常迅速，眾多網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管軟件紛紛浮出水面�？傮w來說，現(xiàn)階段較流行的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管軟件主要有以下三種實現(xiàn)方式：基于嵌入式、基于移動代理技術(shù)[1,2]和直接基于系統(tǒng)協(xié)議。考慮到本系統(tǒng)面向電信網(wǎng)絡(luò)以及實現(xiàn)的復(fù)雜程度，我們采用第三種方式來對系統(tǒng)進(jìn)行實現(xiàn)。 當(dāng)前，有兩種網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議在計算機網(wǎng)絡(luò)管理中占主導(dǎo)地位：一種是開放系統(tǒng)互連組織（OSI）提出的公共管理信息及協(xié)議（CMIS/CMIP）；另一種是Internet工程任務(wù)組（IETF）提出的簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）[3,4]。IETF指定的SNMP協(xié)議顯得簡單實用，容易實現(xiàn)，因而被迅速地推廣開來，得到了廣泛支持。 SNMP是在TCP/IP協(xié)議棧之上的應(yīng)用層協(xié)議，由三個部分組成：管理信息結(jié)構(gòu)（SMI）、管理信息庫（MIB）和SNMP協(xié)議[5]。SNI描述了管理信息的標(biāo)準(zhǔn)符號，最關(guān)鍵的原則是被管理對象的定義要用抽象語句定義ASN.1來描述。MIB用來貯存管理信息，可把一個管理信息庫比作一個虛擬的信息倉庫。SNMP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)管理站（manager）和代理（agent）之間的異步請求和響應(yīng)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)管理信息的數(shù)據(jù)由SNMP從MIB庫中獲取，再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)用程序的過濾、分析、加工處理后，存儲于Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。 本文介紹的是基于SNMP協(xié)議和Web呈現(xiàn)的對電信網(wǎng)絡(luò)主要是IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面監(jiān)測的監(jiān)測平臺。此監(jiān)測平臺可用于企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測和管理，也可用于一個包含多個局域網(wǎng)絡(luò)組的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，是一個全面的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測軟件。 1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 1.1系統(tǒng)的物理部屬 系統(tǒng)中的實體有：根監(jiān)測器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器，在各個子網(wǎng)中再采用葉監(jiān)測器的方式從而形成一個監(jiān)測器樹的分布式監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測器分布式地部署在各個被監(jiān)測的數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)。每個監(jiān)測器負(fù)責(zé)一個網(wǎng)段（可以使用手工來設(shè)置）。監(jiān)測器探針（以下簡稱探針）將自己負(fù)責(zé)的網(wǎng)段中設(shè)備所有的SNMP信息以輪詢的方式采集下來，并且存儲到數(shù)據(jù)庫中去。然后使用Web服務(wù)器將客戶端瀏覽器需要的信息讀取出來，傳遞給瀏覽器端。瀏覽器端根據(jù)用戶的各種要求向Web服務(wù)器提出數(shù)據(jù)要求，Web服務(wù)器審核后從數(shù)據(jù)庫中提取需要的信息通過瀏覽器端顯示給用戶。 葉監(jiān)測器部署在各個規(guī)模適當(dāng)?shù)木钟蚓W(wǎng)內(nèi)，這是出于輪詢性能的考慮。要保證整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的高性能，就必須科學(xué)地規(guī)劃葉監(jiān)測器在整個網(wǎng)絡(luò)中的部署，而在局域網(wǎng)中的部署就是整個系統(tǒng)的最小單元。本文是基于一個局域網(wǎng)為背景的測試環(huán)境。 1.2系統(tǒng)三層架構(gòu) 系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)采集層面、數(shù)據(jù)存儲層面、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)層面。采用數(shù)據(jù)庫將底層的分布式數(shù)據(jù)采集和呈現(xiàn)層的瀏覽器/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)完全隔離，增強了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、開發(fā)的并行性。SNMP檢測系統(tǒng)的三層架構(gòu)如圖1所示。 圖1 SNMP檢測系統(tǒng)的三層架構(gòu) 其中數(shù)據(jù)采集層包括SNMP信息采集、Trap信息接受、數(shù)據(jù)庫入庫、拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和守護(hù)進(jìn)程等子模塊；數(shù)據(jù)存儲層包括系統(tǒng)配置表、監(jiān)測信息表、Trap告警表、拓?fù)湫畔⒈�、用戶�?quán)限表、統(tǒng)計信息表、用戶定制表等子模塊；數(shù)據(jù)呈現(xiàn)層包括數(shù)據(jù)庫訪問、設(shè)備狀態(tài)實時顯示、故障告警、性能報告、用戶定制等子模塊。 1.3系統(tǒng)接口描述 SNMP檢測系統(tǒng)的三層架構(gòu)中接口描述如圖2所示。 圖2系統(tǒng)三層架構(gòu)中接口描述 A接口：a）SNMP監(jiān)測器將所有采集到的準(zhǔn)實時的數(shù)據(jù)先存在文件中，然后再導(dǎo)到數(shù)據(jù)庫，由定時器（1分鐘）來觸發(fā)數(shù)據(jù)傳送模塊，周期地將根監(jiān)測器中的數(shù)據(jù)匯集到Oracle數(shù)據(jù)庫中去。b）如果SNMP監(jiān)測器接收到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所發(fā)來的Trap信息（實時數(shù)據(jù)），系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)傳送模塊立即將Trap信息送到對應(yīng)的緊急故障報警數(shù)據(jù)庫中去。 B接口：Web服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的讀取數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫中存儲了三類數(shù)據(jù)：非實時數(shù)據(jù)（最大支持1年）、準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)（1分鐘）、實時數(shù)據(jù)（小于5秒）。 C接口：將數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計分析模塊所要的數(shù)據(jù)取出來。 D接口：位于數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計分析模塊與WebServer之間，接口為數(shù)據(jù)庫中的各個統(tǒng)計分析結(jié)果表使用XML封裝；并且要支持準(zhǔn)實時的數(shù)據(jù)更新；還要實時地刷新本在的緊急故障報警數(shù)據(jù)庫。 E接口：HTTP接口。 2、系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn) 2.1系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和工具 本課題使用Linux作為操作系統(tǒng)平臺，使用MagicC++可視化IDE作為開發(fā)工具，使用CVS（Linux平臺）和VisualSourceSafe（windows平臺）進(jìn)行代碼和文檔版本控制，使用Oracle進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)庫部屬，前臺的界面呈現(xiàn)部分使用了Apache服務(wù)器以及PHP語言、HTML語言、JavaScript語言等工具。 2.2SNMP數(shù)據(jù)采集層的設(shè)計和實現(xiàn) SNMP數(shù)據(jù)采集層主要由五個模塊所組成，分別是：日志模塊、SNMP采集模塊、Trap消息接收模塊、DEAMON模塊和數(shù)據(jù)庫接口模塊。其中SNMP采集模塊和Trap消息接收模塊是數(shù)據(jù)采集層的核心模塊。 2.2.1SNMP數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計和實現(xiàn) SNMP數(shù)據(jù)采集模塊的主要功能是：從數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)配置表中的設(shè)備監(jiān)測列表中取出一個被監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)單元的IP地址，根據(jù)配置表中用戶定制監(jiān)測項的MIBID來輪詢網(wǎng)絡(luò)單元的各個MIB值，并將值存入鏈表中。等全部MIBID查詢結(jié)束后，將所得到的鏈表存入到對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件中去，繼續(xù)輪詢下一個網(wǎng)絡(luò)單元。全部網(wǎng)絡(luò)單元拓?fù)洳樵兘Y(jié)束后，回到等待狀態(tài)，使用信號解析子模塊解析信號，以判斷是結(jié)束還是繼續(xù)查詢，或者是應(yīng)答監(jiān)測模塊的監(jiān)測信號。 SNMP數(shù)據(jù)采集模塊由6個子模塊組成，它們分別是系統(tǒng)調(diào)度子模塊、MIBID查詢引擎、文件讀寫接口、鏈表操作接口、信號解析接口、數(shù)據(jù)庫接口。其中最重要的是MIBID查詢引擎。 MIBID查詢引擎是通過使用修改net-snmp軟件包中的snmpget和snmpwalk來構(gòu)成的，它可以通過文件讀寫接口將MIB子樹ID配置文件讀出來，并且按照ID值使用引擎發(fā)出SNMPGETNEXT請求，等待消息回來。如果不成功，記錄模塊將出錯信息存入到日志文件中去，如果成功完成SNMP查詢操作，則鏈表操作接口將數(shù)據(jù)插入到鏈表中。同時查詢此次設(shè)備輪詢是否已經(jīng)完成，如果完成，使用文件讀寫接口將鏈表存入文件；如果未完成，繼續(xù)查詢。然后，調(diào)用信號解析接口按照別的進(jìn)程傳遞過來的信號分類處理。 2.2.2Trap消息接受模塊的設(shè)計和實現(xiàn) Trap消息接收模塊的目的是負(fù)責(zé)接收SNMP發(fā)送來的Trap消息，并且將此消息即刻寫入到數(shù)據(jù)庫中去。 Trap接收模塊的流程如下： 1）Trap消息以守護(hù)進(jìn)程的方式運行于系統(tǒng)中，監(jiān)測系統(tǒng)的觸發(fā)條件有兩個：a）來自于所監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)單元的Trap消息。b）來自于DEAMON進(jìn)程的運行監(jiān)測信號。 2）下面就是從這兩個觸發(fā)條件開始： 如果是a），那么將這條Trap消息傳給消息包裹函數(shù)，打上本監(jiān)測系統(tǒng)的標(biāo)記，然后調(diào)用入庫模塊將包裹后的信息存入到Trap信息表中去。 如果是b），那么調(diào)用監(jiān)測信號回應(yīng)子模塊回應(yīng)監(jiān)測信號。 2.3SNMP數(shù)據(jù)呈現(xiàn)層的設(shè)計和實現(xiàn) SNMP數(shù)據(jù)呈現(xiàn)層根據(jù)功能可以劃分為五個主要的模塊，分別為：數(shù)據(jù)庫訪問模塊、設(shè)備狀態(tài)實時顯示模塊、故障實時告警模塊、性能報告模塊和用戶定制模塊。主要利用HTML語言構(gòu)建頁面，PHP語言的訪問數(shù)據(jù)庫及繪圖語句實現(xiàn)了上述五個模塊的功能。 2.3.1數(shù)據(jù)庫訪問 數(shù)據(jù)庫訪問模塊分為數(shù)據(jù)庫讀取子模塊和數(shù)據(jù)庫錄入修改子模塊，主要用到了PHP語言對Oracle數(shù)據(jù)庫的連接及操作的函數(shù)。 2.3.2PHP繪圖語句 性能報告模塊主要使用PHP語言中的繪圖函數(shù)如Imagecreate()、Imagecolorallocate()、Imageline()、Imagestring()、Imagerectangle()、Imagefillrectangle()、Imagefontheight()、Imagefontwidth()。通過這些函數(shù)實現(xiàn)了對設(shè)備的主要信息的柱狀圖、曲線圖的顯示，使用戶對設(shè)備的各種信息的變化對比能有一個直觀的了解。 3、運行結(jié)果及分析 3.1SNMP信息采集模塊運行輸出 通過遍歷目的主機的SNMPMIB樹所獲得的結(jié)果可看到：a）系統(tǒng)的一些信息，包括系統(tǒng)的版本號、啟動時間、描述、系統(tǒng)名、位置、服務(wù)等信息。b）對此主機系統(tǒng)interface的描述。c）每個接口的詳細(xì)信息，接口的類型，接口的最小傳輸單元。 3.2日志模塊輸出 日志模塊的輸出格式，主要包括日志的描述信息、日志輸出的時間、日志類型、日志導(dǎo)出程序、主機標(biāo)識等信息。 3.3系統(tǒng)界面圖 圖3顯示的是在局域網(wǎng)中進(jìn)行測試的主界面，系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲的局域網(wǎng)組信息自動生成局域網(wǎng)組的樹型菜單，由于在局域網(wǎng)中進(jìn)行測試，所以圖顯示的只有一個局域網(wǎng)組。右邊顯示的是此局域網(wǎng)組的實時設(shè)備狀態(tài)，將鼠標(biāo)放到設(shè)備上，可以看到相應(yīng)設(shè)備信息，點擊設(shè)備，可以進(jìn)入詳細(xì)信息頁面，查看此設(shè)備的詳細(xì)信息。 圖3系統(tǒng)主界面 3.4性能報告曲線圖 本系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需要，對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的各類設(shè)備，包括交換機、防火墻、路由器、主機、服務(wù)器等進(jìn)行監(jiān)測，獲取設(shè)備的端口信息、流量信息、故障信息以及各種性能信息。圖4顯示的是測試局域網(wǎng)內(nèi)一個交換機從12:00～17:00的平均流量曲線圖。同樣的數(shù)據(jù)還可以用柱狀圖顯示。 圖4交換機平均流量曲線圖 4、結(jié)束語 本文主要論述了SNMP電信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)主要架構(gòu)，該系統(tǒng)成功實現(xiàn)了大部分相關(guān)的基本功能，如SNMP信息采集模塊、日志模塊、數(shù)據(jù)庫接口模塊，以及在各模塊中作為切面抽象出的鏈表操作接口、文件操作接口、SNMPTrap模塊中的Trap消息監(jiān)聽接口，以及通過Web服務(wù)器的狀態(tài)信息實時顯示、故障實時告警，圖形化報表顯示、用戶定制等功能。該系統(tǒng)在SNMP輪詢效率及呈現(xiàn)美觀性方面還有待于進(jìn)一步提高。 |
