计算机网络管理技术及其应用研究

杨慧慧

(1.山东科技大学，山东，青岛 266510； 2. 泰山医学院，山东 泰安 271016)

我们已经进入了一个发达的网络时代，Internet的飞速发展促进了网络技术的发展和应用，网络管理技术作为网络技术的重要组成部分，在发挥着越来越重要的作用，随着新的网络技术及系统的研发与应用，“三网融合”新背景的大趋势下，原来的网络管理技术已经不能满足计算机网络日益发展的规模与需要。开发与完善计算机网络管理技术是目前一项迫切的任务。

1 计算机网络管理技术概述

目前关于网络管理的定义很多，许多国际化标准组织和机构都给了网络管理技术的不同标准和定义，但各种网络系统在结构上存在着或大或小的差异，至今还没有一个大家都能接受的标准。其中国际标准化组织中给出了一个比较权威的定义，它认为，开放系统互连(OSI)管理是指这样一些功能，它们控制、协调、监视OSI环境下的一些资源，这些资源保证OSI环境下的通信。计算机网络管理可以被认为是收集网络中各个组成部分的运行信息，并在这些信息的基础上进行分析和做出相应的处理，确保计算机网络的持续正常运行，并在计算机网络运行出现异常时能及时响应和排除故障，从而合理分配网络资源、动态配置网络负载，优化网络性能、减少网络维护费用。

1.1几种常见的网络管理技术

1.1.1SNMP SNMP是伴随着Internet的发展而诞生的，是一种专门对Internet进行管理的网络技术，由于它简单适用，目前已经成为网络的普遍标准。但是SNMP技术也有缺陷，由于是针对Internet研发的技术，所以难以应用于复杂的网络管理，只支持TCP/IP网络，并且安全性差。

1.1.2CMIP CMIP的研发设计主要是针对SNMP的缺陷和不足，它对一个完整的网络管理方案提供全面支持，在技术和标准上较为成熟。CMIP协议中的变量不仅是与终端相关的一些信息，甚至完全可以被用于完成某些任务。但是由于该技术的复杂程度太高，费用较高，所以该技术没有被广泛使用。

1.1.3分布对象网络管理技术 分布对象网络管理技术是将CORBA技术应用于网络管理，将所有的管理应用和被管元素都看作分布对象，这些分布对象之间的交互，就构成了网络管理。该项技术屏蔽了编程语言、网络协议和操作系统的差异，组织结构简单，易于操作。提供了多种透明性，因此是目前广泛应用的一种网络管理技术。虽然该项技术发展前景广阔，但是短期内还不能完全取代SNMP和CMIP技术。

1.2网络管理协议

网络管理协议通常都是应用层级协议，它定义了网络管理信息的类别及其相应的确切格式，并提供了网络管理站和网络管理节点间进行通讯的标准或规则。

网络管理系统一般由管理者(manager)与代理(agent)组成，管理者从各代理处采集管理信息，进行加工处理，提供相应的网络管理功能，对代理进行管理。管理者与代理之间须利用网络实现管理信息交换，以完成各种管理功能，交换管理信息必须遵循统一的通信规约，这个通信规约被称为网络管理协议。

1.3网络管理的体系结构

网络管理系统的体系结构(通常简称网络拓扑结构)，一般可分为集中式和非集中式两类。集中式网管体系结构通常采用以平台为中心的工作模式，该工作模式把单一的管理者分成两部分：管理平台和管理应用。管理平台收集信息并进行简单的计算，管理应用利用信息进行决策和执行更高级的功能。非集中式的网管体系结构包括层次式和分布式。层次式采用管理者的管理者(manager of manager，MOM)的概念，以域为单位，每个域有一个管理者，它们之间的通讯通过上层的MOM，而不直接通讯。层次方式相对来说具有一定的伸缩性：通过增加一级MOM，层次可进一步加深。分布式是端对端(peer to peer)的体系结构，整个系统有多个管理方，几个对等的管理者同时运行于网络中，每个管理者负责管理系统中一个特定部分“域”，管理者之间可以相互通讯或通过高级管理者进行协调。

2 对几种网络技术模式的分析研究

2.1分布对象网络管理技术模式 分布对象网络管理技术模式是基于Client/Server技术的集中式平台模式，具有组织结构简单，易于操作。提供了多种透明性的优点，一经推出，得到了广泛的应用。但是仍然有诸多缺陷：第一，一个或几个站点收集分析所有网络节点信息，并进行管理，造成中心站点负载过重；第二，所有信息都送往中心站点处理，造成通信瓶颈；第三，每个站点上的程序是预先定义的，不利于扩展。随着网络技术和网络规模特别是Internet的发展，集中式在可扩展性、可靠性、有效性、灵活性等方面都有很大的局限性，已经不能适应发展的需要。

2.2基于WEB的网络管理模式 Internet正在逐渐取代企业内部的局域网，为了降低网络管理软件开发和维护的费用，缩短管理人员的培训时间，高效、方便的网络管理模式——基于WEB的网络管理模式应运而生了。WEB模式表现出强大的生命力，以其特有的灵活性、易操作性等特点赢得了许多技术专家和用户的青睐，被誉为是“将改变用户网络管理方式的革命性网络管理解决方案”。 WBM可以允许网络管理人员使用任何一种Web浏览器，在网络任何节点上方便迅速地配置、控制以及存取网络和它的各个部分。提供比传统的命令驱动的远程登录屏幕更直接、更易用的图形界面，浏览器操作和Web页面对WWW用户来讲是非常熟悉的，所以WBM的结果必然是既降低了MIS全体培训的费用又促进了更多的用户去利用网络运行状态信息。

WEB采用三层结构的设计，融合了先进的WBM技术，具有以下特点：一是完成管理任务的软件作为中间层以后台进程方式实现，实施网络设备的轮询和故障信息的收集；二是管理中间件驻留在网络设备和浏览器之间，用户仅需通过管理中间层的主页存取被管设备；三是管理中间件中继转发管理信息并进行SNMP和HTTP之间的协议转换三层结构无需对设备作任何改变。

2.3基于CORBA技术的模式 CORBA技术的主要思想是将分布计算模式和面向对象思想结合在一起，构建分布式应用。目标是解决面向对象的异构应用之间的互操作问题，并提供分布式计算所需要的一些其它服务。CORBA将建立在ORB之上的所有分布式应用看作分布计算对象，每个计算对象向外提供接口，任何别的对象都可以通过这个接口调用该对象提供的服务。还可提供位置透明性、移动透明性等分布透明性。

基于CORBA的网络管理系统通常按照Client/Server的结构进行构造。从网络元素中获取的网络管理信息通常需要经过CORBA/SNMP网关或CORBA/CMIP网关进行转换，这一部分在有的网络管理系统中被抽象成CORBA代理的概念。运用CORBA技术完全能够实现标准的网络管理系统。不仅如此，由于CORBA是一种分布对象技术，基于CORBA的网络管理系统能够克服传统网络管理技术的不足，在网络管理的分布性、可靠性和易开发性方面达到一个新的高度。

3 综合网络管理技术的应用

3.1Web服务技术 Web服务是微软的跨平台解决方案,它解决的是异构平台上不同应用之间的连通性问题。从技术角度讲,它以XML为介质,这是因为XML提供了一种公共语言,通过它,不同的应用程序可以在网络上彼此进行交互。从这个意义上看,Web服务技术本身就是一套基于XML的技术。完全基于XML的NETCONF协议的提出以及Web服务技术的成熟为基于XML的网络管理标准化实现指明了方向,那就是采用XML描述管理信息,并基于NETCONF协议,同时引入Web服务技术实施架构,以实现下一代综合网络管理系统的标准化。

3.2基于XML的网络管理模型 现存大量的管理结构是基于非XML协议的,其中最主要的是SNMP架构。从短期目标来看,基于XML的网络管理系统应能有效地解决SNMP的遗留问题,并能实现与SNMP的无缝集成。当然从长远目标来看,应该实现一个完全的能够影响一个被管网络中所有实体的基于XML的架构,这将保证最好的效益。那么,基于XML的网络管理系统应至少包括三个部分,即基于XML的管理者、基于XML的代理以及XML/SNMP网关和XML/non-SNMP通用网关,图1是基于XML的网络管理结构图。

图1 基于XML的网络管理结构图

3.3综合网络管理技术的应用

目前,基于XML的网络管理已经得到广泛认可,将会作为下一代网络的主要管理技术。基于NET-CONF和Web服务的综合网络管理技术,便可以有效地开发基于下一代网络管理标准的管理平台。该开发平台引入Web服务架构,同时基于NETCONF协议,采用XML描述管理信息,选用XML schema作为数据建模语言。

3.3.1数据模型的建立 使用一个较为成熟的四层结构。上两层独立于具体的对象,描述了具体实现时的上下文信息;下两层表示具体的对象,分成标量对象和列对象,采用不同的数据类型。当然,它也存在一些问题,如对很多具体的数据结构没有进行定义,同时没有考虑适应配置管理中的属性和结构的变化。如图2所示。

图2 数据模型

在应用基于NETCONF和Web服务的综合网络管理技术时,采用smidump工具将SNMPMIB的格式从ASN. 1转换为XSD,以便快速继承已有的丰富的MIB库。下面给出一个使用smidump工具将已有的ASN. 1格式SNMPv2-MIB转换为XSD的实例:

<？xml yersion=”1.0?>

……

……

unknown

1.2.6.1.2.1.1(/oid>

……

3.3.2网络管理平台的实现 数据模型确定之后,便可以着手实现应用基于NETCONF和Web服务的综合网络管理技术的下一代网络管理平台。相关Demo实现界面略。一个基本的管理过程分为三步: 创建NETCONF请求报文; 发送NETCONF请求报文; 接收NETCONF响应报文。

在创建NETCONF请求报文时,用户首先在控制面板上选择管理设备所需要的代理或网关。这样指定设备IP和WSDL文件将显示在代理信息中,然后选定管理操作。目前只支持GET、EDIT、COPY和DELETE,今后将支持全部的NETCONF基本操作,并提供对约定能力的支持。然后需要选择数据库,配置信息的三个不同状态分别对应三个不同的数据库,即候选数据库( candidate DB)、运行数据库( running DB)和开始数据库(start up DB)。指定XPATH与配置值(针对EDIT、COPY和DE-LETE这类配置操作),今后将考虑设计一个MIB浏览器,用于统一管理ASN.1格式与XSD格式的SNMPMIB,以树型结构显示,方便用户选择(可能还需要设置配置值)需管理的节点。单击“create MSG”按钮,在请求报文窗口将显示生成的NET-CONF报文。接着,单击“send MSG”按钮,发送已生成的NET-CONF请求报文;发送成功后,将接收NETCONF响应报文,显示在弹出的response窗口中。今后将考虑设计一个用户友好的响应界面。

4 网络管理技术的功能分析

4.1网络故障管理 网络故障管理是指检测、隔离并恢复网络故障的功能。在大型计算机网络中，当发生故障时，往往不能及时准确地确定故障所在的位置，因为网络故障的产生原因一般都很复杂。因此，需要有一个故障管理系统来科学地管理网络发生的所有故障，并记录每个故障的产生及相关信息，最后确定并排除那些故障，以保证网络能提供连续可靠的服务。网络故障管理功能主要包括：维护并检查错误日志，形成故障统计；接收错误监测报告并及时做出响应；跟踪识别错误；执行诊断测试等。

4.2网络配置管理 网络配置管理初始化网络、并配置网络，用以使其提供网络服务。由于计算机网络配置的厂商不同，产品型号不同，参数不同，标准也不同，所以在连接运行时，必须要通过技术手段来调整、改变和优化整个网络，使网络正常、有效、高速地运行。主要功能包括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。配置管理的目的就是实现网络运行的最优化。

4.3网络性能管理 网络性能管理功能是指分析和控制整个网络的数据交换，为网络用户提供持续可靠的服务，使网络资源的使用达到最优化。其主要功能是：网络设备的性能统计，网络节点设备的利用率、网络节点设备的C P U利用率、网络节点设备的故障率、网络出口线路的流量统计、网络上各种业务量的统计；对历史统计数据的分析等。性能管理收集分析有关被管网络当前状态的数据信息，并维持和分析性能日志，最优化网络资源。

4.4网络计费管理 是指记录网络资源的使用，是为了控制和检测网络操作的费用和代价。计费管理不仅可以估算出用户使用网络资源可能需要的费用和代价，以及已经使用的资源，还可以控制用户过多地占用和使用网络资源，提高了网络的效率。其主要功能是记录和统计网络资源的利用情况，设置计量单位、确定开销、向用户收费等。

4.5网络安全管理 网络安全管理是为了确保网络管理系统本身不被未经授权的访问以及网络管理信息的机密性和完整性。网络的安全性一直每个客户终端都担心的问题，随着网络应用的普及，对网络安全性的要求也相应提高。其功能包括：控制对网络资源和敏感信息的访问，包括对网络设备的访问控制，对给定设备上某种应用的访问控制以及对网络协议的访问控制等。

5 网络管理技术的应用与发展

信息时代人们已经离不开网络，网络终端已经成为和手机一样必不可少的必需品，在这个趋势下，网络管理技术的应用越来越广泛，在政府机关、单位学校、各大企业、科研单位甚至是军事领域都有了广泛的应用。信息技术的高速发展使原有的网络功能已经不能满足现代企业和单位的需要，终端用户对于网络性能的要求日渐提高，用户越来越不关注具体的网络管理内容，而是关注与自己的业务相关的部分。用户需要通过稳定可靠的传送设备来保证网络的管理性能；需要网管软件的强大功能保证网络管理的灵活方便，并且实现不同产品的统一标准。

新一代网络管理技术的发展趋势是综合软件具有开放系统的特性，即兼容性、可移植性、可互操作性、可伸缩性和易用性。网络安全和网络管理的结合将成为网络综合化管理的发展趋势，更多的用户希望将网管和安全完全应用于一种管理平台，在此基础上有效管理网络中的资源。

未来网路管理技术有四个特征：(1)网络管理层次化。为了克服轮询数目太多、分布较广的代理使带宽开销过大，效率下降的弊端。对于网络管理技术要逐步实现分层管理，将集中式的网管架构改变为层次化的网管架构。(2)网络管理综合化。通过一个控制台能对多个互联的网络进行管理，只有建立起多厂商、多技术领域的综合网络管理体系。(3)网络管理Web化。基于Web的网络管理模式是一种新的网络管理模式，可以减轻网管复杂性，降低网管费用，实现跨平台的方便管理。(4)网络管理分布化。分布技术的应用越来越广泛，通过在整个网络上向多个控制台将数据采集、监视以及管理职责分散开来而实现综合分析。

在高速发达的信息时代，计算机网络的应用领域正在不断扩大，随着网络技术的发展和网络业务的增加，对计算机网络的管理技术也就变得至关重要。做好网络管理工作意义重大，不仅关乎着网络系统的安全可靠、高效的运行，也关系着企业和国民经济的发展。

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