下一代网络管理模型研究

曹生林 柳立言

1宁夏师范学院计算机中心 宁夏 756000 2宁夏师范学院教育技术中心 宁夏 756000

0 引言

当今的互联网深刻地改变着人们的生活方式，已成为了支撑现代社会经济发展、社会进步和科技创新的最重要的基础设施。但是随着网络功能的不断增加，原有的基于“边缘论”的互联网络体系结构的局限性也暴露的越来越明显，如网络协议多样复杂，网络结构与网络管理越来越困难，网络行为不可信，网络管理更难控制。虽然IPv6技术解决了地址空间不足的问题但如何提高QoS控制能力，如何增强网络安全，使网络可信可控，以及如何将传统无线移动通信与互联网实现高效的移动互联网络，都成为了下一代互联网急需要解决的焦点。

1 当今网络的状态及网络管理的特点

网络管理系统是一种软件系统，软件的结构性是软件的基本特性之一，同时网管系统涉及电信技术和计算机技术等各个领域的内容又是一个复杂的系统。因此，网络管理体系结构的研究一直是网络管理研究的重要内容。

目前被广泛使用的网管系统是基于Manager/Agent方式的集中式网管。Agent指内置于网络设备的计算实体，它通过标准的接口可以对外提供相应网络设备的各种信息，这些信息存储在本地的管理信息库(如 MIB)中；而实施网管功能的应用集中在管理工作站Manager上，它使用SNMP或CMIP协议与Agent交互，并通过对获得的信息进行处理之后将结果提交给网管人员。由于集中式网管系统的组织结构简单，自应用以来已得到了广泛推广，但同时也存在许多缺点：

（1）系统缺乏可集成性。如今的网络是开放的异构的大规模网络，存在不同的网管协议和网管系统。为了统一管理整个网络，必须提供有效的技术手段以支持不同网管系统的集成。

（2）系统缺乏可扩展性。网管的需求在不断的变化。这就需要管理的策略和任务不断的增加或调整，而集中式网管是一种典型的Client/Server应用，扩展与改造起来十分繁杂，周期长并且不能支持应用的动态扩展，以快速的处理各种变化。

（3）高度集中的管理应用，限制了网络的可伸缩性。由于早期采用了集中式的管理模式是因为网管任务简单，网络设备的处理能力有限。但是随着网络规模不断增大时，网络管理的任务也在不断增加，并且越来越复杂，因而需要监测和处理的数据也就极度的增长。

（4）驻留在设备上的Agent只是用作收集和报告原始数据的，而没有任何其它的处理功能，需要大量的带宽完成设备数据的传输，所以有效性差。

（5）网络管理工作站负责所有网管信息的处理当网络扩大时，有可能成为系统的“瓶颈”。它也是系统中最脆弱的部分，极易因为单点故障造成网络管理的失效。

网络管理的功能是负责监控全网设备，保证网络高效、安全、可靠运行，但当前的管理模式以网络设备为被管对象，网络设备的正常运转并不能真正代表网络业务的正常运转。而作为网络中的用户只关心网络中的业务是否正常，网络服务的质量是否有保证。网络管理系统经过基础平台建设和网管系统整合两个阶段的后，现已进入了以网络业务为中心的网络管理阶段。

2 下一代网络的主要特性

下一代网络(Next Generiation Networks, NGN)是网络发展和演进的方向，美国等发达国家从上世纪 90年代中期就先后开始下一代互联网研究，中国于 90年代后期开始的下一代互联网研究。2003年，清华大学、国防科技大学、北京邮电大学、东南大学和中科院网络信息中心5个单位共同承担了国家“973”计划项目“新一代互联网体系结构理论研究”。在研究的过程中，人们越来越认识到下一代互联网研究的重要性、复杂性、艰巨性和长期性。虽然对下一代网络的概念、体系结构和定义仍在讨论研究和争论中，但对下一代网络的一些特性根据NGN 2004 PROJECT的建议业界还是达成了共识。

（1）下一代网络是业务驱动的网络，其功能特点是：业务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离。分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效实现业务的提供。软交换平台完成对呼叫和业务的控制。

（2）采用开放的网络构架体系。将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展；部件间的协议接口基于相应的标准。

（3）下一代网络是基于统一协议、基于分组的网络。现有的信息网络，无论是电信网、计算机网和有线电视网不可能以其中某一网络为基础平台来生长信息基础设施。但近几年随着IP的发展，才使人们真正认识到电信网络、计算机网络及有线电视网络将最终汇集到统一的IP网络之中。

3 NGN对网络管理的要求

NGN是一种面向业务的网络，因此网络管理要面向应用业务，必须对所有参与通信的单元进行综合监控管理而不再局限于传统的交换、传输等网络设备。其分析的结果既要满足业务决策的支持，也要满足对运行维护的要求。即 NGN中的网络管理不但要完成传统的网元层和网络层的管理，而且要实现对业务层的管理，支持事务管理；NGN网络管理的重点要从网元层、网络层上升到业务层。这就需要 NGN网络管理实现对各种网络管理协议的兼容，因为协议兼容是网元层和网络层管理实现的关键，也是实现业务管理的基础。总体来讲，NGN对网络管理的需求是支持与目前运行的各种网络管理协议的互操作，综合有效地监管 NGN所包含的各种网络；统一支持互操作的网络管理平台，具有较高的平台无关性，能够管理不同厂商、不同标准的设备；还要具有很高的扩展性符合开放型网络的特点。

4 下一代网络管理模型

传统的网管系统以及相应的网络管理协议仍在被广泛的使用着。因此需要给出一种不但能为新技术提供管理功能，而且也能实现与已有的传统网管系统无缝集成的新网络管理系统。由于传统网络管理(SNMP、CMIP)的集中式管理倾向，在大型网络管理中容易造成管理者负担过重，并且因大量的管理信息在网络上传输，造成网络负荷的增加。新兴的基于CORBA的网络管理符合分布式管理的需求。但由于CORBA中不具备多对象访问功能和专门的对象发现/命名功能，在网络管理的应用中也出现了些问题。出于不同应用的考虑，人们还提出了其他一些新的网络管理模型，如基于移动代理的网络管理、基于智能代理的网络管理、基于主动网络的网络管理和等。由于Web相关协议的优点，与其他管理协议相比，基于Web的NGN网络管理有其特有的优势：协议标准化程度高，并且统一、简明、易于实现；特有的开放性使它完全适合 NGN这个开放的网络；平台无关性是又一个突出优点；完全的分布式概念符合 NGN的特征；同时统一简明的管理界面降低了对管理人员的要求，提高了管理效率等等。基于上述原因，在这里提出一种基于Web的NGN网络管理(Web-based management for NGN，WBMN)框架(如图 1)。

图1 下一代网络管理模型

（1）在框架的底层网元层里由运行着 SNMP，CMIP，CORBA等协议的网络组成，包含各种网络设备。

（2）在第二层中，由 PCG(协议转换网关)按照转换规则将网络管理的API映射成具体的SNMP/CMIP/CORBA命令向下与底层的各个管理子域进信通信，以实现各种管理操作，通过网络管理API实现统一接口。

（3）第三层网络管理应用层中。通过调用下一层提供的网络管理 API并结合管理应用数据库来实现该层的各项功能，如业务管理，甚至是事务管理。在管理应用上架设了Web服务器并通过对WebS DB的操作来向上一层提交信息，以Web方式实现网络管理。

（4）第四层是网络管理交互层，向管理员显示网络各项数据以及收集管理员各种网络管理的操作。用户也可通过Web浏览器完成业务的订制、修改、查询等操作。

此框架模型融合了现存的网络管理协议，支持业务管理，并且实现了对网元层和网络层的管理。最大限度地利用了现有网络管理系统，在SNMP管理子域内充分发挥SNMP所实现的网元管理功能，在CMIP和CORBA的管理子域内，WBMN直接利用了它们的网络层和网元层的管理功能；这样既有利于发挥现今各种协议的优势，又为 NGN中网络管理的平滑过渡提供了良好的支持。网络由各子域中的管理者管理，完成维护和更新管理数据库，并根据需要转发上层管理者的命令或者上报本子域的管理信息；管理中心从管理者收集数据进行分析，得到全网的统计数据，为业务管理和事务管理提供依据，构造全网的管理视图。域内之间的通信是管理分站与被管网元之间的信息交互，仍然采用原有的协议管理，如SNMP、CMIP、CORBA等。域间通信是指多个管理者或管理者与管理中心之间的通信采用了HTTP作为域间通信协议。另外，在基于Web的网络管理中，存在Web程序与数据库之间的交互，这里用CGI作为Web程序访问数据库的协议。系统基于Web的技术(HTTP和CGI等协议)将运行着不同网络管理协议的网络互联起来，不但实现了各协议之间的兼容，而且由于这些协议的标准性和通用性，使得系统有很大的开放性和可扩展性。

由于面向业务网管系统的被管对象是网络业务而不再是网络设备，所以与传统的网管系统在管理内容和管理方法有很大区别，如：面向设备的传统网管系统仅仅监测网络设备的性能数据而面向业务的性能管理需要监测业务的服务质量；监测业务量的生成、业务量的大小、业务量的变化规律。在故障管理中的传统网管需要监测设备是否正常运转而面向业务的网络管理中，设备的正常运转并不能代表业务的正常运转，需要关注的是网络业务运行故障的查找、定位、预警和告警。因此面向业务的网络管理具有更大的复杂性。

基于Web的网络管理模式融合了Web的功能和网络管理技术，可使用Web浏览器在网络任何节点上去监测、配置、控制、访问网络和它的各个部分的管理功能。这种网络管理模式将会降低网管复杂性与网管费用。它最大的特点是维护简单，发布容易，能够实现真正意义上的“瘦”客户端的管理。

5 结束语

在现有网络向NGN演进的过程中，新网络和当前的各种网络必将在一个相当长的时间内同时并存。现有的各种网络是高度混杂的，各个部分内部所执行的标准尚且存在差异，不能很好互通；各个网络之间的异构性更高，尤其是各个网络运行着不同的网络管理协议，而下一代网络要求网络管理系统在高异构网络上建立统一的综合管理，并且能够实现各部分的互通和互操作。如何兼容现存的各种不同的网络管理协议，管理演进中高度异构的网络资源，便成了 NGN进行综合网络管理的主要问题。

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