基于SNMP商业网的网络性能管理系统的研究与实现

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国内图书分类号：工学硕士学位论文基于SNMP商业网的网络性能管理系统的研究与实现硕士研究生：导师：寸!，IIj：申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：田甲超王培东工学硕士计算机应用技术计算机科学与技术学院2013年3月哈尔滨理工大学 ClassifiedIndex：TP391．9lIllllllllllllllllllllllllllllUllllllllIY2413372DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchandImplementationonNetworkPerformanceManagementSystemBasedonSNMPBusinessNetworkCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：DateofOralExamination：University：TianJiachaoWangPeidongMasterofEngineeringComputerAppliedTechnologyMarch．2013HarbinUniversityofScienceandTechnology 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕上-学位沦文《基于SNMP商业网的网络性能管理系统的研究与实现》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：涠‘尹起日期：夕。侈年多月心日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于SNMP商业网的网络性能管理系统的研究与实现》系本人在哈尔滨理上大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于‘保密口，在‘年解密后适用授权书。不保密曰。(请在以上相应方框内打4)作者签名：田呷趄日期：乏力B年弓月f伯剔磴氆爹虏车嗍：z．,o／3年3月棚 基于SNMP商业网的网络性能管理系统的研究与实现摘要目随着目前计算机网络的快速发展，网络在人们日常生活中已经变得越来越普遍和重要，同时网络管理工作也越来越复杂。伴随网络规模的不断提高，复杂性不断增加，网络的性能和服务质量成为了制约网络发展的～个重要因素。如何能充分利用网络资源，且确保网络不会出现过度拥挤的情况，保障网络的可用性，为用户提供更好的网络通信服务，提高网络的性能和服务质量成为一个重要的研究方向。基于简单网络管理协议(SNMP)的网络监测，能够对网络设备的性能参数进行定时收集、存储和分析，使网络管理员不仅可以得到网络性能的实时报警信息，及时解决网络问题，还可以针对不同时间段内的网络流量参数，来分析预测网络的发展态势，从而对网络设备的配置进行调整，使网络整体性能趋于合理。论文提出了基于B／S三层结构的网络性能的监测管理系统的设计方案，实现了对网络性能参数的实时监测、理采集到的数据和系统报警等功能。采用该系统，不仅可以解决传统网络模式超负荷、低效率的弱点，还可以使管理人员不受的工作地点限制，不必一直守候网络运行状况，同时提高了网络管理的可扩充性。针对商业网的管理要求。实现了一个基于SNMP协议的综合网络监控系统。能够监控网络的实时变化，实现故障精确到具体用户，并将异常及时的通过日志、短信等方式反馈给网络管理员，大大提高了网络故障定位的准确性与网络管理性能。关键词网络管理；简单网络管理协议；性能监测 f喻力i滨』坐]一／、等÷工学7i业I“孚ft论文ResearchandImplementationonNetworkPerformanceManagementSystemBasedonSNMPBusincNetworknessAbstractWiththerapiddevelopmentofcomputernetwork，itbecomemoreandmoreoftenusedinpeopledailylife．Atthesametime，networkbecomesmoredifficulttomanagedueitsheterogeneity．ThenetworkmanagementsystemcangrowupthequalityofnetworkserviceandthePerformanceofnetwork．Itconsequentlyturnsouttobeacriticalresearchareatodesignanefficientnetworkmanagementsystemtomanagetheever—growingnetwork，usabilityofnetworksecurity，toprovidebetterservice，improvethenetworkcommunicationnetworkperformanceandservicequalityBasedonthesimplenetworkmanagementprotocol(SNMP)networkmonitoring，capableofnetworkequipmentperformanceparametersofcollect，storeandanalysis，SOthatnetworkadministratorcannotonlygetthereal—timeperformanceofnetworkinformation，timelysolvethenetworkalarm，andatdifferentperiodscanthenetworktrafficanalysisandpredictionofnetworkparameterstothedevelopmenttrendofnetworkequipment，therebyadjustingtheconfiguration，networkperformancemorereasonable．ThisthesisproposesbasedonB／Sstructureofthreelayersofnetworkperformancemonitoringandmanagementsystem，thedesignschemeofnetworkperformanceparametersofthereal—timemonitoring，dataprocessingandalarmfunction．Usingthissystem，notonlycansolvetraditionalnetworkmodel，lowefficiencyofoverloadweaknesses，stillcanmakemanagementpersonnelfromtheworksiterestrictions，needn’twaitingfornetworkoperationconditions，andimprovethemanagementofnetworkscalability．Accordingtotherequirementsofcommercialnetworkmanagement．Implementationofacomprehensivemonitoringnetworksystem 喻尔滨胖1．，i学T：警坝lj学位沦文basedonSNMPprotoc01．Canreal—timemonitorchangesinnetwork，toachieveaccuratefaulttospecificusers，andabnormaltimelythroughthelog：textmessagesbacktothenetworkadministrator，greatlyimprovingtheaccuracyandtheperformanceofnetworkmanagementofnetworkfaultlocation．KeywordsNetworkManagement，SNMP，PerformanceDetection．．Ill， 目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．IAbstract．．．．⋯．．．．．⋯．⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．⋯．⋯⋯．⋯．⋯．．⋯．．．．．．⋯．⋯．．．⋯．．．⋯．．⋯⋯．．．．．⋯．．．⋯．．．．II第l章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．2论文背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．3国内外对于网络管理的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．4主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．41．5论文内容及安排⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5第2章SNMP网络性能管理概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．62．1网络性能管理介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．62．1．1网络性能管理的目标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．1．2网络性能管理内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．1．3网络性能管理功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．2SNMP网管体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．102．2．1管理信息结构SMI⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．2．2管理信息库MIB⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．2．3SNMP管理协议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142．3远程网络管理RMON⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l82．3．1蹦ON基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．182．3．2RMON的管理信息库⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．192．3．3RMON2管理信息库⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯202．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21第3章网络性能管理系统的分析与设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．223．1系统的设计目标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．2系统的总体设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．2．1系统架构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．223．2．2确定性能管理域和性能参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．253．2．3性能数据库的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．253-3系统模块的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27 台尔滨理丁人学：r学硕Ij!≠旺论义3．3．1数据采集模板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2733．2数据的分析和处理模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．303-3+3数据的显示模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l3．3．4数据的报警通知模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l3．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32第4章网络性能管理系统的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．334．1数据采集模块的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．1．1数据采集频率的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．334．1．2确定采集对象⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．1．3采样过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．2数据分析和处理模块的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．2．1确定接口状态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一374．2．2确定接口地址⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．384．2．3性能参数的计算及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．384．2．4性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．3数据报警通知模块的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯424．3．1报警发送的设定⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯424．3．2报警接收程序的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．424．3．3报警服务程序的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．444．4数据显示模块的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯474．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50攻读硕士学位期间发表的学术论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯54 1．1引言第1章绪论随着计算机网络的高速发展，网络管理变得越来越复杂，网络管理软件的研究与开发伴随网络的不断发展也越来越受到人们的重视和关注。随着计算机网络的使用越来越广泛，用户对网络的依赖也越来越大，网络的可靠性成为越来越重要的问题。新技术、新设备的广泛应用使网络变成一个多厂商混合的网络，网络的类型、服务的种类和设备的来源更加复杂化。在这种环境下，资源分布程度和共享程度大大提高，任何微小的故障都可能导致用户应用的失败，网络随时都面临着软件和硬件上的威胁。i．2论文背景一个花费大量的时间和资金建立起来的计算机网络，随着信息流的增加和网络的进一步扩大，潜在问题的数目会随之增加，这就需要不断的进行维护和优化，以提高网络的性能。网络管理是控制一个复杂的计算机网络使它具有最高的效率和生产力的过程，它寻求最大限度地利用现有的网络资源，增加网络的可用时间，提高网络设备的网络性能、服务质量和安全性，一个完善的网络管理系统也就成为了计算机网络能够可靠而稳定运行的保证．而开发网络管理系统最重要的部分就是网络管理协议，它定义了网络管理器与被管代理问的通信方法，研究它对于我们开发出一套更完善更健全的网络性能管理系统有着非同寻常的意义。网络管理系统通常包括数据收集、数据处理和数据分析并提供解决方案，它们的使用可以大大提高网络的效率。1．3国内外对于网络管理的研究现状在网络管理领域，国内的研究还处于追踪发展阶段。我国引进大量国外网络管理平台产品，其扩展性、功能、安全性与国内网络管理的实际需求存在一定的差距和不同，产品开发也集中在国外网络管理平台具体应用的二次开发上⋯。目前国外研发的网络管理系统已经有很多，使用较多的有HP公司的 Openview、IBM公司的NetView、Cisco公司的CiscoWorks、Sun公司的SunNetManager．这些国际著名公司系统在资源监控方面已经做了足够多的工作，{且是由于国际品牌和产品的复杂度影响，其产品价格也不能适应国内众多用户的需求。例如IBMTivoliNetView产品检测TCP／IP网络、显示网络拓扑结构、关联和管理事件和SNMP陷阱、监控网络运行状况并收集性能数据。通过提供可伸缩性和灵活性，TivoliNetView满足了大型网络管理人员的需要，用以管理关键任务环境。IBMTivoliNetView通过提供可升缩的分布式管理解决方案，迅速识别导致网络故障的根源，构建管理关键业务系统的集合，与领先的软件产品集成(例如CiscoWorks2000)，维护资产管理的设备清单，评估系统可用性并提供问题控制和管理的故障隔离，并且报告网络趋势并进行分析等功能实现其管理目标。基于iBMTivoliNetView搭建的网络管理平台能够帮助用户建立统一、集中的综合网络管理体系，及时掌握网络的状态和故障信息，帮助网管人员快速的定位网络故障的根源，并且为网络规划决策提供相应的数据统计扯3。类似的还有SUN公司的SunNetManager，它为集成的网络管理提供一个综合环境，建立在一个与协议无关的结构之上，这个结构所具有的关键的技术优势包括：提供面向目标的图形用户接口，开放直观的网络拓扑结构图形显示；自动化的故障隔离、诊断和监控等多种应用程序。用于拓扑图的配置、趋势分析和报告；提供API接口解决方案，有Agent和ProxyAgent的开发工具包，用户可以对其进行编程扩充；利用一个分布式结构来管理多机型网络；符合工业标准的简化网络管理协议(SNMP)等等h1。当前，我国对网络管理系统的研究仍然处于刚起步阶段。虽然现在网络管理软件的消费群体还集中在网络运营商、银行、政府、大型企业等高端客户，但是随着国内企业信息化的逐渐深入、网络环境复杂程度的逐步加深，以及国内企业对信息系统自动化、智能化的目益重视，可以预见国内企业对网络管理的市场需求将逐步增大，网络管理软件将会得到更快的发展。因此，自主开发适应我国网络特点和经济性要求的网管系统，也是当前我国网络发展的重要需求。随着人们对网络管理的目益重视，对网络管理技术的研究也越来越深入，现在网络管理的发展趋势和热点大致体现在以下几个方面：(1)基于策略的网络管理基于策略的网络管理是网络管理任务目标复杂化，动态化的结果。由于管理任务的重点从网络(设备及其连接1转移到了业务上，面对纷繁复杂、动态多变的业务需求，静态的管理系统很难适应这种 状况，对于新需求的适配，采用重新开发管理功能的方法是不适用的。策略管理将显著地改进网络管理所遵循的方法，它使网络管理者能够采用面向应用的业务规则，并使这些业务规则的逻辑自动转换成设备特有的操作序列，从而对网络进行智能化的管理，增加了管理的决策能力。(2)基于移动代理的网络管理传统的网络管理，如SNMP和CMIP，采用了一种集中式的管理者／代理(manager／agent)模型。在这个模型中，所有的管理信息处理都在处于中心位置的管理者处进行，而且那些代理是预先定义好的，功能也是固定的，管理者和代理的行为在设计时就已经设计好了。当网络的规模呈增长的趋势时，管理者／代理模型对网络资源的管理越来越困难。移动代理在网络管理领域应用的优势体现在：移动代理的高智能化和强大的远程数据处理能力，可明显地减少网络传输的数据量，减轻管理者的负担，它的并行执行特性，能够有效地平衡网络负载，使网络具有动态可编程的能力。移动代理技术的这些优点能够很好地适应现代网络发展的多样性需要。(3)基于XML的网管管理XML(ExtensibleMarkupLanguage，可拓展标记语言)作为一种新兴技术，自从诞生起就表现出卓越的性能。良好的数据格式，优秀的可扩展性，高度结构化，便于网络传输是XML四大主要特点。因此，把XML引入到网络管理中，是网络管理技术发展的一种必然趋势。XML所具有的其他网络管理技术所不能比拟的特性主要表现在：使网管数据可以使用统一格式进行存储：实现不同网管系统问数据的共享和交互；使底层数据更具可读性和标准性；对管理信息的复杂数据进行很好地描述和处理；现有的协议和技术对其具有良好的支持。(4)基于Web的网络管理传统的网络管理模式存在诸多的不足：网管系统过分依赖操作系统甚至硬件平台；对于网络管理人员的要求相对较高；开发管理应用和集成新技术较难；在网络规模较大时，管理系统的负载和管理通信开销大大增加，这使得传输网管系统在面对异构性越来越强、网络规模急剧膨胀的网络管理需求时表现得力不从心。基于Web的管理技术(WBM，WebBasedManagement)融合了w曲的思想和网络管理的核心技术，它使得管理人员能够在任何站点、通过任何Web浏览器均可以监测和控制公司网络，并且能够解决很多由于多平台结构产生的互操作性问题；wBM提供比传统的命令驱动的远程登录屏幕更直接，史易用的图形界面；另外，WBM是发布网络操作信息的理想方法；而且，由于WBM需要的仅仅是Web的服务器，所以，WBM能够快速地集成到Internet企业网之中。可以 喻尔滨婵Ii夫学工学颁士学位论文说，基于Web的网络管理技术是网管方案的一次革命。(5)基于分布式对象技术的网络管理近年来，伴随着网络技术的迅速发展，网络规模迅速膨胀。这种发展趋势使网络的分布性、异构性增强，另一方面，网络业务的迅速发展，也使网络管理的功能多变、处理数据量剧增，从而对网络管理系统的可扩展性、开放性、分布式处理能力和互操作性等方面提出更高的要求。要解决网管系统的这些需求，需要从分布式技术、面向对象技术、构件技术等方面进行综合考虑。分柿式对象技术是近几年发展起来的以面向对象为基础支持分布式应用的软件技术。分布式对象技术集成了分布式计算、构件化、面向对象等多方面技术的特点，提供了一种以对象为基础的、开放的、支持分布访问的体系结构。因此基于分布式对象技术的网络管理是目前网管技术的一个热门方向。网络管理发展到今天，从功能上讲已经非常丰富，但是仍然存在开发复杂性高和网络负担重等不足，随着网络规模的不断扩大，网上设备的种类和数量也不断地增加，整个网络的复杂性同益提高，网络管理变成了一项非常烦琐的工作。同时，多厂商问题变得非常突出，由于各种网络和设备缺乏统一的接口标准和规范，给网管系统的设计和建设带来了很大的困难。因此未来网络管理系统的发展方向应该是能够实现大型和超大型网络的管理的分布式网络管理系统框架，以及构建在这个框架之上的智能化和简单化网管系统。本文结合分布式、W曲、XML等技术进行网络管理软件的设计开发，力求提供既能降低开发难度，又可以降低网络负载的电信级网管软件。1．4主要研究内容论文主要讨论简单网络管理协议和网络性能管理的有关内容，在此基础上设计并实现一个性能监测系统，应用简单网络管理协议进行管理数据的采集；给出了对网络的性能进行监测和管理的性能管理方案。主要研究内容包括：1．数据采集数据采集模块使用SNMP协议，通过轮询的方式，启用独立的采集线程对交换机、路由器等网络设备的性能参数进行采集并写入数据库中。2．数据的分析处理将收集到的数据进行统计分析，计算出网络设备端口的流量、吞吐率、丢包率等；算出接El的错误率和接口利用率来进行性能管理。．4． 3．数据的页面显示以图形化的方式直观地显示出网络运行的情况。使管理员对设备的整体性能有所了解．并及时控制网络的运行状况，保证网络的持续、稳定的运行。4．数据的告警通知对产生告警的信息内容进行压缩处理，然后根据发送告警时问判断，对符合发送条件的数据进行告警发送处理通知到相关的责任人中。1．5论文内容及安排本文从数据采集、数据分析处理和数据显示三方面展开论述。文章组织结构如下：第1章绪论，介绍课题研究背景、国内外研究现状、研究问题的提出和主要研究内容以及论文的内容安排。第2章网络管理概述，包括网络管理的概述和网络性能管理的概述。其中网络性能管理概述主要介绍功能域、目标、系统的基本功能。同时介绍了SNMP网管体系结构的组成、管理信息库(MIB)、SNMP消息和协议工作机制。第3章网络性能管理系统的分析与设计，介绍系统总体设计、模块划分及各模块的设计，和数据库的设计。第4章网络性能管理系统的实现，介绍采集模块，数据分析和处理模块的实现过程以及报警通知机制的实现过程¨1。 Ⅱ卉尔滨理]j大学工学颂J二学位论文第2章SNMP网络性能管理概述运动捕捉是一种融合多种技术于一体的综合技术。它以传感器采集到的图像为数据来源，通过对图像中感兴趣对象的提取(即图像分割或边缘提取)完成运动目标的检测；然后利用某种算法完成人体特征点的提取(传统法采用在首帧人工标注出人体各个关节点的方法)；提取出特征点后需要在连续的图像序列间建立各个特征点的对应关系一特征匹配；最后，为了降低搜索代价会采用一些预测算法减小搜索范围从而提高系统运行效率。本章将从轮廓提取，特征点提取与匹配和特征预测算法等几个方面详细介绍各个阶段所涉及到的技术力‘法。2．1网络·I生能管理介绍由于网络系统的复杂性、开放性，要保证网络能够持续、稳定和安全、可靠、高效地运行，使网络能够充分发挥其作用，就必须实施一系列的管理措施。为此，网络管理的任务就是收集、监控网络中各种设备和设施的工作参数、工作状态信息，及时通知管理员并接受处理，从而控制网络中的设备、设施的工作参数和工作状态，以实现对网络的管理。具体来说，网络管理包含两大任务：一是对网络运行状态的监测，二是对网络运行状态进行控制。通过对网络运行状态的监测可以了解网络当前的运行状态是否正常，是否存在瓶颈和潜在的危机；通过对网络运行状态的控制可以对网络状态进行合理的调节，提高性能，保证服务质量。可以晚，监测是控制的前提，控制是监测结果的处理方法和实施手段。常规的网络管理有故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理五大功能，除此之外，还有容错管理、地址管理、软件管理、文档管理和网络资源管理等功能。故障管理是用来维护网络正常运行的。故障管理主要解决的是与检测、诊断、恢复和排除设备故障有关的网络管理，通过故障管理来及时发现故障，找出故障原因，实现对系统异常操作的检测、诊断、跟踪、隔离、控制和纠正等。故障管理提供的主要功能包括：(1)告警报告； 喻尔滨理T人学工学硕J．学位沦文(2)事件报告管理；(3)同志控制：(4)测试管理功能：网络配置是指网络中各设备的功能、设备之问的连接关系和工作参数等。由于网络配置经常需要进行调整，所以网络管理必须提供足够的手段来支持系统配置的改变。配置管理就是用来支持网络服务的连续性而对管理对象进行的定义、初始化、控制、鉴别和检测，以适应系统要求。配置管理提供的主要功能有如下几个方面：(1)将资源与其资源名称对应起来；(2)收集和传播系统现有资源的状况及其现行状态；(3)对系统日常操作的参数进行设置和控制；f4)修改系统属性；(5)更改系统配置初始化或关闭某些资源；(6)掌握系统配置的重大变化；(7)管理配置信息库；(8)设备的备用关系管理。计费管理是用来对使用管理对象的用户进行流量计算、费用核算、费用的收取。计费管理提供的功能主要体现在以下几面：(1)以一致的格式和手段来收集、分析和表示计费信息；(2)在计算费用时应有能力选取计算所需的数据；(3)有能力根据资源使用情况调整价目表，根据选定的价EI、算法计算用户费用；(4)有能力提供用户账单、用户明细账和分摊账单；(5)所出账单应有能力根据需要改变格式而无需重新编程；(6)便于检索、处理、费用可再分配。性能管理用于对管理对象的行为和通信活动的有效性进行管理。性能管理通过收集有关统计数据，对收集的数据运用一定的算法进行分析以获得系统的性能参数，以保证网络的可靠、连续通信的能力。性能管理由用于对网络工作状态信息的收集及整理的性能检测和用于改善网络设备的性能而采取的动作及操作的网络控制两部分组成。性能管理提供的主要功能包括：(1)工作负荷监测、收集和统计数据； 哈尔滨理T人学工学坝土学位论文(2)判断、报告和报警网络性能；(3)预测网络性能的变化趋势；(4)评价和调整性能指标、操作模式和网络管理对象的配置。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)等功能瞄1。2．1．1网络性能管理的目标网络管理的目标是尽量满足网络管理者和网络用户对计算机网络的有效性、可靠性、开放性、综合性、安全性和经济性的要求。1．网络的有效性网络要能准确而及时地传递信息。这里所说的网络的有效性和通信的有效性的是不一样的，网络的有效性指的是网络服务要有质量保证，而通信的有效性则是指传递信息的效率n’。2．网络的可靠性网络必须要保证能够持续稳定地运行。3．网络的开放性网络要能够兼容各个厂商的不同类型的设备。4．网络的综合性网络不能是单一的，要从电话网、电报网、数据网分立的状态向综合业务过渡，还要加入图像、视频点播等业务。5．网络的安全性网络必须对所传输的信息具有可靠的安全保障。性能管理的目标就是能充分利用网络资源，且确保网络不会出现过度拥挤的情况，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：(1)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及相应的阀值，并进行阀值报警。(2)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盯1。2．1．2网络性能管理内容性能管理提供了对网络设备的使用情况和网络或网元的有效性进行评估和报告的各种功能。性能包括监测2个部分：性能监测包括连续采集与网元性能有关的数据。性能监测的基本功能是跟踪系统、网络或业务情况，为判别性能而收集合适的数据。性能监测涉及非侵入式(不影响业务)的差错统计监测。当这种差错超过 哈尔滨理工人学T学坝一1．学位论文某个值时，服务质量就会降低。传送性能监测指的是监测由线路、路由或终端监测出的传输差错率。性能监测也与告警监测有着密切的关系。两者都与设备及传输媒介的故障监测有关。告警是为了检测失效事件而设计的。性能监测还与故障定位和测试有关。性能监测是用来监测工作中的或作为备份的设备正常与否的统计值。获得性能参数值的方法主要是对网络中设备和设施进行监测和测试，包括模拟量的监测、网络局部性能监测和应用效率的性能评估评价等。性能监测可以是连续监测，也可以是定期监测，或可变周期的间断监测。重要的问题是监测周期的选择。1．可用性监测用内置或外置软件实现对网络性能监测．内置软件可能对网络部件的性能有影响，外围软件虽不会影响性能，但成本较高。可以从部件的状态或状态变化中采集到部件的可用性数据，网络部件的运营状态在可运营和不可运营之间变化，处于可运营状态的时间所占比例就反映了该部件的可用性。2．响应时间监测响应时间监测往往与通信协议有关。监测设备必须能够解释协议，为某些事件加上时间标记，通过比较事件的开始和结束的时间差来获得响应时间。大部分响应时间监测都要使用专用工具。有时也可以用内置的时延软件来进行监测。3．正确性监测有很多问题会造成网络传输差错。网络中一般会采用软硬件来克服干扰以保证传输的正确性。但一点差错也没有是不可能的，口J+以用不同的工具来监测这些差错。4．吞吐量和利用率可以用专用软件监测主机的吞吐量和利用率，还可以用线路监测仪来监测线路负荷等等。5．性能管理控制是指对网络内业务流向的监测、优化网络资源的业务利用率、保持网络在业务高峰时段的完善性，以及为网络的工程和管理统计一个网元处理性能。业务数据的采集和处理也用于支持其他网络运行功能，如故障管理、网络容量供给和配置管理。对网络性能的控制是网络性能管理的高级阶段。它不但需要综合各种参数，而且需要更完善的智能技术，则灵活地对网络性能管理是网络者一个愿望，也是网络系统开发者一个目标阳1。构成性能管理控制的各项操作可以概括成以下的管理功能：(1)本地数据的存取和管理：存取和管理～个网元中的本地管理数据。(2)数据请求：从一个网元请求管理数据。(3)数据的汇兑和f-1限判断：累计和预处理业务数据IS]。(4)数据的证实和过滤：转发管理数据。 哈尔滨理T人学丁学硕士学位论文2．1．3网络性能管理功能性能管理系统一般应该具有以下基本功能：(1)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。(2)阀值控制。对每一个被管对象的某种属性设置阀值，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值的设置。通过设置阀值并进行阀值检查，可以在网络将出现性能问题时及时向管理人员报告等。(3)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。(4)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。f4)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。(5)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问问隔。(6)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曲J。2．2SNMP网管体系结构SNMP管理模型由管理站、代理、管理信息库和网络管理协议构成，SNMP采用了“管理者进程一代理进程”的模型来实现网络管理功能，监视和控制网络中各种可被管设备的状态。2．2．1管理信息结构SMI管理信息结构SMI定义了SNMP框架所用信息的组织、组成和标识，它还为描述MIB对象和描述协议怎样交换信息奠定了基础。管理信息结构 哈尔滨理二r大学工学硕LI学位论文是管理信息库中的对象定义和编码(以便通过协议传输)的基础。SMI是对公共结构和一般类型的描述，与标识方法一样，在实现中都要用到。SMI可以看作是数据库的模式。如同模式描述数据库中对象的格式和布局一样，SMI描述MIB中的对象。SMI中最关键的原则是管理对象的形式化定义需要使用抽象语法记法(ASNA)来描述。管理对象的集合在SMI中称为对象类型，在每个实现中都是作为特定的MIB严格定义的。对象类型有三个用于描述其特性的最基本属性，这些属性使它们在SNMP实现中能得到正确使用。这三个属性可以看作是对象类型的外在表现，在各种实现中都是必不可少的。按照SMI定义的SNMP管理对象都具有3个属性：名字、语法和编码。名字即对象标识符，唯一标识一个MIB对象，是对象的标识手段。它是用一串有序整数来表示的，该整数串是遍历由所有己知SNMP对象构成的全局树得到的。语法定义了对象的数据结构，用抽象语法记法rASN．1)来定义。对象语法定义了对应于具体对象的抽象数据结构。每个对象有四个标准属性是必须定义的，这样才能正确说明MIB中的对象。这四个属性是：语法类型、访问模式、状态、名值。3编码描述了一个管理对象的相关信息如何被格式化为适合网络传送的数据段。一旦某对象类型的实例定义并说明了之后，它们的值就司‘以在代理和网络管理系统之间传送。传送是要用ASNA编码规则对对象类型的语法进行编码。SNMP采用的传输语法记法是与ASN．1相应的基本编码规则(BE鼬【10】o下面我们主要介绍一下SMI的数据类型。SMI的数据类型主要有三种：1．简单数据类型(simple)简单数据类型在SNMP子集中有4种简单数据类型：(1)INTEGER：一个变量虽然定义为整型，但也有多种形式。有些整型变量没有范围限制，有些整型变量定义为特定的数值(例如，IP的转发标志就只有允许转发时的1或者不允许转发时的2这两种1，有些整型变量定义为一个特定的范围(例如，UDP和TCP的端口号就从0到65535)。(2)OCTERSTRING：0或多个8bit字节，每个字节值在0^255之间。对于这种数据类型和下一种数据类型的BER编码，字符串的字节个数要超过字符串本身的长度。这些字符串不是以NULL结尾的字符串。 嗡Zx小／’滨理T人学工学坝Ij学位论文(3)OBJECTIDENTIFIER：来自按照ASN．1规则分配的对象标识符集。NULL：占位符，代表相关的变量没有值““。2．简单结构类型fsimple．constructed)简单结构类型指列表和表格，在SNMP子集中主要使用两种结构类型：(1)SEQUENCE用于列表。这一数据类型与大多数程序设计语言中的“structure”类似。一个SEQUENCE包括0个或更多元素，每一个元素又是另一个ASN．1数据类型。(2)SEQUENCEOF用于表格。这一数据类型与大多数程序设计语言中的“array”类似。一个表格包括0个或更多元素，每一个元素又是另一个ASN．1数据类型。3．应用数据类型(application．wide)应用数据类型采用隐式定义，是引用SNMP的简单数据类型来定义的。主要有5种：(1)IpAddress：以网络序表示的IP地址。因为它是一个32位的值，所以定义为4字节长度的OCTERSTRiNO，每个字节代表IP地址的一个字段。(2)PhysAddress：OCTERSTRING类型，代表物理地址(例如以太网物理地址为6个字节长度)。(3)Counter：计数器是一个非负的整数，它递增至最大值，而后归零。SNMPvl中定义的计数器是32位的。(4)Gauge：也是一个非负整数，它可以递增或递减，但达到最大值时保持在最大值。(5)Timeticks：是一个时间单位，以O．01秒为单位递增，但是不同的变量可以有不同的递增幅度。所以在定义这种类型的变量的时候，必须指定递增幅度n引。2．2．2管理信息库MIB所谓管理信息库，或者MIB，就是所有代理进程包含的、并且能够被管理进程进行查询和设置的信息的集合。网络管理中的资源是以对象表示的，每个对象表示被管资源的某方面属性，这些对象就形成了MIB库。每个MIB变量记录了每个相连网络，的状态、通信量统计数据、发生差错的次数以及内部数据结构的当前内容等。网络管理者通过对MIB库的存取访问，来实现六大管理功能如图2—1所示。 哈尔滨理T人学_T学坝lj学位论义图2．1MIB的主要功能Fig．2—1ThemainfunctionofMIBMIB给出了一个网络中所有可能的被管理对象的集合的数据结构。SNMP的管理信息库采用和域名系统DNS相似的树型结构，它的根在最上面，根没有名字，它又称为对象命名树(objectnamingtree)。MIB被划分为若干个组，如system，interfaces，at(地址转换)和IP组等。其中at组对于所有的系统都是必需的，但是在MIB—II中己经没有这个组，它的对象己经归并到各个网络协议组(如IP组)¨引。MIB．I定义了8个管理信息类别，MIB—II是在MIB—I基础上的扩展，增加了SNMP和CMOT两项。MIB类别说明如表2．1所示。表2—1MIB类别表Table2-1MIBcategorytableMIB类别包含有关信息System关于实体所在系统的数据Interface用于管理的网络接口信息鼹地址转换信息IP网络协议ICMP为1P设备携带错误和控制的协议TCP传输控制协议UDP用户数据报协议EGP外部网关协议CMoT公共管理信息与服务协议SNMP简单网络管理协议MIB库中每一个变量都符合ASNA语法规则，MID库中只使用了ASNA诸多类型中的INTEGER，OCTETSTRING,OBJECTIDENTIFIER，NULL作为 哈尔滨理丁火学工学硕．1．学位论文基本类型，同时定义了IpAddress，Counter，Gauge，TimeTicks，Opaque类型，大体上说，NUB中变量可分为两大部分，简单变量(Simplevariabie)矛H表格(Table)．简单变量是常见的整型及字符串，也包括一些数据集合，通过在变量的对象标识符末尾附加．0来引用。表格对应一组数组，可包含变量的多个实例，表格中的每个表项可以用多个字段，这些字段本身可能是简单变量也可能是表格，表格不能直接进行存取。2．2．3SNMP管理协议网络管理协议是一个管理者和代理之间通信的标准，它提供了一种访问由任何厂商生产的任何网络设备，并获得一系列标准值的一致性方式。现在SNMP己成为网络管理领域中事实上的工业标准，目前流行的绝大多数网络管理系统和平台都是基于SNMP的，在RFCll57中定义。SNMP是为网络管理服务而定义的应用层通信协议，采用ASN．I说明所需的协议操作，提供了管理者与代理之间交换管理信息的基本机制，也规定了管理框架所需的授权与鉴别机制。管理站采取陷阱引导轮询方式对代理MIB进行控制和管理。初始化时，管理站轮询被管代理获取必要管理信息，随后管理站降低轮询频率，由代理负责向管理站报告Trap事件。接收到Trap报文的管理站，通过轮询相关或相邻代理进行事件检查以获取关于异常的详细信息。在应用SNMP协议进行网络通信过程中，信息按照SNMP消息的形式在一个管理站和一个代理之间交换，一个SNMP消息就是根据协议的定义封装而成的能完成一次信息传递任务的传输单元，而且它的发送和接收是原子操作，也就是说，只有发送和接收一个完整的消息，才能实现这次信息交换。每一个消息包括一个指明所应用SNMP协议版本的版本号(version)，一个用于安全性的团体认证名字(community)，以及一种协议数据单元(ProtocolDataunit，简称PDU)⋯1。1．SNMP协议数据单元SNMP的网络管理方法不是定义一大批操作命令，而是把全部的操作都置入一种取／存模式。在概念上，SNMP操作仅包含两个命令，允许从一个数据项取一个值，或者把一个值存入一个数据项。所有的其他操作都定义为这两个操作的衍生作用。还有一个就是非请求操作Trap。所以，概念上来说，可以对标量对象进行3种操作： 哈尔滨理工大学工学硕二L学位论文(1)Get：管理站从代理取得对象的值。(2)Set：管理站更新代理中的对象的值。(3)Trap：代理发送非请求的对象值到管理站。协议数据单元是构成SNMP消息的主体部分，在其内部按照一一定的语法定义格式封装了所传递信息的内容，内容包括所执行的操作类型、操作参数、数据列表等。到目前为tl：，SNMP协议一共定义了7种协议数据单元，分别实现7种不同的操作。相应地，SNMP也有7种消息类型，由于一条SNMP消息中的PDU部分几乎决定了一次信息传输的全部内容，所以现在常见的说法是把整个消息称为一个PDU，一种消息对应着一种操作，一条消息对应着一次操作。SNMPvl中定义了五种PDU，在SNMPv2中又添加了两种PDU，SNMPv3消息定义一种新的格式。SNMPv3消息包含了许多SNMPv2PDU所没有的内容(加密或纯文本的)、安全消息以及处理消息所需要的环境。表2．2七种PDU报文Table2·2sevenkindsofPDUmessage报文名称含义GetRequest-PDU管理站从目标代理进程的MIB中提取一个或多个参数值。GetNextRequest-PDU从代理进程处提取一个或多个参数的下一个参数值。SetRequest—PDU设置代理进程的一个或多个参数值。GetResponse—PDU返回一个或多个参数值。Trap—PDU代理进程主动发出的报文，通知管理进程有某些事件发生。GetBulkRequest-PDU允许管理进程在报文长度允许的范围内向代理进程请求尽可能多的信息。InformRequest—PDU用于管理进程问的通信。2．SNMP的五种报文关于管理进程和代理进程之间的交互信息，SNMP定义了5种报文：(1)get—request操作：从代理进程处提取一个或多个参数值。(2)get-next—request操作：从代理进程处提取一个或多个参数的下一个参数值。(3)set．request操作：设置代理进程的一个或多个参数值。(4)get—response操作：返回的一个或多个参数值。这个操作由代理进程发出。它是前面3种操作的响应操作。 哈尔滨理工人学工学坝一Ij学位论文(5)trap操作：代理进程主动发出的报文，通知管理进程有某些事情发生。前面的3个操作是由管理进程向代理进程发出的。后面两个是代理进程发给管理进程的。图2．2描述了这5种操作。SNMP管理进程oSNMP代理进程√Get-feques∥。Oet-l'esp01篮e,3UDP端口号161∥Get—next-tequest∥-LUDP端口号16l—rGet—response—UDP端口号16l—Seofeques协UDP端口号162t：FGet—responseulDiscards+ilOtaErrors；(4)差错率=出错分组数／总的接收和发送的分组数=(接13接收的分组中被丢弃的分组数+接13发送的被丢弃的分组数)／(接口接收的分组中被接受的单播分组数+接口接收的分组中被接受的广播和多播分组数+接口发送的单播分组数+接13发送的广播和多播分组数)=(iflnDiseards+iml：Errors+iflnUnknownProtos+i其)lJcDisalrds+ifOutErrors)／(iflnUcastPks+iflnNucastPks+itOutUcastPks+itOutNucastPks)；(5)接收和发送字节的速率=(△iflnOctets+AifOutOctets)／At；(6)发送和接收数据包速率：(iflnUcastPks+iflnNucastPks+itOutUcastPks+ifOutNucastPks)／At；由此，我们得到了交换机一个端口的流量情况，交换机上所有网络端口求和就得到了整个局域网中的流量情况I“l。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文4．2．4性能分析1．拥塞问题网络性能管理一个主要任务是发现和处理网络的拥塞问题，网络拥塞的原因有很多。由于通信子网中每个结点的处理速度、缓冲器容量和物理信道的传输速度是有限的。当发往子网的报文分组数目超过子网正常的处理能力时，某些结点就会出现处理速度跟不上，信道的传输速率跟不上，需要的队列被填满，缓冲器被用光，出现大量丢失报文分组的现象，就发生了拥塞。可见网络拥塞的原因主要是通信子网内传输的分组总数太多。如果通信子网的拓扑结构设计不好，有含“瓶颈口”的子网，也可能引起局部拥塞。局部拥塞严重时，丢弃报文引起的超时重传，使缓冲器不能得到正常释放，这种连锁反应会很快波及到网中的其他结点，引起全局性拥塞。除了“瓶颈”问题，·还有一一个突发性问题。就是在短时间内，由于很多用户同时集中使用网络。这个突发性的流量会比平均流量值大很多。也许会发生短时间的拥塞。可以用输出丢包率和输出利用率结合起来判断网络的拥挤情况。当一个网络设备丢弃了许多试图离开接口的包。而输出的字节数却在减少，即丢包率增长很快而利用率增长缓慢，则说明该设备的这个接口发生了拥挤。对象ifOutQlen也可以反映网络的拥挤情况。当接口发生错误或者设备处理包的速度跟不上包的输入速度，都可能导致数据发送上出现问题，使得大量包等待在输出的队列中，此时ifOutQlen的值会随之增加。对于获得的响应时间值，如果持续增大说明该网络节点到路由器之间的网络可能出现了拥塞。或者该节点自身出现了问题。2．判定网络传输高峰时间以判断每天的使用高峰时间为例。这需要每天的流量历史数据，通过对这些数据的过滤查询得出。需要先设定一个用于判断属于高峰用量的流量阀值，然后使用查询条件进行查询。所得到的分析结果通过曲线图的方式直观表示出来，将一天的时间作为横坐标，以流量作为纵坐标，可以得出一天内的高峰所在，将每天的高峰统计情况单独存入一张数据表，这样当旧的原始数据表删除时，以后仍然可以对高峰时间进行历史统计。在存储了一定天数的统计表后，通过概率统计知识对查询结果进行取样计算，看统计出的高峰时问是否具有普遍意义。知道了网络传输高峰时间，管理员可以在该段时间内加强对网络的监 哈尔滨理工人学工学硕士学位论文测；如果需要，可以设置接口在高峰时间动态调整带宽，这种调整可以是手工的，也可以是由性髓管理激活配置管理，自动进行配置；管理员也可以和对网络传输影响较大的网络用户协调网络传输任务的时间分配。总的目的就是保证网络能满足用户需要，高效率运行。3．预测利用率的发展趋势随着网络的发展，上网的机器和访问量可能增加，如果超出网络传输能力负荷，会造成网络拥塞，影响用户使用。我们可以根据历史的利用率的增长趋势，预测网络可能的发展速度。可以设计这样一张益线图来帮助观察历史情况，以时间为横坐标，利用率为纵坐标。计算从建网初期以来的每天利用率的平均值，作为一个点，描画在曲线图上，观察这些点构成的曲线的趋势。4．3数据报警通知模块的实现网络管理过程中，无论在性能管理还是故障管理，安全管理等管理领域。报警功能都是很重要的。这里主要利用SNMPTrap机制和socket通信机制，实现基于Web，电子邮件，短信方式的实时报警功能。本节所设计和实现的报警功能模块，有很大的独立性，不仅可以用于性能管理系统，也可以用于其他需要的管理领域。4．3．1报警发送的设定在出现异常情况时，被管设备的代理向管理站发送TrapRequest报文。先对发送报警的代理进行配置，告诉代理Trap发送的目的管理主机和端口(默认端口162)，以及发送时使用的认证字段。不同的代理软件有不同的配置文件格式，以UCD．SNMP代理为例，例如代理要设定发送SNMPv2Trap到主机workstation的默认端口，使用认证字段“Publicp则在配置文件中添加一行(也可以设定多个管理站同时接收报警)：trap2sinkworkstationpublic‘这样。当代理出现异常，预定义的报警事件发生时，代理就向这些目的主机发送报警。4．3．2报警接收程序的实现’首先要对接收报告的管理工作站进行配置。当我们在管理工作站上启动 哈尔滨理工火学工学硕一J二学位论文了接收报警的后台程序以后，它就一直在后台运行，对于默认的162端口或者指定的其他报警报文接收端口进行侦听，对发送来的报警在后台实时处理。这种处理由于我们要将接收到的报警解析并构造为文本通知方式实时转发给客户，所以要编写自己的报警服务程序。实现这些功能UCD—SNMP代理的配置文件snmptrap．conf中的一些定义扩展了接收报警的后台程序的功能，使它在接收到报警后，可以自动调用预先编译好的自定义报警程序，按照自己的需要去处理报警。定义行语法如下：TraphandleOIDlDeafultROGRAM[ARGUMENTS⋯⋯】其中，traphandle为系统标识字，引导处理后面定义内容的方法。OID是trap对象标识符，它标识了唯一的trap消息，default表示缺省处理，即当到来的trap消息所带的对象标识符与其他traphandle定义行的对象标识符都不匹配时，则转到这一缺省定义行处理；ROGRAM表示当接收到所带OID与前面的OID相匹配的trap消息时，所调用的处理程序。ARGUMENTS是传递给处理程序的一些参数。一般情况下，参数行的定义顺序如下：HoSTNAMEIPADDRESSVARBINDSHOSTNAME：发送trap消息的网络设备的名称IPADDRESS：发送trap消息的网络设备的IP地址VARBINDS：封装在trap报文消息内部的绑定变量列表。这些变量描述了trap消息的报警内容。对应于trap消息的组成定义，第一个绑定变量是system．SysyUPTime．0，接下来是描述trap自身的一些标识符和值的绑定变量。我们的报警接收程序主要完成三个任务：第一，解析报警内容。主要是对前面第二个的参数VARBINDS的内容进行解析，将用一系列绑定变量对表示的报警内容解析为自定义的语言描述方式。第二，实现一个客户端socket。当报警接收程序被调用时，它同时被启动，与报警服务程序的服务器端socket建立了连接，将报警的发生和内容通知给报警服务程序。第三，实现报警的入库管理操作。通过调用数据处理模块的数据库操作函数来实现。报警的历史存储是实现历史报警记录管理的基础。在数据库中建立一系列报警记录表，包括类型、发生接口、发生时间、内容、发生时系统运行时间等多个字段，从而能满足以后多种检索要求。可以根据管理者要 哈尔滨理工大学工学硕二L学位论文求，按照一定的方式组织和管理报警记录表。比如如果按照时间，每个月术，都新生成一张本月来自所有接口的报警记录表和一张报警统计表，按照接171号的顺序进行排列；如果按照发生接口，则定期将报警按照接口号分类，生成新的表存储历史报警信息。不管如何分类保存，与定时轮询数据保存同样应该遵循的原则是：保存内容完整；易于满足各种检索要求；避免数据重复和冗余。更灵活的方法是，在管理页面上提供数据库操作接口，使有权限的用户可以直接输入SQL语句对报警记录表或者统计表进行查询操作，将查询结果以表格方式显示在页面上H3。。4．3．3报警服务程序的实现报警服务程序主要是一个服务器端socket通信程序，它接收来自报警接收程序的请求，通知责任人报警的发生和其内容。如何采取一种有效的通知机制是非常至关重要的。这样能够在相同告警信息产生的时候进行压缩处理，防止因同一信息而多次通知相关责任人。同时，能够提供不同的订阅时间，比如说以按星期时问来通知，或者按具体的日期时间范围来通知，并且能够定义每天通知的具体时问点，可以是工作时间也可以是非工作时间。通过灵活的时间定义来满足不同时间通知粒度的责任人。对于告警的压缩处理采用的是时间间隔和次数间隔两种方式来进行告警压缩的。对于接收到的告警可以进行设置次数间隔参数，比如设置此项参数为5次，那么在第一次接收到来自代理发送上来的告警信息后并不把它直接发送给相关责任人，而是把它保存到数据库中相关的信息表中，等到下次接收到新的代理发送上来的告警信息后于之前数据库中存储的信息进行比较，如果数据库中有相同类型的告警源数据，并且如果信息的条数大于指定之前设定的次数间隔时，则真正把此告警信息发送给邮件发送接口或是手机短信接口程序，进而通知到相关的责任人。对于另一种压缩的策略是时间间隔的设置，它是对首次接收到的告警先进行入库处理并不直接通知责任人，待下一次接收到告警信息后与数据库中已存的数据进行比较，如果有相同的告警源那么比较两次信息的告警时问，如果两次告警时间的间隔小于预先设定的间隔时间，那么进行通知处理，调用相对应的邮件发送接口或者手机短信发送接口：如果两次告警时问的间隔大于预先这项的时问间隔，那么对当次发送过来的告警信息不进行触发通知操作，而是把此条告警数据直接保存到数 哈尔滨理工大学T学硕二}：学位论文据库中。如下图为告警通知模块的流程图如4-2所示。图4—2告警通知判断流程图Fi94—2alarmjudgingflowchart以下是实现此功能的部分函数和程序源码：1．告警压缩处理函数。此函数主要完成对告警的压缩处理，防止在邻近的时间内发送多条告警信息。根据设置的告警次数间隔进行压缩，当接收到的告警信息数量等于预先给定的次数间隔时则进行通知处理，并把对应的标志位设置为已处理判断过的。如果小于预先给定的次数间隔则直接把此条告警数据保存到数据库中。voidfrequencyCompress(intinterval，AlarminfoObjobj){／／根据当前的告警信息设置查询条件，／／查询符合同一告警源的信息条数 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文intcount2queryCountAlarminfo(obj)；IlOl：t果告警信息数等于预设定的次数间隔if(count===interval){／／调用发送时间判断函数sendTimeJudge(obj)；}else{／／如果小于则把此告警信息保存到数据库中saveAlarminfo(obj)；)．2．告警发送时间判断函数。如果告警信息已经进行过压缩处理后，那么就开始进行发送时间的判断。如果当前时间在所预先设定的发送时间内，那么直接调用告警信息发送接ISl，否则把此信息保存到发送告警信息状态表中，并设置此信息状态为未发送。sendYimeJudge(obj){／／从数据库中获取到预先设定的发送时间Timestarttime=getNotificationStarttimeO；Timeendtime2getNotificationEndtime0；ll笋-tl断是否在发送时问范围内if(between(obj，starttime，endtime)){∥传递给发送信息接口程序sendAlarmMessage(obj)；}else(∥不在发送时间范围内则直接保存到数据库的告警信息表中saveAlarminfo(obj)；) 哈尔滨理工大学工学坝．1j学位论文4．4数据显示模块的实现以下几个图显示的是系统部分功能的截图，包括监测的主机和服务总览页面。主机上的监测图，该图反映的是一天24小时内各个时间端的数据。此外还有报警通知订阅页面。正常告暑譬鲁未知黧慧鬻鬻麟鬻黧骥鬻蘩瓣隧囊蒸潮豳嘲黼豳豳蠢麟骥缓骥蓊图4-3监测总览页面Fi94—3monitoringtheoverviewpage从图4．3中可以看到对于主机监控情况的一个总览，包括运行，宕机，不可达的数量。以及对服务监控的一个总览情况，分别对应服务的四种状态，正常，告警，紧急，未知的数量。f主麓援鑫ID主挂名主机IP主嚣捷盎量谴检查时目量后扶鑫改蔓时闷捷蒜著鐾时日一一*‘“⋯f。67硼试主轭17216140．196。运行2010-95-2116：51：2I2010-05—13iO45：158夭朗t嘞6壮r66：ttsth6stl172．16．1∞．196，运行2010-05．2116：48：011970-01-9108：00：00147sO夭科嘞1抄j二一。65，tt：n∞st17216：140．196压付：2010-95-2116：49：512010-05．1111：26：4310天5时23分8秒r641。c·1如；t127．001运疗．2010-95-2118：49：012010-05．1018：16：3410天22时32分27牡r：63212主机172．16．140212运行2010-05—2116：48：012010-05．181446：20妖2时1分4i杪图4．4主机实时监控信息页面Fi94-·4hostreal··timemonitoringinformationpage执行花量对闷蔷皇拭盎4．0692PINGOK·PacI(o～Ⅳw”一～一～’Ⅳ^。402771PING09·Padce⋯：403845PlNGOK·Pa球e⋯4．029PlNG0K—PacI(o401902PINGOK—Packe从图4_4中可以看到，对监控的代理主机的基本信息列表的展示，包括最近监测时间，以及监测时的状态持续时间，还包括执行检查时的返回信息内容等。 哈尔滨理工人学工学硕士学位论文监控通知配置被逼知人(。j曹囊员通知方式(+麓磕B件开始时间e结束时间时间间隔；0二、尖数间PF．0星期(或天l一芝!：!：：_董1=；1；?；__；：董?三曼__：：I蔓三一曼1：开始时间结束时间设置不发送遂知时间：纂i黧i希望收到告警邮件的开始时间·铡如：9：00：00希望收到告警邮件的结束时间·例如：18：00：00i(m)同类告警闻的最小通知时间间隔叁把同类的多条告警压缩为1条进行发送渤=-}¨÷jt“}设置；图4．5监控通知配置页面Fi94·5monitoringnotificationconfigurationpage从图4—5中可以看到，对报警服务的责任人通知可以进行通知方式的选择，以及通知的开始时问，结束时问，同时对于压缩处理的配置可以进行时间间隔和次数间隔的配置等。4．5本章小结本章重点讨论了所设计的网络性能管理系统中与流量控制相关联的数据采集、性能分析与数据报警通知、数据显示四个模块的实现方法以及数据库的设计实现与管理，其中数据采集部分着重考虑了如何确定采集频率，如何定位采集对象以及确定恰当的采集方法。数据分析与处理部分着重考虑了影响系统性能的基本指标以及如何使性能预测更接近于实际状况。数据报警通知部分通过采用设定相应的发送条件设置来进行相应的报警服务。同时，也介绍了一些具体的数据显示部分的功能实现，给出了系统的大体展现。 哈尔滨理工大学T学侦十学位论文结论在网络技术和网络应用飞速发展的今天，网络管理方法和技术的重要性日益突出。尽管现有的网络管理平台和网络管理系统层出不穷，无论是IT企业开发的应用于商业销售的还是企业自行开发的专用于管理本企业网络的各种管理平台和系统，然而没有通用的、万能的网络管理工具，不同的网络有不同的应用需求和管理要求，开发工作要根据需求而定。本文研究了简单网络管理协议和网络性能管理的有关内容，给出了开发一个具体网络性能管理系统的基本技术思路。在理论研究的基础上，首先明确了网络管理的需求，对系统要实现的功能进行总体的设计，然后在此基础上，进行系统的详细设计，包括整个系统的结构、模块划分和系统工作流程的设计，以及系统实现技术和方法的选择与设计。实现的系统参考二层客户／N务器模式，设计了基于Web的客户层+服务层+资源层的三层网络管理模型。采用Java实现Web服务器，C语言实现应用服务器，socket作为信息转发通道，采用简单网络管理协议访问被管网络资源。本文在网络管理理论与应用开发方面进行了一定的尝试，但由于本人水平和时间有限，论文该论文所做工作只能是初步的，还存在着缺点和不足，有待进一步的工作改进。本课题的改进方向和思路如下：(1)现有功能完善扩充主机代理功能。(2)支持SNMPv3提供高版本协议支持是保持网络管理系统先进性与安全性的必然要求。本系统为协议版本的演进提供了扩展机制，可以通过增加或修改相应与特定版本相关的SNMPAPI类实现。(3)实现基于web的网络管理本课题已提出了基于web的解决方案，需要解决的是具体实现的技术问题。(4)支持IP6v结合下一代网络环境下网络管理的需求特征，研究利用SNMP协议实现IPv6网络管理的应用策略，实现本课题开发的网络管理系统向IPv6的迁移。总之，随着Intemet网络管理要求的不断提高与信息网络技术的发展，必将推进网络管理理论与应用的研究，形成更完备的方法论体系。从而易于高效、实用的Intemet网络管理系统开发，加快现代企业网络管理的进程。 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