串口简单网络管理研究与实现

摘 要 简单网络管理协议（SNMP）是目前TCP/IP网络中应用最为广泛的网络管理协议。1990年5月，RFC1157定义了SNMP（simplenetworkmanagementprotocol）的第一个版本SNMPv1。RFC1157和另一个关于管理信息的文件RFC1155一起，提供了一种监控和管理计算机网络的系统方法。因此，SNMP得到了广泛应用，并成为网络管理的事实上的标准。 SNMP在90年代初得到了迅猛发展，同时也暴露出了明显的不足，如，难以实现大量的数据传输，缺少身份验证（Authentication）和加密（Privacy）机制。因此，1993年发布了SNMPv2，使得SNMP的安全性、兼容性、故障处理能力等得到了进一步完善和补充。 本文使用Vsiual C++6.0模拟实现了一个SNMP网络管理系统，用一个服务 器通过SNMP协议管理客户机串口通信。程序实现了串口通信、UDP网络通信、SNMP协议模拟，可利用本系统查询远端计算机的串口设置和流量等信息。系统的串口通信模块可以通过串口发送字符，实际上是一个串口测试软件。 关键词: 网络管理，串口通信，UDP通信，SNMP 1.1课题背景 随着网络技术的发展和网络应用的深入，网络的复杂性在不断增长，对网络设备管理的要求也日益增加。网络的复杂 性，使得被管理的设备在系统中不是集中的，而是分散的。管理这样分散、复杂的系统，必须依靠网络设备管理系统。一个典型的网络设备管理系统包括4个组成部 分：管理器、管理代理、管理信息数据库和受托代理。一般说来，前3个部分是必需的，第4个根据需要选择使用。 　　在网络设备管理系统中，管理器协助网络管理员完成管理整个网络的工作。网络管理软件要求管理代理定期收集重要的设备信息，这些信息将用于确定网络设备和网络整体运行状态是否正常。管理器应该定期查询管理代理收集到的设备运转状态、配置及性能等方面的信息。 　　管理代理(Agent)是一种特殊的软件或固件，包含了一个特定设备及该设备所处环境的信息。当一个管理代理被安装到一个设备上时，这个设备就 被列为“被管理的”。管理代理可以获得所驻留设备的运转状态、设备特性和系统配置等相关信息。它就像是每个被管理设备的经纪人，完成管理器布置的信息采集 任务。管理代理行使管理系统与管理代理所驻留设备的中介职能，通过管理信息数据库(MIB)中的内容来管理该设备。管理信息数据库中所包含的数据，随被安 装设备的不同而不同。 　　安装在网络管理工作站上的管理器，向管理代理收集设备信息时有轮询和中断两种方法。网络管理工作站可以通过轮询管理代理获得关于设备的信息，可 以修改、增加或者删除代理中的表项，可以为设备中特定的事件设置阈值。当设备中发生某个闽值超过设定范围的异常事件时，管理代理可以立即向网络管理工作站 发送自陷信息，通过基于中断的方法通知网络管理工作站进行处理。 　　在一些特殊情况下，一个特定设备可能因为系统资源的缺乏，或者因为该设备不支持管理代理所需要的传输协议，而不能实现管理代理。这时可以使用受 托代理(Proxy agent)。受托代理不在被管理的网络设备上运行，而是在另一台设备上运行。受托代理把它接收到的网络管理工作站命令，翻译成被托管设备所支持的管理命 令。因此，受托代理发挥着应用程序网关的作用，在标准网络设备管理器软件和不直接支持该标准协议的系统之间充当桥梁。 　　管理器和管理代理在通过网络进行通信时，必须遵循特定的协议。使用最普遍的协议是简单网络管理协议(SNMP，Simple Network Management Protocol)。它是一个应用层协议，属于TCP／IP协议族的一部分。SNMP协议目前有两个版本：SNMP v1和SNMP v2。这两个版本有一些共同特性，但SNMP v2提供了一些加强的功能。另外一个版本SNMP v3的标准化也在进行当中。SNMPv3的重点是安全、可管理的体系结构和远程配置。 　　SNMP是分布式的管理协议，一个系统可以只作为SNMP管理器或SNMP代理中的单一角色，也可以同时完成这两者的功能。如果一个系统既作为管理器，又作为代理的话，此时可能需要另外一台管理器，用它来查询被管理的设备，并提供信息的汇总等。 　　SNMP不是一种面向连接的协议，它通过使用请求报文和返回响应的方式，在SNMP代理和管理器之间传送信息。这种机制减轻了SNMP代理的负 担，提供了一种独有的方式来处理可靠性和故障检测方面的问题。SNMP协议还定义了数据包的格式，以及网络管理器和管理代理之间的信息交换，对管理代理的 MIB数据对象进行控制，可用于处理管理代理定义的各种任务。 在网络界,除SNMP、SNMPv2、CMIP以外,现在正兴起一些新的网络管理协议和环境。其中,以分布式计算环境(DME,DistributedManagementEnvironment)最为著名。DME是由OSF(开放软件基金会)提出的。OSF是一个非盈利的研究和开发组织,其目标是提供一个软件解决方案,使来自不同厂家的计算机可以协同工作于一个真正的开放系统计算环境下。其文档以RFT(RequestforTechnology)的形式提供。 DME代表了一种结构。在此结构下,管理系统和网络可以很好地结合。它可以构成分布式系统管理的基础,并保持与现有网络管理方案的结合。它独立于操作系统,并支持事实上的和正式的网络与系统管理标准。DME的结构有许多新颖之处。以前,无论是网络管理还是系统管理,管理员通过修改与一个资源或服务相关的数据、通过对一些服务和数据进行操作来进行管理。而在DME环境下,信息和操作都被划分为对象。DME以对象为单位对系统进行管理。所有DME管理操作有一个一致的界面和风格:通过与对象通信。这种设计的很大好处是模块性很强,完全是一种面向对象的管理方式,系统易于管理和开发。ISV们可以建立自己的某些特定管理功能的对象库或被管对象库,然后将其加入到已有的管理应用程序中。这一切由于DME面向对象的管理方式而变得简单。 DME有两个关键概念:应用程序服务和框架(Framework)。应用程序服务提供一些最重要的系统管理功能,而框架则提供开发系统管理应用程序所用的构造模块(buildingblock)。这种设计提供了与现有解决方案的一致性,并可在多厂商分布式网络环境中进行互操作。DME应用程序服务包括软件管理(SoftwareManagement)、许可权管理(LicenseManagement)、打印服务(PrintingServices)和事件管理(EventManagement)。它们以一组模块和API的形式提供,有一个一致的用户界面。DME还提供机制,使开发商可以很容易地加入新的服务。DME框架由一组功能全面的构造模块组成,使新网管应用程序的开发变得简单。这些组成是: 管理请求代理(MRB，ManagementRequestBrokers)MRB是DME框架的核心组成。在DME下，所有对对象的请求都被MRB接收。MRB负责找到这个对象在网络中的位置,然后转发请求。MRB支持现有的网络管理协议SNMP、CMIP,用它们收集网络中的设备信息。MRB还支持基于RPC(RemoteProcedureCall)的管理协议。 ?对象服务器对象服务器用来l管理和维护网络中的对象。DME提供两种类型的对象服务器,一个用于短期任务(如更换口令等),另一个用于长期任务(如监视一个网络)。 事件管理服务当网络中出现问题或发生变化时,需要通知管理应用程序。DME的事件管理服务提供了转发、登录和过滤这类通知的功能,可以对过滤器进行编程来分析一个事件通告的属性,并将此事件与某个特定的动作联系起来。另外,为了使此服务易于使用,DME还提供了用于定义事件的高级模板语言。 l 数据管理服务DME提供了一个管理数据库,用来存放网络被管对象的有关数据信息。此管理数据库存放在磁盘上。 目前，DME的主要问题是缺乏支持，尚未得到进一步的实践检验。 1.2 系统实现思想 ?? 本文的基本思想是通过网络来管理串口通信设备。用两台计算机来模拟串口通信网络，两个计算机可以通过串口传输数据，在计算机上分别部署代理程序。然后用另外一台计算机模拟网络管理服务器，服务器到两个计算机之间通过网络传输数据和控制指令(SNMP报文)，服务器部署管理程序。 ?? 在服务器端用户可以查询计算机的串口参数和串口数据流量。当串口号改变时，代理程序发送trap报文到服务器，服务器显示trap结果(也就是改变之后的串口号)。 1.3 本文的工作 ?? 本文首先介绍了SNMP协议，然后介绍VC6环境下网络通信编程和串口通信编程的要点，并用VC6模拟实现了一个网络管理系统，文中将介绍系统的设计思想和详细实现过程。