计算机网络管理及应用

计算机网络管理及应用

计算机与通信的结合产生了计算机网络,信息社会对计算机网络的依赖,又使得计算机网络本身运行的可靠性变得至关重要,也向网络的管理运行提出了更高的要求。

网络管理的需求是多方面的,网络管理的功能也是随着需求与技术的发展而不断完善的。从技术的角度来说,网络管理系统应该能够实现网络的故障管理与诊断、配置管理、安全管理、网络流量控制、计费管理功能以及网络路由选择策略管理等功能。

今天,人们已经清楚地意识到,计算机网络的管理和运行是计算机网络领域中的关键技术之一,特别是大型计算机网络的建设,应该把网络的管理和运行作为十分重要的建设内容。

1 网络管理的原理

网络管理是在计算机网络系统建设达到一定的水平后的必然结果。按照国际标准化组织的定义,网络管理的基本功能是指规划!监督!控制网络资源的使用和网络的各种活动,以使网络的性能达到最优。随着计算机网络对社会生产和生活的影响越来越大,影响网络服务的因素在不断增加,涉及的信息资源也越来越复杂,网络管理目标也在不断提升。

1.1 标准

在Internet的发展历史上,网络管理一直是一个比较薄弱的环节。在Internet发展的初期,由于网络的规模比较小,整个网络互连技术还没有成熟,人们对网络管理的考虑比较少。这其中的一个原因是人们对网络管理的看法不一致,导致许多厂商设计和实现专有的网络管理体系结构和网络管理产品。当这些体系结构和产品面对大规模、复杂和多厂商产品互连的异构计算机网络时,专用的网络管理系统是远远不够的。因此,需要有标准的网络管理协议才能对庞大的、异构的和多厂商产品混合的异构网络进行有效的管理。

随着Internet的不断增长,仅仅依靠简单、专用的管理工具是无法胜任对Internet的全面管理。80年代后期,IETF组织终于清楚地认识到必须尽快定义一种网络管理的体系结构和框架,并尽快付诸实施。1988年,Internet体系结构委员会提出了简单网络管理协议的第一个版本,即SNMPv1。随着Internet网络安全模型的的完成,又发展成为SNMPv2及SNMPv3,并且很快得到了各网络产品生产厂家和软件开发商的广泛支持,并使之成为了事实上的网络管理工业标准。现代网络管理系统都是基于SNMP协议实现的,SNMP的网络管理模型如图1所示



1.2 功能

按照OSI的定义,网络管理应包括以下五个基本功能域:

故障管理:其主要功能是故障检测!发现、报告、诊断和处理。

配置管理:其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。

性能管理:监测网络的各种性能数据,进行阈值检查,并自动地对当前性能数据、历史数据进行分析。

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(防火墙)等功能。

计费管理:主要是根据网络资源使用情况进行计帐。

这五个基本功能之间既相互独立,又存在着千丝万缕的联系。在这些网络管理功能中,故障管理是整个网络管理的核心;配置管理则是各管理功能的基础,其他各管理功能都需要使用配置管理的信息;性能管理、安全管理和计费管理相对来说具有较大的独立性,特别是计费管理,由于不同的应用单位的计费政策有着很大的差别,计费应用的开发环境也千差万别,因此计费管理应用一般都是依据实际情况专门开发。

1.3 模型结构

现代计算机网络的网络管理系统从逻辑上可抽象为四个部分:被管代理、网络管理工作站、网络管理协议和网络管理信息库(MIB)。

网络体系结构就是尽可能地满足网络管理需求的一个通用框架,对于一个具有特定需求的实际网络而言,它能够支持开发一个具体的网络管理系统。任何一个适合于在当今异构的互连网络中进行综合的网络管理的体系结构都应该包括如下几个方面的子模型,模型结构关系如图2所示



信息模型(InformationModel)描述管理的对象;

组织模型(OrganizationalModel)处理和支持系统的组织方面;

通信模型(CommunicationModel)处理为实施管理目的所需的通信过程;

功能模型(FunctionalModel)网络管理任务的组成结构。

2 网络管理平台

网络管理平台是网络管理系统的核心组成部分。网络管理平台提供了一个统一的基础结构,在这个结构中,可以嵌入各种各样的网络管理应用程序。由于网络管理平台也很强调标准化的问题,因此,从某种程度上来说,它也是一种独立于特定制造商和特定功能的机制。一个功能强大丰富、性能优异的网络管理系统离不开一个结构合理、具有良好可扩展性的网络管理平台。

网络管理平台通常由协议通信软件包、MIB编译器!网络管理应用编程接口图形化的用户界面组成"网络管理平台可以分别从以下两个方面进行描述。

2.1 功能特性

网络管理平台是一个软件包,它提供了对多种网络部件进行管理的基本功能,这些功能包括:

图形用户接口(GUI);

网络拓扑图;

数据库管理系统(DBMS);

查询设备的标准方法;

可定制的菜单系统;

事件日志。

网络管理平台的另一个重要功能是其自身具有安全机制。网络管理平台及相关的应用程序包含了大量涉及网络!部件设备的配置、网络和应用的安全!性能及计费方法的信息。这些信息都给任何意欲危及网络安全的网络黑客提供了帮助,所以必须在平台所处的操作系统所提供的安全性之上,增加平台自身的安全机制

2.2 平台结构

图3给出了网络管理平台的一般功能结构。其中的每个模块都由两个部分组成,即负责执行具体功能的功能性部件和负责功能执行过程控制的配置部分,而且,它们都能在一定程度上自主适应不同网络产品供应商的个别需求。



3 网络管理系统应用

网络管理系统的基本应用包括网络资源状态监视、阈值监视、事件管理、配置应用、拓扑管理以及性能监视等。

3.1 网络资源状态监视

监测资源的目的在于尽可能获得有关资源服务质量和状态的最新信息。监测涉及到访问某些资源的属性,监测总是由管理工作站发起的,管理工作站论询资源并分析论询结果。因此,实现监测功能极大地依赖于对单个资源进行寻址所采用的协议。

3.2 阈值监测

阈值的设定在很大程度上取决于设计者的经验知识,目前还没有哪种工具能够支持对监测过程进行切合实际的阈值配置。阈值主要是通过管理工作站进行指定、管理和监测、当网络管理系统检测到超出阈值的情况时,就向事件管理应用程序发出相应的事件。

3.3 事件管理

事件管理负责接收和处理事件"这些事件可以由被管设备产生并发送给管理工作站的外部事件,也可以是由网络管理平台的其它部件,比如阈值监测过程所产生的内部事件。

事件对用户的可视化是一种重要的功能。可视化建立在被管资源的状态模型的基础上,这样一种模型描述了资源的状态与导致状态变化的事件之间的关系。

3.4 配置应用

配置应用向用户提供了对资源的写访问,配置应用可以分成如下几种形式:

有关当前资源配置的信息。可使用SNMP询问诸如路由表、接口表、地址表和ARP表等。

通过管理协议改变配置。SNMP协议的Set服务用来改变部件中的配置信息。这里的难点之一是,由于SNMP的安全问题,许多厂商并不允许对资源的写访问。

通过登录系统进行配置。设备制造商提供允许用户登录系统直接改变系统配置的工具,当使用网络管理平台时,用户可以通过图形用户界面直接登录系统,比如使用Telnet等。

3.5 拓扑管理

网络管理平台的另一种重要功能是拓扑发现功能。它是使用管理协议收集尽可能多的有关网络的资源的配置信息,并且保存在网络管理平台的数据库中。

3.6 性能监视

性能监视用于定义和执行性能测量,和阈值监视类似,测量由以下参数定义:

通过指定系统和被测量的属性来选择测量点;

选择测量间隔,即选择执行测量的采样频率;

通过给出起始和终止时间项来指定测量期间。

性能管理的目的就是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"它主要通过下面的方法来实现其目标:

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阈值,并进行阈值报警;

定期的历史数据分析,及时提示管理者和决策者作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。

网络管理技术是随着网络技术的发展而不断地发展,目前计算机网络管理技术的发展主要表现为:传统的集中式的网络管理模式在网络规模急剧膨胀的现实面前已显得越来越力不从心,网络管理一个重要趋势就是必须走向分布式管理的道路;公共对象请求代理(CORBA:CommonObjectRequestBrokerArchitecture)技术在分布式计算方面的成功,为分布式的网络管理提供了有益的启示,基于CORBA的分布式网络管理是一条现实可行的、可实现多域交叉管理的方案;Web技术的出现和流行为创建一个平台独立的通用网络管理系统提供了一条新的解决途径,基于Web的网络管理技术的一个先天优势是可以很容易地实现分布式的网络监视和控制;网络管理的另一个趋势是向智能化、综合化的网络管理方向发展。