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        網絡管理系統中的網絡管理協議有哪些?

        更新時間:2022年01月11日16時14分 來源:傳智教育 瀏覽次數:

        早期的網絡管理系統往往是廠商在自己的網絡系統中開發的專用系統,很難應用在有其他廠商設備參與組建的網絡中。隨著網絡的發展與規模的擴大,網絡中設備的種類和數量逐漸增多,網絡的復雜性大大加強,由廠商研發的專用系統難以滿足人們對異構互連網絡的管理需求,也不再符合網絡的發展趨勢。20世紀90年代初期誕生的Internet使人們更深刻地意識到統一網絡管理方案的必要性,為此,研發人員展開了對網絡管理的研究,并提出了多種網絡管理方案,包括SGMP、SNMP、CMIS/CMIP等。


        1. SNMP

        SNMP(Simple Network Management Protocol, 簡單網絡管理協議)由IETF(Internet Engineering Task Force, 互聯網工程任務組)定義,其前身為在NYSERNET和SURANET網絡上開發和應用的網絡管理工具SGMP。Internet的發展過程中,設備數量和用戶以幾何級數增長,為了規范管理,研發人員對SGMP進行了大量修改,推出了更適用于Internet管理的SNMP。SGMP是TCP/IP框架網絡的專用管理工具,早期SNMP同樣用于TCP/IP框架網絡的管理。


        1.1 SNMP的特點

        SNMP本身只是IETF制定的臨時解決方案,它具有以下特點。

        (1)管理信息結構(SMI)以及管理信息庫(MIB)非常簡單,擴展性好、容易實現、成本低。

        (2)可管理絕大部分符合Internet標準的設備,伸縮性好。

        (3)被管設備故障或錯誤不會影響管理者的正常工作。

        因以上特點,SNMP得以迅速發展,并受到廣泛的支持,成為網絡管理方面事實上的標準。


        1.2 SMI

        管理信息結構( Structure of Management Information,SMI)用于定義MIB中管理信息的語法和語義,實現異構計算機中數據項的相同表示。它只允許存儲標量和二維數組(表對象),不支持復雜的數據結構,簡化了實現難度,加強了互操作性。

        為滿足協同操作的要求,SMI 提供了以下標準化技術用以表示管理信息:

        (1) 聲明定義和識別MIB對象的規則;

        (2) 定義MIB的層次結構;

        (3) 規定MIB對象值的編碼方法。


        1.3 MIB

        管理信息庫(MIB)是被管對象的集合。使用SNMP的管理環境中,所有被管對象都按層次性的結構或樹狀結構排列,樹結構端節點對象是實際的被管對象,每一個對象都代表一些資源、活動或其他管理信息;樹狀結構本身定義了如何將對象組織成邏輯相關的集合。管理信息庫的部分結構如下圖所示。

        MIB結構示例

        上圖所示的MIB結構又稱為對象命名樹(Object Naming Tree),通過此結構中蘊含的對象間的邏輯關系,可使管理平臺通過對象識別符(Object ldentifier Desendant, OID)這種簡潔而又方便的方式識別MIB中的被管對象。

        上圖中的節點mib-2為例,可通過分支名.iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2,或數字標識符.1.3.6.1.2.1訪問其標識的對象,大多數管理平臺都允許以這兩種表示方法來表示和管理MIB對象。


        1.4 SNMP的工作機制

        SNMP是基于TCP/IP協議簇的網絡管理標準,是一種在網絡中管理網絡節點(如服務器、工作站、路由器、交換機等)的標準協議。在實際管理中,SNMP為管理員提供一個網管平臺,管理員可通過網管平臺實現命令發送、數據收集、數據存儲和數據分析;在被管設備上運行個SNMP代理(即Agent),通過代理實現本地數據采集以及與管理平臺的SNMP通信,如下圖所示。

        SNMP工作機制

        1.5 SNMP的數據收集方式

        被管設備中的SNMP代理持續采集數據,將數據存儲到當地的MIB中。SNMP提供了兩種通過代理從被管設備中收集數據的方式,一種方式基于輪詢,另一種方式基于中斷。

        網管系統向被管設備依次發起查詢請求,以獲取被管設備在某一時刻的數據信息;為了分析被管設備中通信流量和變化率,網管系統又會分時間片定時查詢被管設備中的數據。這樣的操作方式即為輪詢(polling-only),如下圖所示。

        輪詢

        輪詢的主要缺陷在于缺乏信息的實時性,尤其是錯誤的實時性。輪詢的間隔、輪詢過程中設備的訪問順序等都會對輪詢的效果產生影響:若輪詢的間隔較小,將產生大量非必要的通信;若輪詢間隔較大,且輪詢順序不合理,那么一些大的災難性事件的通知又不夠及時。因此采用輪詢方式采集數據時合理設置輪詢間隔非常重要。

        采用基于中斷(nterupt-based)的數據收集方法,可立即將異常信息通知給網管系統,如下圖所示。

        基于中斷的數據收集

        基于中斷的數據收集方式解決了輪詢的主要缺陷,但此種方式也不夠完善。產生錯誤或異常事件需要消耗系統資源,若錯誤或異常需要轉發大量信息,被管設備將不得不消耗大量系統資源,這會影響到網絡管理的主要功能。

        克服基于中斷的數據收集方法缺點的方式是:為被管設備設置閾值,當SNMP代理采集到的數據達到閾值時及時發送通知,避免因可能產生的中斷而耗費的系統資源。實際SNMP應用中往往是將以上兩種方式結合,既保證數據采集的全面性,又保證及時采集到錯誤和異常信息。


        1.6 SNMP的基本管理操作

        基于SNMP的網絡管理實際上就是對MIB對象實例值的管理,其管理主要分為值的讀取和重設。SNMP中對外提供了3種管理MIB對象的基本操作命令,分別為get、set和trap。

        (1) get:網管系統可通過該操作命令讀取MIB對象實例的值,該命令是SNMP中最常使用的命令,是從網絡設備中獲取管理信息的基本方式。采用get 命令獲取的數據通常由服務器的161端口接收。

        (2) set:網管系統可通過該命令設置MIB對象實例的值,以改變被管設備的配置或控制設備的運行狀態。

        (3) trap: SNMP代理可通過該命令主動向管理站發送通知。若有異常產生,SNMP代理會向管理站的162端口發送消息,通知服務器及時對異常做出反應。trap命令可用來通知管理站線路的故障、連接的中斷和恢復、認證失敗等消息。


        2. CMIS/CMIP

        CMIS/CMIP由ISO制定,是用于OSI模型的網絡管理協議簇,其中CMIS(Commom Management Information Service,公共管理信息服務)支持管理進程和管理代理之間的通信要求,CMIP(Common Management Information Protocol)提供管理信息服務的應用層協議,二者規定了OSI系統的網絡管理標準。

        SNMP是在簡單和易于實現的原則下設計的,其實現不夠完善,存在不能有效傳送大塊數據、不能將網絡管理功能分散化、安全性不夠好等缺點。20世紀80年代末,人們在SNMP的基礎上進行了大量改進,推出了CMIP,并希望使用該協議代替SNMP。

        與SNMP相比,CMIP的突出優勢是其使用的變量既能像SNMP那樣在網絡管理系統和被管設備之間傳遞信息,又能被用來執行各種于SNMP中不可能實現的任務;此外,CMIP中內置了安全管理設備,支持驗證、訪問控制和安全日志等安全防范措施,使CMIP本身具備了安全性能。但CMIP占用的網絡資源相當于SNMP的10倍,它雖然足夠詳細,也相當復雜,因此CMIP并未得到實際應用。



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