网络建设管理与规划

网络建设管理与规划当今网络越来越重要，网络的规模、复杂度也越来越大，为了保证网络有良好的性 能，必须使用网络管理系统，网络管理系统监视和控制网络，即对网络进行配置，获取 信息，监视网络性能，监视和管理故障以及进行安全控制。但是，由于历史的原因，现 在的网络管理系统存在着缺陷，不同的网络运营商拥有各自分割的网管系统，有些厂商 发展自己专用的协议。同时，针对不同的网络管理功能，存在着大量功能单一的网络管 理系统。这些管理功能相互独立，甚至不同厂家同类设备间的管理系统也做不到很好的 统一。这些情况致使网络协议不兼容，管理信息分离，不能更好的共享管理资源，缺乏 对整个网络的统一管理，从技术方面看，管理内容庞杂、操作界面多种多样，从管理方 面看，不同的网管系统需要更多的人员学习、维护，浪费人力，同时随着网络的复杂度 增加，分散管理，不容易进行问题定位和对网络的优化。针对以上网络管理中存在的问题，各网络运营商希望能够在目前网络管理基础上建 立一个综合的网络管理系统，以实现网络管理的统一。这就有了综合网络管理的需求， 即把现有的独立的不同网管系统进行整合，实现兼容和互操作性，形成一个界面友好、 功能齐全的网络管理系统。网络由互相连接的诸如路由器、交换机、网桥、工作站等网络设备组成。网络管理 系统对网络进行监视对网络设备进行控制。网络监视是指在不加影响的情况下对网络的 状态进行监视，而网络设备的控制包括主动地参与和影响网络的状态。一个典型的网络管理系统由四部分组成。网络管理站（NMS），运行在网络设备上的 管理代理，协议和管理信息集。 NMS 是一个计算机系统，他执行网络管理功能，对不同 设备提供了基本的网络管理功能。一个典型的NMS有以下部件组成：1. 一个图形用户界面（ GUI）2. 管理进程3. NMS 核心4数据库管理系统（DBMS）5. 信息处理机制6. 管理协议GUI给用户提供了一个使用NMS的界面。NMS使用标准的方法去请求网络设备，从不 同网络设备中收集信息。收集到的信息存放在DBMS中，管理应用使用DBMS进行存储信 息和建立间的联系，用于网络分析和维护。NMS使用管理协议和运行在被管理节点上的 管理代理进行通信。NMS和管理代理间进行通信的信息由管理信息库（MIB）来定义。使用 的管理协议为简单网络管理协议（SNMP）,通用管理信息协议（CMIP）。在这里，我们把网络设备管理系统分成两个大类，一个是主干网网络设备监控系统， 另一个是桌面管理系统。网络是由网络设备搭建起来的，网络设备的稳定性直接决定了网络的稳定性。网管 员每天所做的干网维护工作有很大一部分是在维护网络设备。但是网络设备数量多，品 种杂，在勤奋的网管员如果采用走查的办法每天也不会对整个网络查询3 次以上。所以 很多的网管员对网络设备的维护经常采用传统的“来电响应式”。可是一旦电话打过来， 必然是发生了网络故障，发生了网络故障，必然造成了损失。尤其是以网络为业务基础 的企业， 5 分钟的网络故障有可能带来的损失是成千上万的。网络设备监控系统便是以保证网络设备稳定正常工作为主要目的网管系统。它通过 对网络设备的监视，让网管员时刻了解网络中各个设备的工作情况。当某台网络设备发 生异常，出现了故障的苗头的时候，网管员可以及时地把故障潜在因素排除掉，这种主 动出击的管理方式显然比比懂得来电相应的方式要好很多。 网络设备数量最多的不是服务器，不是交换机，而是各个终端设备，最常见的就是 商用PC。对于这些终端设备的管理消耗了网管员大量的工作时间。而桌面管理系统编是 把这些分散的终端通过集中的方式管控起来的有力武器。您可以通过这类系统计是的进 行各个终端的操作系统升级，远程维护操作，非常的简单。这类系统对于多部门，员工 数量众多的企业尤为适用。网络流量分析和管理 网络流量管理的首要目标，在于了解频宽的使用情形，这一点对于企业管理决策者 是个重要的议题，每年用在频宽租赁的成本可高可低，但重点在于是否物尽其用，由于 现代的企业员工拥有熟稔的网络使用技巧，上班浏览网页、收发 E-mail 是每日必做功 课，当然聊天、视讯软件还有近来相当盛行的VoIP.都是网络应用的强项，是否禁止或 限制端看各家企业的政策如何取决。另外像员工私下窃取机密，或是借用公司频宽经营 起在线电子商务网站，因为超出一般预期使用而留下可观的纪录，这类异常的使用行为 的确需要加以防范。网络流量管理第二个目标必须回归到ISO网络管理(Network Management)五个构面 其中的网络效能管理(Performance Management),在于知道网络的效率与效能，找出网 络效能的瓶颈点，进而改善。站在企业的角度，观测网络流量的第三个任务是提升网络的效能，常见的技术名词 如QoS，我们可以称它为一种封包排队的机制，意思是说按照各个使用者，或是个别 应用程序的重要性高低，排定一个优先次序先后的规则，这个部分如果能参考网络流量 的分析结果，就能知道还能善加利用的资源在哪，达到真正有效率的 QoS！除了了解频宽如何运用、藉由QoS提升效率之外，网络流量管理第四个目标还包括 信息安全的防护。有异样的网络环境往往能先从流量的变化进行观察，当某个使用者端 感染病毒时，会出现比平常高出百倍的Traffic，此时圭寸锁该IP的联机才能阻止病毒继 续蔓延。可见，无论是对于中小企业还是大型企业，网络流量管理的重要性也是不言而 喻的。在网络管理中，还会遇到统一不同的网络管理系统面临的问题。网络管理的统一存在三个层次:1. 站点级的统计，这是最低级的统一，不同的网络管理系统在同一服务器上运行，相 互独立，是不同的 NMS。2. GUI 级的统一，指不同的网络管理系统操作界面风格统一，运用的术语相同，管理员 面对的是一种操作语言，这是一种表面上的统一，具有友好的一次性学习的界面。3. 管理应用级的统一，这是最高级别的统一。在这个级别上，不但实现了 GUI 的统一， 各种网络管理系统的管理应用程序按照统一标准设计，应用程序间可进行信息共享和关 联操作。在这一层面上的统一实现了对异构网的综合分析与管理，进行关联操作，网管 系统可具有推理判断能力。网络管理系统统一可从三个方面依次去实现，即操作界面的统一、网管协议的统一、 网管功能的统一。1. 界面的统一 网络管理系统是管理的工具，但归根到底是要人去操作管理，操作界面的优劣会对管理员产生很大影响。不同网管系统具有不同的操作界面，要求管理员分别学习，或增 加管理员人数，形成人力浪费。现在没有统一的网管用户界面的统一标准。现有的网管 系统几乎都实现了图形界面，但既有基于UNIX操作系统的又有基于WINDOWS操作系统， 且界面的格式千差万别，给管理员的工作增加困难。2. 网管协议的统一管理协议是 NMS 核心和管理代理之间进行信息交换遵循的标准，是网管 系统统一的关键所在。目前流行的两种网管协议为 SNMP(Simple Network Management Pro tocal )和 CMIS/CMIP(Common Mangement Informa tion Pro to cal).SNMP 是由互联网 活动委员会IAB提出的基于TCP/IP网管协议，CMIP是由国际标准化组织ISO开发的基 于网络互联的网管协议。网管协议的统一就是指这两种协议的统一3. 网管功能的统一在ISO标准中定义了配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、计费管理等领域。 现有的网管系统在网管规范尚未成熟就进行了开发，大都是实现了部分模块的部分功 能。这些网管系统功能单一，相互独立，不能实现信息的共享。不能从宏观上实现管理， 不利于网络的综合管理。将多个网络管理系统统一在一起的方法有三种，一种是格式转换法，即各个子网管 理系统通过代理程序进行格式的转换，以便相互识别和共享资源，是一种分散式管理方 式。另一种使用分层网管平台，即建立更高级的管理系统，高级网管系统和低级网管系 统间进行通信，分层管理，是一种分布式管理方式。第三种是标准化方法，是遵循标准 的规范和协议，建立的综合网络管理系统。使用分层的网管平台是当前较为流行的方法，如现在广泛研究和讨论的基于CORBA 的 TMN(Telecomunica tion Management Net work)就是将 TMN 中的管理者通过 ORB(Object Request Broker) 连接起来，实现不同管理系统的统一。格式转换法是目前使用较多的方法，如运营商要求网管系统对外提供统一的数据收 集、告警信息。协议标准化方法是统一网络管理系统的趋势和方向，电信管理网TMN就是在电信领 域内的一种标准协议，使得不同的厂商、不同的软硬件网管产品的统一管理成为可能。 标准化实现统一的网管功能，包括网管协议的标准化、管理信息集模型的标准化和高层 管理应用程序功能的统一规划。格式转换和应用网管平台的策略是基于现有网管系统的基础上统一网管系统，而标 准法策略则不考虑现有网管系统而重新设计一套新的标准，或是对现有网络管理系统进 行较大改进，考虑到我们当前的网络管理发展的现状，还是以格式转换和应用网管平台 方式统一网络系统。当前网络管理的统一主要涉及两个方面，一是网管协议的统一。另一种是分布系 统的统一，即在CORBA环境下的统一。它是基于面向对象的网管平台和格式转换的策略。1.网络管理协议SNMP和CMIP的统一SNMP和CMIP在它们的范围、复杂性、以及解决网络管理问题的方法方面有很大的 不同。SNMP被设计的很简单，使它非常易于在TCP/IP系统中普及。目前这已经成为事 实。可是这一特点也不太适合大型的、复杂的、多企业的网络。相对应的，CMIP被设计 的比较通用和灵活。但这也同时提高了复杂性。SNMP和CMIP的统一是指分别支持这两 种协议的网络管理系统信息互通，互相兼容。SNMP和CMIP统一有两种思想，一种是两种协议共存，一种是两种协议的互作用。 协议共存可有三种方法实现，一是建立双协议栈，二是建立混合协议栈，三是通用 应用程序接口 (APIs)。双协议栈的方法要求被管设备同时支持两种体系结构，但这要求 被管设备要有很高的处理能力和存储能力，开销大，不实用。混合协议栈就是建立一种 底层协议栈同时支持这两种协议，这样运行在该协议栈上的管理系统可同时管理支持 SNMP的设备和支持CMIP的设备，为了使CMIP代理能在内存有限的设备上运行，IBM和 3COM联合为IEEE802.1b开发了一个特殊的逻辑链路控制上的CMIP(CMOL)，因为它取消 了很多高层协议开销，减少了对设备处理能力和内存的需求，并且不需要考虑底层的协 议，但同时由于缺少网络层，失去了跨越互联网络的能力。多厂商管理平台定义了一套 开放的应用程序接口 (APIs)，允许开发商开发管理软件而不用关心管理协议的一些细节 描述、数据定义、和特殊的用户接口。如图 2 所示为 HP OpenView 利用 XMP(X/Open Management Protocol) API来实现多协议管理平台的结构。其中Postmaster用来管理 在网络对象间的通信，如管理者和代理之间的请求和相应，而 ORS(Object Registration Services)为每个代理产生一个目录，纪录它们的位置和采用的协议。协议共存虽然能实现SNMP和CMIP的综合，但协议之间没有互作用能力不能很好的 实现协作对网络的分布式管理。对于SNMP内部不支持SNMP的设 备可采用委托代理PROXY的方式解决。对于TMN/CMIP内部非Q3或Qx接口的设备可通 过增加适配器进行转换。因此可通过增加中间代理的方式来解决SNMP和CMIP之间统一 问题。由于 CMIP 的强大的对等能力和对复杂系统的模型能力即事件驱动机制，使得它 更适于跨管理域实现对等实体间的互作用，以分层分布的方 式管理网络，由于它对代理设备的性能要求较高，因此在这种层次结构中，可充当中央 管理站和中间管理站，而SNMP可用于下层代理管理简单设备。如图3给出了协议互作 用的管理模型。2.基于 CORBA 的网管系统的统一 利用面向对象的的技术对网络资源进行描述是一种有效的方式。在分层的网络管理 平台上，利用面向对象的思想，将网络资源和网络管理资源进行抽象。管理平台为不同 应用系统和高层管理者提供的是一组管理对象，对象由属性和方法组 成。利用对象的封装性可以使管理应用和高层管理者面对在较高层次上进行抽象的管理 对象，屏蔽了实现各种管理功能的细节。为应用提供了对网络资源进行描述和管理的高 级抽象，易于实现各种管理功能。而对象类的继承性便于扩充和增加管理对象类，继承 性支持系统开发过程中的可重用性。在应用环境中，管理应用和高层管理节点与管理平台是基于C/S (顾客/服务器)模 式的分布式结构，即管理应用节点和高层管理者节点与他们所以来的平台节点可能处于 不同的地理位置。因此考虑基于何种结构，采用什么样的协议实现分布对象的访问。多厂商设备的环境的网络管理一直是网络管理研究和实现的难点。鉴于CORBA的分 布式面向对象的特点，在网管系统的开发中加以引用。本文采用 OMG 的 CORBA(Common Object Request Broker Architecture做为实现分 布管理对象访问的设施。CORBA是很有应用前景的系统集成标准，它提供了面向对象应 用的互操作标准。CORBA位分布对象环境描述了面向对象的设施对象请求代理，他提供了分布对象进行请求和应答的机制。这样CORBA提供了在异构分布环境下不同机器 的不同应用的互操作能力和将多个对象系统无缝互连接的能力。CORBA机制是独立于任 何程序设计语言的，对象的接口描述在IDL(Interface Description Language)中oCORBA 支持两种标准协议GIOP和IIOPGIOP是信息表示协议,描述了所传输信息的格式，而IIOP则描述了 CORBA所支持的传输协议，即GIOP信息如何进行交换，管理不同厂商 应用和高层管理者如何使用CORBA机制访问相应的管理平台所提供的管理对象。使得处 于不同节点的不同厂商的管理应用和高层管理者能无缝使用分布对象提供的功能。在这 两种情况下原理是相同的，只是功能不同，在第一种情况下，不同厂商的管理应用脚本 程序通过CORBA机制访问管理平台上的应用管理对象，以实现同一层次上的管理功能。 在第二种情况下，高层管理平台上的脚本进程通过CORBA机制访问底层管理者为高层提 供的管理对象以实现高层对底层的网络管理功能。CORBA 机制除支持客户端对服务器端所提供的分布对象的访问外，还提供分布对象 服务功能COSS,它包括分布对象访问的安全机制、事件机制等。在网络管理应用中，除主动询问网络管理信息以管理、监视网络的运行状态外，还有一种应用是被管理 对象在发生故障和事件时，向管理者提出事件处理请求。CORBA中的事件服务机制恰好 可以满足这一需求。现在，网络管理系统统一的问题逐渐引起了业界的重视，并且已有了多种技术手段 实现。朗讯、诺基亚、富士通等电信设备厂商都在研究将CORBA技术应用于网络管理， 如朗讯的CDMS2000的网络管理系统就是基于CORBA技术并且在实际中也得到了应用， 但统一网管的发展还不规范，没有标准规范和体系可借鉴，应该说尚处在起步阶段，相 信随着研究的深入，这些问题会得到更好的解决。