第十講 應用層協(xié)議(網(wǎng)絡管理)

第8章應用層協(xié)議(網(wǎng)絡管理)計算機網(wǎng)絡周繼鵬11.網(wǎng)絡管理的基本概念為什么需要網(wǎng)絡管理？

人們需要檢測網(wǎng)絡的運行狀況，需要保證網(wǎng)絡安全、可靠、高效地運行，而由于以下因素，網(wǎng)絡復雜程度已超出了人們手工的控制范圍：規(guī)模不斷擴大：節(jié)點數(shù)從幾十到成千上萬復雜性不斷增加：設備類型增多、功能增強異構(gòu)性：不同的操作系統(tǒng)、通信協(xié)議（TCP/IP，IPX，X25等）。2網(wǎng)絡管理的任務：網(wǎng)絡管理包括對硬件、軟件和人力的使用、綜合與協(xié)調(diào)，以便對網(wǎng)絡資源進行監(jiān)視、測試、配置、分析、評價和控制，這樣就能以合理的價格滿足網(wǎng)絡的一些需求，如實時運行性能，服務質(zhì)量等。網(wǎng)絡管理常簡稱為網(wǎng)管。運行管理：網(wǎng)絡的計費和通信量管理處理管理：收集，分析設備的利用率，通信量等，控制網(wǎng)絡中的設備，優(yōu)化網(wǎng)絡的使用效率。網(wǎng)絡維護：報警，性能監(jiān)控，檢測和故障修復服務提供：向用戶提供新的業(yè)務。3網(wǎng)絡管理的一般模型管理站因特網(wǎng)網(wǎng)絡管理員被管設備——管理程序（運行SNMP客戶程序）——代理程序（運行SNMP服務器程序）AAAAM被管設備被管設備被管設備MAA被管設備網(wǎng)管協(xié)議4網(wǎng)絡管理模型中的主要構(gòu)件管理站也常稱為網(wǎng)絡運行中心NOC(NetworkOperationsCenter)，是網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的核心。管理程序在運行時就成為管理進程。管理站（硬件）或管理程序（軟件）都可稱為管理者(manager)。Manager不是指人而是指機器或軟件。網(wǎng)絡管理員(administrator)

指的是人。大型網(wǎng)絡往往實行多級管理，因而有多個管理者，而一個管理者一般只管理本地網(wǎng)絡的設備。5管理信息庫MIB

(ManagementInformationBase)被管對象必須維持可供管理程序讀寫的若干控制和狀態(tài)信息。這些信息總稱為管理信息庫MIB。管理程序使用MIB中這些信息的值對網(wǎng)絡進行管理（如讀取或重新設置這些值）。6代理(agent)在每一個被管設備中都要運行一個程序以便和管理站中的管理程序進行通信。這些運行著的程序叫做網(wǎng)絡管理代理程序，或簡稱為代理。代理程序在管理程序的命令和控制下在被管設備上采取本地的行動。7網(wǎng)絡管理協(xié)議網(wǎng)絡管理協(xié)議，簡稱為網(wǎng)管協(xié)議。需要注意的是，并不是網(wǎng)管協(xié)議本身來管理網(wǎng)絡。網(wǎng)管協(xié)議就是管理程序和代理程序之間進行通信的規(guī)則。網(wǎng)絡管理員利用網(wǎng)管協(xié)議通過管理站對網(wǎng)絡中的被管設備進行管理。8客戶服務器方式管理程序和代理程序按客戶服務器方式工作。管理程序運行

SNMP客戶程序，向某個代理程序發(fā)出請求（或命令），代理程序運行

SNMP服務器程序，返回響應（或執(zhí)行某個動作）。在網(wǎng)管系統(tǒng)中往往是一個（或少數(shù)幾個）客戶程序與很多的服務器程序進行交互。9OSI的五個網(wǎng)絡管理功能域(1)故障管理——對網(wǎng)絡中被管對象故障的檢測、定位和排除。(2)配置管理——用來定義、識別、初始化、監(jiān)控網(wǎng)絡中的被管對象，改變被管對象的操作特性，報告被管對象狀態(tài)的變化。(3)計費管理——記錄用戶使用網(wǎng)絡資源的情況并核收費用，同時也統(tǒng)計網(wǎng)絡的利用率。(4)性能管理——用最少網(wǎng)絡資源和最小時延的前提下，網(wǎng)絡能提供可靠、連續(xù)的通信能力。(5)安全管理——保證網(wǎng)絡不被非法使用。102、簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP概述網(wǎng)絡管理的基本原理：

SNMP發(fā)布于1988年。1990年制訂的網(wǎng)管標準SNMP是因特網(wǎng)的正式標準。以后有了新版本SNMPv2和SNMPv3，因此原來的SNMP又稱為SNMPv1。若要管理某個對象，就必然會給該對象添加一些軟件或硬件，但這種“添加”必須對原有對象的影響盡量小些。11SNMPUDPIP管理進程網(wǎng)絡接口網(wǎng)絡管理員MIB管理站路由器SNMPUDPIP代理進程網(wǎng)絡接口TCPFTP等用戶進程主機因特網(wǎng)SNMPUDPIP代理進程網(wǎng)絡接口TCPFTP等用戶進程主機SNMPUDPIP代理進程網(wǎng)絡接口SNMP的典型配置12SNMP的管理站和委托代理整個系統(tǒng)必須有一個管理站。管理進程和代理進程利用SNMP報文進行通信，而SNMP報文又使用UDP來傳送。若網(wǎng)絡元素使用的不是SNMP而是另一種網(wǎng)絡管理協(xié)議，SNMP協(xié)議就無法控制該網(wǎng)絡元素。這時可使用委托代理(proxyagent)。委托代理能提供如協(xié)議轉(zhuǎn)換和過濾操作等功能對被管對象進行管理。133、管理信息庫MIB管理信息庫MIB是一個網(wǎng)絡中所有可能的被管對象的集合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。只有在MIB中的對象才是SNMP所能夠管理的。SNMP的管理信息庫采用和域名系統(tǒng)DNS相似的樹形結(jié)構(gòu)，它的根在最上面，根沒有名字。14管理信息庫的對象命名樹舉例根iso(1)ccitt(0)joint-iso-ccitt(2)memberbody(2)dod(6)internet(1)mgmt(2)directory(1)experimental(3)private(4)enterprises(1).4.1mib-2(1).2.1system(1)interface(2)at(3)ip(4)icmp(5)tcp(6)udp(7)egp(8)………………………standard(0)registrationauthority(1)identifiedorganization(3)snmpv2(6)security(5)……152。如何進行網(wǎng)絡管理網(wǎng)絡管理通信語言：SNMP協(xié)議網(wǎng)管代理Agent管理信息庫MIB16PHP中使用的SNMP函數(shù)庫snmp_get_valueretrieval

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ReturnthemethodhowtheSNMPvalueswillbereturnedsnmp_read_mib

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ReadsandparsesaMIBfileintotheactiveMIBtree.snmp_set_enum_print

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Returnallvaluesthatareenumswiththeirenumvalueinsteadoftherawintegersnmp_set_oid_numeric_print

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Returnallobjectsincludingtheirrespectiveobjectidwithinthespecifiedonesnmp_set_quick_print

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設置UCDSNMP庫中quick_print的值snmp_set_valueretrieval

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SpecifythemethodhowtheSNMPvalueswillbereturnedsnmpget

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獲取一個SNMP對象snmpgetnext

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FetchaSNMPobjectsnmprealwalk

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返回指定的所有對象，包括它們各自的對象IDsnmpset

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設置一個SNMP對象snmpwalk

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從代理返回所有的SNMP對象snmpwalkoid

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查詢關(guān)于網(wǎng)絡實體的信息樹17常用的網(wǎng)絡管理模式18SNMP只支持對變量的檢查和修改的操作，具體地，可以對標量對象進行以下三種操作：Get：管理站從被管理站提取標量對象值。Set：管理站更新被管理站中的標量對象值。Trap：被管理站向管理站主動地發(fā)送一個標量對象值。SNMP支持的操作19SNMP使用的端口SNMP使用無連接的UDP，因此在網(wǎng)絡上傳送SNMP報文的開銷較小。但UDP不保證可靠交付。在運行代理程序的服務器端用熟知端口161來接收get或set報文和發(fā)送響應報文（與熟知端口通信的客戶端使用臨時端口）。運行管理程序的客戶端則使用熟知端口162來接收來自各代理的trap報文。20SNMP的探詢操作探詢操作——SNMP管理進程定時向被管理設備周期性地發(fā)送探詢信息。探詢的好處是：可使系統(tǒng)相對簡單。能限制通過網(wǎng)絡所產(chǎn)生的管理信息的通信量。但探詢管理協(xié)議不夠靈活，而且所能管理的設備數(shù)目不能太多。探詢系統(tǒng)的開銷也較大。如探詢頻繁而并未得到有用的報告，則通信線路和計算機的CPU周期就被浪費了。21SNMP支持的操作22網(wǎng)管產(chǎn)品前公認的三大網(wǎng)管軟件平臺是：HP：OpenViewIBM：NetViewSUN：NetManager。238.8應用進程跨越網(wǎng)絡的通信

8.8.1系統(tǒng)調(diào)用和應用編程接口大多數(shù)操作系統(tǒng)使用系統(tǒng)調(diào)用(systemcall)的機制在應用程序和操作系統(tǒng)之間傳遞控制權(quán)。對程序員來說，每一個系統(tǒng)調(diào)用和一般程序設計中的函數(shù)調(diào)用非常相似，只是系統(tǒng)調(diào)用是將控制權(quán)傳遞給了操作系統(tǒng)。24多個應用進程

使用系統(tǒng)調(diào)用的機制應用程序1應用程序2應用程序n…由應用程序調(diào)用的系統(tǒng)函數(shù)用戶地址空間中的應用程序系統(tǒng)調(diào)用接口系統(tǒng)地址空間中的協(xié)議軟件包括TCP/IP協(xié)議軟件的操作系統(tǒng)內(nèi)核25應用編程接口API

(ApplicationProgrammingInterface)

當某個應用進程啟動系統(tǒng)調(diào)用時，控制權(quán)就從應用進程傳遞給了系統(tǒng)調(diào)用接口。此接口再將控制權(quán)傳遞給計算機的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)將此調(diào)用轉(zhuǎn)給某個內(nèi)部過程，并執(zhí)行所請求的操作。內(nèi)部過程一旦執(zhí)行完畢，控制權(quán)就又通過系統(tǒng)調(diào)用接口返回給應用進程。系統(tǒng)調(diào)用接口實際上就是應用進程的控制權(quán)和操作系統(tǒng)的控制權(quán)進行轉(zhuǎn)換的一個接口，即應用編程接口API。26幾種應用編程接口APIBerkeleyUNIX操作系統(tǒng)定義了一種API，它又稱為插口接口(socketinterface)。微軟公司在其操作系統(tǒng)中采用了插口接口API，形成了一個稍有不同的API，并稱之為WindowsSocket。AT&T為其UNIX系統(tǒng)V定義了一種API，簡寫為TLI(TransportLayerInterface)。27應用進程通過插口接入到網(wǎng)絡TCPTCP應用進程因特網(wǎng)由操作系統(tǒng)控制插口，又稱為API28插口的作用當應用進程需要使用網(wǎng)絡進行通信時就發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用，請求操作系統(tǒng)為其創(chuàng)建“插口”，以便把網(wǎng)絡通信所需要的系統(tǒng)資源分配給該應用進程。操作系統(tǒng)為這些資源的總和用一個號碼來表示，并把此號碼返回給應用進程。應用進程所進行的網(wǎng)絡操作都必須使用這個號碼。通信完畢后，應用進程通過一個關(guān)閉插口的系統(tǒng)調(diào)用通知操作系統(tǒng)回收與該“號碼”相關(guān)的所有資源。29插口和API不同插口是應用進程和網(wǎng)絡之間的接口，因為插口既包含有運輸層與應用層之間的端口號，又包含有機器的

IP地址。插口和應用編程接口API是性質(zhì)不同的接口。API是從程序設計的角度定義了許多標準的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。應用進程只要使用標準的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)就可得到操作系統(tǒng)的服務。在這個意義上講，API是應用程序和操作系統(tǒng)之間的接口。30應當記住在插口以上的進程是受應用程序控制的，而在插口以下的TCP協(xié)議軟件以及TCP使用的緩存和一些必要的變量等，則是受計算機操作系統(tǒng)的控制。只要應用程序使用TCP/IP協(xié)議進行通信，它就必須通過插口與操作系統(tǒng)交互并請求其服務。應用程序的開發(fā)者對插口以上的應用進程具有完全的控制，但對插口以下的運輸層卻只有少量的控制。318.8.2服務器的兩種工作方式服務器都可工作在兩種不同的方式：循環(huán)方式(iterativemode)——在計算機中一次只運行一個服務器進程。當有多個客戶進程請求服務時，服務器進程就按請求的先后順序依次做出響應。并發(fā)方式(concurrent)——在計算機中同時運行多個服務器進程，而每一個服務器進程都對某個特定的客戶進程做出響應。321.無連接循環(huán)服務器使用無連接的UDP的服務器通常都工作在循環(huán)方式——一個服務器在同一時間只能向一個客戶提供服務。服務器收到客戶的請求后，就發(fā)送UDP用戶數(shù)據(jù)報響應該客戶。但對其他客戶發(fā)來的請求則暫時不予理睬，這些請求都在服務器端的隊列中排隊等候服務器的處理。當服務器進程處理完畢一個請求時，就從隊列中讀取來自下一個客戶的請求，然后繼續(xù)處理。33無連接循環(huán)服務器的特點UDP服務器UDP客戶臨時端口熟知端口UDP客戶臨時端口UDP客戶臨時端口一次一個客戶服務器只使用一個熟知端口。每一個客戶則使用自己創(chuàng)建的臨時端口（端口號自己設定）。342.面向連接并發(fā)服務器服務器在同一時間可向多個客戶提供服務。TCP是面向連接的，因此在服務器和多個客戶之間必須建立多條TCP連接，而每一條TCP連接要在其數(shù)據(jù)傳送完畢后才