計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-07簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP

主講：陳偉宏職稱(chēng)：副教授湖南城市學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系2011.97.4簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP1.基本概念網(wǎng)絡(luò)管理包括對(duì)硬件、軟件和人力的使用、綜合與協(xié)調(diào)，以便對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)試、配置、分析、評(píng)價(jià)和控制，這樣就能以合理的價(jià)格滿足網(wǎng)絡(luò)的一些需求，如實(shí)時(shí)運(yùn)行性能，服務(wù)質(zhì)量等。網(wǎng)絡(luò)管理常簡(jiǎn)稱(chēng)為網(wǎng)管。網(wǎng)絡(luò)管理并不是指對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行行政上的管理。網(wǎng)絡(luò)管理的一般模型管理站因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理員被管設(shè)備——管理程序（運(yùn)行SNMP客戶程序）——代理程序（運(yùn)行SNMP服務(wù)器程序）AAAAM被管設(shè)備被管設(shè)備被管設(shè)備MAA被管設(shè)備網(wǎng)管協(xié)議網(wǎng)絡(luò)管理模型中的主要構(gòu)件管理站也常稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心

NOC(NetworkOperationsCenter)，是網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的核心。管理程序在運(yùn)行時(shí)就成為管理進(jìn)程。管理站（硬件）或管理程序（軟件）都可稱(chēng)為管理者(manager)。網(wǎng)絡(luò)管理員(administrator)指的是人。在每一個(gè)被管設(shè)備中都要運(yùn)行一個(gè)程序以便和管理站中的管理程序進(jìn)行通信。這些運(yùn)行著的程序叫做網(wǎng)絡(luò)管理代理程序，或簡(jiǎn)稱(chēng)為代理。網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，簡(jiǎn)稱(chēng)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(lái)管理網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)管協(xié)議就是管理程序和代理程序之間進(jìn)行通信的規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)管理員利用網(wǎng)管協(xié)議通過(guò)管理站對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的被管設(shè)備進(jìn)行管理?？蛻舴?wù)器方式管理程序和代理程序按客戶服務(wù)器方式工作。管理程序運(yùn)行SNMP客戶程序，向某個(gè)代理程序發(fā)出請(qǐng)求（或命令），代理程序運(yùn)行SNMP服務(wù)器程序，返回響應(yīng)（或執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作）。在網(wǎng)管系統(tǒng)中往往是一個(gè)（或少數(shù)幾個(gè)）客戶程序與很多的服務(wù)器程序進(jìn)行交互。網(wǎng)絡(luò)管理的基本原理若要管理某個(gè)對(duì)象，就必然會(huì)給該對(duì)象添加一些軟件或硬件，但這種“添加”必須對(duì)原有對(duì)象的影響盡量小些。SNMP的指導(dǎo)思想SNMP最重要的指導(dǎo)思想就是要盡可能簡(jiǎn)單。SNMP的基本功能包括監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)性能、檢測(cè)分析網(wǎng)絡(luò)差錯(cuò)和配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。在網(wǎng)絡(luò)正常工作時(shí)，SNMP可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)、配置、和測(cè)試等功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出故障時(shí)，可實(shí)現(xiàn)各種差錯(cuò)檢測(cè)和恢復(fù)功能。雖然SNMP是在TCP/IP基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，但也可擴(kuò)展到其他類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。SNMP的管理站和委托代理整個(gè)系統(tǒng)必須有一個(gè)管理站。管理進(jìn)程和代理進(jìn)程利用SNMP報(bào)文進(jìn)行通信，而SNMP報(bào)文又使用UDP來(lái)傳送。若網(wǎng)絡(luò)元素使用的不是SNMP而是另一種網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，SNMP協(xié)議就無(wú)法控制該網(wǎng)絡(luò)元素。這時(shí)可使用委托代理(proxyagent)。委托代理能提供如協(xié)議轉(zhuǎn)換和過(guò)濾操作等功能對(duì)被管對(duì)象進(jìn)行管理。7.5應(yīng)用進(jìn)程跨越網(wǎng)絡(luò)的通信大多數(shù)操作系統(tǒng)使用系統(tǒng)調(diào)用(systemcall)的機(jī)制在應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)之間傳遞控制權(quán)。對(duì)程序員來(lái)說(shuō)，每一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用和一般程序設(shè)計(jì)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)。多個(gè)應(yīng)用進(jìn)程

使用系統(tǒng)調(diào)用的機(jī)制應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n…由應(yīng)用程序調(diào)用的系統(tǒng)函數(shù)用戶地址空間中的應(yīng)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)核應(yīng)用編程接口API

(ApplicationProgrammingInterface)

當(dāng)某個(gè)應(yīng)用進(jìn)程啟動(dòng)系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，控制權(quán)就從應(yīng)用進(jìn)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(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)將此調(diào)用轉(zhuǎn)給某個(gè)內(nèi)部過(guò)程，并執(zhí)行所請(qǐng)求的操作。內(nèi)部過(guò)程一旦執(zhí)行完畢，控制權(quán)就又通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用接口返回給應(yīng)用進(jìn)程。系統(tǒng)調(diào)用接口實(shí)際上就是應(yīng)用進(jìn)程的控制權(quán)和操作系統(tǒng)的控制權(quán)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的一個(gè)接口，即應(yīng)用編程接口API。幾種應(yīng)用編程接口APIBerkeleyUNIX操作系統(tǒng)定義了一種API，它又稱(chēng)為套接字接口(socketinterface)。微軟公司在其操作系統(tǒng)中采用了套接字接口API，形成了一個(gè)稍有不同的API，并稱(chēng)之為WindowsSocket。AT&T為其UNIX系統(tǒng)V定義了一種API，簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)LI(TransportLayerInterface)。應(yīng)用進(jìn)程通過(guò)套接字接入到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)程TCP由應(yīng)用程序控制因特網(wǎng)由操作系統(tǒng)控制客戶服務(wù)器套接字TCP應(yīng)用進(jìn)程套接字套接字的作用當(dāng)應(yīng)用進(jìn)程需要使用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)就發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用，請(qǐng)求操作系統(tǒng)為其創(chuàng)建“套接字”，以便把網(wǎng)絡(luò)通信所需要的系統(tǒng)資源分配給該應(yīng)用進(jìn)程。操作系統(tǒng)為這些資源的總和用一個(gè)叫做套接字描述符的號(hào)碼來(lái)表示，并把此號(hào)碼返回給應(yīng)用進(jìn)程。應(yīng)用進(jìn)程所進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)操作都必須使用這個(gè)號(hào)碼。通信完畢后，應(yīng)用進(jìn)程通過(guò)一個(gè)關(guān)閉套接字的系統(tǒng)調(diào)用通知操作系統(tǒng)回收與該“號(hào)碼”相關(guān)的所有資源。套接字描述符表（每一個(gè)進(jìn)程一個(gè)描述符）0：1：2：3：4：操作系統(tǒng)套接字的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)協(xié)議族：PF_INET服務(wù)：SOCK_STREAM本地IP地址：遠(yuǎn)地IP地址：本地端口：遠(yuǎn)地端口：調(diào)用socket創(chuàng)建套接字系統(tǒng)調(diào)用使用順序的例子服務(wù)器端socketbindlistenacceptrecvsendclose客戶端socketrecvsendcloseconnect連接建立請(qǐng)求Multimedia多媒體信息的特點(diǎn)多媒體信息（包括聲音和圖像信息）與不包括聲音和圖像的數(shù)據(jù)信息有很大的區(qū)別。多媒體信息的信息量往往很大。在傳輸多媒體數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)均有較高的要求。多媒體數(shù)據(jù)往往是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(realtimedata)，它的含義是：在發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同時(shí)，在接收端邊接收邊播放。因特網(wǎng)是非等時(shí)的模擬的多媒體信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再組裝成分組。這些分組的發(fā)送速率是恒定的（等時(shí)的）。傳統(tǒng)的因特網(wǎng)本身是非等時(shí)的。因此經(jīng)過(guò)因特網(wǎng)的分組變成了非恒定速率的分組。tt因特網(wǎng)t模擬信號(hào)t采樣后的信號(hào)構(gòu)成分組恒定速率非恒定速率接收端需設(shè)置適當(dāng)大小的緩存。當(dāng)緩存中的分組數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量后再以恒定速率按順序把分組讀出進(jìn)行還原播放。緩存實(shí)際上就是一個(gè)先進(jìn)先出的隊(duì)列。圖中標(biāo)明的T叫做播放時(shí)延。在接收端設(shè)置緩存tT緩存（隊(duì)列）恒定速率t非恒定速率有可能發(fā)生分組丟失緩存使所有到達(dá)的分組都經(jīng)受了遲延。早到達(dá)的分組在緩存中停留的時(shí)間較長(zhǎng)，而晚到達(dá)的分組在緩存中停留的時(shí)間則較短。以非恒定速率到達(dá)的分組，經(jīng)過(guò)緩存后再以恒定速率讀出，就能夠在一定程度上消除了時(shí)延的抖動(dòng)。但我們付出的代價(jià)是增加了時(shí)延。緩存的影響需要解決的問(wèn)題時(shí)延敏感(delaysensitive)

傳輸時(shí)延不能太大，時(shí)延抖動(dòng)也必須受到限制。丟失容忍(losstolerant)

對(duì)于傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，很少量分組的丟失對(duì)播放效果的影響并不大（因?yàn)檫@是由人來(lái)進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)的），因而是可以容忍的。序號(hào)

由于分組的到達(dá)可能不按序，但將分組還原和播放時(shí)又應(yīng)當(dāng)是按序的。時(shí)間戳(timestamp)

要使接收端能夠?qū)⒐?jié)目中本來(lái)就存在的正常的短時(shí)間停頓（如音樂(lè)中停頓幾拍）和因某些分組的較大遲延造成的“停頓”區(qū)分開(kāi)來(lái)。目前因特網(wǎng)提供的音頻/視頻服務(wù)大體上可分為三種類(lèi)型流式(streaming)存儲(chǔ)音頻/視頻——邊下載邊播放。流式實(shí)況音頻/視頻——邊錄制邊發(fā)送。交互式音頻/視頻——實(shí)時(shí)交互式通信?！斑呄螺d邊播放”中的“下載”“邊下載邊播放”結(jié)束后，在用戶的硬盤(pán)上沒(méi)有留下有關(guān)播放內(nèi)容的任何痕跡。流媒體(streamingmedia)，即流式音頻/視頻。流媒體特點(diǎn)就是“邊下載邊播放”(streamingandplaying)。實(shí)時(shí)流式協(xié)議RTSP

(Real-TimeStreamingProtocol)

RTSP協(xié)議以客戶服務(wù)器方式工作，它是一個(gè)多媒體播放控制協(xié)議，用來(lái)使用戶在播放從因特網(wǎng)下載的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)能夠進(jìn)行控制，如：暫停/繼續(xù)、后退、前進(jìn)等。因此RTSP又稱(chēng)為“因特網(wǎng)錄像機(jī)遙控協(xié)議”。要實(shí)現(xiàn)RTSP的控制功能，我們不僅要有協(xié)議，而且要有專(zhuān)門(mén)的媒體播放器(mediaplayer)和媒體服務(wù)器(mediaserver)。交互式音頻/視頻

----IP電話狹義的IP電話就是指在IP網(wǎng)絡(luò)上打電話。所謂“IP網(wǎng)絡(luò)”就是“使用IP協(xié)議的分組交換網(wǎng)”的簡(jiǎn)稱(chēng)。廣義的IP電話則不僅僅是電話通信，而且還可以是在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交互式多媒體實(shí)時(shí)通信（包括話音、視像等），甚至還包括即時(shí)傳信IM(InstantMessaging)。IP電話網(wǎng)關(guān)的幾種連接方法分組交換電路交換電路交換

因特網(wǎng)PC到PC公用電話網(wǎng)IP

電話網(wǎng)關(guān)

因特網(wǎng)PC到固定電話機(jī)公用電話網(wǎng)IP

電話網(wǎng)關(guān)公用電話網(wǎng)IP

電話網(wǎng)關(guān)因特網(wǎng)固定電話機(jī)到固定電話機(jī)IP電話的通話質(zhì)量IP電話的通話質(zhì)量主要由兩個(gè)因素決定。一個(gè)是通話雙方端到端的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，另一個(gè)是話音分組的丟失率。但這兩個(gè)因素是不確定的，是取決于當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)上的通信量。經(jīng)驗(yàn)證明，在電話交談中，端到端的時(shí)延不應(yīng)超過(guò)250ms，否則交談?wù)呔湍芨械讲蛔匀?。IP電話的端到端時(shí)延(1)話音信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)受時(shí)延。(2)話音比特流裝配成話音分組的時(shí)延。(3)話音分組的發(fā)送需要時(shí)間，此時(shí)間等于話音分組長(zhǎng)度與通信線路的數(shù)據(jù)率之比。(4)話音分組在因特網(wǎng)中的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延。(5)話音分組在接收端緩存中暫存所引起的時(shí)延。(6)話音分組還原成模擬話音信號(hào)的時(shí)延。(7)話音信號(hào)在通信線路上的傳播時(shí)延。(8)終端設(shè)備的硬件和操作系統(tǒng)產(chǎn)生的接入時(shí)延。低速率話音編碼的標(biāo)準(zhǔn)(1)G.729——速率為8kb/s的共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)聲碼器CS-ACELP(Conjugate-StructureAlgebraic-Code-ExcitedLinearPrediction)。(2)G.723.1——速率為5.3/6.3kb/s的為多媒體通信用的低速率聲碼器。關(guān)于SkypeSkype采用了P2P和全球索引技術(shù)提供快速路由選擇機(jī)制，管理成本大大降低。由于用戶路由信息分布式存儲(chǔ)于因特網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)中，因此呼叫連接完成得很快。Skype采用了端對(duì)端加密方式，保證信息的安全性。Skype使用P2P的技術(shù)，用戶數(shù)據(jù)主要存儲(chǔ)在P2P網(wǎng)絡(luò)中，因此必須保證存儲(chǔ)在公共網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)是可靠的和沒(méi)有被篡改的。Skype對(duì)公共目錄中存儲(chǔ)的和用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)都采用了數(shù)字簽名，保證了數(shù)據(jù)無(wú)法被篡改。Skype的問(wèn)世給全球信息技術(shù)和通信產(chǎn)業(yè)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響，也給每一位網(wǎng)絡(luò)使用者帶來(lái)生活方式的改變。IP電話所需要的幾種應(yīng)用協(xié)議TCPUDP信令服務(wù)質(zhì)量IPv4/IPv6RTSPRTCPRSVPH.323SIPRTP應(yīng)用層協(xié)議音頻/視頻SDP底層網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)輸協(xié)議RTP

(Real-timeTransportProtocol)

RTP為實(shí)時(shí)應(yīng)用提供端到端的運(yùn)輸，但不提供任何服務(wù)質(zhì)量的保證。多媒體數(shù)據(jù)塊經(jīng)壓縮編碼處理后，先送給RTP封裝成為RTP分組，再裝入運(yùn)輸層的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)，然后再交給IP層。RTP是一個(gè)協(xié)議框架，只包含了實(shí)時(shí)應(yīng)用的一些共同的功能。RTP自己并不對(duì)多媒體數(shù)據(jù)塊做任何處理，而只是向應(yīng)用層提供一些附加的信息，讓?xiě)?yīng)用層知道應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行處理。RTP的層次從應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的角度看，RTP應(yīng)當(dāng)是應(yīng)用層的一部分。在應(yīng)用的發(fā)送端，開(kāi)發(fā)者必須編寫(xiě)用RTP封裝分組的程序代碼，然后把RTP分組交給UDP插口接口。在接收端，RTP分組通過(guò)UDP插口接口進(jìn)入應(yīng)用層后，還要利用開(kāi)發(fā)者編寫(xiě)的程序代碼從RTP分組中把應(yīng)用數(shù)據(jù)塊提取出來(lái)。RTP也可看成是

運(yùn)輸層的一個(gè)子層RTP封裝了多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)塊。由于RTP向多媒體應(yīng)用程序提供了服務(wù)（如時(shí)間戳和序號(hào)），因此也可以將RTP看成是在UDP之上的一個(gè)運(yùn)輸層的子層。運(yùn)輸層應(yīng)用層IP數(shù)據(jù)鏈路層物理層RTPUDPRTP分組的首部格式12字節(jié)序號(hào)位01381631有效載荷類(lèi)型版本PXM參與源數(shù)時(shí)間戳同步源標(biāo)識(shí)符(SSRC)參與源標(biāo)識(shí)符(CSRC)[0..15]…發(fā)送RTP分組UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)IP首部UDP首部RTP首部RTP數(shù)據(jù)部分（應(yīng)用層數(shù)據(jù)）實(shí)時(shí)運(yùn)輸控制協(xié)議RTCP(RTPControlProtocol)

RTCP是與RTP配合使用的協(xié)議。RTCP協(xié)議的主要功能是：服務(wù)質(zhì)量的監(jiān)視與反饋、媒體間的同步，以及多播組中成員的標(biāo)識(shí)。RTCP分組也使用UDP傳送，但RTCP并不對(duì)聲音或視像分組進(jìn)行封裝。可將多個(gè)RTCP分組封裝在一個(gè)UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)中。RTCP分組周期性地在網(wǎng)上傳送，它帶有發(fā)送端和接收端對(duì)服務(wù)質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)信息報(bào)告。H.32