SNMP网络管理体系结构
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SNMP网络管理体系结构CMIP网络管理体系结构对系统模型、信息模型和通信协议几个方面都提出了比较完备和理想的解决方案,为其他网络管理体系结构建立了理想参考标准。
SNMP网络管理体系结构是为了管理基于TCP/IP协议的网络而提出的,与TCP/IP协议与OSI协议的关系类似,SNMP与CMIP相比,突出的特点是简单。
这一特点使SNMP得到了广泛的支持和应用,特别是在Internet上的成功应用,使得它的重要性越来越突出,目前已经成为CMIP之外的最重要的网络管理体系结构。
1 SNMP体系结构1.1 TCP/IP网络管理的发展在TCP/IP的早期开发中,网络管理问题并未得到太大的重视。
直到70年代,还一直没有网络管理协议,只有互联网络控制信息协议(ICMP)可以作为网络管理的工具。
ICMP提供了从路由器或其它主机向主机传送控制信息的方法,可用于所有支持IP的设备。
从网络管理的观点来看,ICMP最有用的特性是回声(echo)和回声应答(echo reply)消息对。
这个消息对为测试实体间能否通信提供了一个机制。
echo消息要求其接收者在echo reply消息中返回接收到的内容。
另一个有用的消息对是时间戳(timestamp)和时间戳应答(timestamp reply),这个消息对为测试网络延迟特性提供了机制。
与各种IP头选项结合,这些ICMP消息可用来开发一些简单有效的管理工具。
典型的例子是广泛应用的分组互联网络探索(PING)程序。
利用ICMP加上另外的选项如请求间隔和一个请求的发送次数,PING能够完成多种功能。
包括确定一个物理网络设备能否寻址,验证一个网络能够寻址,和验证一个主机上的服务器操作。
PING在一些工具的配合下满足了TCP/IP网络初期的管理要求。
但是到了80年代后期,当互联网络的发展呈指数增加时,人们感到需要开发比PING功能更强并易于普通网络管理人员学习和使用的标准协议。
因为当网络中的主机数量上百万,独立网络数量上千的时候,已不能只依靠少数网络专家解决管理问题了。
名词解释SNMP的来由SNMP二十世纪70年代末、80年代初的时候,计算机网络由最初的只是小范围内的几台计算机相互连接逐步发展成大规模的网络。
随着网络跳跃式的发展,对网络进行的监控和维护等管理操作也变得更加困难,从而对开发出能够满足网络管理需要的协议提出了迫切要求。
第一个开始使用的网络管理协议就是SNMP。
当时,人们只是把SNMP当作一种应急措施,等到日后有更加成功,更加成熟的新协议出现时将会被自然淘汰。
然而,虽然不断有新的协议推出,但是SNMP凭借其结构简单,使用方便的特点一直到今天仍然被广泛使用。
SNMP协议的工作机制非常简单,主要通过各种不同类型的消息,即PDU(协议数据单位)实现网络信息的交换。
PDU实际上就是一种变量对象,其中每一个变量都是由标题和变量值两部分组成。
SNMP主要使用5种类型的PDU对网络实施监控,两种用于读取终端信息,两种可以设置终端数据,最后一种被用来监视各种终端事件,如终端的启动和关闭等。
这样,如果用户希望了解是否某一台终端已经被接入到网络,可以使用SNMP向该终端发送一个具有信息读取功能的PDU。
如果终端已经被连接到网络,用户将会得到返回的确认信息。
当有终端被关闭时,可以通过事件变量(trap)发出数据包,通知用户终端系统已经被关闭。
SNMP协议的优势SNMP协议的最大优势就是设计简单,既不需要复杂的实现过程,也不会占用太多的网络资源,非常便于使用。
一般来说,SNMP协议所使用的各种变量主要包含以下信息:1.变量标题;2.变量数据类型,如整数,字串等;3.变量是否具有信息读取或读写功能;4.变量值SNMP协议的另外一个优势就是使用非常广泛,几乎所有的网络管理人员都喜欢使用简单的SNMP来完成工作操作。
这就促使各大网络硬件产品商在设计和生产网桥、路由器等网络设备时都加入了对SNMP 协议的支持。
良好的可扩展性是SNMP协议的另外一个可取之处。
因为协议本身非常简单,所以对协议的任何升级或扩展也非常方便,从而能够满足今后网络的发展需求。
4 SNMP二级体系结构三级体系结构多Manager体系结构多Manager体系结构代理配备了Agent 实体的各类设备,如主机、网桥、路通过Get, Set and Trap 等在管理系统和对象间传递View 是允许管理站访问的一个MIB 子集。
MDB 是被管对象值的集合,是实际数据库管理站作为与管理员的接口,由专用设备构成,配置M 实体和一组管理应用程序。
网 络 管 理 — — 第 4 章 SNMP 网 络 管 理 模 型SNMP的协议基本原语GetRequest: 用于请求提取网管信息; GetNextRequest : 请求读取所有管理信息; SetRequest: 请求修改或设置管理信息; GetResponse: 对各种读取和修改管理信息的请求进行应答; Trap: 主动向管理站报告代理系统中发生的事件。
12网 络 管 理 — — 第 4 章 SNMP 网 络 管 理 模 型(3)陷阱引导的轮询初始化时,Manager轮询所有的Agent,读取关键 信息(如接口特性、作为基准的一些性能统计值即发 送和接收的分组的平均数) 。
一旦建立了基准,Manager将降低轮询频度。
而由 每个Agent通过Trap消息报告异常事件。
Manager一旦发现异常情况,可直接轮询报告事件 的Agent,对事件进行诊断或获取关于异常情况的 更多的信息。
13网 络 管 理 — — 第 4 章 SNMP 网 络 管 理 模 型4.2.2 三级组织模型代管体系结构14网 络 管 理 — — 第 4 章 SNMP 网 络 管 理 模 型RMON体系结构 管理者通过 RMON Probe 访问MO RMON Probe 对原始收据进 行预处理15网 络 管 理 — — 第 4 章 SNMP 网 络 管 理 模 型4.2.3 多Manager体系结构 当一个SNMP Agent 面向多个管理站 服务时,便构成了多Mannager体系 结构。
1、Internet网络管理框架由哪些部分组成?支持SNMP的体系结构由哪些协议层组成?1、RFC1155定义了管理信息结构(SMI),即规定了管理对象的语法和语义2、RFC1212说明了定义MIB模块的方法3、RFC1213定义了MIB-2管理对象的核心集合,这些管理对象是任何SNMP系统必须实现的4、RFC1157是SNMPV1协议的规范文件。
应用层协议,UDP协议,TCP/IP2、SNMP环境中的管理对象是如何组织的?这种组织方式有什么意义?组织:分层的树结构。
意义:1、表示管理和控制关系2、提供了结构化的信息组织技术3、提供了对象命名机制3、MIB-2中的应用类型有哪些?计数器类型和计量器类型有什么区别?应用类型有:NetworkAddress、internetOBJECTIDENTIFIER、IpAddress、Counter、Gauge、TimeTicks、Opaque。
计数器可用于计算收到的分组数或字节数等,计量器可用于表示存储在缓冲队列中的分组数。
两种类型的最大值是2的32次方减1。
计数器类型Counter::=可以增加,但不能减少,达到最大值回零。
计量器类型Cauge::=其值可以增加,也可以减少,大到最大值后不回零,锁定在2的32次方减1。
4、RFC1212给出的宏定义由哪些部分组成?试按照这个宏定义产生一个宏实例宏定义由类型表示(TYPE NOTATION)、值表示(VALUE NOTATION)和支持产生式(supporting syntax)3部分组成,而最后部分是任选的,是关于宏定义体中类型的详细语法说明。
宏实例(即ASN.1类型)的定义首先是对象名,然后是宏定义的名字,最后是宏定义规定的宏体部分。
下面给出对象定义的示例,对Internet控制报文协议流入的信息计数。
icmpIlMsgs OBJECT-TYPESYNTAX CounterACCESS read-onlySTATUS mandatory::={icmp 1}5、MIB-2 的管理对象分为哪几个组?MIB-2包括11个功能组,分别是:System组、Interfaces组、At组、Ip组、Icmp 组、Tcp 组、Udp组、Egp组、Cmot组、Transmission组、Snmp组。
第4章 SNMP网络管理体系结构CMIP网络管理体系结构对系统模型、信息模型和通信协议几个方面都提出了比较完备和理想的解决方案,为其他网络管理体系结构建立了理想参考标准。
SNMP网络管理体系结构是为了管理基于TCP/IP协议的网络而提出的,与TCP/IP协议与OSI协议的关系类似,SNMP与CMIP相比,突出的特点是简单。
这一特点使SNMP得到了广泛的支持和应用,特别是在Internet上的成功应用,使得它的重要性越来越突出,目前已经成为CMIP之外的最重要的网络管理体系结构。
4.1 SNMP体系结构4.1.1 TCP/IP网络管理的发展在TCP/IP的早期开发中,网络管理问题并未得到太大的重视。
直到70年代,还一直没有网络管理协议,只有互联网络控制信息协议(ICMP)可以作为网络管理的工具。
ICMP提供了从路由器或其它主机向主机传送控制信息的方法,可用于所有支持IP的设备。
从网络管理的观点来看,ICMP最有用的特性是回声(echo)和回声应答(echo reply)消息对。
这个消息对为测试实体间能否通信提供了一个机制。
echo消息要求其接收者在echo reply消息中返回接收到的内容。
另一个有用的消息对是时间戳(timestamp)和时间戳应答(timestamp reply),这个消息对为测试网络延迟特性提供了机制。
与各种IP头选项结合,这些ICMP消息可用来开发一些简单有效的管理工具。
典型的例子是广泛应用的分组互联网络探索(PING)程序。
利用ICMP加上另外的选项如请求间隔和一个请求的发送次数,PING能够完成多种功能。
包括确定一个物理网络设备能否寻址,验证一个网络能够寻址,和验证一个主机上的服务器操作。
PING在一些工具的配合下满足了TCP/IP网络初期的管理要求。
但是到了80年代后期,当互联网络的发展呈指数增加时,人们感到需要开发比PING功能更强并易于普通网络管理人员学习和使用的标准协议。
因为当网络中的主机数量上百万,独立网络数量上千的时候,已不能只依靠少数网络专家解决管理问题了。
1987年11月发布了简单网关监控协议(SGMP),成为提供专用网络管理工具的起点。
SGMP提供了一个直接监控网关的方法。
随着对通用网络管理工具需求的增长,出现了3个有影响的方法。
1.高层实体管理系统(HEMS):主机监控协议(HMP)的一般化。
2.简单网络管理协议(SNMP):SGMP的升级版。
3.TCP/IP上的CMIP(CMOT):最大限度地与OSI标准的CMIP、服务以及数据库结构保持一致。
1988年,互联网络活动会议(IAB)确定了将SNMP作为近期解决方案进一步开发,而把CMOT作为远期解决方案的策略。
当时普遍认为:TCP/IP不久将会过渡到OSI,因而不应在TCP/IP的应用层协议和服务上花费太多的精力。
SNMP开发速度快,并能为网络管理经验库的开发提供一些基本的工具,可用来满足眼前的需要。
为了强化这一策略,IAB要求SNMP和CMOT使用相同的被管对象数据库。
即在任何主机、路由器、网桥以及其它管理设备中,两个协议都以相同的格式使用相同的监控变量。
因此,两个协议有一个公共的管理信息结构(SMI),和一个管理信息库MIB。
但是,人们很快发现这两个协议在对象级的兼容是不现实的。
在OSI的网络管理中,被管对象是很成熟的,它具有属性、相关的过程、通报以及其它一些与面向对象有关的复杂的特性。
而SNMP为了保持简单性,没有这样复杂的概念。
实际上,SNMP的对象在面向对象的概念下根本就不能称为对象,它们只是带有一些如数据类型、读写特性等基本特性的变量。
因此IAB最终放松了公共SMI/MIB的条件,并允许SNMP 独立于CMOT发展。
从对OSI的兼容性的束缚中解脱后,SNMP取得了迅速的发展,很快被众多的厂商设备所支持,并在互联网络中活跃起来。
而且,普通用户也选择了SNMP作为标准的管理协议。
SNMP最重要的进展是远程监控(RMON)能力的开发。
RMON为网络管理者提供了监控整个子网而不是各个单独设备的能力。
除了RMON,还对基本SNMP MIB进行了扩充。
有些扩充采用标准的网络接口,例如令牌环(token ring)和光纤分布数据接口(FDDI),这种扩充是独立于厂商的。
但是,单靠定义新的或更细致的MIB扩充SNMP是有限的。
当SNMP被用于大型或复杂网络时,它在安全和功能方面的不足就变得明显了。
为了弥补这些不足,1992年7月发表了3个增强SNMP安全性的文件作为建议标准。
增强版与原来的SNMP是不兼容的,它需要改变外部消息句柄及一些消息处理过程。
但实际定义协议操作并包含SNMP消息的协议数据单元(PDU)保持不变,并且没有增加新的PDU。
目的是尽量实现向SNMP的安全版本的平滑过渡。
但是这个增强版受到了另一个方案的冲击。
同样是在1992年7月,四名SNMP的关键人物提出一个称为SMP的SNMP新版本。
并实现了四个可互操作的方案。
两个是商业产品,两个是公开软件。
SMP在功能和安全性两方面提高了SNMP,特别是SMP增加了一些PDU。
所有的消息头和安全功能都与提议的安全性增强标准相似。
最终SMP被接受为定义第二代SNMP即SNMPv2的基础。
1993年安全版SNMPv2发布。
经过几年试用以后,IETF(Internet Engineering Task Force) 决定对SNMPv2进行修订。
1996年发布了一组新的RFC (Request For Comments),在这组新的文档中,SNMPv2的安全特性被取消了,消息格式也重新采用SNMPv1的基于“共同体(community)”概念的格式。
删除SNMPv2中的安全特性是SNMPv2发展过程中最大的失败。
主要原因是厂商和用户对1993版的SNMPv2的安全机制不感兴趣,同时IETF要求的修订时间也非常紧迫,设计者们来不及对安全机制进行改善,甚至来不及对存在的严重缺陷进行修改。
因此不得不在1996年版的SNMPv2中放弃了安全特性。
1999年4月IETF SNMPv3工作组提出了RFC2571~RFC2576,形成了SNMPv3的建议。
目前,这些建议正在进行标准化。
SNMPv3提出了SNMP管理框架的一个统一的体系结构。
在这个体系结构中,采用User-based安全模型和View-based访问控制模型提供SNMP网络管理的安全性。
安全机制是SNMPv3的最具特色的内容。
4.1.2 SNMP基本框架1) 网络管理体系结构SNMP的网络管理模型包括以下关键元素:管理站、代理者、管理信息库、网络管理协议。
管理站一般是一个分立的设备,也可以利用共享系统实现。
管理站被作为网络管理员与网络管理系统的接口。
它的基本构成为:·一组具有分析数据、发现故障等功能的管理程序;·一个用于网络管理员监控网络的接口;·将网络管理员的要求转变为对远程网络元素的实际监控的能力;·一个从所有被管网络实体的MIB中抽取信息的数据库。
网络管理系统中另一个重要元素是代理者。
装备了SNMP的平台,如主机、网桥、路由器及集线器均可作为代理者工作。
代理者对来自管理站的信息请求和动作请求进行应答,并随机地为管理站报告一些重要的意外事件。
与CMIP体系相同,网络资源也被抽象为对象进行管理。
但SNMP中的对象是表示被管资源某一方面的数据变量。
对象被标准化为跨系统的类,对象的集合被组织为管理信息库(MIB)。
MIB作为设在代理者处的管理站访问点的集合,管理站通过读取MIB中对象的值来进行网络监控。
管理站可以在代理者处产生动作,也可以通过修改变量值改变代理者处的配置。
管理站和代理者之间通过网络管理协议通信,SNMP通信协议主要包括以下能力:Get:管理站读取代理者处对象的值;Set:管理站设置代理者处对象的值;Trap:代理者向管理站通报重要事件。
在标准中,没有特别指出管理站的数量及管理站与代理者的比例。
一般地,应至少要有两个系统能够完成管理站功能,以提供冗余度,防止故障。
另一个实际问题是一个管理站能带动多少代理者。
只要SNMP 保持它的简单性,这个数量可以高达几百。
2) 网络管理协议体系结构SNMP为应用层协议,是TCP/IP协议族的一部分。
它通过用户数据报协议(UDP)来操作。
在分立的管理站中,管理者进程对位于管理站中心的MIB的访问进行控制,并提供网络管理员接口。
管理者进程通过SNMP 完成网络管理。
SNMP在UDP、IP及有关的特殊网络协议(如,Ethernet, FDDI, X.25)之上实现。
每个代理者也必须实现SNMP、UDP和IP。
另外,有一个解释SNMP的消息和控制代理者MIB的代理者进程。
SNMP管理站SNMP代理者图4.1 SNMP的协议环境图4.1描述了SNMP的协议环境。
从管理站发出3类与管理应用有关的SNMP的消息GetRequest、GetNextRequest、SetRequest。
3类消息都由代理者用GetResponse消息应答,该消息被上交给管理应用。
另外,代理者可以发出Trap消息,向管理者报告有关MIB及管理资源的事件。
由于SNMP依赖UDP,而UDP是无连接型协议,所以SNMP也是无连接型协议。
在管理站和代理者之间没有在线的连接需要维护。
每次交换都是管理站和代理者之间的一个独立的传送。
3) 陷阱引导轮询(Trap-directed polling)如果管理站负责大量的代理者,而每个代理者又维护大量的对象,则靠管理站及时地轮询所有代理者维护的所有可读数据是不现实的。
因此管理站采取陷阱引导轮询技术对MIB进行控制和管理。
所谓陷阱引导轮询技术是:在初始化时,管理站轮询所有知道关键信息(如接口特性、作为基准的一些性能统计值,如发送和接收的分组的平均数)的代理者。
一旦建立了基准,管理站将降低轮询频度。
相反地,由每个代理者负责向管理站报告异常事件。
例如,代理者崩溃和重启动、连接失败、过载等。
这些事件用SNMP的trap消息报告。
管理站一旦发现异常情况,可以直接轮询报告事件的代理者或它的相邻代理者,对事件进行诊断或获取关于异常情况的更多的信息。
陷阱引导轮询可以有效地节约网络容量和代理者的处理时间。
网络基本上不传送管理站不需要的管理信息,代理者也不会无意义地频繁应答信息请求。
4) 代管(Proxies)利用SNMP需要管理站及其所有代理者支持UDP和IP。
这限制了在不支持TCP/IP协议的设备(如网桥、调制解调器)上的应用。
并且,大量的小系统(PC、工作站、可编程控制器)虽然支持TCP/IP协议,但不希望承担维护SNMP、代理者软件和MIB的负担。
为了容纳没有装载SNMP的设备,SNMP提出了代管的概念。