應用層協(xié)議網(wǎng)絡管理.ppt

第8章 應用層協(xié)議(網(wǎng)絡管理),計算機網(wǎng)絡,周繼鵬,2,1. 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）。,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。,4,網(wǎng)絡管理的一般模型,5,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 (Network Operations Center)，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。,6,管理信息庫 MIB (Management Information Base),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）。,7,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。,8,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。,9,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。,10,OSI 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。,11,2、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。,SNMP,UDP,IP,管理進程,網(wǎng)絡接口,網(wǎng)絡 管理員,MIB,管理站,路由器,SNMP,UDP,IP,代理進程,網(wǎng)絡接口,TCP,FTP 等,用戶進程,主機,因特網(wǎng),SNMP,UDP,IP,代理進程,網(wǎng)絡接口,TCP,FTP 等,用戶進程,主機,SNMP,UDP,IP,代理進程,網(wǎng)絡接口,SNMP 的典型配置,13,SNMP 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(proxy agent)。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。,14,3、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。,管理信息庫的對象命名樹舉例,根,iso (1),ccitt (0),joint-iso-ccitt (2),member body (2),dod (6),internet (1) ,mgmt (2),directory (1),experimental (3),private (4),enterprises(1) .4.1,mib-2 (1) .2.1,system(1),interface(2),at(3),ip(4),icmp(5),tcp(6),udp(7),egp(8),standard (0),registration authority (1),identified organization (3),snmpv2 (6),security (5),16,2。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 MIB,PHP中使用的SNMP 函數(shù)庫,snmp_get_valueretrieval - Return the method how the SNMP values will be returned snmp_read_mib - Reads and parses a MIB file into the active MIB tree. snmp_set_enum_print - Return all values that are enums with their enum value instead of the raw integer snmp_set_oid_numeric_print - Return all objects including their respective object id within the specified one snmp_set_quick_print - 設置 UCD SNMP 庫中 quick_print 的值 snmp_set_valueretrieval - Specify the method how the SNMP values will be returned snmpget - 獲取一個 SNMP 對象 snmpgetnext - Fetch a SNMP object snmprealwalk - 返回指定的所有對象，包括它們各自的對象 ID snmpset - 設置一個 SNMP 對象 snmpwalk - 從代理返回所有的 SNMP 對象 snmpwalkoid - 查詢關于網(wǎng)絡實體的信息樹,常用的網(wǎng)絡管理模式,SNMP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,20,SNMP 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。,21,SNMP 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。,SNMP支持的操作,23,網(wǎng)管產(chǎn)品,前公認的三大網(wǎng)管軟件平臺是： HP： OpenView IBM： NetView SUN： NetManager。,24,8.8 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(system call)的機制在應用程序和操作系統(tǒng)之間傳遞控制權。 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)用是將控制權傳遞給了操作系統(tǒng)。,25,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),包括 TCP/IP 協(xié)議軟件的操作系統(tǒng)內(nèi)核,26,應用編程接口 API (Application Programming Interface),當某個應用進程啟動系統(tǒng)調(diào)用時，控制權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和操作系統(tǒng)的控制權進行轉(zhuǎn)換的一個接口，即應用編程接口 API。,27,幾種應用編程接口 API,Berkeley UNIX 操作系統(tǒng)定義了一種 API，它又稱為插口接口(socket interface)。 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 Windows Socket。 AT&T 為其 UNIX 系統(tǒng) V 定義了一種 API，簡寫為 TLI (Transport Layer Interface)。,28,應用進程通過插口接入到網(wǎng)絡,TCP,TCP,應用進程,因特網(wǎng),由操作系統(tǒng)控制,插口，又稱為 API,29,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”相關的所有資源。,30,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。,31,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。,32,8.8.2 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(iterative mode)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。,33,1.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。,34,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）。,35,2. 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)傳送完畢后才能釋放。 使用 TCP 的服務器只能有一個熟知端口。因此主服務器在熟知端口等待客戶發(fā)出的請求。一旦收到客戶的請求，就立即創(chuàng)建一個從屬服務器，并指明從屬服務器使用臨時端口和該客戶建立 TCP 連接，然后主服務器繼續(xù)在原來的熟知端口等待向其他客戶提供服務。,面向連接并發(fā)服務器的特點,TCP,TCP,客戶,臨時端口,臨 時 端 口,TCP,客戶,臨時端口,TCP,客戶,臨時端口,主服務器,TCP 連接,熟知端口僅用于 接受服務請求,創(chuàng)建,從屬服務器,主服務器有時又稱為父服務器，而從屬服務器又稱為子服務器。,8.8.3 進程通過系統(tǒng)調(diào)用接口進行通信的過程 1. 無連接循環(huán)服務器