网络管理系统的设计与实现

网络管理系统的设计与实现　张晓宇，严星，李繁　（新疆财经大学，新疆乌鲁木齐８３（）０１２）　摘要：伴随高校校园网络基础设施建设规模的逐步扩大，网络设备的数量、产品种类以及网络结构的复杂程度不断增加　如何实现异构网络设备的有效统一管理，已经成为高校校园网络管理任务的当务之急　研究、分析目前学校网络的基本现状和　结构特点。总结归纳网络管理、故障排查及性能分析等方面遭遇的瓶颈问题，遵循ＭＶＣ模式系统设计原则，设计开发符合学校　现实业务需求和组织结构合理的网络管理系统　关键词：故障排查；性能分析；ＭＶＣ模式；网络管理系统　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标志码：Ａ文章编号：１（￣Ｏｇ－１７３９（２０１８）（１２—６５—３　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏｙｕ，ＹＡＮ　Ｘｉｎｇ，Ｌ１　Ｆａｎ　（Ｘｉ￣ｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＦｉｎａｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｕｒｕｍｑｉ　Ｘｉ￣ｉａｎｇ　８３００１２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂ｜椭荫：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｇｒａｄｕａｌ　ｓｃａｌｅ·ｕｐ　ｏｆ　ｃａｍｐｕｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｄｅｖｉｃｅｓ，ｐｒｏｄｕｃｔ　ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｃｅａｓｅｌｅｓｓｌｙ．Ｈｏｗ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｕｎｉｉｆｅｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｕｒｇｅｎｔ　ｔａｓｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｍｐｕｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｔａｓｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｂａｓｅｄ　ｏｒｌ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｒｅａｓｏｎｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｃｈｏｏｌ’Ｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ＭＶＣ　ｍｏｄｅｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｓ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｂｕｓｉｎｅｓｓ　ｎｅｅｄｓ　ｏｆ　ｓｃｈｏｏ１．　ｉｔｅ　ｍ．ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ＭＶＣ　ｍｏｄｅｌ；ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　０引言　随着ｌＴ信息技术的快速发展以及校园网络建没的日益　求，包括提供直观的学校网络拓扑结构、设备的运行状态、网　络带宽利用率、数据包延时、网络丢包率、故障告警及网络的　安全管理。基于完整的Ｊａｖａ语言环境开发，能够实现系统平台　成熟，校园网络也被嫩予了更多的功能要求，被划分成若干个　逻辑功能区域，不仅需要满足正常的互联网及数字校园应用　等通信需求，还需要承担校园一卡通、监控安防、ＩＰ网络广播　及网络售电等任务，其中涉及的网络产品数量众多，产品类型　顺利　王移。系统的基础框架、组件以及软件功能建立松散耦　合关系．确保软件的快速定制开发，而且避免影响系统的基础　组件以及架构。系统的基础平台开发遵循ＳＮＭＰ、ＳＳＨ和　Ｔｅｌｎｅｔ协议规范ｆ１Ｉ，从而保证设备的兼容广泛。良好的扩展机制　即使遇见特殊设备或者没有遵循公共管理协议的没备，系统　依然支持设备的统一管理。　纷繁复杂，初步统计新疆财经大学目前已拥有约３００台网络　交换机，近１００台服务器。面对如此大的网络规模．高效、快速　地应对网络故障，处理和做好网络安全管控１二作，是学校当前　校园网络建没　作的当务之急。　２总体架构设计　按照ＭＶＣ模式设计网络管理系统的整体组织结构，能够　１需求分析　搭建统一的管理平台能够满足网络管理的基本功能需　清晰地反映和划分系统的业务逻辑结构。①客户端表示层完　成客户的功能请求，显示响应的数据，具体设计的功能主要包　括网络拓扑管理、故障管理、性能管理、统计分析、系统管理以　６５　计算机与网络　及功能扩展　；②业务层能够执行数据的逻辑业务处理，主要　故障发现模块的设计过程是借助开源软件ＳＮＭＰ４Ｊ获取网　包括拓扑发现、性能采集、故障监测和任务调度；③数据层执　络设备故障信息，ＳＮＭＰ４Ｊ的接口类ＣｏｍａｎｄＲｅｓｐｏｎｄｅｒ负责监　行原始数据的操作，系统结构图如图１所示。　听网络设备的Ａｇｅｎｔ单元发送的Ｔｒａｐ数据，ＣｏｍａｎｄＲ￣ｐｏｎｄｅｒ　调用方法ｐｍｃｅｓｓＰｄｕＯ接收Ｔｒａｐ报文，同时对接收的数据进行解　析处理月。处理过程主要包括注册ＣｏｍａｎｄＲｅｓｐｏｎｄｅｒ的监听对　象ｌｉｓｔｅｎｅｒ，使用ｇｅｔＰｄｕＨａｎｄｌｅ０方法解析及处理ＰＤＵ包含的内　容等。　具体执行步骤为ＣｏｍａｎｄＲｅｓｐｏｎｄｅｒ类调用ｌｉｓｔｅｎ０方法启动　通道：■由５ｅｒｖｉｏｅ／Ｈ￣＇Ｐ／ｄｍｖａ＾Ｐ　监听线程，线程主要负责嗌听接收Ｔｒａｐ信息的１６２端口，当监听　获取到Ｔｒａｐ告警数据后，调用ｌｉｓｔｅｎｅｒ．ｐｒｏｃｅｓｓＰｄｕ　（ＣｏｎｍａａｎｄＲｅｓｐｏｎｄｅｒＥｖｅｎｔ　ｅｖｅｎｔ）方法根据预先设定的告警规　则对告警数据执行业务逻辑处理，然后保存数据，同时使用Ｊａｖａ　的ｗｅｂ组件Ｐｏｒｔｌｅｔ及时显示告警内容，故障发现流程图如图２　所示。　图１系统结构　３功能模块设计　３．１拓扑管理　拓扑管理模块执行学校网络包括的所有网络设备的拓扑　数据采集、更新以及维护功能，拓扑结构视图的建立能够清　晰、直观反映学校的网络现状。拓扑管理模块包含的功能单元　主要涉及物理拓扑的自动发现、手Ｔ干预发现、设备的拓扑位　置调整、网络没备拓扑定位及网络没备的添加和删除ｍ。　拓扑发现模块的设计过程如下：　①查询默认路由设备，通过网络管理系统的ＳＮＭＰ　ＭＩＢＩＩ查询ｉｐＲｏｕｔｅＴａｂｌｅ的ｉｐＲｏｕｔｅＤｅｓｔ是否存在等于０．０．０．０　图２故障发现流程　的记录。如果存在，说明系统存在默认网关，查询　ｉｐＲｏｕｔｅＮｅｘｔＨｏｐ获取网关地址，查询默认网关的ｉｐＦｏｒｗａｒｄｉｎｇ　是否等于１，如果等于１，说明默认网关设备属于路由设备。　３．３性能管理　性能管理提供网络单元运行状态、效率的『艋测及评估功　能，按照实现功能划分，包括性能数据的采集、数据分析以及　②借助默认路由没备发现存在的网络列表，利用ＩＣＭＰ　数据显示。　协议的Ｐｉｎｇ方式遍历存在网络之中的所有活动设备　。验证共　３．３．１性能数据采集　同体，如果共同体验证通过，通过ＳＮＭＰ协议获取监管设备的　采集的性能数据主要包括网络带宽利用率、数据包延时　及网络丢包率等，采集方式包括ＮＭＳ轮询监控设备以及代理　ＭＩＢ存放的设备基本信息，判断设备类型，例如属于交换机、　路由器或者服务器等其他设备，根据设备类型获取设备的详　设备发送陷阱报文方式㈧，数据采集的轮询方式可以借助　细信息。　③根据设备的ｎｄｐ协议、接口索引ｉｌｆｎｄｅｘ、端口对照表及　自学习表发现设备之１司的连接关系，具体定位设备的连接端口。　ＳＮＭＰ４Ｊ提供的接口功能模块完成，实现步骤如下：　①开始构造ＰＤＵ的发送目标，选择支持ＳＮＭＰｖ１协议，　所以创建Ｃｏｎｍｍｎｉｔｙ　Ｔａｒｇｅｔ对象代表通信的代理设备，设置　ＳＮＭＰ的版本、重复传送的时间以及等待的延时；　②设置ＰＤＵ的传输协议，选择ＴＣＰ协议或者ＵＤＰ协　议，也可以使用Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｍａｐｐｉｎｇ接口的对象表示传输协议；　３－２故障管理　故障管理主要包括故障发现、故障处理以及故障查询等功　能模块。　计算机与网络　③使用Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｍａｐｐｉｎｇ中的ｌｉｓｔｅｎ０方法，启动监听进　测网元的参数性能　。　程，接收返回的响应消息；　④创建ＳＮＭＰ对象，发送睛求ＰＤＵ，使用ａｄｄ（）方法设置　需要查淘的ＯｌＤ；　②创建性能显示图形的数据集对象ＤａｔａＳｅｔ，利用　ｇｅｔＤａｔａＳｅｔ０方法扶取数据源并将其值赋予ＤａｔａＳｅｔ。　③使用ＪＦｒｅｅＣｈａｒｔ的ｃｒｅａｔｅＢａｒＣｈａｒｔ３１）０方法生成性能展　示图形。　⑤使用ＲｅｓｐｏｎｓｅＥｖｅｎｔ对象获取ＳＮＭＰ请求的响应　ＰＤＵ：　⑥解析响应ＰＤＵ获取ＭＩＢ信息。　使用ＳＮＭＰ４Ｊ接口功能模块　现数据采集的核心代码，　如下：　４结束语　系统采用Ｂ／Ｓ结构设计，能够显著提高系统的维护效率，　减　维护工作负担。开发技术选择ｌｓＰ＋ｓｅｒｖｌｅｔ＋ＪａｖａＢｅａｎ组合，　技术框架使用Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ，目的是可以保证系统部署方便，满足　ｐｕｂｌｉｃ　ｖｏｉｄ　ｓｅｎｄ（Ｐ１）Ｕ　ｐｄｕ，Ｔａｒｇｅｔ　ｔａｒｇｅｔ，Ｏｂｊｅｃｔ　ｕｓｅｒＨａｎｄｌｅ，　Ｒｅｓｐ０ｎｓｅＬｉｓｔｅｎｅｒ　ｌｉｓｔｅｎｅｒ）ｔｈｒｏｗｓ　ＩＯＥｘｃｅｐｔｉｏｎ｛　ｓｅｎｄ（ｐｄｕ，ｔａｒｇｅｔ，１１１．１１１，ｕｓｅｒＨａｎｄｌｅ，ｌｉｓｔｅｎｅＲ；　｝　网络管理的安全要求。系统的开发过程借助ＳＮＭＰ４Ｊ模块提　供的ＡＰＩ，减少程序的编辑一】．＿＝作。提高系统的开发效率。考虑减　轻系统的开发和维护的负担，明确划分系统的逻辑组织单元　的功能，系统的整体架构没计坚持ＭＶＣ原则。　ｐｕｂｌｉｃ　ｖｏｉｄ　ｓｅｎｄ（Ｐ１）Ｕ　ｐｄｕ，Ｔａｒｇｅｔ　ｔａｒｇｅｔ，　ＴｒａｎｓｐｏｒｔＭａｐｐｉｎｇ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，　（１ｈｊｅｃｔ　ｕｓｅｒＨａｎｄｌｅ，　Ｒｅ　０ｎｓｅＬｉｓｔｅｎｅｒ　ｌｉｓｔｅｎｅｒ）ｔｈｒｏｗｓ　ＩＯＥｘｃｅｐｔｉｏｎ｛　ｉｆ（！ｐｄｕ．ｉｓＣｏｎｆｉｎｎｅｄＰｄｕ０）｛　ｓｅｎｄＭｅｓｓａｇｅ（ｐｄｕ，ｔａｒｇｅｔ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，ｎｕｌ１）；　ｒｅｔｕｒｎｓ；　经过测试表明，系统的功能已经基本满足单１立的网络管　理需求，但是依然俘在需要改进和完善的部分：①网络拓扑发　现的方法对比目前国际成熟的ＳＮＭＰ管理软件存在差距，因　为拓扑发现模块借助ＳＮＭＰ４Ｊ提供的接口模块开发，缺少更　加丰富的发现手段，影响网络拓扑结构生成的时间；②网络的　｝　ｉｆ（ｔｉｍｅｒ　ｎｕｌ１）｛　性能管理过分依赖ＮＭＳ的Ａｇｅｎｔ方式以及ＩＣＭＰ协议的　Ｐｉｎｇ方式，容易消耗网络资源，尤其是ＩＣＭＰ方式．如果连续、　ｃｒｅａｔｅＰｅｎｄｉｎｇＴｉｍｅｒ０；　）　ＰｅｎｄｉｎｇＲ．ｅｑｕｅｓｔ　ｒｅｑｕｅｓｔ　持久地发送目标单元ＩＣＭＰ报文，可能引起“１ＣＭＰ风暴”，导　致整体网络瘫痪；③系统的性能显示可以使用更加丰富的展　示方法，能够更加直观地反映网络性能状况。　ｎｅｗ　ＡｓｙｎｃＰｅｎｄｉｎｇＲｅｑｕｅｓｔ（１ｉｓｔｅｎｅｒ，ｕｓｅｒＨａｎｄｌｅ，ｐｄｕ，ｔａｒｇｅｔ，　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）；　参考文献　ｓｅｎｄＭｅｓｓａｇｅ（ｒｅｑｕｅｓｔ．ｐｄｕ，ｔａｒｇｅｔ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，ｒｅｑｕｅｓｔ）；　｝　［１］周振江．基于ＳＮＭＰ的网络管理系统设计与实现［Ｄ】．南京：　南京航空航天大学，２００５．　３．３．２性能数据显示　性能数据采集流程如图３所示。　［２］王玮．基于ＳＮＭＰ网络管理系统的设计与实现［Ｄ］．北京：北　性能数据的显示和统计图　形是使用Ｊａｖａ图形开发丁具中　的ＪＦｒｅｅＣｈａｔ生成的，而且生成　ｒ的图形可以直接发送浏览器显　示『７１，主要步骤包括：　①生成性能显示和统计图　形的数据来源包括网元的ＭＩＢ　提供的性能参数的现实数据或　京邮电大学，２０ｌ１．　［３］冯松军．基于Ｗｅｂ的网络管理模型及实现技术研究［Ｄ】．昆　明：昆明理工大学．２０ｌ３．　［４］史宏．基于ＡＳＰＮＥＴ的现代数字化校园管理系统的研究　—［Ｊ］．电子技术与软件工程，２０ｌ５（１　１）：７５．７６．　［５】刘颖．基于ＳＮＭＰ的校园网络管理系统设计与实现［Ｄ］．成　都：西南交通大学，２０１０．　［６］杨宝学．主动式网络管理系统设计与实现［Ｄ］．成都：电子科　技大学．２０１２．　者网络管理系统数据库存储的　性能参数的历史数据，现实数据　经过统计分析以后可以显示网　元的实时监控参数性能，历史数　图３性能数据采集流程　【７】权卓．基于ＳＮＭＰ的分布式网络管理系统的设计与实现　［Ｄ】．西安：西安电子科技大学，２０１０．　［８】王未．基于ＳＳＨ框架的网络管理系统的设计与实现【Ｄ】．厦　门：厦门大学，２０１３．　据经过统计分析处理后可以预　６７