應(yīng)用層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)管理.ppt

第8章 應(yīng)用層協(xié)議(網(wǎng)絡(luò)管理),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),周繼鵬,2,1. 網(wǎng)絡(luò)管理的基本概念,為什么需要網(wǎng)絡(luò)管理？ 人們需要檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，需要保證網(wǎng)絡(luò)安全、可靠、高效地運(yùn)行，而由于以下因素，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度已超出了人們手工的控制范圍： 規(guī)模不斷擴(kuò)大：節(jié)點(diǎn)數(shù)從幾十到成千上萬(wàn) 復(fù)雜性不斷增加：設(shè)備類型增多、功能增強(qiáng) 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(luò)管理的任務(wù)：,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)稱為網(wǎng)管。 運(yùn)行管理：網(wǎng)絡(luò)的計(jì)費(fèi)和通信量管理 處理管理：收集，分析設(shè)備的利用率，通信量等，控制網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的使用效率。 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)：報(bào)警，性能監(jiān)控，檢測(cè)和故障修復(fù) 服務(wù)提供：向用戶提供新的業(yè)務(wù)。,4,網(wǎng)絡(luò)管理的一般模型,5,網(wǎng)絡(luò)管理模型中的主要構(gòu)件,管理站也常稱為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心 NOC (Network Operations Center)，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）都可稱為管理者(manager)。Manager 不是指人而是指機(jī)器或軟件。 網(wǎng)絡(luò)管理員(administrator) 指的是人。大型網(wǎng)絡(luò)往往實(shí)行多級(jí)管理，因而有多個(gè)管理者，而一個(gè)管理者一般只管理本地網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。,6,管理信息庫(kù) MIB (Management Information Base),被管對(duì)象必須維持可供管理程序讀寫(xiě)的若干控制和狀態(tài)信息。這些信息總稱為管理信息庫(kù) MIB 。 管理程序使用 MIB 中這些信息的值對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理（如讀取或重新設(shè)置這些值）。,7,代理(agent),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)稱為代理。 代理程序在管理程序的命令和控制下在被管設(shè)備上采取本地的行動(dòng)。,8,網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，簡(jiǎn)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(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。,9,客戶服務(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。,10,OSI 的五個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理功能域,(1) 故障管理對(duì)網(wǎng)絡(luò)中被管對(duì)象故障的檢測(cè)、定位和排除。 (2) 配置管理用來(lái)定義、識(shí)別、初始化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的被管對(duì)象，改變被管對(duì)象的操作特性，報(bào)告被管對(duì)象狀態(tài)的變化。 (3) 計(jì)費(fèi)管理 記錄用戶使用網(wǎng)絡(luò)資源的情況并核收費(fèi)用，同時(shí)也統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的利用率。 (4) 性能管理用最少網(wǎng)絡(luò)資源和最小時(shí)延的前提下，網(wǎng)絡(luò)能提供可靠、連續(xù)的通信能力。 (5) 安全管理保證網(wǎng)絡(luò)不被非法使用。,11,2、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 SNMP 概述,網(wǎng)絡(luò)管理的基本原理： SNMP 發(fā)布于 1988 年。1990 年制訂的網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn) SNMP 是因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)。 以后有了新版本 SNMPv2 和 SNMPv3，因此原來(lái)的 SNMP 又稱為 SNMPv1。,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,UDP,IP,管理進(jìn)程,網(wǎng)絡(luò)接口,網(wǎng)絡(luò) 管理員,MIB,管理站,路由器,SNMP,UDP,IP,代理進(jìn)程,網(wǎng)絡(luò)接口,TCP,FTP 等,用戶進(jìn)程,主機(jī),因特網(wǎng),SNMP,UDP,IP,代理進(jìn)程,網(wǎng)絡(luò)接口,TCP,FTP 等,用戶進(jìn)程,主機(jī),SNMP,UDP,IP,代理進(jìn)程,網(wǎng)絡(luò)接口,SNMP 的典型配置,13,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(proxy agent)。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。,14,3、管理信息庫(kù) MIB,管理信息庫(kù) MIB 是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有可能的被管對(duì)象的集合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 只有在 MIB 中的對(duì)象才是 SNMP 所能夠管理的。 SNMP 的管理信息庫(kù)采用和域名系統(tǒng) DNS 相似的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，它的根在最上面，根沒(méi)有名字。,管理信息庫(kù)的對(duì)象命名樹(shù)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(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理,網(wǎng)絡(luò)管理通信語(yǔ)言： SNMP協(xié)議 網(wǎng)管代理 Agent 管理信息庫(kù) MIB,PHP中使用的SNMP 函數(shù)庫(kù),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(shè)置 UCD SNMP 庫(kù)中 quick_print 的值 snmp_set_valueretrieval - Specify the method how the SNMP values will be returned snmpget - 獲取一個(gè) SNMP 對(duì)象 snmpgetnext - Fetch a SNMP object snmprealwalk - 返回指定的所有對(duì)象，包括它們各自的對(duì)象 ID snmpset - 設(shè)置一個(gè) SNMP 對(duì)象 snmpwalk - 從代理返回所有的 SNMP 對(duì)象 snmpwalkoid - 查詢關(guān)于網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的信息樹(shù),常用的網(wǎng)絡(luò)管理模式,SNMP只支持對(duì)變量的檢查和修改的操作，具體地，可以對(duì)標(biāo)量對(duì)象進(jìn)行以下三種操作： Get：管理站從被管理站提取標(biāo)量對(duì)象值。 Set：管理站更新被管理站中的標(biāo)量對(duì)象值。 Trap：被管理站向管理站主動(dòng)地發(fā)送一個(gè)標(biāo)量對(duì)象值。,SNMP支持的操作,20,SNMP 使用的端口,SNMP 使用無(wú)連接的 UDP，因此在網(wǎng)絡(luò)上傳送 SNMP 報(bào)文的開(kāi)銷較小。但 UDP 不保證可靠交付。 在運(yùn)行代理程序的服務(wù)器端用熟知端口 161 來(lái)接收 get 或 set 報(bào)文和發(fā)送響應(yīng)報(bào)文（與熟知端口通信的客戶端使用臨時(shí)端口）。 運(yùn)行管理程序的客戶端則使用熟知端口 162 來(lái)接收來(lái)自各代理的 trap 報(bào)文。,21,SNMP 的探詢操作,探詢操作SNMP 管理進(jìn)程定時(shí)向被管理設(shè)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(duì)簡(jiǎn)單。 能限制通過(guò)網(wǎng)絡(luò)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(shè)備數(shù)目不能太多。探詢系統(tǒng)的開(kāi)銷也較大。如探詢頻繁而并未得到有用的報(bào)告，則通信線路和計(jì)算機(jī)的 CPU 周期就被浪費(fèi)了。,SNMP支持的操作,23,網(wǎng)管產(chǎn)品,前公認(rèn)的三大網(wǎng)管軟件平臺(tái)是： HP： OpenView IBM： NetView SUN： NetManager。,24,8.8 應(yīng)用進(jìn)程跨越網(wǎng)絡(luò)的通信 8.8.1 系統(tǒng)調(diào)用和應(yīng)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(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)。,25,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),包括 TCP/IP 協(xié)議軟件的操作系統(tǒng)內(nèi)核,26,應(yīng)用編程接口 API (Application Programming Interface),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。,27,幾種應(yīng)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(gè)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(jiǎn)寫(xiě)為 TLI (Transport Layer Interface)。,28,應(yīng)用進(jìn)程通過(guò)插口接入到網(wǎng)絡(luò),TCP,TCP,應(yīng)用進(jìn)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(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“插口”，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)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)閉插口的系統(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。,30,插口和 API 不同,插口是應(yīng)用進(jìn)程和網(wǎng)絡(luò)之間的接口，因?yàn)椴蹇诩劝羞\(yùn)輸層與應(yīng)用層之間的端口號(hào)，又包含有機(jī)器的 IP 地址。 插口和應(yīng)用編程接口 API 是性質(zhì)不同的接口。 API 是從程序設(shè)計(jì)的角度定義了許多標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。應(yīng)用進(jìn)程只要使用標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)就可得到操作系統(tǒng)的服務(wù)。 在這個(gè)意義上講，API 是應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)之間的接口。,31,應(yīng)當(dāng)記住,在插口以上的進(jìn)程是受應(yīng)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(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的控制。 只要應(yīng)用程序使用 TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行通信，它就必須通過(guò)插口與操作系統(tǒng)交互并請(qǐng)求其服務(wù)。 應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)者對(duì)插口以上的應(yīng)用進(jìn)程具有完全的控制，但對(duì)插口以下的運(yùn)輸層卻只有少量的控制。,32,8.8.2 服務(wù)器的兩種工作方式,服務(wù)器都可工作在兩種不同的方式： 循環(huán)方式(iterative mode)在計(jì)算機(jī)中一次只運(yùn)行一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程。當(dāng)有多個(gè)客戶進(jìn)程請(qǐng)求服務(wù)時(shí)，服務(wù)器進(jìn)程就按請(qǐng)求的先后順序依次做出響應(yīng)。 并發(fā)方式(concurrent)在計(jì)算機(jī)中同時(shí)運(yùn)行多個(gè)服務(wù)器進(jìn)程，而每一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程都對(duì)某個(gè)特定的客戶進(jìn)程做出響應(yīng)。,33,1.無(wú)連接循環(huán)服務(wù)器,使用無(wú)連接的 UDP 的服務(wù)器通常都工作在循環(huán)方式 一個(gè)服務(wù)器在同一時(shí)間只能向一個(gè)客戶提供服務(wù)。 服務(wù)器收到客戶的請(qǐng)求后，就發(fā)送 UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)響應(yīng)該客戶。但對(duì)其他客戶發(fā)來(lái)的請(qǐng)求則暫時(shí)不予理睬，這些請(qǐng)求都在服務(wù)器端的隊(duì)列中排隊(duì)等候服務(wù)器的處理。 當(dāng)服務(wù)器進(jìn)程處理完畢一個(gè)請(qǐng)求時(shí)，就從隊(duì)列中讀取來(lái)自下一個(gè)客戶的請(qǐng)求，然后繼續(xù)處理。,34,無(wú)連接循環(huán)服務(wù)器的特點(diǎn),UDP,服務(wù)器,UDP,客戶,臨時(shí)端口,熟知端口,UDP,客戶,臨時(shí)端口,UDP,客戶,臨時(shí)端口,一次一個(gè) 客戶,服務(wù)器只使用一個(gè)熟知端口。每一個(gè)客戶則使用自己創(chuàng)建的臨時(shí)端口（端口號(hào)自己設(shè)定）。,35,2. 面向連接并發(fā)服務(wù)器,服務(wù)器在同一時(shí)間可向多個(gè)客戶提供服務(wù)。 TCP 是面向連接的，因此在服務(wù)器和多個(gè)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(wù)器只能有一個(gè)熟知端口。因此主服務(wù)器在熟知端口等待客戶發(fā)出的請(qǐng)求。一旦收到客戶的請(qǐng)求，就立即創(chuàng)建一個(gè)從屬服務(wù)器，并指明從屬服務(wù)器使用臨時(shí)端口和該客戶建立 TCP 連接，然后主服務(wù)器繼續(xù)在原來(lái)的熟知端口等待向其他客戶提供服務(wù)。,面向連接并發(fā)服務(wù)器的特點(diǎn),TCP,TCP,客戶,臨時(shí)端口,臨 時(shí) 端 口,TCP,客戶,臨時(shí)端口,TCP,客戶,臨時(shí)端口,主服務(wù)器,TCP 連接,熟知端口僅用于 接受服務(wù)請(qǐng)求,創(chuàng)建,從屬服務(wù)器,主服務(wù)器有時(shí)又稱為父服務(wù)器，而從屬服務(wù)器又稱為子服務(wù)器。,8.8.3 進(jìn)程通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用接口進(jìn)行通信的過(guò)程 1. 無(wú)連接循環(huán)服務(wù)器