1.引言

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和規(guī)模的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)管理工作越來越繁重.由于缺乏必要的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控手段，有時甚至無法及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生.而網(wǎng)絡(luò)管理的目標(biāo)是最大限度的保證網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用率.網(wǎng)絡(luò)性能.服務(wù)質(zhì)量和安全性.因此，先進的網(wǎng)絡(luò)管理手段對于保持良好的網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)顯得尤為重要.目前多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都支持SNMP（Simple Network ManagementProtocol,簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議），所以可以通過SNMP協(xié)議，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及參數(shù)進行實時測量，及時了解網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能及帶寬使用情況，以便實時了解網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的運行狀態(tài).

2.SNMP

SNMP的前身是簡單網(wǎng)關(guān)監(jiān)控協(xié)議（SGMP），用來對通信線路進行管理.隨后， 人們對SGMP進行了很大的修改，特別是加入了符合Internet定義的SMI和MIB,改進后的協(xié)議就是著名的SNMP.基于TCP/IP的SNMP網(wǎng)絡(luò)管理框架是工業(yè)上的現(xiàn)行標(biāo)準，由3個主要部分組成，分別是管理信息結(jié)構(gòu)SMI（Structure ofManagement Information）.管理信息庫MIB和管理協(xié)議SNMP.SMI定義了SNMP框架所用信息的組織和標(biāo)識，為MIB定義管理對象及使用管理對象提供模板；MIB定義了可以通過SNMP進行訪問的管理對象的集合；SNMP協(xié)議是應(yīng)用層協(xié)議，定義了網(wǎng)絡(luò)管理者如何對代理進程的MIB對象進行讀寫操作.SNMP中的MIB是一種樹狀數(shù)據(jù)庫，MIB管理的對象，就是樹的端節(jié)點，每個節(jié)點都有唯一位置和唯一名字.IETF規(guī)定管理信息庫對象識別符（O I D,O b j e c tIdentifier）唯一指定，其命名規(guī)則就是父節(jié)點的名字作為子節(jié)點名字的前綴.

根據(jù)OSI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議參考模型，SNMP屬于應(yīng)用層協(xié)議，在運輸層使用UDP協(xié)議進行封裝.

由于UDP只提供無連接的服務(wù)，因此SNMP不需要在代理和管理器之間保持聯(lián)接.SNMP實體發(fā)送消息后不需等待應(yīng)答，仍然可以繼續(xù)發(fā)送其他消息.SNMP并不要求消息傳輸?shù)目煽啃?，消息可能被下層的傳輸服?wù)丟失，因此可靠性的實現(xiàn)應(yīng)由SNMP發(fā)送實體根據(jù)消息的重要性自行決定.

3.SNMP++開發(fā)包

3.1 SNMP++開發(fā)包簡介

SNMP++是一套C++類的集合，為網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用的開發(fā)者提供了SNMP服務(wù).SNMP++并非是現(xiàn)有的SNMP引擎的擴充或者封裝，它通過提供強大靈活的功能，降低管理和執(zhí)行的復(fù)雜性，把面向?qū)ο蟮膬?yōu)點帶到了網(wǎng)絡(luò)編程中.SNMP++開發(fā)包源代碼公開，免費提供，具有如下特點：

（1）內(nèi)存管理方面.在創(chuàng)建或銷毀一個對象時，SNMP++類負責(zé)該對象使用資源的申請和釋放.SNMP++的對象可以靜態(tài)或動態(tài)創(chuàng)建，程序員不用擔(dān)心由于使用SNMP++對象而引起資源或內(nèi)存泄漏問題.

（2）可移植性強.除了SNMP類的實現(xiàn)隨操作系統(tǒng)不同有所區(qū)別，SNMP++中所有的類都是由可移植性極強的C++代碼編寫的，因此使用SNMP++軟件包編寫的網(wǎng)絡(luò)管理程序具有很好的可移植性.

（3）提供超時和重傳機制.SNMP++在Target類中提供了超時和重傳服務(wù)，程序員只需要設(shè)置參數(shù)就可以實現(xiàn)超時和重傳功能，而不必去費力編寫超時和重傳功能的代碼.對于不同的Target,可以很容易地實現(xiàn)不同的超時和重傳機制.

（4）阻塞模式與非阻塞模式的網(wǎng)絡(luò)請求.

SNMP++提供了兩種模式的網(wǎng)絡(luò)請求：阻塞與非阻塞模式.阻塞模式是一個請求發(fā)出后，程序等候回應(yīng)包的到來，直到超時.非阻塞模式則是在請求發(fā)出后，控制返回繼續(xù)執(zhí)行，等回應(yīng)包到來后，再去做處理.非阻塞模式的實現(xiàn)要復(fù)雜一些，但較為靈活.

（5）支持Trap的發(fā)送和接收.使用SNMP++,可以很方便地實現(xiàn)Trap的發(fā)送與接收功能，并且可以調(diào)整Trap發(fā)送與接收時所使用的UDP端口.

3.2 SNMP++軟件包的相關(guān)類

SNMP++使用C++語言編寫，充分利用了面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，SNMP編程涉及的所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，全部被封裝在相應(yīng)的類中.所有的底層操作細節(jié)，對使用者來說是完全透明的，使用者只需要設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)，調(diào)用對象的方法，就可以完成各種SNMP操作.

SNMP++包括了大約70個類，大致可分為：

數(shù)據(jù)類型類，主要封裝了SMI中定義的ASN.1,數(shù)據(jù)類型以及SNMP中定義的數(shù)據(jù)類型；變量綁定類，封裝了SNMP消息中的變量綁定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；PDU類，封裝了SNMP消息中的PDU部分；Target類，封裝了構(gòu)成一個SNMP消息所需要的全部信息；SNMP類，主要用來完成建立網(wǎng)絡(luò)連接.發(fā)送消息.接收Trap等操作；另外還有用于支持上述類功能的支持類以及SNMPv3消息加密.用戶認證類等.

4.一種實時網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)的輪詢及改進方法

4.1 實時網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)的輪詢方法

在SNMP中，有很多MIB對象提供了大量的網(wǎng)絡(luò)信息.可以通過SNMP輪詢（polling）的方式，從主機或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中來定期獲取MIB信息并進行統(tǒng)計分析，從而獲知網(wǎng)絡(luò)的實時性能狀態(tài).然而受網(wǎng)絡(luò)規(guī)模.代理數(shù)量.管理終端的處理速度.網(wǎng)絡(luò)阻塞狀況等因素的影響，輪詢的頻率較難確定.為簡化問題，假定網(wǎng)絡(luò)管理工作站（NMS）一次只處理一個代理（即只有當(dāng)一個代理處理完，其他代理才可以工作）.

輪詢周期Td必須滿足條件T chN d ≥ Δ@ ,其中Δ 是NMS從代理成功獲得響應(yīng)消息的最小需求時間，N是代理的總數(shù)量.

另外還需要考慮網(wǎng)絡(luò)流量的影響，此時輪訓(xùn)周期可表示為：

其中Si是每次輪詢的網(wǎng)絡(luò)流量，而W是分配的網(wǎng)絡(luò)帶寬.

要達到實時的監(jiān)控代理的管理信息，NMS選擇的輪詢周期應(yīng)符合奈奎斯特條件：

所以輪詢周期的上下限為：

這種SNMP輪詢可擴展性較差，因為當(dāng)設(shè)備數(shù)量或數(shù)據(jù)量很大.會導(dǎo)致較大延遲且占用大量帶寬資源，容易導(dǎo)致通信擁塞，實時性較差.

4.2 輪詢方法的改進

在改進的實時監(jiān)控方法中，每個代理以自身的周期發(fā)送管理信息，無需NMS的參與.

該方法的一個優(yōu)點是在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中沒有請求的周期性輪詢.首先，NMS發(fā)送默認的報告周期變量，代理則發(fā)送相關(guān)周期變量值，并提取每個數(shù)據(jù)類型的頻率部分.每個代理根據(jù)管理信息中的時間變化來計算自己的監(jiān)控周期AMP（Agent Monitoring Periods）.如果代理要改變報告周期，可以發(fā)送包含AMP的消息給NMS,NMS收到AMP后并進行調(diào)整，該周期表示為MMP（Manager Monitoring Periods）.NMS將MMP值通知給相關(guān)的代理，然后代理根據(jù)MMP發(fā)送信息.當(dāng)一個代理發(fā)送管理信息時，如果使用的周期不同于收到的MMP,將向NMS報告新的AMP,NMS繼續(xù)從代理處接收新的AMP,并為每一個代理重新計算合適的MMP.如果一個新計算的MMP和先前的MMP不同，此時NMS會將該MMP通知給相關(guān)代理.該方法也要對相應(yīng)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）做出修改.不管是SNMP的PDU還是NMS的PDU,前面部分都是固定的，只是后面的變量部分加入相應(yīng)的AMP和MMP即可.

在傳送過程中，如果新的AMP不需要發(fā)送，則相應(yīng)值域設(shè)置為0.

5.實驗分析

實驗環(huán)境為8臺PC機使用一臺交換機組成的小型局域網(wǎng).圖1顯示了使用一般輪詢和改進輪詢的方法時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)TCP報文接收率的比較.從圖中可以看出，改進的輪詢方法可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的協(xié)議開銷減少24.7%.

在用Visual C++ 6.0結(jié)合SNMP++軟件開發(fā)包實現(xiàn)的實時監(jiān)控程序中，通過輸入該交換機設(shè)備的IP地址.SNMP通信字符串.設(shè)備類型和采樣時間間隔，就可以進行掃描探測.通過管理信息，可以獲得任意兩個相互通信的主機的帶寬情況，程序打開一個未使用端口，等待網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控程序連接，得到相關(guān)數(shù)據(jù).比如一個代理和一個主機之間測試的帶寬情況以及帶寬歷史記錄等，以便對網(wǎng)絡(luò)實時狀態(tài)進行探測，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)控.

6.結(jié)束語

本文基于目前應(yīng)用較廣泛的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP,對網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控的實現(xiàn)方法進行了研究，并設(shè)計了具有較小協(xié)議開銷的輪詢方法.

程序采用HP公司提供的SNMP++類庫和編程工具Visual C++ 6.0進行實現(xiàn)，并在簡單局域網(wǎng)環(huán)境下進行了實驗，證明該方法能夠在較低的網(wǎng)絡(luò)開銷下，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)性能的實時監(jiān)控.