1、第 一 章 网络管理概论 第 1 章 网络管理概论1.1 1.1 网络管理的基本概念网络管理的基本概念1.2 1.2 网络管理系统体系结构网络管理系统体系结构 1.3 1.3 网络监控系统网络监控系统 1.4 1.4 网络监视网络监视 1.5 1.5 网络控制网络控制 1.6 1.6 网络管理标准网络管理标准 习题习题 第 一 章 网络管理概论 1.1 网络管理的基本概念网络管理的基本概念 对于不同的网络，管理的要求和难度也不同。局域网的管理相对简单，因为局域网运行统一的操作系统，只要熟悉网络操作系统的管理功能和操作命令就可以管好一个局域网，尽管有的局域网的规模也比较大。但是对于由异构型设备组
2、成的、运行多种操作系统的互联网的管理就不是那么简单了，这需要跨平台的网络管理技术。第 一 章 网络管理概论 TCP/IP协议由于其开放性，自20世纪90年代以来逐渐得到网络制造商的支持，获得了广泛的应用，已经成为事实上的互联网标准。在TCP/IP网络中有一个简单的管理工具ping程序。用ping 发送探测报文可以确定通信目标的连通性及传输时延。如果网络规模不是很大，互连的设备不是很多，这种方法还是可行的。但是当网络的互连规模很大时这种方法就不适用了。这是因为，一方面ping返回的信息很少，无法获取被管理设备的详细情况；另一方面，用ping程序对很多设备逐个测试检查，工作效率很低。在这种情况下出
3、现了用于TCP/IP网络管理的标准简单网络管理协议(SNMP)。这个标准适用于任何支持TCP/IP的网络，无论是哪个厂商生产的设备或是运行哪种操作系统的网络。第 一 章 网络管理概论 与此同时，国际标准化组织也推出了OSI系统管理标准CMIS/CMIP。从长远看，OSI系统管理更适合结构复杂、规模庞大的异构型网络，但由于其技术开发缓慢因而尚没有进入实用阶段，也许它代表了未来网络管理发展的方向。网络管理标准的成熟刺激了制造商的开发活动。市场上已经出现了符合国际标准的商用网络管理系统，有的是主机厂家开发的网络管理应用系统开发软件(例如IBM NetView,HP OpenView)，有的是网络产品
4、制造商推出的与硬件相结合的网管工具(例如Cisco Works2000,Cabletron Spectrum)。这些产品都可以称之为网络管理平台，在此基础上开发适合用户网络环境的网络管理应用软件，才能实施有效的网络管理。第 一 章 网络管理概论 有了统一的网络管理标准和适用的网络管理工具，对网络实施有效的管理，就可以减少停机时间，改进响应时间，提高设备的利用率，同时还可以减少运行费用。管理工具可以很快地发现并消灭网络通信瓶颈，提高运行效率。为及时采用新技术，我们也需要有方便、适用的网络配置工具，以便及时修改和优化网络的配置，使网络更容易使用，能够提供多种多样的网络业务。在商业活动日益依赖于互联
5、网的情况下，人们还要求网络工作得更安全，对网上传输的信息要保密，对网络资源的访问要有严格的控制，以及防止计算机病毒和非法入侵者的破坏等。这些需求必将进一步促进网络管理工具的研究和开发。第 一 章 网络管理概论 1.2 网络管理系统体系结构网络管理系统体系结构 1.2.1 网络管理系统的层次结构网络管理系统的层次结构一般的网络管理系统分为管理站和代理两部分，其组成如图1.1所示。网络管理站中最下层是操作系统和计算机硬件。操作系统之上是支持网络管理的协议簇，例如OSI、TCP/IP等通信协议，以及专用于网络管理的SNMP、CMIP协议等。协议栈上面是网络管理框架(Network Managemen
6、t Framework)，这是各种网络管理应用工作的基础架构。第 一 章 网络管理概论 图1.1 网络管理系统的层次结构 第 一 章 网络管理概论 网络管理框架一般都提供下面的功能：为存储管理信息提供数据库支持，例如关系数据库或面向对象的数据库；提供用户接口和用户视图(View)功能，例如管理信息浏览器；提供基本的管理操作，例如获取管理信息、配置设备参数等操作过程。网络管理应用是用户根据需要开发的管理软件，这种软件运行在具体的网络上，实现特定的管理目标，例如故障诊断和性能优化，或者业务管理和安全控制等。网络管理应用的开发是目前最活跃的领域。第 一 章 网络管理概论 1.2.2 网络管理系统的配
7、置网络管理系统的配置网络管理系统的配置如图1.2所示。每一个网络结点都包含一组与管理有关的软件，叫做网络管理实体(Network Management Entity，NME)。第 一 章 网络管理概论 图1.2 网络管理系统配置 第 一 章 网络管理概论 网络管理实体完成下面的任务：l 收集有关网络通信的统计信息：l 对本地设备进行测试，记录设备状态信息：l 在本地存储有关信息：l 响应网络控制中心的请求，发送管理信息：l 根据网络控制中心的指令，设置或改变设备参数：第 一 章 网络管理概论 网络中至少有一个结点（主机或路由器）担当管理站的角色（Manager），除过NME之外，管理站中还有一
8、组软件，叫做网络管理应用（Network Management Application，NMA）。NMA提供用户接口，根据用户的命令显示管理信息，通过网络向NME发出请求或指令，以便获取有关设备的管理信息，或者改变设备配置。网络中的其他结点在NME的控制下与管理站通信，交换管理信息。这些结点中的NME模块叫做代理模块，网络中任何被管理的设备（主机、网桥、路由器或集线器等）都必需实现代理模块。所有代理在管理站监视和控制下协同工作，实现集成的网络管理。这种集中式网络管理策略的好处是管理人员可以有效地控制整个网络资源，根据需要平衡网络负载，优化网络性能。第 一 章 网络管理概论 然而对于大型网络，集
9、中式的管理往往显得力不从心，正在让位于分布式的管理策略。这种向分布式管理演化的趋势与集中式计算模型由向分布式计算模型演化的总趋势是一致的。图1.3提出一种可能的分布式网络管理配置方案。第 一 章 网络管理概论 图1.3分布式网络管理系统 网 络网 络管理站管理站MIB管理应用MIB管理应用网络管理客户机（PC或工作站）运行代理进程的网络资源（服务器、路由器、工作站）网络管理服务器网络管理服务器第 一 章 网络管理概论 图1.2和图1.3的系统要求每个被管理的设备都能运行代理程序，并且所有管理站和代理都支持相同的管理协议。这种要求有时是无法实现的。例如有的老设备可能不支持当前的网络管理标准；小的
10、系统可能无法完整实现NME的全部功能；甚至还有一些设备（例如Modem和多路器等）根本不能运行附加的软件，我们把这些设备叫做非标准设备。在这种情况下，通常的处理方法是用一个叫做委托代理的设备(Proxy)来管理一个或多个非标准设备。委托代理和非标准设备之间运行制造商专用的协议，而委托代理和管理站之间运行标准的网络管理协议。这样，管理站就可以用标准的方式通过委托代理得到非标准设备的信息，委托代理起到了协议转换的作用，如图1.4所示。第 一 章 网络管理概论 图1.4 委托代理 被管理设备标准网络管理协议被管理设备委托代理专用管理协议管理站第 一 章 网络管理概论 1.2.3网络管理软件的结构网络
11、管理软件的结构 这里说的网络管理软件包括用户接口软件、管理专用软件和管理支持软件，如图1.5，大约相当于图1.1中管理站的上三层。用户通过网络管理接口与管理专用软件交互作用，监视和控制网络资源。接口软件不但存在于管理站上，而且也可能出现在代理系统中，以便对网络资源实施本地配置、测试和排错。有效的网络管理系统需要统一的用户接口，而不论主机和设备出自何方厂家，运行什么操作系统。这样才可以方便地对异构型网络进行监控。接口软件还要有一定的信息处理能力，对大量的管理信息要进行过滤、统计、汇总和化简，以免传递的信息量太大而阻塞网络通道。最后，理想的用户接口应该是图形用户接口，而非命令行或表格。第 一 章
12、网络管理概论 图1.5 网络管理软件的结构 用户接口网络管理信息表示通信协议站网络管理数据传输服务应用元素应用元素 应用元素网络管理应用网络管理应用网络管理信息库被管理的网络MIB访问模块第 一 章 网络管理概论 管理支持软件包括MIB访问模块和通信协议栈。代理中的管理信息库（Management Information Base，MIB）包含反映设备配置和设备行为的信息，以及控制设备操作的参数。管理站的MIB中除过保留本地结点专用的管理信息外，还保存着管理站控制的所有代理的有关信息。MIB访问模块具有基本的文件管理功能，使得管理站或代理可以访问MIB，同时该模块还能把本地的MIB格式转换为适
13、于网络管理系统传送的标准格式。通信协议栈支持结点之间的通信。由于网络管理协议位于应用层，原则上任何通信体系结构都能胜任，虽然具体的实现可能有特殊的通信要求。第 一 章 网络管理概论 1.3 网络监控系统网络监控系统 网络管理功能可分为网络监视和网络控制两大部分，统称网络监控（Network Monitoring）。网络监视是指收集系统和子网的状态信息，分析被管理设备的行为，以便发现网络运行中存在的问题。网络控制是指修改设备参数或重新配置网络资源，以便改善网络的运行状态。具体地说网络监控要解决的问题是：l 管理信息的定义：监视哪些管理信息，从哪些被管理资源获得管理信息l 监控机制的设计：如何从被
14、管理资源得到需要的信息l 管理信息的应用：根据收集到的管理信息实现什么管理功能。第 一 章 网络管理概论 1.3.1 管理信息库管理信息库 对网络监控有用的管理信息可以分为3类：l 静态信息：包括系统和网络的配置信息，例如路由器的端口数和端口编号，工作站的标识和CPU类型等，这些信息不经常变化。l 动态信息：与网络中出现的事件和设备的工作状态有关，例如网络中传送的分组数，网络连接的状态等。l统计信息：即从动态信息推导出的信息，例如平均每分钟发送的分组数，传输失败的概率等。第 一 章 网络管理概论 这些信息组成的管理信息库如图1.6所示。配置数据库中存储着计算机和网络的基本配置信息，传感器数据库
15、中存储着传感器的设置信息。传感器是一组软件，用于实时地读取被管理设备的有关参数。配置数据库和传感器数据库共同组成静态数据库。动态数据库存储着由传感器收集的各种网络元素和网络事件的实时数据。统计数据库中的管理信息是由动态信息计算出来的。图1.6表示出这3种数据库的关系。第 一 章 网络管理概论 图1.6 管理信息库的组成 第 一 章 网络管理概论 统计信息可以由任何能够访问动态信息的系统产生。当然，统计信息也可以由网络监视器自己产生，这就要求把所有需要的原始数据传送给监视器，再由监视器进行分析和计算。如果原始数据的量很大，则这种监控方式可能会消耗很多网络带宽。如果存储动态信息的系统进行了分析和计
16、算，则不但节约了网络带宽，而且也节省了监视器的处理时间。第 一 章 网络管理概论 1.3.2 网络监控系统的配置网络监控系统的配置 网络监控系统的配置如图1.7（a）所示。监控应用程序是监控系统的用户接口，它完成性能监视、故障监视和计费监视等功能。管理功能负责与其他网络元素中的代理进程通信，把需要的监控信息提供给监控应用程序。这两个模块都处于管理站中。管理对象表示被监控的网络资源中的管理信息，所有管理对象遵从网络管理标准的规定。管理对象中的信息通过代理功能提供给管理站。图1.7（b）中增加了监控代理功能。这个模块的作用是专门对管理信息进行计算和统计分析，并且把计算的结果提供给管理站。在管理站看
17、来，监控代理的作用和一般代理是一样的，然而实际上它管理着多个代理系统。第 一 章 网络管理概论 监控应用程序管理功能监控应用程序管理功能代理功能管理对象监控代理功能代理功能管理对象代理功能管理对象(a)(b)图1.7 网络监控系统的配置 第 一 章 网络管理概论 实际上这些功能模块可以处于不同的网络元素中，组成多种形式的监控系统。如果管理站本身就是一个被监控的网络元素，则它应该包含监控应用程序、管理功能、代理进程以及一组反映自身管理信息的对象。监视器的状态和行为对整个网络监控系统的性能起决定作用，因而监视器也应该时刻监视自身的通信情况。一般情况下，监视器与代理系统处于不同的网络元素中，它们通过
18、网络交换管理信息。另外，一个管理站/监视器可以监控多个代理系统，也可以只监控一个代理系统；而一个代理系统可能代理一个或多个网络元素，甚至代理整个局域网；监视器可能与被监控的网络元素处于同一子网中，也可能通过远程网络互连。第 一 章 网络管理概论 1.3.3 网络监控系统的通信机制网络监控系统的通信机制对监视器有用的管理信息是由代理收集和存储的，那么代理怎样把这些信息传送给监视器呢？有两种技术可用于代理和监视器之间的通信。一种叫做轮询（Polling），一种叫做事件报告（Event Reporting）。轮询是一种请求响应式的交互作用，即由监视器向代理发出请求，询问它所需要的信息值，代理响应监视
19、器的请求，从它所保存的管理信息库中取得请求的信息，返回给监视器。请求可以采用各种不同的形式，例如列出一些变量的名字，要求代理返回变量的值；或者给出一种匹配模式，要求代理搜索与模式匹配的所有变量的值；监视器可能要查询它所管理的系统的配置，或者周期地询问被管理系统配置改变的情况；监视器也可能在收到一个报警后用轮询方式详细调查某个区域的真实情况，或者根据用户的要求通过轮询生成一个配置报告。第 一 章 网络管理概论 事件报告是由代理主动发送给管理站的消息。代理可以根据管理站的要求（周期，内容等）定时地发送状态报告，也可能在检测到某些特定事件（例如状态改变）或非正常事件（例如出现故障）时生成事件报告，发
20、送给管理站。事件报告对于及时发现网络中的问题是很有用的，特别对于监控状态信息不经常改变的管理对象更有效。第 一 章 网络管理概论 在已有的各种网络监控系统中都设置了轮询和事件报告两种通信机制，但强调的重点有所不同。传统的通信管理网络主要依赖事件报告，而SNMP强调轮询方法，OSI系统管理则采取了这两种极端方法的中间道路。然而无论是SNMP，或是OSI，以及某些专用的管理系统都允许用户根据具体情况决定使用何种通信方式。影响通信方式选择的主要因素如下：第 一 章 网络管理概论 l 传送监控信息引起的通信量l 对危急情况的处理能力l 对网络管理站的通信时延l 被管理设备的处理工作量l 消息传输的可靠
21、性l 网络管理应用的特殊性l在发送消息之前通信设备失效的可能性 第 一 章 网络管理概论 1.4 网络监视网络监视 1.4.1 性能监视性能监视 网络监视中最重要的是性能监视，然而要能够准确地测量出对网络管理有用的性能参数却是不容易的。可选择的性能指标很多，有些很难测量，或计算量很大，但不一定很有用；有些有用的指标则没有得到制造商的支持，无法从现有的设备上检测到。还有些性能指标互相关联，要互相参照才能说明问题。这些情况都增加了性能测量的复杂性。这一小节我们介绍性能管理的基本概念，给出对网络管理有用的两类性能指标：即面向服务的性能指标和面向效率的性能指标。当然，网络最主要的目标是向用户提供满意的
22、服务，因而面向服务的性能指标应具有较高的优先级。第 一 章 网络管理概论 1、可用性、可用性可用性是指网络系统、网络元素或网络应用对用户可利用的时间的百分比。有些应用对可用性很敏感，例如飞机订票系统若停机一小时，就可能减少数十万元的票款；而股票交易系统如果中断运行一小时，就可能造成几千万元的损失。实际上，可用性是网络元素可靠性的表现，而可靠性是指网络元素在具体条件下完成特定功能的概率。如果用平均无故障时间MTBF（Mean Time Between Failure）来度量网络元素的故障率，则可用性A可表示为MTBF的函数：MTTRMTBFMTBFA第 一 章 网络管理概论 其中MTTR（Mea
23、n Time To Repair）为发生失效后的平均维修时间。由于网络系统由许多网络元素组成，所以系统的可靠性不但与各个元素的可靠性有关，而且还与网络元素的组织形式有关。根据一般可靠性理论，由元素串并联组成的系统的可用性与网络元素的可用性之间的关系如图1.8所示。第 一 章 网络管理概论 由图1.8（a）可以看出，若两个元素串联，则可用性减少。例如两个Modem串联在链路的两端，若单个Modem的可用性A=0.98，并假定链路其他部分的可用性为A=20.98-0.980.98=1.96-0.9604=0.9996 由图1.8（b）可以看出，若两个元素并联，则可用性增加。例如终端通过两条链路连接
24、到主机，若一条链路失效，另外一条链路自动备份。假定单个链路的可用性A=0.98，则双链路的可用性 A=0.980.98=0.9604 第 一 章 网络管理概论 图1.8 可用性的串行和并行连接AAA2AA(a)(b)2AA2第 一 章 网络管理概论 例例1.1 计算双链路并联系统的处理能力。假定一个多路器通过两条链路连接到主机（参见图1.8(b)）。在主机业务的峰值时段，一条链路只能处理总业务量的80%，因而需要两条链路同时工作，才能处理主机的全部传送请求。非峰值时段大约占整个工作时间的40%，只需要一条链路工作就可以处理全部业务。这样，整个系统的可用性Af可表示如下：Af=（一条链路的处理能
25、力）（一条链路工作的概率）+（两条链路的处理能力）（两条链路工作的概率）第 一 章 网络管理概论 假定一条链路的可用性为A=0.9，则两条链路同时工作的概率为A2=0.81，而恰好有一条链路工作的概率为A（1-A）+（1-A）A=2A-2A2=0.18。则有 Af（非峰值时段）=1.00.18+1.00.81=0.99 Af（峰值时段）=0.80.18+1.00.81=0.954于是系统的平均可用性为 Af=0.6Af（峰值时段）+0.4Af（非峰值时段）=0.9684 第 一 章 网络管理概论 2、响应时间、响应时间响应时间是指从用户输入请求到系统在终端上返回计算结果的时间间隔。从用户角度看
26、，这个时间要和人们的思考时间（等于两次输入之间的最小间隔时间）配合，越是简单的工作（例如数据录入）要求响应时间越短。然而从实现角度看，响应时间越短，实现的代价越大。研究表明，系统响应时间对人的生产率影响是很大的。在交互式应用中，响应时间大于15秒，对大多数人是不能容忍的。响应时间大于4秒时，人们的短期记忆会受到影响，工作的连续性会被破坏。尤其是对数据录入来说，这种情况下击键的速度将会严重受挫，只是在输入完一个段落后，才可以有比较大的延迟（譬如4秒以上）。越是注意力高度集中的工作，要求响应时间越短。第 一 章 网络管理概论 特别对于需要记住以前的响应、根据前边的响应决定下一步的输入时，延迟时间应
27、该小于2秒。在用鼠标器点击图形或进行键盘输入时，要求的响应时间更小，可能在0.1秒以下。这样人们会感到计算机是同步工作的，几乎没有等待时间。图1.9表示应用CAD进行集成电路设计时生产率（每小时完成的事务处理数）与响应时间的关系。可以看出，当响应时间小于1秒时事务处理的速率明显加快，这和人的短期记忆以及注意力集中的程度有关。第 一 章 网络管理概论 图1.9 系统响应时间与生产率的关系 0.500.250.751.001.251.50响应时间/s05001500200025003000350040001000事务处理/h专家曲线初学者曲线平均曲线第 一 章 网络管理概论 网络系统的响应时间由系
28、统各个部分的处理延迟时间组成，分解系统响应时间的成分对于确定系统瓶颈有用。图1.10表示出系统响应时间RT由7部分组成：入口终端延迟：指从终端把查询命令送到通信线路上的延迟。终端本身的处理时间是很短的，这个延迟主要是由从终端到网络接口设备（例如PAD设备或网桥）的通信线路引起的传输延迟。假若线路数据速率为2400b/s=300字符/s，则每个字符的时延为3.33s。又假如平均每个命令含100个字符，则输入命令的延迟时间为0.33 s。第 一 章 网络管理概论 1.10 系统响应时间的组成 RT=TI+WI+SI+CPU+WO+SO+TORTTIWISICPUWOSOTO工作站网络接口设备(网桥
29、)TOWISO网络SIWO服务器CPUTI响应时间入口终端延迟入口排队时间入口服务时间CPU处理延迟出口排队时间出口服务时间出口终端延迟第 一 章 网络管理概论 l 入口排队时间：即网络接口设备的处理时间。接口设备要处理多个终端输入，还要处理提交给终端的输出，所以输入的命令通常要进入缓冲区排队等待。接口设备越忙，排队时间越长。l入口服务时间：指从网络接口设备通过传输网络到达主机前端的时间，对于不同的网络，这个传输时间的差别是很大的。如果是公共交换网，这个时延是无法控制的；如果是专用网、租用专线或用户可配置的设备，则这个时延还可以进一步分解，以便按照需要规划和控制网络。第 一 章 网络管理概论
30、入口服务时间：指从网络接口设备通过传输网络到达主机前端的时间，对于不同的网络，这个传输时间的差别是很大的。如果是公共交换网，这个时延是无法控制的；如果是专用网、租用专线或用户可配置的设备，则这个时延还可以进一步分解，以便按照需要规划和控制网络。CPU处理延迟：前端处理机、主机和磁盘等设备处理用户命令、做出回答需要的时间。这个时间通常是管理人员无法控制的。第 一 章 网络管理概论 出口排队时间：在前端处理机端口等待发送到网络上去的排队时间。这个时间与入口排队时间类似，其长短取决于前端处理机繁忙的程度。出口服务时间：通过网络把响应报文传送到网络接口设备的处理时间。出口终端延迟：终端接收响应报文的时
31、间，主要是由通信延迟引起的。响应时间是比较容易测量的，是网络管理中重要的管理信息。第 一 章 网络管理概论 3、正确性、正确性 这是指网络传输的正确性。由于网络中有内置的纠错机制，所以通常用户不必考虑数据传输是否正确。但是监视传输误码率可以发现瞬时的线路故障，以及是否存在噪声源和通信干扰，以便及时采取维护措施。第 一 章 网络管理概论 4、吞吐率、吞吐率吞吐率是面向效率的性能指标，具体表现为一段时间内完成的数据处理的数量，或接受用户会话的数量，或处理的呼叫的数量等。跟踪这些指标可以为提高网络传输效率提供依椐。第 一 章 网络管理概论 图1.11 网络响应时间与负载的关系 预计响应时间实际响应时
32、间网络相对负载1210864200.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0响应时间/s第 一 章 网络管理概论 5、利用率、利用率利用率是指网络资源利用的百分率，它也是面向效率的指标。这个参数与网络负载有关，当负载增加时，资源利用率增大，因而分组排队时间和网络响应时间变长，甚至会引起吞吐率降低。当相对负载（负载/容量）增加到一定程度时，响应时间迅速增长，从而引发传输瓶颈和网络拥挤。图1.11表示响应时间随相对负载成指数上升的情况。特别值得注意的是实际情况往往与理论计算结果相左，造成失去控制的通信阻塞，这是应该设法避免的，所以需要更精致的分析技术。第
33、一 章 网络管理概论 我们介绍一种简单而有效的分析方法，可以正确地评价网络资源的利用情况。基本的思想是观察链路的实际通信量（负载），并且与规划的链路容量（数据速率）比较，从而发现哪些链路使用过度，而哪些链路利用不足。分析方法使用了会计工作中常用的成本分析技术，即计算实际的费用占计划成本的比例，从而发现实际情况与理想情况的偏差。对于网络分析来说，就是计算出各个链路的负载占网络总负载的百分率（相对负载），以及各个链路的容量占网络总容量的百分率（相对容量），最后得到相对负载与相对容量的比值。这个比值反映了网络资源的相对利用率。第 一 章 网络管理概论 图1.12 网络利用率分析 链路2 (b)(a)
34、链路3链路4链路1链路5链路相对负载链路相对容量第 一 章 网络管理概论 假定有图1.12（a）的简单网络，由5段链路组成。表1.1中列出了各段链路的负载和各段链路的容量，并且计算出了各段链路的负载百分率和容量百分率，图1.12（b）是对应的图形表示。可以看出，网络规划的容量（400 Kb/s）比实际的通信量（200 Kb/s）大得多，而且没有一条链路的负载大于它的容量。但是各个链路的相对利用率（相对负载/相对容量）不同，有的链路使用得太过分（例如链路3，25/15=1.67）,而有的链路利用不足（例如链路5，25/45=0.55）。这个差别是有用的管理信息，它可以指导我们如何调整各段链路的容
35、量，获得更合理的负载分布和链路利用率，从而减少资源浪费，提高性能价格比。第 一 章 网络管理概论 表表1.1 网络负载和容量分析网络负载和容量分析 链路 1 链路 2 链路 3 链路 4 链路 5 合计 负载/(kb/s)30 30 50 40 50 200 容量/(kb/s)40 40 60 80 180 400 负载百分率 15 15 25 20 25 100 容量百分率 10 10 15 20 45 100 相对负载/相对容量 1.5 1.5 1.67 1.0 0.55 第 一 章 网络管理概论 收集到的性能参数组织成性能测试报告，以图形或表格的形式呈现给网络管理员。对于局域网来说，性能
36、测试报告应包括以下内容。主机对通信矩阵：一对源主机和目标主机之间传送的总分组数、数据分组数、数据字节数以及它们所占的百分比；主机组通信矩阵：一组主机之间通信量的统计，内容与上一条类似；分组类型直方图：各种类型的原始分组(例如广播分组、组播分组等)的统计信息，用直方图表示；第 一 章 网络管理概论 数据分组长度直方图：不同长度(字节数)的数据分组的统计；吞吐率-利用率分布：各个网络结点发送/接收的总字节数和数据字节数的统计；分组到达时间直方图：不同时间到达的分组数的统计；信道获取时间直方图：在网络接口单元(NIU)排队等待发送、经过不同延迟时间的分组数的统计；通信延迟直方图：从发出原始分组到分组
37、到达目标的延迟时间的统计；冲突计数直方图：经受不同冲突次数的分组数的统计；传输计数直方图：经过不同试发送次数的分组数的统计。第 一 章 网络管理概论 1.4.2 故障监视故障监视故障监视就是要尽快地发现故障，找出故障原因，以便及时采取补救措施。在复杂的系统中，发现和诊断故障是不容易的。首先是有些故障很难观察到，例如分布处理中出现的死锁就很难发现。其次是有些故障现象不足以表明故障原因，例如发现远程结点没有响应，但是否为低层通信协议失效不得而知。更有些故障现象具有不确定性和不一致性，引起故障的原因很多，使得故障定位复杂化。例如终端死机、线路中断、网络拥塞或主机故障都会引起同样的故障现象，到底问题出
38、在哪儿，需要复杂的故障定位手段。故障管理可分为以下3个功能模块。第 一 章 网络管理概论 1)故障检测和报警功能故障监视代理要随时记录系统出错的情况和可能引起故障的事件，并把这些信息存储在运行日志数据库中。在采用轮询通信的系统中，管理应用程序定期访问运行日志记录，以便发现故障；为了及时检测重要的故障问题，代理也可以主动向有关管理站发送出错事件报告。另外，对出错报告的数量、频率要进行适当的控制，以免加重网络负载。第 一 章 网络管理概论 2)故障预测功能对各种可以引起故障的参数建立门限值，并随时监视参数值变化，一旦超过门限值，就发送警报。例如由于出错产生的分组碎片数超过一定值时发出警报，表示线路
39、通信恶化，出错率上升。第 一 章 网络管理概论 3)故障诊断和定位功能对设备和通信线路进行测试，找出故障原因和故障地点。例如可以进行下列测试：连接测试；数据完整性测试；协议完整性测试；数据饱和测试；连接饱和测试；环路测试；功能测试；诊断测试。第 一 章 网络管理概论 1.4.3 计费监视计费监视 计费监视主要是跟踪和控制用户对网络资源的使用，并把有关信息存储在运行日志数据库中，为收费提供依据。不同的系统，对计费功能要求的详尽程度也不一样。在有些提供公共服务的网络中，要求收集的计费信息很详细、很准确，例如要求对每一种网络资源、每一分钟的使用、传送的每一个字节数都要计费，或者要求把费用分摊给每一个
40、账号、每一个项目甚至每一个用户。而有的内部网络就不一定要求这么详细，只要求把总的运行费用按一定比例分配给各个部门就可以了。需要计费的网络资源包括：通信设施：LAN、WAN、租用线路或PBX的使用时间；计算机硬件：工作站和服务器机时数；软件系统：下载的应用软件和实用程序的费用；服务：包括商业通信服务和信息提供服务(发送/接收的字节数)。第 一 章 网络管理概论 计费数据组成计费日志，其记录格式应包括下列信息：用户标识；连接目标的标识符；传送的分组数/字节数；安全级别；时间戳；指示网络出错情况的状态码；使用的网络资源。第 一 章 网络管理概论 1.5 网网 络络 控控 制制 1.5.1 配置控制配
41、置控制配置管理是指初始化、维护和关闭网络设备或子系统。被管理的网络资源包括物理设备(例如服务器、路由器)和底层的逻辑对象(例如传输层定时器)。配置管理功能可以设置网络参数的初始值或默认值，使网络设备初始化时自动形成预定的互联关系。当网络运行时，配置管理监视设备的工作状态，并根据用户的配置命令或其他管理功能的请求改变网络配置参数。例如，若性能管理检测到响应时间延长，并分析出性能降级的原因是由于负载失衡，则配置管理将通过重新配置(例如改变路由表)改善系统响应时间。又例如故障管理检测到一个故障，并确定了故障点，则配置管理可以改变配置参数，把故障点隔离，恢复网络的正常工作。配置管理应包含下列功能模块：
42、第 一 章 网络管理概论 定义配置信息；设置和修改设备属性；定义和修改网络元素间的互联关系；启动和终止网络运行；发行软件；检查参数值和互联关系；报告配置现状。第 一 章 网络管理概论 1.定义配置信息定义配置信息配置信息描述网络资源的特征和属性，这些信息对其他管理功能是有用的。网络资源包括物理资源(例如主机、路由器、网桥、通信链路和Modem等)和逻辑资源(例如定时器、计数器和虚电路等)。设备的属性包括名称、标识符、地址、状态、操作特点和软件版本。配置信息可以有多种组织方式。简单的配置信息组织成由标量组成的表，每一个标量值表示一种属性值，SNMP采用这种方法。在OSI系统管理中，管理信息定义为
43、面向对象的数据库。对象的值表示被管理设备的特性，对象的行为(例如通知)代表了管理操作，对象之间的包含关系和继承关系则规范了它们之间的互相作用。另外，还有一些系统用关系数据库表示管理信息。第 一 章 网络管理概论 管理信息存储在与被管理设备最接近的代理或委托代理中，管理站通过轮询或事件报告访问这些信息。网络管理员可以在管理站提供的用户界面上说明管理信息值的范围和类型，用以设置被管理资源的属性。网络控制功能还允许定义新的管理对象，在指定的代理中生成需要的管理对象或数据元素。产生新数据的过程可以是联机的、动态的，或是脱机的、静态的。第 一 章 网络管理概论 2.设置和修改属性设置和修改属性配置管理允
44、许管理站远程设置和修改代理中的管理信息值，但是修改操作要受到两种限制：只有授权的管理站才可以施行修改操作，这是网络安全所要求的；有些属性值反映了硬件配置的实际情况，是不可改变的，例如主机CPU类型、路由器的端口数等。第 一 章 网络管理概论 对配置信息的修改可以分为以下3种类型：只修改数据库：管理站向代理发送修改命令，代理修改配置数据库中的一个或多个数据值。如果修改操作成功，则向管理站返回肯定应答，否则返回否定应答，这个交互过程中不发生其它作用。例如管理站通过修改命令改变网络设备的负责人(姓名、地址、电话等)。修改数据库，也改变设备的状态：除了修改数据值之外，还改变了设备的运行状态。例如把路由
45、器端口的状态值置为“disabled”，则所有网络通信不再访问该端口。第 一 章 网络管理概论 修改数据库，同时引起设备的动作：由于现行网络管理标准中没有直接指挥设备动作的命令，因而通常用管理数据库中的变量值控制被管理设备的动作。当这些变量被设置成不同的值时，设备随即执行对应的操作过程。例如路由器数据库中有一个初始化参数，可取值为TRUE或FALSE。若设置此参数值为TRUE，则路由器开始初始化，过程结束时重置该参数为FALSE。第 一 章 网络管理概论 3.定义和修改关系定义和修改关系关系是指网络资源之间的联系、连接以及网络资源之间相互依存的条件，例如拓扑结构、物理连接、逻辑连接、继承层次和
46、管理域等。继承层次是管理对象之间的继承关系，而管理域是被管理资源的集合，这些网络资源具有共同的管理属性或者受同一管理站控制。第 一 章 网络管理概论 配置管理应该提供联机修改关系的操作，即用户在不关闭网络的情况下可以增加、删除或修改网络资源之间的关系。例如在LAN中，结点之间逻辑链路控制子层(LLC)的连接可以由管理站来修改。一种LLC连接叫做交换连接，即结点的LLC实体接受上层软件的请求或者响应终端用户的命令与其他结点建立的SAP之间的连接；另外管理站还可以建立固定(或永久)连接，管理软件也可以按照管理命令的要求释放已建立的固定连接或交换连接，或者为一个已有的连接指定备份连接，以便在主连接失
47、效时替换它。第 一 章 网络管理概论 4.启动和终止网络运行启动和终止网络运行配置管理给用户提供启动/关闭网络和子网的操作。启动操作包括验证所有可设置的资源属性是否已正确设置。如果有设置不当的资源，则要通知用户；如果所有的设置都正确无误，则向用户发回肯定应答。同时，关闭操作完成之前应允许用户检索设备的统计信息或状态信息。第 一 章 网络管理概论 5.发行软件发行软件配置管理还提供向端系统(主机、服务器和工作站等)和中间系统(网桥、路由器和应用网关等)发行软件的功能，即给系统装载指定的软件、更新软件版本和配置软件参数等功能。除了装载可执行的软件之外，这个功能还包括下载驱动设备工作的数据表，例如路
48、由器和网桥中使用的路由表。如果出于计费、安全或性能管理的需要，则路由决策中的某些特殊情况不能仅根据数学计算的结果处理，可能需要人工干预，因此还应提供人工修改路由表的用户接口。第 一 章 网络管理概论 1.5.2 安全控制安全控制 1.安全威胁的类型安全威胁的类型为了理解对计算机网络的安全威胁，我们首先定义安全需求。计算机和网络需要以下3方面的安全性。保密性(Secrecy)：计算机网络中的信息只能由授予访问权限的用户读取(包括显示、打印等，也包含暴露“信息存在”这样的事实)；数据完整性(Integrity)：计算机网络中的信息资源只能被授予权限的用户修改；可用性(Availability)：具
49、有访问权限的用户在需要时可以利用计算机网络资源。第 一 章 网络管理概论 所谓对计算机网络的安全威胁，就是破坏了这3方面的安全性要求。下面从计算机网络提供信息的途径来分析安全威胁的类型。通常从源到目标的信息流动的各个阶段都可能受到威胁，图1.13画出了信息流被危害的各种情况。第 一 章 网络管理概论 (a)(b)源目标源目标 (c)(d)(e)图1.13 对网络通信的安全威胁 第 一 章 网络管理概论 2.对计算机网络的安全威胁对计算机网络的安全威胁图1.14画出了对计算机网络的各种安全威胁，分别解释如下。对硬件的威胁：主要是破坏系统硬件的可用性，例如有意或无意地损坏甚至盗窃网络器材等。小型的
50、PC、工作站和局域网的广泛使用增加了这种威胁的可能性。对软件的威胁：操作系统、实用程序和应用软件可能被改变、损坏甚至被恶意删除，从而不能工作，失去可用性。特别是有些修改使得程序看起来似乎可用，但其实是在进行其他工作，这正是各种计算机病毒的特长。另外，软件的非法拷贝是一个至今没有解决的问题，因此软件本身也不安全。第 一 章 网络管理概论 软件硬件数据通信(偷窃、拒绝服务)中断(丢失)中断(捕获、分析)窃取窜改假冒假冒窜改窃取(分析、捕获)中断(丢失)中断(删除)窃取窜改图1.14 对计算机网络资源的安全威胁 第 一 章 网络管理概论 对数据的威胁：数据可能被非法访问，破坏了保密性；数据可能被恶意
