关于计算机网络管理技术的认识

　　 论文关键字：计算机网络管理问题前景和趋势


　　论文摘要：当前计算机网络的发展特点规模不断夸大，复杂性不断增加，异构性越来越高。如果不能高效的对网络系统进行管理，就很难保证提供一个令人满意的服务。网络管理是网络发展中一个很重要的内容，其重要性已在各个方面得到体现。首先是对网络管理就发展现状、网络协议等方面进行简单介绍，后又浅述了目前常见的两种网络管理模式、存在问题及前景发展趋势。
　　1网络管理技术概述
　　1.1网络管理技术的发展
　　追溯网络管理的历史，已经相当久远，自从有了电话交换网，就有了对通信网络的管理，只不过与现在相比，当时网络设备的种类不多，而且网络管理技术自动化程度不高。计算机网络管理技术的发展是与Internet发展同步的，从20世纪80年代开始，随着一系列网络管理标准的出台，出现了大量的商用网络管理系统，但各种网络系统在结构上存在着或大或小的差异，至今还没有一个大家都能接受的标准。当前，网络管理技术主要有以下三种：诞生于Internte家族的SNMP是专门用于对Internet进行管理的，虽然它有简单适用等特点，已成为当前网络界的实际标准，但由于Internet本身发展的不规范性，使SNMP有先天性的不足，难以用于复杂的网络管理，只适用于TCP/IP网络，在安全方面也有欠缺。已有SNMPv1和SNMPv2两种版本，其中SNMPv2主要在安全方面有所补充。随着新的网络技术及系统的研究与出现，电信网、有线网、宽带网等的融合，使原来的SNMP已不能满足新的网络技术的要求；CMIP可对一个完整的网络管理方案提供全面支持，在技术和标准上比较成熟.最大的优势在于，协议中的变量并不仅仅是与终端相关的一些信息，而且可以被用于完成某些任务，但正由于它是针对SNMP的不足而设计的，因此过于复杂，实施费用过高，还不能被广泛接受；分布对象网络管理技术是将CORBA技术应用于网络管理而产生的，主要采用了分布对象技术将所有的管理应用和被管元素都看作分布对象，这些分布对象之间的交互就构成了网络管理.此方法最大的特点是屏蔽了编程语言、网络协议和操作系统的差异，提供了多种透明性，因此适应面广，开发容易，应用前景广阔.SNMP和CMIP这两种协议由于各自有其拥护者，因而在很长一段时期内不会出现相互替代的情况，而如果由完全基于CORBA的系统来取代，所需要的时间、资金以及人力资源等都过于庞大，也是不能接受的.所以，CORBA，SNMP，CMIP相结合成为基于CORBA的网络管理系统是当前研究的主要方向。
1.2网络管理协议
网络管理协议一般为应用层级协议，它定义了网络管理信息的类别及其相应的确切格式，并且提供了网络管理站和网络管理节点间进行通讯的标准或规则。
网络管理系统通常由管理者(Manager)和代理(Agent)组成，管理者从各代理那儿采集管理信息，进行加工处理，从而提供相应的网络管理功能，达到对代理管理之目的。即管理者与代理之间孺要利用网络实现管理信息交换，以完成各种管理功能，交换管理信息必须遵循统一的通信规约，我们称这个通信规约为网络管理协议。
目前有两大网管协议，一个是由IETF提出来的简单网络管理协议SNMP，它是基于TCP/IP和Internet的。因为TCP/IP协议是当今网络互连的工业标准，得到了众多厂商的支持，因此SNMP是一个既成事实的网络管理标准协议。SNMP的特点主要是采用轮询监控，管理者按一定时间间隔向代理者请求管理信息，根据管理信息判断是否有异常事件发生。轮询监控的主要优点是对代理的要求不高；缺点是在广域网的情形下，轮询不仅带来较大的通信开销，而且轮询所获得的结果无法反映最新的状态。
另一个是ISO定义的公共管理信息协议CMIP。CMIP是以OSI的七层协议栈作为基础的，它可以对开放系统互连环境下的所有网络资源进行监测和控制，被认为是未来网络管理的标准协议。CMIP的特点是采用委托监控，当对网络进行监控时，管理者只需向代理发出一个监控请求，代理会自动监视指定的管理对象，并且只是在异常事件(如设备、线路故障)发生时才向管理者发出告警，而且给出一段较完整的故障报告，包括故障现象、故障原因。委托监控的主要优点是网络管理通信的开销小、反应及时，缺点是对代理的软硬件资源要求高，要求被管站上开发许多相应的代理程序，因此短期内尚不能得到广泛的支持。
1.3网络管理系统的组成
网络管理的需求决定了网管系统的组成和规模，任何网管系统无论其规模大小如何，基本上都是由支持网管协议的网管软件平台、网管支撑软件、网管工作平台和支撑网管协议的网络设备组成。
网管软件平台提供网络系统的配置、故障、性能以及网络用户分布方面的基本管理。目前大多数网管软件平台都是在UNIX和DOS/WINDOWS平台上实现的。目前公认的三大网管软件平台是：HPView、IBMNetview和SUNNetmanager。虽然它们的产品形态有不同的操作系统的版本，但都遵循SNMP协议和提供类似的网管功能。
不过，尽管上述网管软件平台具有类似的网管功能，但是它们在网管支撑软件的支持、系统的可靠性、用户界面、操作功能、管理方式和应用程序接口，以及数据库的支持等方面都存在差别。可能在其它操作系统之上实现的Netview、Openview、Netmanager网管软件平台版本仅是标准Netview、Openview、Netmanager的子集。例如，在MSWindows操作系统上实现的Netview网管软件平台版本NetviewforWindows便仅仅只是Netview的子集。
网管支撑软件是运行于网管软件平台之上的，支持面向特定网络功能、网络设备和操作系统管理的支撑软件系统。
网络设备生产厂商往往为其生产的网络设备开发专门的网络管理软件。这类软件建立在网络管理平台之上，针对特定的网络管理设备，通过应用程序接口与平台交互，并利用平台提供的数据库和资源，实现对网络设备的管理，比如CiscoWorks就是这种类型的网络管理软件，它可建立在HPOpenView和IBMNetview等管理平台之上，管理广域互联网络中的Cisco路由器及其它设备。通过它，可以实现对Cisco的各种网络互联设备（如路由器、交换机、集线器等）进行复杂网络管理。
1.4网络管理的体系结构
网络管理系统的体系结构（通常简称网络拓扑结构）是决定网络管理性能的重要因素之一。通常可以把其分为集中式和非集中式两类体系结构。
目前，集中式网管体系结构通常采用以平台为中心的工作模式，该工作模式把单一的管理者分成两部分：管理平台和管理应用。管理平台主要关心收集的信息并进行简单的计算，而管理应用则利用管理平台提供的信息进行决策和执行更高级的功能。
非集中方式的网络管理体系结构包括层次方式和分布式。层次方式采用管理者的管理者MOM（Managerofmanager）的概念，以域为单位，每个域有一个管理者，它们之间的通讯通过上层的MOM，而不直接通讯。层次方式相对来说具有一定的伸缩性：通过增加一级MOM，层次可进一步加深。分布式是端对端（peertopeer）的体系结构，整个系统有多个管理方，几个对等的管理者同时运行于网络中，每个管理者负责管理系统中一个特定部分“域”，管理者之间可以相互通讯或通过高级管理者进行协调。
对于选择集中式还是非集中式，这要根据实际场合的需要来决定。而介于两者之间的部分分布式网管体系结构，则是近期发展起来的兼顾两者优点的一种新型网管体系结构。
2网络管理技术的种类
　　2.1分布对象网络管理技术
目前广泛采用的网络管理系统模式是一种基于Client/Server技术的集中式平台模式。由于组织结构简单，自应用以来，已经得到广泛推广，但同时也存在着许多缺陷：一个或几个站点负责收集分析所有网络节点信息，并进行相应管理，造成中心网络管理站点负载过重；所有信息送往中心站点处理，造成此处通信瓶颈；每个站点上的程序是预先定义的，具有固定功能，不利于扩展。随着网络技术和网络规模尤其是因特网的发展，集中式在可扩展性、可靠性、有效性、灵活性等方面有很大的局限，已不能适应发展的需要.
2.2基于WEB的网络管理模式
随着Internet技术的广泛应用，Intranet也正在悄然取代原有的企业内部局域网，由于异种平台的存在及网络管理方法和模型的多样性，使得网络管理软件开发和维护的费用很高，培训管理人员的时间很长，因此人们迫切需要寻求高效、方便的网络管理模式来适应网络高速发展的新形势。随着Intranet和WEB及其开发工具的迅速发展，基于WEB的网络管理技术也因此应运而生。基于WEB的网管解决方案主要有以下几方面的优点：（1）地理上和系统间的可移动性：系统管理员可以在Intranet上的任何站点或Internet的远程站点上利用WEB浏览器透明存取网络管理信息；（2）统一的WEB浏览器界面方便了用户的使用和学习，从而可节省培训费用和管理开销；（3）管理应用程序间的平滑链接：由于管理应用程序独立于平台，可以通过标准的HTTP协议将多个基于WEB的管理应用程序集成在一起，实现管理应用程序间的透明移动和访问；（4）利用JAVA技术能够迅速对软件进行升级。为了规范和促进基于WEB的网管系统开发，目前已相继公布了两个主要推荐标准：WEBM和JMAPI。两个推荐标准各有其特色，并基于不同的原理提出。
WEBM方案仍然支持现存的管理标准和协议，它通过WEB技术对不同管理平台所提供的分布式管理服务进行集成，并且不会影响现有的网络基础结构。JMAPI是一种轻型的管理基础结构，采用JMAPI来开发集成管理工具存在以下优点：平台无关、高度集成化、消除代理程序版本分发问题、安全性和协议无关性。
2.3CORBA技术
CORBA技术是对象管理组织OMG推出的工业标准，主要思想是将分布计算模式和面向对象思想结合在一起，构建分布式应用。CORBA的主要目标是解决面向对象的异构应用之间的互操作问题，并提供分布式计算所需要的一些其它服务。OMG是CORBA平台的核心，它用于屏蔽与底层平台有关的细节，使开发者可以集中精力去解决与应用相关的问题，而不必自己去创建分布式计算基础平台。CORBA将建立在ORB之上的所有分布式应用看作分布计算对象，每个计算对象向外提供接口，任何别的对象都可以通过这个接口调用该对象提供的服务。CORBA同时提供一些公共服务设施，例如名字服务、事务服务等，借助于这些服务，CORBA可以提供位置透明性、移动透明性等分布透明性。
基于CORBA的网络管理系统通常按照Client/Server的结构进行构造。其中，服务方是指针对网络元素和数据库组成的被管对象进行的一些基本网络服务，例如配置管理、性能管理等.客户方则是面向用户的一些界面，或者提供给用户进一步开发的管理接口等。其中，从网络元素中获取的网络管理信息通常需要经过CORBA/SNMP网关或CORBA/CMIP网关进行转换，这一部分在有的网络管理系统中被抽象成CORBA代理的概念.从以上分析可以看出，运用CORBA技术完全能够实现标准的网络管理系统。不仅如此，由于CORBA是一种分布对象技术，基于CORBA的网络管理系统能够克服传统网络管理技术的不足，在网络管理的分布性、可靠性和易开发性方面达到一个新的高度。
　　3网络管理技术发展中存在的问题
　　目前，在网络应用的深入和技术频繁升级的同时，非法访问、恶意攻击等安全威胁也在不断推陈出新，愈演愈烈。防火墙、VPN、IDS、防病毒、身份认证、数据加密、安全审计等安全防护和管理系统在网络中得到了广泛应用。虽然这些安全产品能够在特定方面发挥一定的作用，但是这些产品大部分功能分散，各自为战，形成了相互没有关联的、隔离的“安全孤岛”；各种安全产品彼此之间没有有效的统一管理调度机制，不能互相支撑、协同工作，从而使安全产品的应用效能无法得到充分的发挥-。
　　从网络安全管理员的角度来说，最直接的需求就是在一个统一的界面中监视网络中各种安全设备的运行状态，对产生的大量日志信息和报警信息进行统一汇总、分析和审计;同时在一个界面完成安全产品的升级、攻击事件报警、响应等功能。
　　但是，一方面，由于现今网络中的设备、操作系统、应用系统数量众多、构成复杂，异构性、差异性非常大，而且各自都具有自己的控制管理平台、网络管理员需要学习、了解不同平台的使用及管理方法，并应用这些管理控制平台去管理网络中的对象(设备、系统、用户等)，工作复杂度非常之大。
　　另一方面，应用系统是为业务服务的;企业内的员工在整个业务处理过程中处于不同的工作岗位，其对应用系统的使用权限也不尽相同，网络管理员很难在各个不同的系统中保持用户权限和控制策略的全局一致性。
　　另外，对大型网络而言，管理与安全相关的事件变得越来越复杂；网络管理员必须将各个设备、系统产生的事件、信息关联起来进行分析，才能发现新的或更深层次的安全问题。
　　4网络管理技术发展的前景展望
　　随着现代企业和网络、通讯技术的不断发展，企业网管软件也不断推陈出新，网络管理技术的发展前景无疑是广阔的。计算机网络规模的扩大和复杂性的增加，网络管理在计算机网络系统中的地位越来越重要。
　　未来的网络管理呈现如下发展趋向。第一，多厂家、多技术的融合。随着计算机技术、网络技术和通讯技术的融合，统一的、综合的网管正日益显示出重要性。因为没有哪个单独的产品能满足网管方方面面的需要，所以在购买回来的网管软件的基础上，往往需要进行二次开发或和别的网管产品进行集成。以前进行网管产品的集成是一件很痛苦的事情。比如，厂商A的产品要求运行在Unix平台上，而厂商B的产品必须运行在WindowsNT环境中；再有,必须是厂商A的某一指定版本和厂商B的其一指定版本才能进行集成，任意一方单独升级都会破坏这种集成。例如在电信环境中，以前在传输网、本地网、IP数据网、电话网等分别由不同的部门维护，信息也不能共享。而用户和运营商都要求通过一个控制台能对多个互联的网络进行管理,只有建立起多厂商的、多技术领域的综合网管体系，才能符合需要。第二，基于Web的网管。随着基于Web的网络管理的出现，集成新问题在一定程度上得到解决。用户只需点击URL链接，就可以从一个系统转到另一个系统，而无需考虑他们运行在何种平台上。基于Web的网络管理的实现有两种方式。第一种方式是代理方式，即在一个内部工作站上运行Web服务器(代理)。在这种方式下，网络管理软件作为操作系统上的一个应用，它介于浏览器和网络设备之间。在管理过程中，网络管理软件负责将收集到的网络信息传送到浏览器(Web服务器代理)，并将传统管理协议(如SNMP)转换成Web协议(如HTTP)。第二种实现方式是嵌入式，它将Web功能嵌入到网络设备中，管理员可通过浏览器直接访问并管理该设备。在这种方式下，网络管理软件和网络设备集成在一起。网络管理软件无须完成协议转换，所有的管理信息都可以通过HTTP协议传送。第三，面向业务的网管。新一代的网络管理系统，已开始从面向网络设备的管理向面向网络业务的管理过渡。这种网管思想把网络服务、业务作为网管对象，通过实时监测和网络业务相关的设备、应用,通过模拟客户实时测量网络业务的服务质量，通过收集网络业务的业务数据，实现全方位、多视角监测网络业务运行情况的目的，从而实现网络业务的故障管理、性能管理和配置管理。第四，基于CORBA技术的网管。CORBA最初的提出是为了满足异构平台上分布式计算的需要。它有以下优点摘要：可在一个分布式应用中混用多种语言、支持分布对象、提供高度的互通性等。OMG已经提出了基于CORBA的网管系统的体系结构，使用CORBA的方法来实现基于OSI开放接口和OSI系统管理概念。TMF和X/OPen联合开展的JIDM任务组己经开发出SNMP/CMIP/CORBA的互通静态规范描述和动态交互式转化方法。可以预见，CORBA将在网络管理和系统管理中占有越来越重要的地位。
　　现代化的网络管理技术集通信技术、Internet服务技术和信息处理技术于一身。随着网络规模迅速扩大，网络的复杂程度也日益加剧。为适应网络大发展的这一时代需要，在构建计算机网络时必须高度重视网络管理的重要性，重点从网管技术和网管策略设计两个大的方面全面规划和设计好网络管理的方方面面，以保障网络系统高效、安全地运行。
　　参考文献：
　　[1]胡铮，《网络与信息管理》，电子工业出版社，2008
　　[2]尚小航，郭正昊，《网络管理基础》，清华大学出版社，2008.1
[3]赵慧、蔡希尧,“网络管理体系结构综述”,《计算机科学》，1999
　　[4]姚卫东、宋国光，“网络技术的发展动向与前景”，《计算机世界报》，1996年第3期
　　[5]孟洛明，“网络管理技术的现状和发展趋势”，《现代通信》，1997