基于SNMP的OBS网络网管嵌入式Agent设计
基于snmp的obs网络网管嵌入式agent设计
图2所示给出了obs网管的基本模型[1]。从图中可以看出，agent主要负责处理3件事情[1,2]：1) agent通过snmp协议与manager进行通信，获取manager发送的管理指令并响应该管理指令，或以通告(trap)的形式向manager报告被管理对象发生的一些重要事件。2) agent与被管理的设备间采用专用管理协议进行通信(多为自定义协议)，获取被管理设备对象的信息，完成参数配置，性能统计，以及故障上报。3) agent还必须负责维护管理信息库(management information base, mib)，包括读取或者修改mib中的各种变量值。
图2 obs网管基本模型
2.1 简单网络管理协议
当前工业事实上的网管标准snmp是一种应用层协议[1]，目前共有snmpv1，snmpv2和snmpv3。snmpv1最大的特点就是简单性，容易实现且成本低[1]。snmpv2相对snmpv1着重在管理信息结构、管理者之间的通信能力和协议操作3个方面进行了改进[1,3]。snmpv3则定义了包含snmpv1，snmpv2所有功能在内的体系框架和包含验证服务、加密服务在内的全新的安全机制，规定一套专门的网络安全和访问控制规则，大大加强了网络管理的有效性和安全性[1,4]。
2.2 obs网管的mib定义
管理信息库(mib)是网络管理系统的核心，目前使用最广泛的是mib-ii。对于obs网管系统中主要完成对边缘节点和核心节点对象的管理，其中包括工作状态、配置参数、性能统计以及故障报警。
工作状态需要定义节点和端口的工作情况，配置参数方面需要对波长数、标记转发表、ip路由表、buffer长度、突发偏移时间、突发包长度等定义，性能统计对于边缘节点需要考虑平均突发队列长度、ip分组流量、burst流量等，而对于核心节点则需要考虑各端口接收突发头分组(burst head packet, bhp)、各端口转发bhp、各端口中各波长的占用率等，故障报警方面则需要对可能的光器件失效比如光开关、光延迟线(fiber delay line, fdl)等进行定义。
根据所定义的节点对象用抽象语法计法1(abstract syntax notation one, asn.1)把它们进行描述[5, 6]。
2.3 嵌入式agent软件结构设计
从图2中知道agent如同名字一样扮演着代理人的作用，对上响应manager的操作请求，对下翻译执行manager的指令，还要对管理对象节点出现的陷阱(trap)及时上报给manager，同时还要负责维护mib库，因此要完成上述功能，嵌入式agent软件在结构上必须包括4个部分[7] (如图3所示)：
1) snmp协议模块：该模块可细分为socket通信模块、pdu处理模块和trap处理模块。socket通信模块负责在161端口接受manager的操作请求并响应请求，在162端口发送陷阱(trap)或者需要响应的通告(inform)，pdu处理模块和trap处理模块负责把snmp相关操作进行封装或解析，从而实现snmp agent与manager的通信。2) mib管理模块：该模块又包括注册模块，查找模块和存取模块。注册模块负责对mib库的析构以及实现对象节点的合法性，查找模块负责实现对节点的快速查找算法，存取模块负责对节点进行合法存取数据的管理，从而避免意外情况下mib库所可能面临崩溃的危险。3) mib处理模块：该模块实际上对应于具体实现的例程，完成具体节点的参数配置，信息获取以及陷阱处理等。4) 远端通信模块：该模块主要处理snmp agent与被管理设备对象的通信问题。在本设计案例中，通过rs232串口协议获得被采集的数据，并利用了uclinux系统中提供的消息队列来使agent与被管理设备对象进行通信。
图3 嵌入式agent软件结构
2.4 软硬件开发环境
obs交换节点的系统核心板采用摩托罗拉mcf5272微处理器，16 m sdram以及4 m的flash，嵌入式操作系统采用uclinux。嵌入式代理软件采用c语言设计，使用redhat linux7.2作为基本开发环境，选用ucd-snmp作为代理软件开发包，通过不断编译调试并最终移植到uclinux中运行。
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图2 obs网管基本模型
2.1 简单网络管理协议
当前工业事实上的网管标准snmp是一种应用层协议[1]，目前共有snmpv1，snmpv2和snmpv3。snmpv1最大的特点就是简单性，容易实现且成本低[1]。snmpv2相对snmpv1着重在管理信息结构、管理者之间的通信能力和协议操作3个方面进行了改进[1,3]。snmpv3则定义了包含snmpv1，snmpv2所有功能在内的体系框架和包含验证服务、加密服务在内的全新的安全机制，规定一套专门的网络安全和访问控制规则，大大加强了网络管理的有效性和安全性[1,4]。
2.2 obs网管的mib定义
管理信息库(mib)是网络管理系统的核心，目前使用最广泛的是mib-ii。对于obs网管系统中主要完成对边缘节点和核心节点对象的管理，其中包括工作状态、配置参数、性能统计以及故障报警。
工作状态需要定义节点和端口的工作情况，配置参数方面需要对波长数、标记转发表、ip路由表、buffer长度、突发偏移时间、突发包长度等定义，性能统计对于边缘节点需要考虑平均突发队列长度、ip分组流量、burst流量等，而对于核心节点则需要考虑各端口接收突发头分组(burst head packet, bhp)、各端口转发bhp、各端口中各波长的占用率等，故障报警方面则需要对可能的光器件失效比如光开关、光延迟线(fiber delay line, fdl)等进行定义。
根据所定义的节点对象用抽象语法计法1(abstract syntax notation one, asn.1)把它们进行描述[5, 6]。
2.3 嵌入式agent软件结构设计
从图2中知道agent如同名字一样扮演着代理人的作用，对上响应manager的操作请求，对下翻译执行manager的指令，还要对管理对象节点出现的陷阱(trap)及时上报给manager，同时还要负责维护mib库，因此要完成上述功能，嵌入式agent软件在结构上必须包括4个部分[7] (如图3所示)：
1) snmp协议模块：该模块可细分为socket通信模块、pdu处理模块和trap处理模块。socket通信模块负责在161端口接受manager的操作请求并响应请求，在162端口发送陷阱(trap)或者需要响应的通告(inform)，pdu处理模块和trap处理模块负责把snmp相关操作进行封装或解析，从而实现snmp agent与manager的通信。2) mib管理模块：该模块又包括注册模块，查找模块和存取模块。注册模块负责对mib库的析构以及实现对象节点的合法性，查找模块负责实现对节点的快速查找算法，存取模块负责对节点进行合法存取数据的管理，从而避免意外情况下mib库所可能面临崩溃的危险。3) mib处理模块：该模块实际上对应于具体实现的例程，完成具体节点的参数配置，信息获取以及陷阱处理等。4) 远端通信模块：该模块主要处理snmp agent与被管理设备对象的通信问题。在本设计案例中，通过rs232串口协议获得被采集的数据，并利用了uclinux系统中提供的消息队列来使agent与被管理设备对象进行通信。
图3 嵌入式agent软件结构
2.4 软硬件开发环境
obs交换节点的系统核心板采用摩托罗拉mcf5272微处理器，16 m sdram以及4 m的flash，嵌入式操作系统采用uclinux。嵌入式代理软件采用c语言设计，使用redhat linux7.2作为基本开发环境，选用ucd-snmp作为代理软件开发包，通过不断编译调试并最终移植到uclinux中运行。
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