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关键词:snmp;网络管理
中图分类号:TP393.02 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 18-0000-02
Topology Improved Algorithm Study on SNMP
Xing Hai
(Shanghai Jinjiang Inn Co.,Ltd.,Shanghai201102,China)
Abstract:SNMP topology discovery algorithm is an algorithm for network topology,popular for its ease of use of the original,this article focuses on the shortcomings with the original algorithm proposed improvement ideas.
Keywords:SNMP;Network management
一、SNMP拓扑发现技术简介
SNMP(Simple Network Management Protocol)简单网络管理协议是一种应用层协议,由三个元素组成:
(一)SNMP管理者:运行网络管理进程的主机,发送管理者操作的指令给并接收来自的响应,负责网络的全部监控和控制工作。
(二)SNMP者:驻扎在被管理设备中,它将各种与设备相关的信息实时保存在设备的MIB中,通过原语与管理者进行通信。
(三)管理信息库MIB:用来标识被管理资源,SNMP通过查讯MIB中相应对象的值,实现网络设备状态监控。
SNMP定义了GetRequest,GetNextRequest,SetRequest,GetResponse和Trap5种通信原语实现信息交互。
二、SNMP拓扑原算法
MIB库中的IP路由表(ipRouteTable)是对路由表的抽象,原算法就是通过查找路由表中保存的路由信息来拓扑的。算法从网络管理者的缺省路由开始,采用广度或深度优先遍历无向图的算法对整个网络进行遍历,逐级找出所有的路由器和子网。
原算法过程简单,系统开销小,存在几类问题:
(一)路由器多址问题。原SNMP算法把每个网关地址都作为独立的路由器处理,现实网络中一个路由器是配有多个端口地址会造成拓扑结果偏差。
实际网络:
探测出的网络:
(二)TimeOut问题。有些网络出于私密性考虑,会禁止路由器对TraceRoute包的探测报文响应,此时返回“TimeOut”超时标识,造成拓扑结果偏差。
实际网络:
探测出的网络:
(三)算法效率问题。为获得准确的网络结构,拓扑发现算法需要对路由表中的IP地址进行逐一探测。要提高算法执行效率,需要进行路由表冗余过滤。对由表中ipRouteDest的值为255.255.255.255,127.0.0.0的;ipRouteNextHop的值为环回地址的都要进行过滤。
(四)路由器和三层交换机的区分问题。有些三层交换机会启路由功能,若在拓扑时不需要区分设备类型会造成拓扑结果偏差。
三、SNMP改进算法
结合以上问题,有一种改进算法,思路如下:
(一)定义一个vRoute的二叉树,存放路由器信息。定义一个subnet数据结构,存放子网信息。定义一个cRoute数据结构,存放和当前网络连接的网络信息。
(二)将当前机器的默认网关作为种子节点初始化,将IP地址转化为字符串后插入到二叉树中。(例如:IP地址为10.0.1.100,转换为1001100)
(三)当前路由器的所有端口地址写入到二叉树中。
(四)访问当前路由器中的路由表,得到每一项ipRouteNextHop和ipRouteType,字符串转化后不重复的插入到二叉树。遇到ipRouteDest指向自己,ipRouteNextHop的值为环回地址,ipRouteType的值不是3或4的,先过滤掉。
(五)如果ipRouteNextHop代表的路由器不在二叉树中,且ipRouteType值为3,说明目标子网和路由器直连,此时直接启动子网发现线程。
(六)如果ipRouteNextHop代表的路由器不在二叉树中,且ipRouteType值为4,此时将当前路由器信息和ipRouteNextHop的路由器信息加入到cRoute中,启动路由器发现线程。
(七)循环以上步骤,直到所有路由器和子网都被遍历。
(八)为提高效率,以上拓扑采用多线程并行方式。
四、展望
由于每种拓扑方案都有缺陷,因此探测盲点在日常的网络管理中难免产生。要减少盲点就要综合使用多种拓扑方式,让各种拓扑方法互补遗缺。在实际过程中将拓扑效率高的方法优先使用也能有效的缩短拓扑探测时间、提高拓扑探测效率。
参考文献:
[1]尤澜涛,朱巧明,李培峰.一种快速网络拓扑发现算法的设计与实现[J].2007,9
[2]周俊生.一个IP网络拓扑自动发现系统的设计与实现[J].计算机工程,2002,Vol12.
[3]潘星辰.基于SNMP网络拓扑发现算法的研究与改进[D][硕士学位论文].大连:大连海事大学,2007
[4]林之光.基于SNMP的网络拓扑发现算法的研究与实现[D][硕士学位论文].大连理工大学,2008
【关键词】SNMP协议;广播电视中心机房;实时监控;运用
一、广播电视中心机房管理现状
作为党和政府的宣传喉舌职能,有线电视的安全播出显得尤其重要,而其前端中心机房是有线电视传输系统中的核心的核心,它是整个传输网的心脏。中心机房有诸多设备、设施,一方面它要接收、处理和分配由上级传输网传输来的各种电视信号,另一方面还要加载本级自办电视节目的信号。因此,前端机房器材、设备的安全、技术指标安全、用电安全、各类配套设施安全以及故障的及时发现和处理,直接影响着外部网络信号,直接影响到千家万户收看电视。
二、SNMP网络管理协议
SNMP是英文simple network management protocol缩写,它的定义是计算机网络管理系统中的重要组成部分,规定网络管理器与被管之间通信的标准。SNMP是一种状态,比如在中心机房有些设备有问题了,可以通过程序监测到后,发短信给管理者报警,并生成运行日志等。SNMP网络管理系统管理办法是将网络中的各个设备分成两大类:网络管理工作站和网络各类元素。网络管理工作站它是一台服务器,主要运行网络管理应用软件,其主要职能是监控和管理网络元素,它是整个监控系统的核心;网络元素是指存在在网络中的庞大器材、设备集合,如光接收机、光发射机、混合器、调制解调器、UPS电源、放大器、电视信号的监视设备以及降温空调等。作为SNMP网络管理协议,任何一个网络元素运行一个SNMP(Agent)进程,网络管理工作站及服务器就作出相应管理响应,也就是说可以通过SNMP管理工具可以收集设备数据信息,管理者可以获取设备的特性、数据流量、通信超载情况和错误、预警等,还可以根据实际情况操作端口。管理工作站和被管理网络元素之间通信主要以GET、SET、TRAP为操作,正常情况下,管理工作站会通过主动通过GET操作,监控被管节点的工作状态是否正常。但是SNMP管理协议是一闭环操作系统,在管理工作站主动监控的同时,在被管节点MB上也会设制一个工作异常的工作阀值,当网络元素的工作阀值大于预设值时,网络元素就会运行TRAP操作,向管理工作站发出异常报告,管理工作站收到报告后,可以通GET操作,查询异常异常节点或相信节点,并对其及时判断来获取更多的异常信息,现代WBM技术是基于Web的SNMP网络管理模型,它在分布性,人性化的用户界面,层次性强等方面存大强大的优势,广受用户青睐。
三、SNMP在广播电视中心机房运用的方案
采用WBM技术,可以有效的监控管理到目前广播电视中心机房诸多设备运行情况。
(1)设计软件。开发软件Visual c++、Borland delphi7、
JAVA都可以实现基于SNMP的网络编程,后台数据库可用Miscrkskft SQL Server2000就可满足所开发系统对数据的存储、管理和检索等功能。
(2)总体思想.我们可以通过对中心机房设备以及对SNMP协议的研究,设计和构建了C/S架构的三层网络性能监测系统结构模型,通过SNMP协议实现对机房的监控。监控的整个网络可分为三个层次,包括数据采集层、数据处理层和数据显示层。数据采集层包含元素数据采集模块和性能数据库,一般的可管理网络设备都支持SNMP协议。我们可以安装网络管理系统统一管理所有的网络设备,这也是网络大型管理的基本方法之一。数据采集模块将是机房监控的第一环节,是程序运行最原始的基础,数据的准确性和及时性将直接影响到程序的运行。在这里数据的采集都运用多线采集,也就是允许执行多个任务,它将为数据的及时更新提供强有力的保证。数据采集层叫基础的MIB,它可以是以数据库和文本的方式存在。第二层是数据分析层,主要有数据处理模块,这一层主要将采集的数据利用基本的公式计算出实时和历史数据性能指标值,所计算的数据主要反映接口利用率、丢失率、错误率等,其中接口利用率反映各种通信通道的利用情况,利用率高说明通信通道利用的充分,但是过高的利用率预示信道成为潜在的网络瓶颈,可以通过升级的办法加以解决。第三层是数据显示层,主要有数据显示模块,阀值设定和报警模块。数据显示模块含实时显示子模块和历史显示子模块,实时显示模块可以用即点即现,在网络的拓扑图显示出来,历史显示模块是按条件查询的方式进行,它可以查到任何时间网络的运行情况,这一层还有重要的任务就是设定合理的阀值,阀值一旦被设定,当网络运行性能达到这个值时,系统自动会向管理使用者报告。
四、结语
SNMP是目前应用最为广泛的网络管理协议,本文分析了SNMP在广电系统的运用,通过SNMP管理协议可以实现了对机房的实时监控,此方案的运用:一方面它能为机房的设备、器材运行异常及时反映出来,还可对故障的快速诊断提供了依据,成为可靠信息的来源地;另一方面减少了机房管理人员的负担,实现了对机房智能化的实时监控。
参 考 文 献
简单网络管理协议(SNMP)是目前TCP/IP网络中应用最为广泛的网络管理协议。目前SNMP协议主要包括三个版本:SNMP v1、SNMP VZ以及最新的SNMP v3。SNMP v3采用了新的SNMP扩展框架,解决了SNMP协议以前版本在安全性和管理方面表现不理想的问题。支持SNMP v3是网络设备的趋势。网络设备通过平台处理SNMP协议,设计一种支持SNMPV3的平台,对于路由器、交换机等网络设备具有重要意义。
平台的结构和SNMP V3处理机制
平台的结构
基于SNMP的管理体系架构中,存在着SNMP管理实体(系统网管)和SNMP实体(被管网元)两种基本元素。管理实体和实体按系统功能可进一步细分为SNMP引擎和SNMP应用,见图1的SNMP管理体系架构。
SNMP引擎主要实现SNMP的协议相关的处理,包括SNMP消息的收发,SNMP消息的解析,SNMP的PDU处理等工作。在一个管理域的范围内,一个SNMP引擎snmpEnginelD作为唯一标识。SNMP引擎中,针对V1、V2、V3版SNMP消息,提供三种消息处理模型,当SNMP消息进入SNMP引擎后,根据SNMP消息的版本号,将SNMP消息分派给不同的消息处理模型处理。
SNMP应用主要实现不同的管理功能(如配置,性能,告警管理)。在实体,主要存在着命令应答器(用于对SNMP引擎接受到的SNMP请求,产生SNMP应答),通知生成器(用于实体主动产生的TRAP,通知的生成)两种应用。
SNMP V3消息处理机制
SNMP V3消息中加入了安全级别、安全模型、安全参数、访问OID的上下文名和访问OID的contextEngineID等参数。在SNMP引擎的V3消息处理模型的消息处理过程中,需要引入安全子系统,用于清除SNMP消息被篡改,消息源伪装,SNMP消息隐私暴露,SNMP消息过肘等问题:需要加入访问控制子系统,防止对未授权的OID进行非法操作。
sNMp引擎在接收到传入的SNMP v3消息后,先通过安全子系统USM模块的处理,将SNMP消息被解析成SNMP PDU;然后SNMP PDU经过访问控制子系统的VACM模块和命令应答器,经过处理生成应答PDU,然后交给安全子系统USM模块产生SNMP V3应答消息。对于通知生成器,在原始通知提交到SNMP引擎后,先经过访问控制子系统VACM模块的处理,通过后再交给安全子系统USM模块,加工成SNMP V3消息,最后由SNMP引擎发送出去。
在SNMP引擎中,USMS模块和VACM模块运行之前,需要在本地配置数据库(LCD)中配置相关参数。管理实体与实体的USM配置需要保持一致,为了实现数据的同步,实体提供访问USM,VACM的LCD的SNMP访问接口,以实现对USM、VACM的远程配置。
关键技术实现方法
USM认证与私密化流程:
USM是SNMP V3框架中安全子系统中的一种基于用户的安全模型,来解决SNMP消息在网络传输过程中可能遭受的安全威胁。USM对应三种安全级别,分别是:无认证无私密化,认证无私密化和认证且私密化。USM认证与私密化过程如下:
1 管理实体选择的安全级别为“认证且私密”,安全模型为 “USM”,管理实体需要在LCD中选择一个与本安全级别匹配的用户名。
2 管理实体USM模块根据LCD中该用户的私密化算法,对SNMP消息中的范围PDU部分进行加密,并将私密化参数填入到SNMP消息中。
3 管理实体USM模块根据LCD中该用户的认证算法,认证密钥,计算出待认证的SNMP消息的认证参数,将该认证参数填充到SNMP V3消息中。
4 实体的SNMP引擎接收到管理实体的SNMP v3消息后,解析出消息中的安全级别、安全模型、用户名、认证参数、私密化参数,交付给USM模块
5 实体的USM模块根据用户名查询LCD,得到该用户的认证算法、认证密钥,计算出待认证的SNMP消息的认证参数,同原SNMP消息所携带的认证参数相比较,如相同则通过认证,否则认证失败。
6 实体的USM模块根据SNMP消息中的私密化参数,以及LCD中用户的私密化算法,对PDU进行解密。
7 USM模块将通过认证,并解密的SNMP消息,提供给SNMP引擎进一步处理。
8 实体的SNMP引擎生成了SNMP消息,准备发送给管理实体之前的“认证且私密”过程,与上述过程类似。
对于“认证无私密”的处理过程,则可省略上述过程的2、6两步。
VACM的验证流程
在通常的网管实践中,常常遇到一系列安全问题,如非法的管理者,对某OID进行操作:合法的管理者,对某未授权的OID进行操作等等。这些问题实际上是宴体中的SNMP应用(包括命令应答器,通知生成器)在处理SNMP消息中的PDU时需要控制的,VACM(基于视图的访问控制模型)是这样一种访问控制方案,通过在实体的VACM MIB定义的用户所能访问的MIB视图的对应关系,来决定一个SNMP协议操作,是否能够访问一个MIB对象。VACM LCD的表格如表1所示。
除此之外,IPV4和IPV6的兼容设计、SNMP并发处理机制等也非常重要。
【 关键词 】 网络管理软件;简单网络管理协议;开发包;SNMP++
【 中图分类号 】 TP393 【 文献标识码 】 A
1 引言
随着网络技术的发展,网络规模的扩大,过去单纯依赖人工管理网络已经变得不现实,需要专业的网络管理软件辅之人工分析才能完成网络管理。网络管理软件功能通常包括配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、计费管理。这些网络功能的实现目前主要借助于简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol ,SNMP)。SNMP是管理IP网络中设备的标准协议。互联网上的许多设备都支持SNMP,包括交换机、路由器、工作站、服务器、打印机等。
2 SNMP 和网络管理
2.1 SNMP
现今复杂的网络离不开路由器、交换机、服务器等网络基础设施,对这些基础设施进行管理是一件令人生畏的事情,因为管理人员不但要保证这些设备正常工作,同时还需要对这些设备进行性能优化等工作。1998年,在这种网络管理需求背景下提出了SNMP。SNMP 已经成为网络管理的事实标准。
2.2 管理者和
在SNMP体系结构中,有两种实体:管理者(Managers)和(Agents)。管理者和都是软件系统。管理者通常运行在服务器系统中,运行在网络设备上。管理者负责向发起轮询请求,同时接受从发送过来的trap信息。负责跟踪设备上的各种操作情况,根据管理者的请求信息访问设备中相应对象的值或设置设备中相应对象的值,然后把结果返回管理者;或者发现了设备中预定义的trap事件发生,则主动向管理者发送trap信息。
2.3 SMI和MIBs
管理信息结构(Structure of Management Information, SMI)负责定义管理对象以及它们的行为。每个拥有它负责跟踪的网络管理对象列表。例如,路由器接口工作状态就是一个网络管理对象。维护的网络管理对象列表定义了管理者能判断网络设备网络情况的管理信息。
管理信息库( Management Information Base , MIB)可以认为是负责跟踪的管理对象信息数据库。任何能被管理者访问的统计信息或者状态信息都在MIB中定义。
SMI 提供了定义MIB的方法,而MIB是对象的定义。可以实现许多MIBs,但所有都必须实现的MIB称为MIB-II。MIB-II的主要目标是提供TCP/IP网络管理信息。
3 SNMP 应用编程接口和SNMP++
3.1 SNMP 应用编程接口
目前存在多种简单网络管理协议应用编程接口,基于这些编程接口可以方便地进行网络管理应用编程。这些编程接口中大部分需要程序员非常熟悉SNMP协议的内部工作原理以及SNMP的资源管理,同时,大部分编程接口依赖于特定的平台,产生的SNMP代码特定于操作系统或者网络操作系统平台,难于移植。
3.2 SNMP++
SNMP++将面向对象编程的优点融入了网络管理编程中,它是基于C++的SNMP协议应用程序编程接口。
SNMP++提供了SNMP语法类,包括Object Identification (Oid)类、OctetStr类、TimeTicks类、Counter32 类、Gauge32 类、Counter64类、Address 类、Variable Binding类、Pdu 类、SnmpMessage 类、Target 类、Snmp类,这些类的详细说明可以参见相关网站信息,在此不再赘述了。
4 SNMP++ 编程
4.1 下载SNMP++开发包
开发者可以从网站http://上下载SNMP++开发包。目前,最新的版本是SNMP++v2.8 和SNMP++v3.2。SNMP++v2.8是一个实现SNMPv1/V2c协议操作的C++ 编程接口。SNMP++v3.2在SNMP++v2.8基础上进行了扩展,增加了对SNMPv3的支持,同时修复了一些bug。
开发包包括目录:consoleExamples目录、include目录、src目录等。开发者可以研究consoleExamples目录下的相关例子,从而掌握如何实现网络管理软件的开发。include 目录和src目录下的文件是一些开发资源,如果开发者直接使用这些头文件和源文件,将会使得网络管理软件文件庞大,因此,通常情况下,开发者都会把这些文件编译为一个静态库加以使用。
4.2 创建静态链接库
以Visual C++6.0开发环境为例,首先开发者创建一个Win32 静态链接库工程,然后将所有的SNMP++开发包中的源文件和头文件加入到工程的相应源文件和头文件目录中,设置Project 菜单下的子菜单Setting的 C/C++属性页,选择Code Generation和Debug Multithreaded,最后,设置Build 菜单的子菜单Build 则生成一个静态链接库。开发者可以直接使用该静态链接库完成网络管理软件的相关开发工作。
4.3 使用静态链接库
同样,创建一个Win32 平台应用程序,在项目中增加SNMP++ 静态链接库 ws2_32.lib,同时在项目源文件中增加静态链接库的相应头文件。
基于SNMP++网络管理软件程序基本流程:
首先,开启Snmp类的socket。然后,准备好SNMP通信基本参数,如设置SNMP协议版本、通信端口、共同体名等,如果没有对这些基本参数进行设置,程序采用默认参数:SNMP协议版本为1,端口为161,共同体名为public。接着,根据网络管理目标,设置IP地址,要获取或设置的网络管理信息。创建一个SNMP会话。如果会话创建成功,开始snmp 相关操作,如get操作、set操作、get_next操作。如果操作成功,则从变量绑定中获取相应的网络管理信息。最后,关闭Snmp socket,释放资源。
5 编程实践
假设路由器r2621的接口f0/0的IP地址为172.168.0.1,sysContact 网络管理对象设置为字符串China,共同体名设置为字符串public。下面给出C++编程代码:
#include "stdafx.h"
#include "snmp_pp/snmp_pp.h"
#include
#define SYSCONTACT "1.3.6.1.2.1.1.4.0"
void set_system_location()
{int status;
CTarget ctarget( (IpAddress) "172.168.0.1");
Vb vb( SYSCONTACT);
Pdu pdu;
Snmp snmp( status);
if ( status != SNMP_CLASS_SUCCESS) {cout
vb.set_value("China");
pdu += vb;
status = snmp.set( pdu, ctarget);
cout
void main()
{Snmp::socket_startup();
snmp_version version = version1;
set_system_location();
Snmp::socket_cleanup();}
网络管理软件不同于一般的应用软件,需要对网络管理软件所在主机和网络管理程序所在设备进行相应的SNMP参数设置。因此,在运行网络管理程序之前,还需要做好两项准备工作:
(1)管理端也需要开放SNMP服务,同时设置共同体名public,该共同体名具有读写权限。
(2)对路由器r2621进行基本配置。
示例如下:
r2621>en
r2621#conf ter
r2621#interfa f0/0
r2621#ip address 172.168.0.1 255.255.255.0
r2621#no shutdown
r2621#exit
r2621#snmp-server community public
6 结束语
论文讨论了网络管理软件的编程方法,研究了网络管理基本原理以及SNMP++开发包,同时给出了网络管理软件的开发过程和方法。
当前,基于XML的网络管理软件是研究热点,下一步我们将研究如何把XML技术和Web技术应用于网络管理软件开发中。
参考文献
[1] A Simple Network Management Protocol (SNMP) [S/OL]. http:///rfc/rfc1157.txt.
[2] Structure and Identification of Management Information for TCP/IP-based Internets [S/OL].http:///rfc/rfc1155.txt.
[3] Management Information Base for Network Management of TCP/IP-based internets: MIB-II [S/OL]. http:///rfc/rfc1213.txt.
[4] SNMP++:C++ Based Application Programmers Interface for the Simple Network Management Protocol. http:///develop/snmp_pp/index.htm.
[5] 王雪飞,王申强.网络线路数据流量监视的实现[J].信息网络安全,2012,143(11):60-62.
[6] 刘雪飞,张光磊,王申强.网络设备接口工作状态监控的实现[J].信息网络安全,2012年,138(6):51-53.
关键词:SNMP;HFC双向网络;流量;误码率
中图分类号:TP319 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)26-5840-03
随着HFC网络双向改造的深入开展以及网络规模的日益扩大,网络管理的重要性以及迫切性日益突出,业已成为HFC双向网络良好运行必不可少的保证。对于缺少网络管理系统的网络,获知网络故障总是被动等待的,总要等到用户报障后,才开始进行故障点的诊断和维修,需要花费较长的时间,不利于双向业务的开展,极大地降低了客户满意度。为保障网络安全高效、稳定地运行,对HFC网络中的网络设备的流量信息进行监测是实现网络管理及时发现网络出现的异常情况的重要手段,本系统利用SNMP协议读取网络设备管理信息库MIB中的相关数据并通过各种相关运算得到网络设备流量的信息,从而可以实现有效的管理监视。
1 简单网络管理协议SNMP
简单网络管理协议SNMP[1](Simple Network Management Protocol)是由Internet活动委员会(IAB)制定的、基于TCP/IP协议族的各种互联网络的管理标准。利用SNMP,网络管理者可以从网络设备中收集网络设备的状态以及各类相关信息如流量、端口最大速率等;网络设备也可以利用SNMP主动提供设备告警事件。
1.1 SNMP基本原理
SNMP采用的是工作站的模型,即对网络的管理与维护是通过被监测的网络设备上的SNMP客户端程序来实现的,该程序持续监听管理站发来的命令与请求,并对此进行响应。管理站与站之间的通信协议是UDP协议(面向无连接的数据报协议),一般而言,网络设备上使用SNMP的UDP端口为161,管理站使用的UDP端口为162。
1.2 管理信息库 MIB
管理信息库MIB定义了可访问的网络设备的属性,这些信息包括可供管理程序读写的控制信息和状态信息,由对象识别符OID (Object Identifier)唯一指定。MIB采用树型结构进行命名,SNMP协议通过对MIB库的树形节点的读和写来访问和操作网络设备中的信息。OID是依据MIB树形结构从根节点到该对象所经节点的编号系列组成的[2],如: 1.3.6.1.2.1.1.1表示对设备的描述,1.3.6.1.2.1.1.3表示设备上一次开机的时间,1.3.6.1.2.1.1.5表示设备的名称等。
1.3 SNMP的数据单元
SNMP 定义了5中类型的协议数据单元:Get-Request、Get-Next-Request 、Get-Response、Set-Request以及Trap。共计可以分为3类:
1) Get类:SNMP管理站用Get-Request方法从拥有SNMP的网络设备中查询信息,而SNMP 则用Get-Response消息响应。Get-Next-Request用于查询特定的对象中的下一个元素。
2) Set类:SNMP管理站用Set-Request对网络设备进行远程配置管理和设置性能参数的门限等。
3) Trap类:SNMP使用Trap向SNMP管理站发送非请求类消息,一般用于描述某一事件的发生如告警信息等,以实现故障管理。
2 设备流量以及误码率的的监测
影响HFC双向网络性能的关键是网络设备的各端口的流量以及误码率,通过对网络设备的流量和误码率的分析是判断网络异常的先决条件。本系统采用SNMP协议来实现对网络设备的流量监测。在MIB库中,反映网络流量和误码的对象OID(1.3.6.1.2.1.2.2.1)的节点存在于Interface接口组的ifInOctets、ifOutOctets、ifInErrors、ifOutErrors等中,其中ifInOctets对象表示接口收到的总字节数,ifOutOctets对象表示接口输出的总字节数,ifInErrors对象表示接口收到的错误总字节数,ifOutErrors对象表示接口发出的错误总字节数。表1总结了流量以及误码率在网络设备监控中所使用的公式:
从上表中可以看出,各个指标的计算,都需要相邻两次采集的数值之差运算得到的,反映的是一段时间内的采集数据的平均值。由公式可知,Δt决定了系统采集的精度,也就是系统采集的间隔时间,也称之为系统采集的轮询周期。因为,系统采集的轮询周期的设置成为了反映整个监测系统指标精确的关键,若轮询周期设置时间过长,影响系统的实时性,不能反映采集周期内突变状态;若轮询周期设置较短,则导致设备负荷较大,从而影响设备的正常运行。根据经验以及考虑设备的运行负载,本监控系统将各类指标的轮询周期设置为2分钟。
3 流量以及误码率监控的系统设计以及实现
3.1 监控系统设计
系统采用B/S结构模式,模块化设计。如图1所示的系统结构图,系统由接口适配层、应用层、信息表示层和Web层四部分组成,系统功能实现的核心部分集中在服务器上,简化了系统的开发、维护和使用,在扩展系统功能时,只需更新服务器上的应用模块,无需做客户端维护,系统的适应性、扩展性和稳定性强,使用方便。系统的开发语言是C#,使用的数据库是SQL Server数据库。
3.2 分布式并发采集
考虑到顺序采集情况下,单个设备采集需要的时间t与设备数量m之间的乘积t*m可能会导致轮询间隔大于指定的轮询周期,系统采用了多线程技术和分布式方案。多线程技术减少了CPU等待时间,提高了服务器资源利用率;分布式采集为今后更大的网络规模提供了解决方案。
3.3 图形化展现
流量以及误码率监控系统在采集到相关指标数据后,根据表1的公式,来计算各类监控指标,为了让维护管理人员能够直观便捷的了解系统状况,系统采用了图形的方式给出了各类参数的实时数据。当出现异常流量时,流量监控系统会发出相应的告警信息。如图2:某一端口的输入流量(InOctetes)以及输出流量(OutOctets)。图3:系统设备中端口利用率的告警(红色表示告警)。
4 总结
本文基于SNMP协议访问网络设备性能参数,以实现对网络设备流量以及误码率的监控功能,构建了一种能够实时对网络设备端口进行监测的模型,其实现主要包括两部分,其一,通过SNMP 协议访问监控节点的MIB,实现对节点流量以及误码率的监控;其二,对监控结果设置阈值,监控流量超过门限时进行流量的告警。该模型设计可以有效评价网络的运行状态,当出现流量以及误码率异常时可以及时的采取措施,避免了故障发现延迟的情况。
参考文献:
[1] [美]Mark A.Miller,P.E. 用SNMP 管理互联网络[M]. 晏明峰译. 中国水利水电出版社,2001.
关键词:多级分部计算机 网络管理 实践研究分析
中图分类号:TP393.07 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)09-0000-00
我国计算机网络技术早已进入老百姓生活的加重,但是由于网络载荷过大,国内的网络形式越来越复杂,网络接通与运行的速度越来越慢,网络木马病毒传播等问题日益显现出来,如何才能够保障计算机网络能够安全、持续、稳定的运行,让计算机网络技术充分的发挥出来,是计算机网络学术领域和网络用户所关注的焦点。
1 计算机网络管理系统的概念
计算机网络管理系统是在管理软件的基础上进行研发的新兴管理方式,在通常情况下管理系统会对网络的运行环境和方式进行实时的监控,收集并分析网络框架中的各项信息,以及根据这些信息的分析结果做出相应的处理。目前,我国计算机网络管理的管理功能主要有以下几点:
(1)性能管理,(2)故障管理,(3)计费管理,(4)配置管理,(5)安全管理。
在以上几大管理模式中,故障管理是最为常用和常见的管理模式,故障管理主要是使用一些具有检测性的技术来对网络中的故障进行检测,并且做出相应的处理,从而解决网络中的故障。计算机网络管理的最终目的就是要让网络实现安全、稳定和持续的运转,让网络中的各项资源能够进行科学的分配,资源的使用更加高效,从而间接的优化网络现有的结构,降低网络企业维护网络的成本。因此,安全管理是众多管理中最为重要的管理模式。
2 简单网络管理协议SNMP
2.1 SNMP协议
SNMP协议翻译成中文就是简单网络管理协议,这种管理协议是目前计算机网络管理中最为常用的网络管理协议,管理效果较为明显,并得到了众多学者和网络用户的支持。SNMP协议是一种应用层协议,主要用于IP网络节点的管理当中,IP网络节点包含了服务器、工作站和入户客户端等。计算机网络系统可以通过使用该协议来对MIB对象进行管理操作。网络管理员通过使用SNMP协议可以对网络进行高效的管理,及时发现和解决网络中存在的问题,优化网络的运行状态。此外,SNMP管理协议还可以根据计算机网络的预设条件向管理人员主动发出警报文件。
2.2 SNMP协议参考模型
SNMP这种网络管理协议主要是采用管理中与人合作的管理模式,首先SNMP协议必须要有一个管理站,简单来说就是一个网路控制中心,每一个在网络中受到监控的对象都必须具备一个进程。因此,一个完整的SNMP网络管理系统要有以下四个部分组成。
(1)网络管理信息库MIB:网络管理的主要对象就是网络资源,而当网络资源集合起来时就形成了网络资源信息库,这个信息库以一种动态数据库的形式存在。SNMP管理协议中的管理对象就是指某一方面的信息变量,比如,网络配置信息、安全信息文件和传递信息这些信息的变化。(2)管理人员:管理人员是整个计算机网络管理的核心单位,是能够实施计算机网络管理工作的实体单位,管理员可以完成网络管理中的各项管理工作。(3):这里所说的主要是指网络管理设备中的软件模块,使用带来可以实时了解到网络设备的运行状况、当前系统配置以及数据流量等相关信息。(4)SNMP网络管理协议文件:在整个网络管理过程中,管理员与之间通过SNMP协议来进行连接,从而实现Set、Cet和Trap等网络技术控制。
3 分布式网络管理的设计方式
分布式网络管理对象的核心内容就是解决或优化对象跨平台交互运行中的各种问题,通过在一定范围内创建区域管理框架来对本区域内的网络对象进行管理,同时对整个区域内的网络进行协调控制。
3.1 系统功能
(1)计费管理:计费管理系统主要通过使用SNMP协议中的GNRP报文来获取用户网路的使用数据,然后系统定时从入户端中获取计费信息。(2)故障管理:计算机网络故障管理主要是根据网络流量的实际情况对网络设备进行实时监控,从而更加要有效的完成故障监控、数据发报和锁定故障接口等任务,在这个过程中管理系统会向用户提出警示,便于让用户在第一时间开展相应的处理措施。(3)性能管理:主要就是收集网络设备中的相关数据,同时进行数据分析、处理和存储的操作,从而观察网络设备的运行是否正常。(4)配置管理:这项管理主要是对网络以及网络设备的配置进行检查,根据网络实际情况对其进行适当的调节。(5)安全管理:网络安全管理主要是对网络中的各项信息和资源进行保护,从而保证用户在使用网络时的安全、持续和稳定。
3.2 SNMP协议的工作方式
这里作者以以太交换机为例子,在我们常用的Windows系统中的计算机中有很多自带的SNMP程序包,这些自带的程序包可以运用于不同的语言程序当中,并可以让网络用户按照自己意向来收集和修改相关管理信息。当然,管理系统在对以太交换机进行监控时,必须使用SNMP中的相关,这个时候的为软件,这类将会在网络端口自动收集用户预设的网络数据信息,然后将这些数据存储起来并形成一个列表,列表当中会出现一个名叫公共区域的密码。如果公共区域的密码与所设置的密码不相符,那么此条信息将会被删除,同时管理系统还会向管理人员发生一条有人非法访问SNMP的通知。
4 结语
总之,因为SNMP网络管理系统具有多方面的优势,以成为世界计算机网络领域中被广泛使用的网络管理系统,但是该系统主要还是采用上中下级轮询访问的方式来获取网络数据,从而显得太被动,不利于未来网络的发展形势。
参考文献
[1] 宋筱菁.多级分布计算机网络管理系统研究与实践[D].重庆大学,2013.
[2] 陈浩成.武警广东总队计算机网络管理系统的设计与实现[D].国防科学技术大学,2012.
摘要 Mrtg(Multi Router Traffic Grapher,MRTG)是一个监控网络链路流量负载的工具软件,它可以从所有运行SNMP协议的设备上(包括服务器、路由器、交换机等)抓取到信息,自动生成包含PNG格式的图形,并以HTML文档方式显示给用户。
关键词 MRTG 网络流量
随着网络应用的日益广泛,有大量的数据在网络中传输。为了全面衡量网络运行状况,就需要对网络状态做更细致、更精确的测量。SNMP协议的制订为互联网测量提供了有力支持。MRTG(MultiRouter Traffic Grapher, MRTG)就是基于SNMP的典型网络流量统计分析工具。它的优点是耗用的系统资源小,可以非常直观地显示流量负载,因此有很多外挂的程序也依附在MRTG下,通过SNMP协议从设备得到其流量信息,并将流量负载以包含PNG格式图形的HTML文档的方式显示给用户。
1 MRTG工作原理
MRTG是一个简单的网络软件,它是利用SNMP协议,去侦测指定的运行有SNMP协议的网络设备。每隔几分钟采样并统计其设备流量,将统计结果绘成统计图,这样用户能很容易地从统计图上观察出实际网络的流量。统计图如下?lt;/DIV>
关键词:网络管理技术 CORBA技术 B/S结构 XML技术 SNMP协议
随着网络技术和应用的不断发展,人们对网络的依赖程度将越来越大,用户已不再满足于网络连通性的要求,他们希望以更快的速度、更高的质量、更好的安全性访问网络。但是,随着网络用户数量的不断壮大,为网络的日常管理与维护带来巨大的挑战。为了维护日益庞大的网络系统的正常工作,保证所有网络资源处于良好的运行状态,必须有相应的网络管理系统进行支撑。网络管理系统中技术革新就显得尤为重要,只有新技术不断推陈出新,才能使网络管理系统不断向前发展。
一、网络管理软件技术热点
网络管理系统多年的发展,目前网络管理软件技术的热点有以下几个方面:
1.开放性。随着用户对不同设备进行统一网络管理的需求日益迫切,各厂商也在考虑采用更加开放的方式实现设备对网管的支持。
2.综合性。通过一个控制和操作台就可提供对各个子网的透视、对所管业务的了解及提供对故障定位和故障排除的支持,也就是通过一个操作台实现对互联的多个网络的管理。此外,网络管理与系统管理正在逐渐融合,通过一个平台、一个界面,提供对网络、系统、数据库等应用服务的管理功能。
3.智能化。现代通信网络的迅速发展,使网络的维护和操作越来越复杂,对操作使用人员提出了更高的要求。而人工维护和诊断往往花费巨大,而且对于间歇性故障无法及时检错排除。因此人工智能技术适时而生,用以作为技术人员的辅助工具。由此,故障诊断和网络自动维护也是人工智能应用最早的网络管理领域,目的在于解释网络运行的差错信息、诊断故障和提供处理建议。
4.安全性。对于网络来说,安全性是网络的生命保障,因此网管软件的安全性也是热点之一。除软件本身的安全机制外,目前很多网管软件都采用SNMP协议,普遍使用的是SNMP v l、SNMPv2,但现阶段的SNMP?v?l、SNMPv2协议对于安全控制还较薄弱,也为后续的SNMP协议发展提出挑战。
5.基于Web的管理。基于Web的管理以其统一、友好的界面风格,地理和系统上的可移动性及系统平台的独立性,吸引着广大的用户和开发商。而目前主流的网络管理软件都提供融合Web技术的管理平台。
二、网络管理技术发展趋势
通过现阶段网络管理软件中的一些技术热点,我们可以去展望今后在网络管理中出现的一些新的技术,以期带动网络网络管理水平整体性能的提升:
1.分布式技术。分布式技术一直是推动网络管理技术发展的核心技术,也越来越受到业界的重视。其技术特点在于分布式网络与中央控制式网络对应,它没有中心,因而不会因为中心遭到破坏而造成整体的崩溃。在分布式网络上,节点之间互相连接,数据可以选择多条路径传输,因而具有更高的可靠性。
基于分布式计算模式推出的CORBA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的网络管理系统通常按照Client/Server的结构进行构造,运用CORBA技术完全能够实现标准的网络管理系统。
2.XML技术。XML技术是一项国际标准,可以有效地统一现有网络系统中存在的多种管理接口。其次XML技术具有很强的灵活性,可以充分控制网络设备内嵌式管理,确保管理系统间,以及管理系统与被管理设备间进行复杂的交互式通信与操作,实现很多原有管理接口无法实现的管理操作。
利用XML管理接口,网络管理系统还可以实现从被管理设备中读取故障信息和设备工作状态等多种管理数据的操作。新管理接口的采用可以大大提高管理软件,包括第三方管理软件与网络设备间进行管理信息交换的能力和效率,并可以方便地实现与网络管理系统的集成。
而且由于XML技术本身采用了简单清晰的标记语言,在管理系统开发与集成过程中能比较简便地实施,这样新管理接口的采用反而还会降低整个管理系统的开发成本。
3.B/S模式。B/S模式是基于Intranet的需求而出现并发展的。在B/S模式中,最大的好处是运行维护比较简便,能实现不同的人员,从不同的地点,以不同的接入方式接入网络。其工作原理是网络中客户端运行浏览器软件,浏览器以超文本形式向Web服务器提出访问数据库的要求,Web服务器接受客户端请求后,将这个请求转化为SQL语法,并交给数据库服务器,数据库服务器得到请求后,验证其合法性,并进行数据处理,然后将处理后的结果返回给Web服务器,Web服务器再一次将得到的所有结果进行转化,变成HTML文档形式,转发给客户端浏览器以友好的Web页面形式显示出来。
在B/S模式下,集成了解决企事业单位各种网络问题的服务,而非零散的单一功能的多系统模式,因而它能提供更高的工作效率。B/S模式借助Internet强大的信息与信息传送能力,可以通过网络中的任意客户端实现对网络的管理。而且B/S模式结构可以任意扩展,可以从一台服务器、几个用户的工作组级扩展成为拥有成千上万用户的大型系统,采用B/S网络管理结构模式从而实现对大型网络管理。
4.支持SNMP v3协议。SNMP协议是一项广泛使用的网络管理协议,是流传最广,应用最多,获得支持最广泛的一个网络管理协议。其优点是简单、稳定和灵活,也是目前网管的基础标准。
SNMP协议历经多年的发展,已经推出的SNMP v3是在SNMP v1 、SNMP v2两个版本的基础上改进推出,其克服了SNMP v1 和SNMP v2两个版本的安全弱点,功能得到来极大的增强,它有适应性强和安全性好的特点。
尽管新版本的SNMP v3协议还未达到普及,但它毕竟代表着SNMP协议的发展方向,随着网络管理技术的发展,它完全有理由将在不久的将来成为SNMP v2的替代者,成为网络管理的标准协议。
三、结语
随着计算机技术的日新月异,网络管理技术也会随着各种新技术的运用而不断向前进步,从而为众多的网络提供方便、快捷和有效的管理。
参考文献:
[1]李明江.SNMP简单网络管理协议[M].北京:电子工业出版社,2007.
目前,由于实际技术水平和应用条件的限制,网络管理主要集中在网元管理层和网络管理层,真正业务级的管理还只停留在理论研究阶段。网元管理层直接管理物理网络,是整个管理系统的基础。对电信网络运营商来说,随着通信业务量需求的成倍增长,网络规模的日益膨胀,网元设备的种类和数量不断增加,各个网元都有自己的管理系统,这给网络的管理维护带来了很多困难。为了提高网络管理的效率,很有必要对各网元进行集中管理,实现在一个统一的平台上管理各种设备。为了适应网络管理系统可扩展性的要求,我们将设计模式的思想融入网络管理框架设计中,保证该框架具有良好的灵活性和可扩展性。
2网络管理协议
当前最典型的网络管理协议有基于OSI七层模型的公共管理信息协议(CMIP)和基于TCP/IP的简单网络管理协议(SNMP)。OSI/CMIP系统管理模型是目前理论上最完备的网络管理模型,是其他网络管理模型的基本参考。但由于该模型比较复杂,实现代价高,因此并没有得到广泛的应用。相反,当初只是为了管理TCP/IP网络的SNMP却得到了迅速的发展和广泛应用。SNMP网络管理模型的突出特点是简单、易于实现,因而得到了厂商的支持。特别是在Internet上的成功应用,使得它的重要性越来越突出,已经成为事实上的工业标准。
SNMP主要包括SMI(管理信息结构)、MIB(管理信息库)和SNMP协议几部分。SMI给出了管理对象定义的一般框架。MIB是设备所维护的全部被管理对象的结构集合。SNMP协议包括SNMP操作、SNMP信息的格式以及如何在应用程序和设备间交换消息。SNMP采用/管理站模型进行网络管理。
3基于SNMP的统一网管框架设计
3.1总体结构设计
统一网管平台提供一个高分布性,高扩展性的架构来保证应用的开发者可以用不同的方法来布置他们的网元管理系统。从横向分层的角度来看,平台可以分为支撑层(SupportLayer)、框架层(FrameworkLayer)和应用层(ApplicationLayer)。
统一网管平台从软件结构上讲仍是C/S结构,包括网管服务器和网管终端两大部分,通过网管服务器的级联构成多级网管,实现多级网管的无缝集成。其中框架层和支撑层位于服务器端,应用层位于客户端。
3.2支撑层的设计
支撑层作为系统支撑平台为应用提供系统级的服务,包括消息服务、数据库访问和SNMP接口。支撑层是整个统一网管平台的基础。
3.2.1消息服务
消息服务为系统中所有模块的交互提供支持,实现消息的路由转发,根据消息类型,转发到相应的处理模块。消息的格式如下所示:
版本号
消息头
消息数据
消息头的定义如下:
typedefstructmsg{
void*mlink;//指向结构的指针,形成消息链表
PIDsender_pid;//发送进程标识
PIDreceiver_pid;//接收进程标识
BYTEmsg_type;//消息类型(2或3,表示同步或异步进程消息)
WORDevent_type;//事件类型
WORDmsg_length;//消息长度,不包括头
}MSG_HEAD;
我们的系统使用的是非阻塞的异步消息机制,系统维护一个消息队列,这个消息队列用来存放系统各个模块产生的消息。程序中有一小段程序代码,叫做消息循环,用来从队列中取出消息,并且将它们发送给相应的消息处理程序。代码片断如下:
while(GetNmMessage(&msg,NULL,0,0))
{
TranslateNmMessage(&msg);
DispatchNmMessage(&msg);
}
3.2.2数据库访问
数据库访问模块提供所有访问数据库的接口调用,并维护数据库连接池,其他模块只需向其申请数据库连接即可。
3.2.3SNMP接口
网管系统与网元的交互是基于SNMP协议的,在SNMP协议栈的实现中,我们采用了被广泛使用的CMU(CarnegieMellonUniversity)开发的开放源代码CMU-SNMP软件包,该软件包对SNMPv2c做了很好的实现。但是对于上层的开发人员来说,调用起来不是很方便。例如,一次SNMP操作,就要先后调用以下这些函数:
char*winsock_startup(void);
voidsnmp_synch_setup(structsnmp_session*Session);
structsnmp_session*snmp_open(structsnmp_session*session);
structsnmp_pdu*snmp_pdu_create(intcommand);
intsnmp_synch_response(structsnmp_session*Session,structsnmp_pdu*PDU,structsnmp_pdu**ResponsePDUP);
intsnmp_close(structsnmp_session*session);
为了方便业务开发人员,我们对该协议栈进行了简单封装。将CMU格式的SNMP消息结构转换为本网管平台内部使用的数据结构,并提供一系列便于使用的SNMP原子命令接口和其它辅助功能接口,为其上层应用和Trap监听进程提供统一的支持。
通常,通过SNMP协议向SNMP发送请求,是通过使用MIB中定义的对象标识符(OID)来标识的。OID是用句点隔开的一组整数,使用起来很不方便,我们可以通过MIB树中叶子的名称来访问和设置MIB树中的数据,而不是通过枯燥的数字,方便开发人员进行开发。
以RFC1213定义的MIB-Ⅱ中的..dod.internet.mgmt.mib-2.system.sysName为例,其定义如下:
sysNameOBJECT-TYPE
SYNTAXDisplayString(SIZE(0..255))
MAX-ACCESSread-write
STATUScurrent
DESCRIPTION
"Anadministratively-assignednameforthismanagednode.
Byconvention,thisisthenode''''sfully-qualifieddomain
name.Ifthenameisunknown,thevalueisthezero-length
string."
::={system5}
如果我们要查询系统的名称,我们在发送GetRequest命令时需要使用1.3.6.1.2.1.1.5.0去向SNMP检索它,这一长串的OID字符串在程序中的可读性很差。我们采取的措施是建立一个Hash表,在SNMP模块初始化的时候先对程序所使用的MIB进行分析,对sysName这个字符串进行Hash操作,将sysName、OID和DisplayString保存在Hash表中。在向上层应用提供的SNMPAPI中只需要对sysName.0进行操作,就能查询到sysName的值,而不是通过枯燥的数字,方便开发人员进行开发。MakeHash函数如下所示:
ULONGMakeHash(char*str,ULONGlen)
{
ULONGn;
n=0;
#defineHASHCn=*str+++65587*n
if(len>0)
{
intloop;
loop=(len+8-1)>>3;
switch(len&(8-1))
{
case0:
do
{
HASHC;
case7:HASHC;
case6:HASHC;
case5:HASHC;
case4:HASHC;
case3:HASHC;
case2:HASHC;
case1:HASHC;
}while(--loop);
}
}
returnn;
}
另外,由于我们使用的CMU的SNMP协议栈是非线程安全的,而我们的上层应用是基于多线程的,因此,我们在对其进行封装的过程中一个重要的任务就是使其线程安全,目前我们采取的方法是采用事件机制,每个SNMP原子命令执行前,都调用系统的同步机制函数等待一个事件对象mm_hSnmpEvent的触发。
3.3框架层和应用层
针对网管系统这个特定的应用领域,我们抽取出一些公共的软件框架,这些程序框架统称为框架层。所有具体的管理应用都应该基于这个框架层提供的全部或者部分框架来开发。在具体的应用中,我们通过框架导出的API进行二次开发,如图1所示。框架层分为公共服务功能、公共应用功能、工作站功能和网元中介功能四个部分。公共服务功能提供网管系统所公有的,和具体网元无关的服务功能,如安全、日志等。和网元相关的管理功能,如告警、性能、配置等,抽取其中的公共部分称为公共应用功能。工作站功能实现客户端GUI的展现功能,并提供图形控件。网元中介功能实现网管系统和网元之间的接口转换和适配功能。
应用层就是在平台框架层的基础上,提供具体的管理应用功能,如配置管理、性能管理、故障管理、安全管理等。这些功能都是可以拆卸的,应用在使用统一网络管理平台的时候,可以根据自己的具体需要来选择需要装载那些管理功能。
4结束语
本文介绍了针对网元层的基于SNMP的网络管理框架,该框架是在Windows平台上利用VisualC++开发出来的,实现了在一个统一平台上对各种网元进行管理,具有良好的灵活性和可扩展性。通过对各网元进行集中管理,极大地提高了网络管理的效率。但是本系统依赖于Windows平台,在移植性上尚存诸多不足。目前,Java平台在移植性上做得比较成功,但是对于电信级的网管平台来说,其性能并不能满足要求,与此同时,CORBA应用日益成熟,C++领域高性能的分布式网络框架ACE的异军突起,为我们提供了跨平台的最好选择。我们可以用Java开发客户端GUI,用ACE框架来实现服务器端的网管功能,用CORBA实现客户端与服务器端的通信,从而真正实现高性能,可移植的网络管理框架。
参考文献
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[5]RFC1157.ASimpleNetworkManagementProtocol[S]
DesignandImplementationoftheUniformNetworkManagementSystemBasedonSNMP