摘 要： 隨著互聯(lián)網(wǎng)等計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴大,，新的一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更具靈活性,、開放性和可擴展性，如何對這些新興的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行有效管理,，是當前迫切需要解決的問題之一。文章針對ForCES路由器的體系結(jié)構(gòu)提出一種基于AgentX的網(wǎng)絡(luò)管理方案,，并詳細論述了基于AgentX協(xié)議CE端子代理的設(shè)計與實現(xiàn),。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)管理； ForCES路由器,； AgentX協(xié)議
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隨著互聯(lián)網(wǎng)等計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴大,，不斷出現(xiàn)新的需求和變化，這就要求新一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)具有足夠的靈活性,，能快速地對新業(yè)務(wù),、新需求做出響應(yīng)；要求新一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)具有足夠的開放性,，使用戶可根據(jù)所開放的資源靈活組合,，以提供不同的網(wǎng)絡(luò)需求服務(wù)；要求新一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)具有足夠的模塊化特性,，并通過標準化組織進行標準化,，使得每個模塊可由不同廠家獨立研究開發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)件FE(Forwarding Element)與控制件CE(Control Element)分離的開放可編程路由器體系結(jié)構(gòu)正是基于這樣一個歷史背景下提出來的,，它滿足新一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所提出的開放性,、可擴展性和可編程性的要求。為此,，實現(xiàn)對ForCES路由器的有效管理,，迫切要求開發(fā)一個具有可擴展性的高效率的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。本文結(jié)合目前的研究項目“ForCES路由器的開發(fā)原型”,，提出一種基于AgentX協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)管理方案,，并詳細論述了基于AgentX協(xié)議CE端子代理設(shè)計與實現(xiàn)，最后給出測試結(jié)果,。
1 ForCES體系結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離ForCES(Forwarding and Control Seperation)[1]是IETF路由領(lǐng)域(Routing Area)的一個工作組,，它專門研究開放編程的IP路由器的體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議問題，是當前開放可編程網(wǎng)絡(luò)研究最受關(guān)注的研究組織,。
ForCES的基本思想是：通過把網(wǎng)絡(luò)組件的控制模塊和轉(zhuǎn)發(fā)模塊分離來加快網(wǎng)絡(luò)升級以及新業(yè)務(wù)的展開,。支持網(wǎng)絡(luò)管理是ForCES結(jié)構(gòu)路由器最基本的要求,。
ForCES Framework（RFC3746）中定義了ForCES的體系結(jié)構(gòu)，F(xiàn)orCES的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示,。
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在ForCES框架定義中,，把一個網(wǎng)絡(luò)單元NE（Network Element）作為一個獨立的管理實體，從外部看,，一個NE就相當于網(wǎng)絡(luò)中的一個路由或者交換設(shè)備,。由圖1可以看出，一個NE由一個或多個CE和一個或多個FE組成,，CE和FE間的通信按照ForCES協(xié)議的規(guī)定來完成,，這個連接點稱為Fp參考點。
2 ForCES路由器中CE端Subagent的設(shè)計與實現(xiàn)
2.1 AgentX協(xié)議原理
AgentX[2]工作組定義了標準的可擴展的SNMP代理框架,，即AgentX協(xié)議,。它定義了SNMP代理中的兩個不同的實體：主代理（master agent）和子代理（subagent）。AgentX正是用于這兩種實體間的通信,，它允許多個代理向SNMP管理應(yīng)用程序透明地提供MIB信息,，以便提供易擴展的、動態(tài)的對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理,。其中主代理與子代理分工明確,、結(jié)構(gòu)清晰，主要執(zhí)行的功能如下:
主代理的主要功能：
(1)SNMP引擎：以代理的身份發(fā)送和接收SNMP協(xié)議報文,，對報文進行BER編碼或解碼,，執(zhí)行SNMP訪問控制策略，但幾乎不訪問管理信息,。
(2)AgentX主代理引擎：接收并發(fā)送Agent－PDU,。
(3)管理注冊功能：為子代理創(chuàng)建會話、注冊MIB樹,、OID索引分配及對子代理能力聲明的處理。
(4)管理調(diào)度功能：把接收到的SNMP報文語義轉(zhuǎn)化為AgentX-PDU,，并根據(jù)注冊的MIB子樹判斷發(fā)送給適合的子代理,；把要發(fā)送出去的AgentX-PDU轉(zhuǎn)化為SNMP報文交由SNMP引擎發(fā)送給管理站。
子代理的主要功能：
(1)AgentX子代理引擎：接收并發(fā)送Agent－PDU,。
(2)管理申請注冊處理功能：向主代理申請會話的創(chuàng)建與撤銷,、MIB子樹的注冊與注銷、索引分配及能力聲明等的處理,。
(3)MIB信息處理功能:收集定義在MIB文檔中的信息函數(shù),；完成MIB對象的訪問與設(shè)置，并返回相應(yīng)的AgentX-Response-PDU,。
2.2 ForCES路由器網(wǎng)絡(luò)管理方案
2004年4月RFC3746[3]給出了ForCES框架,，指出ForCES路由器必須要支持SNMP管理,，又一次指出在連接后階段，絕大多數(shù)的外部管理任務(wù)應(yīng)當通過與CE交互來實現(xiàn),，這樣做的目的是使得ForCES路由器對外呈現(xiàn)為一個整體的功能設(shè)備,。因此，F(xiàn)orCES框架建議SNMP代理由CE來實現(xiàn),，F(xiàn)E則將收到的SNMP消息重定向到負責它們的CE,。
根據(jù)ForCES對網(wǎng)絡(luò)管理的需求及其體系結(jié)構(gòu)的特點，提出基于AgentX的網(wǎng)絡(luò)管理方案,，框架如圖2所示,。整個框架結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：SNMP服務(wù)器、CE和FE,。其中SNMP服務(wù)器作為主代理,，采用net－snmp的軟件包進行二次開發(fā)；CE作為子代理采用AgentX＋＋的軟件包進行二次開發(fā),，MIB分布于各個子代理上,，由CE負責維護。SNMP服務(wù)器和CE端通過虛接口(VIP)連接,，這個虛接口嵌入到Linux的內(nèi)核中起到接口映射的作用,，即FE上的接口與SNMP服務(wù)器上的接口是一一對應(yīng)的關(guān)系。此方案中,，F(xiàn)orCES協(xié)議要為SNMP開辟兩條數(shù)據(jù)通道,，第一條是SNMP-PDU傳遞通道，第二條是MIB取值通道,。網(wǎng)絡(luò)管理者發(fā)送SNMP消息給ForCES結(jié)構(gòu)路由器的FE,，F(xiàn)E通過ForCES協(xié)議重定向到CE，CE通過ForCES結(jié)構(gòu)路由器提供第一條數(shù)據(jù)通道將此消息轉(zhuǎn)發(fā)給主代理,。主代理通過標準的協(xié)議AgentX與CE上的子代理交互,，由子代理通過第二條數(shù)據(jù)通道獲取相應(yīng)的MIB值，最后由主代理構(gòu)造SNMP響應(yīng)消息,，由ForCES提供的第一條數(shù)據(jù)通道轉(zhuǎn)發(fā)給管理者,，從而完成完整的網(wǎng)絡(luò)管理功能。
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2.3 CE端Subagent功能分析
CE端Subagent的設(shè)計主要考慮到收集CE和FE端被管理對象的管理信息,，通過主代理響應(yīng)管理站的查詢和更新請求,，必要時發(fā)送告警信息給管理站。因此,，CE端的子代理主要完成以下4大功能：(1)通信功能,，包括與主代理的通信和被管理對象之間的通信，向主代理發(fā)起AgentX任務(wù),，向主代理注冊所負責的MIB區(qū)域,，并要求通信接口簡單易擴展,；(2)信息獲取和管理功能，及時準確地獲取CE端和FE端被管理對象的被管理信息,，并盡量減少子代理與被管理對象之間的交互,，盡量減少影響被管理對象本身的性能，實例化CE和FE的被管理對象,，對被管理對象的各個變量執(zhí)行管理操作,；(3)實時查詢功能，由于FE每個接口事件的統(tǒng)計信息是動態(tài)的,，CE維護這樣一組動態(tài)的信息,，必須實時動態(tài)更新這組信息才能監(jiān)控FE上真實的信息，所以不采用FE定時上報CE的機制,，而是采用CE根據(jù)需要實時詢問FE的機制,。把FE處每個接口事件的統(tǒng)計信息做成一張表if_table的形式，通過調(diào)用do_update( )函數(shù)來完成實時動態(tài)更新if_table中任意節(jié)點的值;(4)日志功能,，記錄子代理本身的啟動,、關(guān)閉以及狀態(tài)信息，以便出現(xiàn)問題時能盡快定位錯誤,。
2.4 CE端Subagent體系結(jié)構(gòu)
作為ForCES體系結(jié)構(gòu)中的控制器,，CE所擔負的責任是能夠管理并監(jiān)控FE的性能(比如FE各個接口的流量信息)和連接狀態(tài)(比如與CE的連接是否中斷)。所以,，在ForCES路由器的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中,，CE端Subagent起著關(guān)鍵性的作用。根據(jù)CE端Subagent功能分析,，設(shè)計體系結(jié)構(gòu)如圖3所示,，它表示CE端Subagent體系結(jié)構(gòu)和各個模塊之間的相互關(guān)系，其中VIP是SNMP Server基于Linux內(nèi)核上的虛接口,，它起到端口映射的作用,。當網(wǎng)絡(luò)管理者發(fā)送SNMP消息時，F(xiàn)E接收SNMP消息,，加上FE 身份證明(FE ID)及其端口號(port ID)后通過TML（Translation Mapping Layer）被重定向到CE,，CE去掉兩個ID將SNMP轉(zhuǎn)發(fā)給主代理，即SNMP服務(wù)器,，SNMP服務(wù)器通過AgentX協(xié)議與CE上的子代理通信，若是：(1)取CE MIB,，子代理通過“處理CE查詢”模塊取得或設(shè)置相應(yīng)MIB值,；(2)取FE MIB，Subagent還需要通過ForCES協(xié)議與FE通信,，通過FE處的“配置,、查詢處理”模塊從FE屬性中獲取或設(shè)置相應(yīng)MIB值,。然后，主代理構(gòu)造相應(yīng)的SNMP響應(yīng)消息,，通過“SNMP轉(zhuǎn)發(fā)”模塊,，加上FE ID和port ID，再交給FE轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)管理者,。其子代理主處理流程如圖4所示,。
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3 測試結(jié)果
??? CE端的子代理駐留了所有的MIB，以interfaces組為例,，并選取其中的接口輸入單播數(shù)據(jù)包數(shù)量（ifInUcastPkts）和接口輸出單播數(shù)據(jù)包數(shù)量（ifOutUcastPkts）兩個節(jié)點來監(jiān)測FE接口的流量信息,，目的是為了驗證CE端Subagent模塊能否配合ForCES體系結(jié)構(gòu)正常工作。
3.1 測試平臺的搭建
前面分析了方案,、CE端Subagent的體系結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)機制,。這一節(jié)主要以實踐的方式來驗證前面論述的正確性。選擇Getif作為該網(wǎng)管系統(tǒng)的SNMP Manager,，采用IDX2401型開發(fā)板作為轉(zhuǎn)發(fā)件FE,、通用PC機作為CE控制器和一臺通用PC機作為SNMP服務(wù)器構(gòu)建ForCES 路由器，其網(wǎng)絡(luò)管理的測試平臺如圖5所示,。
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3.2 結(jié)果分析
下面通過數(shù)據(jù)來看CE端Subagent在ForCES路由器中是否能正常監(jiān)測FE接口的信息流量,，圖6給出了實驗測試的結(jié)果，其中interfaces.ifTable.ifInUcastPkts.1表示FE端第一個接口輸入單播數(shù)據(jù)包數(shù)量,，interfaces.ifTable.
ifOutUcastPkts.1表示FE上第一個接口輸出單播數(shù)據(jù)包數(shù)量,。從圖6可以看出CE端Subagent通過ForCES協(xié)議實時監(jiān)控到FE端單播數(shù)據(jù)包輸入、輸出情況,，從而驗證了ForCES路由器中網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中CE端Subagent功能模塊的正確性,。
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CE端Subagent模塊是ForCES路由器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的核心，幾乎維護所有的MIB,。文章提出基于AgentX的網(wǎng)絡(luò)管理方案,，并分析CE端子代理的模塊功能，最后以interfaces組為例,，選取其中的兩個節(jié)點進行了驗證,，實現(xiàn)了向FE實時讀取MIB值的機制，為ForCES路由器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)邁出了重要的一步,。
參考文獻
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