第6章逻辑网络设计管理Word文件下载.docx
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由于网络管理可以帮助一个机构分析当前的网络行为、找出适当的升级时机,因此它也可以满足可扩缩性目标。
可以使用与处理任何项目同样的方法来处理网络管理设计、要考虑可扩缩性、数据格式和成本/效益的折衷。
网络管理系统可能成本投入较大,但带来的收益并不明显;
网管系统可能会对网络性能产生负面影响。
例如,购买某些网管平台的成本可能达数百万元或更高;
一些管理工作站定期频繁地轮询远程站点,由轮询产生的通信量是很大的,有时甚至这些管理开销就能造成较低速如64kb/s的信道拥塞。
监视资源和测量设备时所使用的方法要认真加以选择,并得到用户认同。
要仔细选择需要收集的数据:
保存的数据过多,可能需要巨量存储空间并消耗大量通信带宽;
丢弃的数据太多,有可能不足以管理网络。
认真设计应保存的数据格式,使数据存取格式尽可能通用,使得这些数据能够被多个应用程序复用。
6-1-1网络管理基本概念
网络管理系统一般由至少一个网络管理者(Manager)、多个代理(Agent)、一个或多个管理信息库(MIB)和网络管理协议(如公共管理信息协议CMIP或简单网络管理协议SNMP)四部分组成(见图6.l)。
网络设备(路由器、交换机等)、服务器、用户主机、应用程序等可以是被管设备。
在这些设备或程序中驻留有代理,代理实际上是一个小的应用程序。
管理者也是一个程序,负责与用户交互,并通过代理对设备进行管理。
管理者与代理通过网络管理协议通信。
MIB相当于一个数据库,提供有关被管网络设备的信息。
被管对象表示了管理操作的资源特征的抽象。
因此这种抽象必须规定对象如何被标识,其组成成份,它的行为,操作的方式(通过操作、动作或方法的调用),与其他被管对象的关系,以及通过管理协议能够操作的方式。
因此,从网络管理体系结构的角度看,管理是指通过向某被管实体(如代理,该代理代表一个被管对象)使用管理命令访问该被管对象,而管理命令是通过管理协议传输的。
监视是由对被管对象的读访问组成;
控制是由对被管对象的写访问组成(参见图6.2)。
该访问的影响将必须描述在被管对象的规格参数中(操作语义的定义)。
例如,组件的输入/输出能力可以用布尔值描述,设置为“TRUE”能够表示为接通。
从一般的意义而言,管理信息库(MIB)一词描述了由某管理者或某代理系统管理的被管对象的集合。
管理者集中了网络管理的智能,通常位于一台连网机器(管理工作站)中。
管理工作站是人类网络管理员与网络管理系统的接口,具有数据分析、故障发现等功能,能与被管对象的MIB交换数据,并将网络管理员的命令转换成对远程网络元素的监视和控制;
代理是网络中被管资源的“管理表示”。
许多设备如主机、路由器、交换机甚至集线器都可以配置代理以接受管理者的管理。
代理对来自管理者的信息查询和动作执行请求做出响应,同时还可能异步地向管理者报告一些重要消息;
要想对网络资源进行管理必须首先将网络资源以计算机能够理解的方式表示出来。
一个网络设备能够抽象表示为若干被管对象,这些对象的集合称为管理信息库MIB(ManagementInformationBase),管理者通过读取、设置MIB值达到监视、控制网络资源的目的;
网络管理协议是用于在管理者与代理之间传输管理信息的一种传输协议,较流行的有SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol)和CMIP(CommonManagementInformationProtocol)/CMIS(CommonManagementInformationServic)。
当管理者由于管理协议的异构而无法管理某些网络元素时,可以通过委托代理(ProxyAgent)提供的协议转换和过滤操作等汇集功能实现对它们的管理。
每个代理由一个管理者控制,一个管理者也可起代理的作用,为更高一级的管理者收集和过滤信息。
管理者与代理协作的方式简化了网络管理的解决方案:
管理者不必知道任何代理所管理的被管对象的内部细节;
同样,代理可以对来自网络中任意一个管理者的请求做出响应,而不必知道请求的上下文环境,或者发送请求的管理者的结构,代理只需简单地检查此请求的有效性,做出响应,然后又进入被动状态等待下一个请求的到来。
由于企业的规模、行业性质、经营方式存在差异,对网管的需求也各不相同。
在选择
企业IT基础设施管理战略时,不妨考虑三个基本因素:
基础设施、企业和遇到的问题。
可以将基础设施视作企业和遇到的问题的交汇场所。
一个企业的网络可能是一个几乎没有远程办公的同机种网络;
或者可能在创建的网络上分布有一些较小的LAN,并创建有许多广域网链接;
或者可能有一个分布式环境,该环境中有许多运行于各种平台的客户机/服务器应用。
现有的网络管理框架和工具面向网元级设备的管理,管理员需了解各种被管设备的管理接口,熟知如MIB变量或被管对象接口的精确含义,以与汇编等价的方式监视、控制网络运行状态,修改网络配置参数。
这种管理框架的有效性完全依赖于管理员的专业熟练程度,在当前网络日趋大型、分布、异构的情况下,无疑将增加管理成本和停机时间,并最终使其成为网络管理的瓶颈。
因此,需要应用各种网络管理新概念和新技术,提高网络管理效能。
6-1-2管理系统发展趋势——分布化、综合化、动态化和智能化
网络管理概念的内涵和外延因高速网络技术、支持多种服务、更多地使用先进的软件
技术和组织形式多样化的发展,使它基本等价于分布式系统管理概念。
传统的集中式网管
系统难以应付目前网络规模日益扩大,网络元素日益复杂的现状,需要引入分布式管理方
法。
分布式管理就是将管理的功能合理地分布于多个管理实体,以有效、及时地对网络资
源进行监视、解释和控制,提高响应效率和扩展功能,大大降低网络通信量,更好地实现
管理目标。
6-1-2-1管理系统的分布化
一个大型网络系统根据特定的管理需要,可根据地域、功能等定义若干相对独立的管理域并选定其管理者。
这些域是管理的某种视图,也可以作为被管对象管理。
例如,可将一个大型网络系统划分为多个管理域,通过域中各管理者间的交互来实现全局管理目标;
通过同一管理域内管理者和被管对象间的交互,以完成该域内管理任务;
加强被管对象自治能力,即将原管理者的部分管理功能交由被管对象完成。
通过合理分配这些被管对象的功能,可更有效地对被管对象的行为进行监视、解释和控制。
各域的管理者也是被管对象。
它们根据管理策略(policy),管理域内资源;
通过与其他管理者间的交互,为全局管理目标作出贡献。
管理者间的交互有两种结构:
层次的和全分布的。
层次结构即MOM(ManagerofManager)方式,该方式通过上层管理者与下层管理者交互来完成各管理域的管理者之间的协调。
如在SNMPv2中,下层管理者向上层管理者主动发送inform消息,接受上层管理者对自身MIB变量的查询和赋值。
而分布式结构是一种对等结构,采用该方式的所有管理者之间都能直接相互通信。
后者已被ISO标准、TMN体系结构和ATM论坛的ATM网络管理模型所采纳。
分布式管理系统需要管理者之间和管理者与被管对象之间采用对等计算机制,这种复杂的计算模式通常要有一个异构环境下分布式计算平台来支持。
分布式计算平台的目标是实现跨平台资源的透明互操作机制和协同计算。
分布式系统的两个关键性质是容错和并行性,并具有更高的性能/价格比,更好的模块化,更高的扩展性和缩放性,以及更高的可用性和可靠性的优点。
由于网络管理是在分布式计算环境中设计一种特定的应用计算,因此管理的分布化的过程实际上是将管理应用功能由集中或C/S模式转移到分布式计算平台上的过程。
当前支持分布式计算主要有以下两类环境:
基于过程的分布式计算和面向对象的分布式计算。
前一类如OSF/DCE。
其特点是采用基于过程的传统计算概念和设施,主要是针对信息共享,通过远程过程调用实现透明访问。
后一类如OMG/CORBA、Java平台和OLE/DCOM。
它们采用面向对象的技术,提供对象式的应用编程接口,主要是针对重用和异构环境下互操作问题。
目前的主流技术是基于CORBA和Java的计算。
6-1-2-2管理系统的综合化
分布式系统需要现代网络为其提供通信基础,它可包括数量、地理上分布几乎没有限制的异构硬件、软件、服务和用户等对象,在此环境中需要使用分布式管理模式。
这种管理的自身就是分布式应用,它通常与特定的环境有关,许多相关概念也需要重新定义。
使管理问题趋于复杂的因素还有:
被管对象的数量和对象的种类、组件的异构性。
物理分布、参与的组织单元的数量、服务综合的程度和所涉及的子网数量。
在此情况下,管理是指确保系统的所有资源根据其目标而有效运营的所有手段。
它除了包括技术系统(各种工具)外,还包括人员、过程和程序以及影响不同层次的对象,如资源和服务等(见图6.3)。
这里,传统的网络管理的概念拓展为综合管理的概念。
网络管理此时则强调对通信服务和网络组件的管理,而系统管理与端系统的资源和连网系统有关。
信息管理处理整个系统的数据资源的设计和维护,确保数据的一致性和可访问性。
应用管理负责分布式应用和可用的、基于分散的服务。
商务管理又称企业管理从企业角度结合了金融、人事、技术和产品管理,并创建了覆盖IT基础结构、操作进程、相关的服务和数据的策略。
它们包括了如下主要因素:
目的(服务)、通信特征交互的量和时间的分布和流量关系)、网络拓扑结构、协议栈以及对该分布式系统的操作者和用户的组织及操作结构。
这些不同的管理层次之间的结合和交叉,并且与不同的环境结合,使得利用传统网络管理的概念解决管理任务十分困难,而综合管理的概念使得在处理多于一个管理层次的管理问题时较为容易。
显然,单一管理系统(或管理框架)和单一管理解决方案是不可能适合所有管理任务的,与管理应用相关的用户化过程是基本的,开发分布式管理应用需要面向管理任务。
利用面向管理任务的概念开发分布式管理应用需要管理平台的支持。
管理平台提供了基础结构使得不同的管理应用能够嵌入,这在某种程度上形成了生产商和功能独立的标准。
管理平台的特点是管理者和被管对象之间按照C/S模式或对等模式进行交互,被管对象提供最基本的管理数据和操作原语,实际的管理逻辑和管理功能全部集中到管理者。
因此管理者监视、收集并分析被管对象的管理数据,按照管理目标调用被管对象提供的最基本的管理原语对网络进行管理。
但集中式管理平台的体系结构不适应大型异构网络发展的需要。
例如,轮询、数据采集需要占用大量网络带宽和管理者处理能力;
管理平台只能对被管对象进行最基本操作,管理效率低:
管理者收集到不同语义的数据很难统一进行处理;
被管对象依赖管理者对网络事件进行处理,自治性差。
有关管理平台技术也正得到改进,如采用事件驱动轮询的方案,基于CORBA平台的方案等。
6-1-2-3管理系统的动态化
网络管理实现策略可分为是静态或动态两类。
静态分布策略的一般形式是推、拉或两者混合。
传统的管理策略是静态的。
所谓静态策略是指,代理的功能来自对数据的静态请求以及管理者和代理间定义,并且这些功能在编译时已被确定。
静态分配代理功能的方法不够灵活:
由于代理操作与底层的功能、方法和协议密切相关,它被定义、编译、生成后分布到远地被管对象,按预先设计确定了功能。
为更新管理功能,研制者通常必须利用管理应用编程接口(API)编程以形成新代理,或用一组生成的代理集合成特定功能,代理必须被停止、重建和重分布。
新生成的代理必须经历创建、编译、安装和配置的过程。
显然,静态方法不能随规模扩大而扩展,开销较大,并常假定要有一个等级拓扑。
动态分布策略关键之处是管理功能在运行时可配置。
代理操作和功能并不限定于初始编译的功能,而在需要时从网络上被请求、下载和更新。
实际的策略和数据要求可在管理者和代理间协商。
该系统能够动态地改变由管理者或代理所实现的功能。
动态策略也不依赖于代理轮询。
动态管理策略允许实时传递功能:
在初始建立应用时和应用过程中。
动态管理策略允许应用程序在需要时设置管理功能,并根据需要适配和演化管理功能。
静态方法迫使应用程序开发者在应用程序建立时定义固定的管理策略。
因为管理策略被建在应用程序中,它可能并没有考虑到所有可能功能,从而使更新和设置管理功能的周期变得更为昂贵和复杂。
动态管理策略允许管理功能被分布和更新而无需重建整个应用,这种灵活性的增加使得管理功能更为直接有效和反应及时。
分布式管理系统适合使用动态管理策略。
与基于传统的数据和门限的代理关键不同点是,动态策略能根据环境需要将智能分发到代理上,而用静态策略则不能实现某些类型的管理功能。
委派管理(ManagebyDelegation,MbD)是应用动态管理策略的一个好例子。
MbD的基本思想是动态地委派部分管理功能模块给各被管对象,让这些模块在需要这些功能的被管对象上执行;
模块可直接对管理数据进行查询处理,而不必把管理数据从被管对象传输到管理者,再由管理者集中处理。
MbD把各管理功能组织成管理代理,在被管对象上设立弹性服务器,管理者通过把各个管理代理下载到被管对象上的弹性服务器上执行以完成动态管理的目标。
随着硬件性能/价格比的迅速提高,被管对象具有了完成复杂管理功能的潜力,把部分原来由管理者完成的任务转移给被管对象已成为可能。
使管理控制逻辑靠近管理数据和被管对象,能有效地减少管理所需的带宽和处理能力。
目前动态管理策略并未得到迅速推广。
其原因之一是缺乏分派动态功能标准化的API,原因之二是实现动态代理的技术非常复杂。
由于Java和CORBA的迅速发展,将可能改变动态管理技术的现状。
6-1-2-4管理系统的智能化
当前管理系统的基本工作过程是,系统监视对被管对象设定阈值,异常情况进行报警,通知管理员(人)利用其积累的经验和知识进行分析后再进行必要的处理。
这种面向管理员的方式存在以下问题。
(1)过分依赖管理人员:
这使管理所用的费用过高。
应当立足于让机器处理绝大多数管理问题。
(2)实时性差:
人的反应和处理速度往往不能满足管理系统的性能要求,特别是在战争或自然灾害情况下更是如此。
(3)缺乏灵活性和扩展性:
目前管理系统较多强调标准,较少考虑被管对象的个性;
当管理事务较为复杂时,无法发挥被管对象协同的优势;
为处理日益复杂的管理事务,需要增加被管对象间的自组织、自适应的能力,使之协同工作。
(4)不能综合解释和处理管理数据:
目前管理系统只能响应低层的一些单独的信息,并根据零散的参数做出管理决定。
由于许多参数之间是有复杂关联关系的,有经验的管理人员才能够部分地综合解释这些信息。
管理专家系统可根据存储的知识自动对网络进行监视、解释和控制,乃至推理和学习新的管理知识。
(5)网络被管对象的自治性差:
分布式管理体系结构要求各被管对象要尽量自治,即其需要有适当的智能来管理本地事务并支持全局性管理目标。
分布式人工智能提出了面向智能代理(intelligentagent)的方法,它在并行计算、智能控制、分布式求解等领域展现了很好的应用前景。
分布式系统管理中遇到的问题在本质上与上述领域有相似之处,可借鉴有关智能代理的概念、方法和体系结构等。
人工智能技术在网络管理领域应用中已经取得了众多的研究和应用成果。
智能代理是指在一定环境下持续自主运行的实体,它不仅能完成用户特定的行动,而且能根据环境的变化自适应地采取行动以适应环境。
智能代理一般包括通信管理机、推理控制机、状态栏和知识库。
通信管理机接收到外部环境的消息,由推理控制机根据收到的消息、知识库和状态栏进行分析、理解、推理后,执行相关的网络管理动作,形成代理新的状态,由此可能引起更进一步的代理推理活动。
智能移动代理具有良好的动态性、异步计算能力、移动计算能力和对资源的优化能力而受到广泛关注。
当网络管理任务涉及到多个被管对象上的智能代理时,需要智能代理之间能进行有效的通信。
目前通常使用KQML语言和HTTP协议。
KQML是一种标准的智能代理通信语言,具有语法结构开放、与内容表示语言无关的典型特征,为智能代理的合作及知识表示语言的选择提供了灵活性。
由于智能代理方法在规则的开发和维护、推理系统的性能及事件关联精确性方面存在不少问题,有时还可以使用其他为管理增加智能方法,如基于事例的推理方法、基于模型的推理方法、概率有限状态机方法和基于神经网络的方法。
这些方法主要解决的是如何获取管理智能的问题,它们间的主要区别在于将人类专家或尚未总结出的管理经验变为能够执行的管理应用程序软件代码的方式。
另一个值得研究的问题是这些智能应如何分布。
通常认为,管理智能距被管对象越近,对被管对象控制能力越强;
对被管对象的行为进行解释、控制,实现局部自治的效果越好;
当发生的事件需要网络中多域的不同元素协同处理时,就需要这些智能之间交互,利用协同能力,综合判断与处理该事件;
这也包括有关智能的产生、分布、交互和消亡。
6-1-2-5管理系统发展趋势的分析
从上述分析可知:
●管理系统的分布化可支持管理智能的动态发布,使网络各层实体间的管理功能合理分布,以有效、及时地对系统多层次资源进行监视、解释和控制,大大降低网络通信量。
分布与自治是相联系的两个概念:
分布要求为被管对象提供跨平台透明互操作机制和协同计算资源;
自治要求被管对象有更高的管理智能,并且这种智能随环境变化而动态改变,即通过动态分布策略实现;
当需要分布于网络的若干对象协同解决某管理问题时,网络智能在分布式机制支持下进行协同。
●管理的综合化是由于被管系统是分布式异构系统以及被管对象多样化所致。
管理问题可细化为不同层次及其相关组合的管理问题。
这种管理的复杂性趋势使得处理管理问题要采取多种手段,其中包括动态分布管理智能和多种获取管理智能的方法。
应用利用管理平台技术提供的服务能简化处理开发较高层管理应用程序的功能。
●管理功能的动态分布策略关键之处在于管理功能在运行时可配置。
管理的实际策略和数据在管理者和代理间协商,所实现的功能能动态地由管理者或代理改变。
显然,管理的分布化是管理功能动态分布的前提条件,管理的综合化使得管理功能动态发布有了更大的应用空间,而管理动态化的实质是根据管理的实际需求来分布管理智能。
●管理智能化通过模拟人类专家对解决具体管理任务时所采取的思想、方法和特定的行动,用软件的方法来解决大多数管理问题。
它只有在分布式管理环境中,采用管理功能的动态分布策略才能发挥管理智能在解决大型网络管理方面问题方面的潜能。
上述讨论表明,分布式系统的管理在分布化、综合化、动态化和智能化这4个方面技术的发展不是孤立的,而是相关的。
这些关联关系可参见表6.1。
表中“”符号表明是相关的。
同时,由于网络管理问题的复杂性,就具体问题而言对这四个方面技术的要求也不尽相同。
6-1-3网络即插即用技术
网络计算正迅速渗透到社会生活的各个角落,各种电子设备也在向智能化和网络化的方向发展,它们不仅具有一定的计算能力,而且具有连网功能,普通电器与网络设备之间的界限越来越模糊。
这就造成了这样的状况:
上网用户不再局限于专业人员,各行业人员都有连网的需求;
用户设备不再局限于计算机,各种家用电器及手持设备也需要连入网络以交流信息;
连网环境不再局限于办公室和科研机构,普通家庭以及军事演练、抢险救灾等特殊场所同样需要通过网络及时传递信息,而且这种场合往往又具有移动和动态的特点,靠专业技术人员对其进行有效的连网管理基本是不可行的。
总而言之,网络在用户设备、使用人员及运行环境方面发生了显著的变化。
为适应这一客观趋势,必须解决用户设备在连网及使用网络服务的过程中繁琐的参数配置问题,从而使用户设备接入网络的过程能够尽可能像普通电器接入电源插座一样简捷有效。
达到这一目标的关键在于建立起用户设备和网络的参数自动配置机制。
鉴于在解决PC机外部设备接入主机过程中的复杂配置问题方面所开发的即插即用技术,人们将连网过程所需的类似的参数自动配置技术称为网络即插即用(NetworkPlugandPlay,NPnP)。
严格地说,网络即插即用是指用户设备和网络共同具有的一种特性或能力,它使得用户设备接入网络后能够不用人工配置或只需极少的人工配置便能够提供服务或使用其他设备提供的服务。
在这里,服务是指用户设备或应用程序所具有的,能够被其他设备或程序使用的功能。
有的文献将这一技术定义为零配置连网(ZeroConfigrationNetWorking)、自发连网(SpontaneousNetworking)。
中文信息术语虽然定义不同,基本内涵是一致的。
6-1-3-1对NPnP的一般要求
用户设备接入网络的最终目标是获取网络中其他设备提供的服务或者通过网络向其他设备提供服务,参数配置工作主要是为了达到这一目标。
网络即插即用特性则要求用户设备在物理地(有线或无线)接入网络后能够自动配置有关参数并向网络提供服务和/或获取其他设备提供的服务。
具体而言,用户设备及网络应该满足以下基本要求:
●设备接入网络后即能根据网络环境对其自身和网络的某些参数进行自动配置以便能和其他设备进行通信。
●设备能描述并声明自身提供的服务,以便于其他设备的访问;
同时也应该能够自动发现相邻的设备及所需的服务。
此外,具有网络即插即用特性的设备还应该能够与不具备此特性的设备进行无缝的互操作,应能够自动地转为人工配置连网操作,应对不同的连网环境具有良好的适应性,在必要时能对有关配置进行自动更新。
实现这些要求,需要用户设备与网络环境相互之间进行协调。
网络即插即用并非完全排除人的干预,而是要
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