基于SNM的网络实时监控技术研究

【摘要】随着因特网的快速发展，仅凭人力很难做到对网络的高效管理，一个复杂的网络系统需要高效自动的网络管理机制。通过SNMP协议，设计了一种有效方法进行网络性能的实时测量，可以用来监测网络设备CPU利用率、可用内存和网络带宽信息，并利用Visual C++集成开发环境和SNMP++开发包对该方法的有效性进行了实验分析。实验结果证明该方法能够以较低的网络开销实现网络实时监控。

【关键词】简单网络管理协议；网络监控；实时监控

1.引言

近年来，随着网络应用和规模的不断增加，网络管理工作越来越繁重。由于缺乏必要的网络监控手段，有时甚至无法及时发现网络故障的发生。而网络管理的目标是最大限度的保证网络运行的稳定性，提高网络设备的利用率、网络性能、服务质量和安全性。因此，先进的网络管理手段对于保持良好的网络运行状态显得尤为重要。目前多数网络设备都支持SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议），所以可以通过SNMP协议，对网络设备及参数进行实时测量，及时了解网络设备的性能及带宽使用情况，以便实时了解网络当前的运行状态。

2.SNMP

SNMP的前身是简单网关监控协议（SGMP），用来对通信线路进行管理。随后，人们对SGMP进行了很大的修改，特别是加入了符合Internet定义的SMI和MIB，改进后的协议就是著名的SNMP。基于TCP/IP的SNMP网络管理框架是工业上的现行标准，由3个主要部分组成，分别是管理信息结构SMI（Structure of Management Information）、管理信息库MIB和管理协议SNMP。SMI定义了SNMP框架所用信息的组织和标识，为MIB定义管理对象及使用管理对象提供模板；MIB定义了可以通过SNMP进行访问的管理对象的集合；SNMP协议是应用层协议，定义了网络管理者如何对进程的MIB对象进行读写操作。SNMP中的MIB是一种树状数据库，MIB管理的对象，就是树的端节点，每个节点都有唯一位置和唯一名字。IETF规定管理信息库对象识别符（OID，Object Identifier）唯一指定，其命名规则就是父节点的名字作为子节点名字的前缀。

根据OSI网络协议参考模型，SNMP属于应用层协议，在运输层使用UDP协议进行封装。由于UDP只提供无连接的服务，因此SNMP不需要在和管理器之间保持联接。SNMP实体发送消息后不需等待应答，仍然可以继续发送其他消息。SNMP并不要求消息传输的可靠性，消息可能被下层的传输服务丢失，因此可靠性的实现应由SNMP发送实体根据消息的重要性自行决定。

3.SNMP++开发包

3.1 SNMP++开发包简介

SNMP++是一套C++类的集合，为网络管理应用的开发者提供了SNMP服务。SNMP++并非是现有的SNMP引擎的扩充或者封装，它通过提供强大灵活的功能，降低管理和执行的复杂性，把面向对象的优点带到了网络编程中。SNMP++开发包源代码公开，免费提供，具有如下特点：

（1）内存管理方面。在创建或销毁一个对象时，SNMP++类负责该对象使用资源的申请和释放。SNMP++的对象可以静态或动态创建，程序员不用担心由于使用SNMP++对象而引起资源或内存泄漏问题。

（2）可移植性强。除了SNMP类的实现随操作系统不同有所区别，SNMP++中所有的类都是由可移植性极强的C++代码编写的，因此使用SNMP++软件包编写的网络管理程序具有很好的可移植性。

（3）提供超时和重传机制。SNMP++在Target类中提供了超时和重传服务，程序员只需要设置参数就可以实现超时和重传功能，而不必去费力编写超时和重传功能的代码。对于不同的Target，可以很容易地实现不同的超时和重传机制。

（4）阻塞模式与非阻塞模式的网络请求。SNMP++提供了两种模式的网络请求：阻塞与非阻塞模式。阻塞模式是一个请求发出后，程序等候回应包的到来，直到超时。非阻塞模式则是在请求发出后，控制返回继续执行，等回应包到来后，再去做处理。非阻塞模式的实现要复杂一些，但较为灵活。

（5）支持Trap的发送和接收。使用SNMP++，可以很方便地实现Trap的发送与接收功能，并且可以调整Trap发送与接收时所使用的UDP端口。

3.2 SNMP++软件包的相关类

SNMP++使用C++语言编写，充分利用了面向对象的编程技术，SNMP编程涉及的所有数据结构，全部被封装在相应的类中。所有的底层操作细节，对使用者来说是完全透明的，使用者只需要设置好相应的参数，调用对象的方法，就可以完成各种SNMP操作。

SNMP++包括了大约70个类，大致可分为：数据类型类，主要封装了SMI中定义的ASN.1，数据类型以及SNMP中定义的数据类型；变量绑定类，封装了SNMP消息中的变量绑定数据结构；PDU类，封装了SNMP消息中的PDU部分；Target类，封装了构成一个SNMP消息所需要的全部信息；SNMP类，主要用来完成建立网络连接、发送消息、接收Trap等操作；另外还有用于支持上述类功能的支持类以及SNMPv3消息加密、用户认证类等。

4.一种实时网络运行状态的轮询及改进方法

4.1 实时网络运行状态的轮询方法

在SNMP中，有很多MIB对象提供了大量的网络信息。可以通过SNMP轮询（polling）的方式，从主机或网络设备中来定期获取MIB信息并进行统计分析，从而获知网络的实时性能状态。然而受网络规模、数量、管理终端的处理速度、网络阻塞状况等因素的影响，轮询的频率较难确定。为简化问题，假定网络管理工作站（NMS）一次只处理一个（即只有当一个处理完，其他才可以工作）。