新编计算机网络教程——第9章.ppt
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1、1 新编计算机网络教程新编计算机网络教程计算机精品教程2 Contents 第9章 网络管理网络管理概述9.1网络管理的功能9.2网络管理协议及网络管理系统的组成9.3网络故障诊断和维护方法9.4目录Contents网络故障维护命令9.5网络故障管理工具9.6常见局域网故障9.73 9.1 网络管理概述 网络管理是网络发展中一个很重要的技术,对其发展有着很大的影响,并已成为现代信息网络中最重要的问题之一,它的重要性已经在各个方面得到了体现,并为越来越多的人所认识。实际上,网络管理并不是一个什么新概念。从广义上讲,任何一个系统都需要管理,只是根据系统的大小、复杂性的高低,管理在整个系统中的重要性
2、也就有重有轻。网络也是一个系统,追溯到19世纪末的电信网络,就已经有了自己相应的管理“系统”电话话务员,他就是整个电话网络系统的管理员,尽管他能管理的内容非常有限。而计算机网络的管理可以说伴随着1969年世界上第一个计算机网络ARPANET的产生便产生了,当时,ARPANET有一个相应的管理系统,随后的一些网络结构,如IBM的SNA、DEC的DNA、SUN的Appletalk等,也都有相应的管理系统。不过,虽然网络管理很早就有,却一直没有得到应有的重视,这是因为当时的网络一是规模较小,二来复杂性不高,一个简单的网络管理系统就可以满足网络正常管理的需要,因而对其研究较少。但随着网络的发展,规模的
3、增大,复杂性的增加,以前的网络管理技术已不能适应网络的迅速发展。网络系统规模的日益扩大和网络应用水平的不断提高,一方面使得网络的维护成为网络管理的重要问题之一,例如,排除网络故障更加困难,维护成本上升等;另一方面如何提高网络性能,也成为网络系统应用的主要问题。虽然可以通过增强或改善网络的静态措施来提高网络的性能,比如增强网络服务器的处理能力,采用FDDI/CDDI、100BASE作网络主干,以及采用网络交换等新技术来拓展网络的带宽等,但是网络运行过程中负载平衡等动态措施也是提高网络性能的重要方面,通过静态或动态措施提高的网络性能分别称为网络的静态性能和动态性能,而网络的动态性能的提高即是通过网
4、络管理系统即“网管系统”来加以解决。4 Contents 第9章 网络管理网络管理概述9.1网络管理的功能9.2网络管理协议及网络管理系统的组成9.3网络故障诊断和维护方法9.4目录Contents网络故障维护命令9.5网络故障管理工具9.6常见局域网故障9.75 9.2 网络管理的功能 一般说来,网管就是通过某种方式对网络进行管理,使网络能正常、高效地运行。其目的很明确,就是使网络中的各种资源得到更加有效的利用,它维护网络的正常运行,当网络出现故障时及时报告和处理。通常,对一个网络管理系统需要定义以下内容:l系统的功能。即一个网络管理系统应具有哪些功能。l网络资源的表示。网络管理很大一部分是
5、对网络中资源的管理,网络中的资源就是指网络中的硬件、软件及所提供的服务等,而一个网络管理系统必须在系统中将它们表示出来才能对其进行管理。l网络管理信息的表示。网络管理系统对网络的管理主要依靠系统中网络管理信息的传递来实现,网络管理信息应如何表示?怎样传递?传递时使用的传送协议是什么?这都是一个网络管理系统必须考虑的问题。l系统的结构。即网络管理系统的结构是怎样的。6 9.2 网络管理的功能 国际标准化组织(ISO)在ISO/IEC7498-4文档中定义了网络管理的五大功能,并被广泛接受,这五大功能是:二.计算机网络的形成9.2.1 网络管理的功能1故障管理故障管理是网络管理中最基本的功能之一,
6、用户都希望有一个可靠的计算机网络,当网络中某个组成失效时,网络管理器必须迅速查找到故障并能及时将其排除。不过,通常不大可能迅速隔离某个故障,因为网络故障的产生原因往往相当复杂,特别是由多个网络共同引起的时候,在此情况下,一般先将网络修复,然后再分析网络故障的原因。分析故障原因对于防止类似故障的再次发生相当重要。网络故障管理包括故障检测、隔离和纠正三方面,主要有以下典型功能:l维护并检查错误日志。l接受错误检测报告并作出响应。l跟踪、辨认错误。l执行诊断测试。l纠正错误。对网络故障的检测,是依据对网络组成部件状态的检测,不严重的简单故障通常被记录在错误日志中,并不作特别处理,而严重一些的故障则需
7、要通过网络管理器,即所谓的“报警”。一般地,网络管理器应根据有关信息对报警进行处理并排除故障,当故障比较复杂时,网络管理器应能执行一些诊断测试来辨别故障原因。7 9.2 网络管理的功能2计费管理计费管理用于记录网络资源的使用情况,目的是控制和监测网络操作的费用和代价,它对一些公共商业网络尤为重要。计费管理可以估算出用户使用网络资源可能需要的费用和代价,以及已经使用的资源。网络管理员还可规定用户使用的最大费用,从而控制用户过多占用和使用网络资源,这也从另一方面提高了网络的效率。另外,当用户为了一个通信目的需要使用多个网络中的资源时,计费管理能计算出总费用。3配置管理配置管理用于配置网络、优化网络
8、,是辨别、定义、控制和监视组成一个网络的对象所必要的功能,目的是为了实现某个特定功能或者使网络性能达到最优,这包括:l设置开发系统中有关路由操作的参数。l被管对象和被管对象组名字的管理。l初始化或关闭被管对象。l根据要求收集系统当前状态的有关信息。l获取系统最重要变化的信息。8 9.2 网络管理的功能4性能管理性能管理用于对系统运行及通信效率等系统性能进行评价,其能力包括监视和分析被管网络及其所提供服务的性能等,其分析的结果可能会触发某个诊断测试过程或重新配置网络以维持网络的性能。性能管理收集、分析有关被管网络当前的数据信息,并维持和分析性能日志,一些典型的功能包括:l收集统计信息。l维护并检
9、查系统状态日志。l确定自然和人工状态下系统的性能。5安全管理安全管理一直是网络系统的薄弱环节之一,而用户对网络安全的要求往往又相当高,因此网络安全管理就显得非常重要。网络中主要存在以下几大安全问题:l网络数据的私有性(保护网络数据不被侵入者非法获取)。l授权(防止侵入者在网络上发送错误信息)。l访问控制(控制对网络资源的访问)。相应地,网络安全管理包括对授权机制、访问机制、加密和加密关键字的管理,另外还要维护和检查安全日志,包括:l创建、删除、控制安全服务和机制。l与安全相关的信息的分析。l与安全相关的事件的报告9 9.2 网络管理的功能 网络环境资源的表示是网络管理的一个关键问题,目前一般采
10、用“被管对象(ManagedObject)”来表示网络中的资源。ISO认为,被管对象是从OSI角度所看的OSI环境下的资源,这些资源可以通过使用OSI管理协议来管理。网络中的资源一般都可用被管对象来描述,但通常要以多个被管对象的方式。如网络中的一个路由器就可用一些被管对象来描述,说明它的制造厂商、路由表的结构等。网络中的软件、服务及网络中的一些事件等都可用被管对象来描述。被管对象的一个概念上的集合被称作MIB(ManagementInformationBase),即管理信息库,所有相关的网络被管对象信息都放在其中。不过应当注意的是,MIB仅是一个概念上的数据库,实际网络中并不存在一个这样的库。
11、目前网络管理系统的实现主要依靠被管对象和MIB,所以它们是网络管理中非常重要的概念。二.计算机网络的形成9.2.2 网络管理资源的表示10 Contents 第9章 网络管理网络管理概述9.1网络管理的功能9.2网络管理协议及网络管理系统的组成9.3网络故障诊断和维护方法9.4目录Contents网络故障维护命令9.5网络故障管理工具9.6常见局域网故障9.711 9.3 网络管理协议及网络管理系统的组成9.3.1 网络管理协议概述1网管协议的组成现代计算机网络管理系统主要由4个部分组成:l若干被管的代理(ManagedAgents)。l至少一个网络管理器(NetworkManager)。l一
12、种公共网络管理协议(NetworkManagementProtocol)。l一种或多种管理信息库(MIB,ManagementInformationBase)。其中,网络管理协议最重要,它定义了网络管理器与被管代理间的通信方法,规定了管理信息库的存储结构、信息库中关键字的含义以及各种事件的处理方法。目前有影响的网络管理协议是SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol)和CMIS/CMIP(theCommonManagementInformationService/Protocol),它们代表了目前两大网络管理解决方案。其中,SNMP流传最广、应用最多、获得支持最广
13、泛,已经成为事实上的工业标准。12 9.3 网络管理协议及网络管理系统的组成2网管系统的组成网络管理的需求决定网管系统的组成和规模,任何网管系统无论其规模大小如何,基本上都是由支持网管协议的网管软件平台、网管支撑软件、网管工作平台和支撑网管协议的网络设备组成。网管软件平台提供网络系统的配置、故障、性能以及网络用户分布方面的基本管理,目前绝大多数网管软件平台都是在UNIX和DOS/Windows平台上实现的。目前公认的三大网管软件平台是:HPOpenView、IBMNetView和SUNNetManager,虽然它们的产品形态有不同的操作系统的版本,但都遵循SNMP协议和提供类似的网管功能。不过
14、,尽管上述网管软件平台具有类似的网管功能,但是它们在网管支撑软件的支持、系统的可靠性、用户界面、操作功能、管理方式和应用程序接口,以及数据库的支持等方面都存在着差别。在其他操作系统之上实现的NetView、OpenView、NewManager网管软件平台版本仅是标准NetView、OpenView、NewManager的子集。例如,在MSWindows操作系统上实现的NetView网管软件平台版本NetViewforWindows便仅仅只是NetView的子集。网管支撑软件是运行于网管软件平台之上,支持面向特定网络功能、网络设备和操作系统管理的支撑软件系统。网络设备生产厂商往往为其生产的网络
15、设备开发专门的网络管理软件,这类软件建立在网络管理平台之上,针对特定的网络管理设备,通过应用程序接口与平台交互,并利用平台提供的数据库和资源实现对网络设备的管理。比如,CiscoWorks就是这种类型的网络管理软件,它可建立在HPOpenView和IBMNetView等管理平台之上,管理广域互联网络中的Cisco路由器及其他设备,通过它可以对Cisco的各种网络互联设备(如路由器、交换机等)进行复杂的网络管理。13 9.3 网络管理协议及网络管理系统的组成 简单网络管理协议(SimpleNetworkManagementProtocol,简称SNMP)是由互联网工程任务组(InternetEn
16、gineeringTaskForce,简称IETF)定义的一套网络管理协议,该协议基于简单网关监视协议(SimpleGatewayMonitorProtocol,简称SGMP)。利用SNMP,一个管理工作站可以远程管理所有支持这种协议的网络设备,包括监视网络状态、修改网络设备配置、接收网络事件警告等。虽然SNMP开始是面向基于IP的网络管理,但作为一个工业标准,它也被成功用于电话网络管理。9.3.2 简单网络管理协议(SNMP)1网络管理网络管理分为两类,第一类是网络应用程序、用户账号(例如文件的使用)和存取权限(许可)的管理,它们都是与软件有关的网络管理问题;第二类是由构成网络的硬件所组成,
17、这一类包括工作站、服务器、网卡、路由器、网桥和集线器等等。通常情况下这些设备都离你所在的地方很远,正是由于这个原因,如果当设备有问题发生时网络管理员可以自动地被通知的话,那么一切事情都好办,但是路由器不会象用户那样当有一个应用程序问题发生时就可以打电话通知,为了解决这个问题,厂商们已经在一些设备中设立了网络管理的功能,这样就可以远程地询问它们的状态,同样能够让它们在有一种特定类型的事件发生时能够发出警告,这些设备通常被称为“智能”设备。14 9.3 网络管理协议及网络管理系统的组成 基于TCP/IP的网络管理包含两个部分:网络管理站(也叫管理进程,ManagerStation)和被管的网络单元
18、(也叫被管设备,NetworkElement)。被管设备种类繁多,管理站一般都是带有彩色监视器的工作站,可以显示所有被管设备的状态(例如连接是否掉线、各种连接上的流量状况等)。管理进程和代理进程之间的通信可以有两种方式,一种是管理进程向代理进程发出请求,询问一个具体的参数值;另外一种方式是代理进程主动向管理进程报告有某些重要的事件发生。基于TCP/IP的网络管理包含3个组成部分:(1)一个管理信息库MIB(ManagementInformationBase),管理信息库包含所有代理进程的所有可被查询和修改的参数。(2)关于MIB的一套公用的结构和表示符号,叫做管理信息结构SMI(Structu
19、reofManagementInformation)。(3)管理进程和代理进程之间的通信协议,叫做简单网络管理协议SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol)。SNMP体系SNMP采用了Client/Server模型的特殊形式代理/管理站模型,对网络的管理与维护是通过管理工作站与SNMP代理间的交互工作完成的。每个SNMP从代理负责回答SNMP管理工作站(主代理)关于MIB定义信息的各种查询。215 9.3 网络管理协议及网络管理系统的组成3SNMP报文种类SNMP代理和管理站通过SNMP协议中的标准消息进行通信,每个消息都是一个单独的数据报。SNMP使用UDP(
20、用户数据报协议)作为第四层协议(传输协议),进行无连接操作。SNMP规定了5种协议消息(也就是SNMP报文),用来在管理进程和代理之间的交换。(1)get-request操作:从代理进程处提取一个或多个参数值。(2)get-next-request操作:从代理进程处提取一个或多个参数的下一个参数值。(3)set-request操作:设置代理进程的一个或多个参数值。(4)get-response操作:返回的一个或多个参数值。这个操作是由代理进程发出的,它是前面3种操作的响应操作。(5)trap操作:代理进程主动发出的报文,通知管理进程有某些事情发生。前面的三个操作是由管理进程向代理进程发出的,后
21、面两个是代理进程发给管理进程的(为简化起见,前面3个操作今后叫做get、get-next和set操作)。图9-1描述了这5种操作。图9-1 SNMP的五种操作16 9.3 网络管理协议及网络管理系统的组成图9-2 SNMP报文的格式SNMP报文格式SNMP报文包含两个部分:SNMP报头和协议数据单元PDU,数据报结构如图9-2所示。版本识别符(VersionIdentifier):确保SNMP代理使用相同的协议,每个SNMP代理都直接抛弃与自己协议版本不同的数据报。共同体名(CommunityName):用于SNMP从代理对SNMP管理站进行认证,如果网络配置成要求验证时,SNMP从代理将对团
22、体名和管理站的IP地址进行认证,如果失败,SNMP从代理将向管理站发送一个认证失败的Trap消息。协议数据单元(PDU):指明了SNMP的消息类型及其相关参数。417 9.3 网络管理协议及网络管理系统的组成管理信息库MIB管理信息库MIB,就是所有代理进程包含的能够被管理进程进行查询和设置的信息的结构,IETF规定的管理信息库MIB的一套公用的结构与表示符号称之为SMI,其中定义了可访问的网络设备及其属性,由对象标识符OID(ObjectIdentifier)唯一指定,如图9-3所示。对象标识是一种数据类型,它指明一种“授权”命名的对象,“授权”的意思就是这些标识不是随便分配的,它是由一些权
23、威机构进行管理和分配的。对象标识是一个整数序列,以点“.”分隔,这些整数构成一个树型结构,对象标识从树的顶部开始,顶部没有标识,以root表示。MIB是一个树形结构,SNMP协议消息通过遍历MIB树形目录中的节点来访问网络中的设备。5图9-3 管理信息库中的对象标识18 9.3 网络管理协议及网络管理系统的组成Windows Server 2003下创建SNMP服务(1)安装SNMP服务打开“开始”菜单,选择“控制面板”,单击“添加/删除程序”,在“添加/删除程序”对话框中单击“添加/删除Windows组件”,在“Windows组件向导”中“Windows组件”页中,单击“管理和监视工具”,然
24、后单击“详细信息”,在“管理和监视工具”对话框中,选择“简单网络管理协议”选项,然后单击“确定”按钮。在“Windows组件”页中,单击“下一步”按钮,当提示需要其他文件时,插入WindowsServer2003安装盘,当WindowsServer2003配置好所有的设置时,单击“完成”按钮。(2)配置SNMP服务的安全性、代理和陷阱从“管理工具”菜单中打开“计算机管理”,在“计算机管理”中,展开“服务和应用程序”,然后在控制台树中单击“服务”,在“详细信息”窗格中,右击“SNMPService”,然后单击“属性”,在SNMP服务的“属性”对话框中,单击“安全”、“代理”和“陷阱”选项卡进行设
25、置。代理服务选项有:物理(主机管理所有物理设备),应用程序(主机所有用到TCP/IP的应用程序,应该始终选中该选项),数据连接和子网(主机管理网络),Internet(主机作为IP网关),端对端(主机是IP主机,应该始终选择该选项),如图9-4所示。6图9-4 配置SNMP服务19 Contents 第9章 网络管理网络管理概述9.1网络管理的功能9.2网络管理协议及网络管理系统的组成9.3网络故障诊断和维护方法9.4目录Contents网络故障维护命令9.5网络故障管理工具9.6常见局域网故障9.720 9.4 网络故障诊断和维护方法为了降低设计的复杂性,增强通用性和兼容性,计算机网络都设计
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