嵌入式SNMP衛星網管代理軟件設計

李 想

(中國電子科技集團公司第五十四研究所,河北石家莊050081)

0 引言

隨著衛星通信的迅猛發展,衛星通信網絡逐漸呈現規模大、結構復雜的趨勢,網管對衛星網絡規劃和資源分配的重要意義日益顯現。網管代理是實現網管對所需信息進行收集和下發的基礎,避免了所有站點網管信息的采集全部依賴于中心的管理站,降低了網絡流量,避免了網絡阻塞;同時利于多站點的統一管理、合理分配信道資源,在衛星通信中具有重要意義。在Red Hat Linux 2.6.4環境下,使用agent++、snmp++開發包實現基于SNMP協議嵌入式網管代理軟件(Agent),很好地實現了信息管理。

1 網管代理軟件設計

衛星通信網管代理主要作用是搭建中心站與小站之間聯系的橋梁。現階段衛通站中被管理設備多采用適合自己的串口通信協議,而網管中心也只提供唯一的對外接口,協議不統一造成了網絡設計、系統集成的困難。使用統一的網管代理設備進行協議轉換,對上級網管接口采用SNMP協議格式,使管理信息的傳輸具有統一的標準。

設計完成的代理程序具有如下技術特性:

①代理性。Agent能代表用戶完成某些工作或與被管理設備進行通信,主要體現在衛通子站網管代理與設備監控軟件進行通信,根據要求上報設備狀態;進行按需分配(DAMA)方式分配資源等;

②獨立性。Agent本身是一個獨立實體,能不依賴管理服務器監控各設備狀態,并與網管中心數據交互;

③主動性。Agent能根據用戶的需求,適應環境的變化主動為用戶提供服務;

④直觀性。Agent內嵌設備監控web server,能夠通過網頁監控本地設備,提交各種業務申請,顯示下發信息。

2 網管代理軟件工作原理與實現

2.1 軟件工作原理

嵌入式網管代理軟件采用B/S軟件構架,運行在ARM硬件平臺上,通過RS485、RS232串口監控站內設備,操作人員可以通過IP地址訪問網管代理Web服務器,通過網頁完成對衛通站內各設備的監控以及衛通站主要指標監視。根據網絡劃分修改XML文件,轉變站角色。與此同時,自動接收網管中心各種SNMP類型請求,根據業務類型做出相應處理,工作流程如圖1所示。

圖1 網管代理設計方框圖

2.2 網管代理軟件實現

2.2.1 設備監控Web服務器

使用GoAhead Web服務器,通過CGI進程,定義的ASP、form函數實現頁面與服務器之間的數據交互。通過C語言編輯實現其功能,采用自動輪詢的機制,實時監視設備狀態。HTML語言設計的監控網頁增加了密碼管理、權限管理和容錯處理,不同權限口令登錄操作權限不同,輸入超出范圍提示用戶,令使用更加安全、人性化。

2.2.2 MIB庫的創建

MIB庫即“管理信息庫”,基于編碼規則的抽象語法規則1(ASN.1)的語法來描述,是網絡管理數據的標準。在這個標準里管理信息結構與標識(SMI)規定了每一個對象或表項都有對象類型、語法、存取和狀態4個屬性。

網管代理的MIB采用樹形結構組織,MIB中每個對象都被賦予一個對象標識符(OID)來命名對象。對象標識符能夠唯一標識某個對象,其值由一個整數序列構成。針對在衛通站中同一類型的設備可能有多臺的情況對MIB樹進行拓展。將同種設備定義成一個類作為MIB樹的一個子葉,相同參數定義成一個參數組,且每個參數的OID唯一。可以將每個參數組看作由設備葉子節點組成的縱向列表,這樣就生成了一個設備子樹,主線程會在初始化中根據配置文件中設備的數量自動生成列表。例如:3臺同類調制解調器設備的modemTemperaturehigh參數組對應著列表中的1列,OID分別是1.6.9.4.62.1.1、1.6.9.4.62.1.2 和1.6.9.4.62.1.3,modemTemperaturelow同理作為列表中的一列,相關代碼如下:

2.2.3 SNMP代理軟件通信模塊

(1)Socket通信端口

UDP協議傳輸具有網絡資源開銷較小、數據處理速度快的優點,在對數據安全性要求不高的情況下,采用UDP協議是一個非常不錯的選擇。網管代理軟件Socket通信時在數據幀中加入幀長、設備的類型、地址和校驗等會使UDP變得靈活而可靠,保證了數據實時性、準確性,整體流程如圖2所示。

圖2 進程間的通信流程

網管代理設備各模塊間廣泛使用UDP通信方式,發送線程使用UDP廣播方式傳遞數據,便于本地界面顯示、上報設備狀態同步進行,接收線程創建Socket采用地址重用的方式,使多線程間用相同端口號進行接收,簡化了代碼設計,其方法如下:

①創建Socket端口:

②發送、接收數據:通過調用sendto()、recv()函數發送、接收數據報。

(2)隊列初始化

隊列在串口通信、socket通信和數據存儲中起著重要作用,通信數據隊列避免了收發阻塞現象出現。設備隊列根據設備類型分配存儲空間,便于數據幀解析后填充,通過遍歷隊列,取得所需監控設備的參數。

2.2.4 代理軟件SNMP協議處理模塊

SNMP協議處理模塊是一個單任務模塊,采用先進先出隊列,一次處理一個PDU(協議數據單元)。從網管中心接收消息后,對其進行語法分析,將其轉換成內部數據結構,驗證版本號、認證信息。將收到MIB變量對應成本地格式,判斷請求的MIB對象是否在代理的MIB樹中,如果存在,調用對應的MIB變量處理例程來處理。命令執行完后,再將內部數據格式轉換回 ASN.1格式創建響應 PDU,調用Socket的sendto()函數將消息發出。

3 軟件仿真與測試結果

3.1 軟件仿真

將一臺調制解調器通過RS485接口與網管代理設備進行連接。使用PC模擬網管中心,使用HP的Mib Browser軟件進行Get、Set操作測試;登錄網管代理Web頁面,以主動申請資源、入退網功能為測試用例,進行Trap功能測試。物理連接關系如圖 3所示。

圖3 仿真環境連接關系

3.2 測試結果

通過對Mib Browser、Ethereal軟件捕獲的SNMP協議網絡數據包進行分析,對OID為1.6.9.4.62.1.1(調制解調器參數OID)的對象值獲取及修改成功;網管計算機收到OID為1.6.9.4.100.1(入退網功能OID)、1.6.9.4.200.1(主動申請資源功能OID)的Trap請求,數據正確,返回成功應答。分析結果表明,網管代理軟件實現了 Get、Set、Trap三大核心功能。

4 結束語

針對衛通地球站的具體需求設計并實現了基于SNMP協議的網管代理,成為衛通網絡的重要組成部分。該代理軟件在工程上廣泛應用,極大提高了整個網管系統的工作效率,能夠在網管系統信息流量較大時穩定工作。實現了對整個網絡的資源分配、全網規劃以及子站管理。

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