摘 要： 隨著互聯(lián)網(wǎng)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴(kuò)大，新的一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更具靈活性、開(kāi)放性和可擴(kuò)展性，如何對(duì)這些新興的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行有效管理，是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題之一。文章針對(duì)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(xì)論述了基于AgentX協(xié)議CE端子代理的設(shè)計(jì)與實(shí)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴(kuò)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(duì)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(kāi)放性，使用戶可根據(jù)所開(kāi)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)化組織進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使得每個(gè)模塊可由不同廠家獨(dú)立研究開(kāi)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)件FE(Forwarding Element)與控制件CE(Control Element)分離的開(kāi)放可編程路由器體系結(jié)構(gòu)正是基于這樣一個(gè)歷史背景下提出來(lái)的，它滿足新一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所提出的開(kāi)放性、可擴(kuò)展性和可編程性的要求。為此，實(shí)現(xiàn)對(duì)ForCES路由器的有效管理，迫切要求開(kāi)發(fā)一個(gè)具有可擴(kuò)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(xiàng)目“ForCES路由器的開(kāi)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(xì)論述了基于AgentX協(xié)議CE端子代理設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，最后給出測(cè)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(gè)工作組，它專門研究開(kāi)放編程的IP路由器的體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議問(wèn)題，是當(dāng)前開(kāi)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(guò)把網(wǎng)絡(luò)組件的控制模塊和轉(zhuǎn)發(fā)模塊分離來(lái)加快網(wǎng)絡(luò)升級(jí)以及新業(yè)務(wù)的展開(kāi)。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(gè)網(wǎng)絡(luò)單元NE（Network Element）作為一個(gè)獨(dú)立的管理實(shí)體，從外部看，一個(gè)NE就相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)路由或者交換設(shè)備。由圖1可以看出，一個(gè)NE由一個(gè)或多個(gè)CE和一個(gè)或多個(gè)FE組成，CE和FE間的通信按照ForCES協(xié)議的規(guī)定來(lái)完成，這個(gè)連接點(diǎn)稱為Fp參考點(diǎn)。
2 ForCES路由器中CE端Subagent的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 AgentX協(xié)議原理
AgentX[2]工作組定義了標(biāo)準(zhǔn)的可擴(kuò)展的SNMP代理框架，即AgentX協(xié)議。它定義了SNMP代理中的兩個(gè)不同的實(shí)體：主代理（master agent）和子代理（subagent）。AgentX正是用于這兩種實(shí)體間的通信，它允許多個(gè)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(kuò)展的、動(dòng)態(tài)的對(duì)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(bào)文，對(duì)報(bào)文進(jìn)行BER編碼或解碼，執(zhí)行SNMP訪問(wèn)控制策略，但幾乎不訪問(wèn)管理信息。
(2)AgentX主代理引擎：接收并發(fā)送Agent－PDU。
(3)管理注冊(cè)功能：為子代理創(chuàng)建會(huì)話、注冊(cè)MIB樹(shù)、OID索引分配及對(duì)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(bào)文語(yǔ)義轉(zhuǎn)化為AgentX-PDU，并根據(jù)注冊(cè)的MIB子樹(shù)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(bào)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(qǐng)注冊(cè)處理功能：向主代理申請(qǐng)會(huì)話的創(chuàng)建與撤銷、MIB子樹(shù)的注冊(cè)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(duì)象的訪問(wèn)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(dāng)通過(guò)與CE交互來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣做的目的是使得ForCES路由器對(duì)外呈現(xiàn)為一個(gè)整體的功能設(shè)備。因此，F(xiàn)orCES框架建議SNMP代理由CE來(lái)實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)E則將收到的SNMP消息重定向到負(fù)責(zé)它們的CE。
根據(jù)ForCES對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的需求及其體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出基于AgentX的網(wǎng)絡(luò)管理方案，框架如圖2所示。整個(gè)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(jìn)行二次開(kāi)發(fā)；CE作為子代理采用AgentX＋＋的軟件包進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，MIB分布于各個(gè)子代理上，由CE負(fù)責(zé)維護(hù)。SNMP服務(wù)器和CE端通過(guò)虛接口(VIP)連接，這個(gè)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(duì)應(yīng)的關(guān)系。此方案中，F(xiàn)orCES協(xié)議要為SNMP開(kāi)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(guò)ForCES協(xié)議重定向到CE，CE通過(guò)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議AgentX與CE上的子代理交互，由子代理通過(guò)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(jì)主要考慮到收集CE和FE端被管理對(duì)象的管理信息，通過(guò)主代理響應(yīng)管理站的查詢和更新請(qǐng)求，必要時(shí)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(duì)象之間的通信，向主代理發(fā)起AgentX任務(wù)，向主代理注冊(cè)所負(fù)責(zé)的MIB區(qū)域，并要求通信接口簡(jiǎn)單易擴(kuò)展；(2)信息獲取和管理功能，及時(shí)準(zhǔn)確地獲取CE端和FE端被管理對(duì)象的被管理信息，并盡量減少子代理與被管理對(duì)象之間的交互，盡量減少影響被管理對(duì)象本身的性能，實(shí)例化CE和FE的被管理對(duì)象，對(duì)被管理對(duì)象的各個(gè)變量執(zhí)行管理操作；(3)實(shí)時(shí)查詢功能，由于FE每個(gè)接口事件的統(tǒng)計(jì)信息是動(dòng)態(tài)的，CE維護(hù)這樣一組動(dòng)態(tài)的信息，必須實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新這組信息才能監(jiān)控FE上真實(shí)的信息，所以不采用FE定時(shí)上報(bào)CE的機(jī)制，而是采用CE根據(jù)需要實(shí)時(shí)詢問(wèn)FE的機(jī)制。把FE處每個(gè)接口事件的統(tǒng)計(jì)信息做成一張表if_table的形式，通過(guò)調(diào)用do_update( )函數(shù)來(lái)完成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新if_table中任意節(jié)點(diǎn)的值;(4)日志功能，記錄子代理本身的啟動(dòng)、關(guān)閉以及狀態(tài)信息，以便出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能盡快定位錯(cuò)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(dān)負(fù)的責(zé)任是能夠管理并監(jiān)控FE的性能(比如FE各個(gè)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(jì)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(gè)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(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理者發(fā)送SNMP消息時(shí)，F(xiàn)E接收SNMP消息，加上FE 身份證明(FE ID)及其端口號(hào)(port ID)后通過(guò)TML（Translation Mapping Layer）被重定向到CE，CE去掉兩個(gè)ID將SNMP轉(zhuǎn)發(fā)給主代理，即SNMP服務(wù)器，SNMP服務(wù)器通過(guò)AgentX協(xié)議與CE上的子代理通信，若是：(1)取CE MIB，子代理通過(guò)“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(guò)ForCES協(xié)議與FE通信，通過(guò)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(guò)“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(cè)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(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)監(jiān)測(cè)FE接口的流量信息，目的是為了驗(yàn)證CE端Subagent模塊能否配合ForCES體系結(jié)構(gòu)正常工作。
3.1 測(cè)試平臺(tái)的搭建
前面分析了方案、CE端Subagent的體系結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)機(jī)制。這一節(jié)主要以實(shí)踐的方式來(lái)驗(yàn)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(kāi)發(fā)板作為轉(zhuǎn)發(fā)件FE、通用PC機(jī)作為CE控制器和一臺(tái)通用PC機(jī)作為SNMP服務(wù)器構(gòu)建ForCES 路由器，其網(wǎng)絡(luò)管理的測(cè)試平臺(tái)如圖5所示。
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3.2 結(jié)果分析
下面通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)看CE端Subagent在ForCES路由器中是否能正常監(jiān)測(cè)FE接口的信息流量，圖6給出了實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果，其中interfaces.ifTable.ifInUcastPkts.1表示FE端第一個(gè)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(gè)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(guò)ForCES協(xié)議實(shí)時(shí)監(jiān)控到FE端單播數(shù)據(jù)包輸入、輸出情況，從而驗(yàn)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(hù)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(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了向FE實(shí)時(shí)讀取MIB值的機(jī)制，為ForCES路由器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)邁出了重要的一步。
參考文獻(xiàn)
[1] DORIA A(co-editor). ForCES protocol specification draftietf-forces-protocol-02.txt.[DB/? OL],http://www.sstanamera.com/~forces/Drafts/draft-ietf-forces-protocol-02.txt, Feb 2005
[2] DANIELE M,WIJNEN B,FRANCISCO E D.Agent extensibility (AgentX) protocol version?1. RFC 2741 [DB/OL], http://www.faqs.org/rfcs/rfc2741.html, Jan.2000.
[3] YANG L, DANTU R. Forwarding and control?element separation(ForCES) framework.RFC-3746,April, 2004, http://www.faqs.org/rfcs/rfc3746.html
[4]?Network Working Group A. Doria. ForCES protocol specification draft?ietf-forces-protocol-02.txt. February 20，2005.http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-forces-protocol-02.
[5]?YANG L, HALPERN J, GOPAL R, et al. ForCES forwarding element model draft-ietf-forces-model-04.
?August 2005,http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietfforces-model-04.