摘  要： 針對家庭網(wǎng)絡終端設備的復雜性和業(yè)務的多樣性引發(fā)的終端管理問題，在研究各網(wǎng)絡管理協(xié)議的基礎(chǔ)上，著重介紹了管理體系協(xié)議TR069規(guī)定的網(wǎng)管構(gòu)架、網(wǎng)管功能及其安全性。
關(guān)鍵詞： 家庭網(wǎng)絡；遠程管理；協(xié)議

　　隨著寬帶市場的高速發(fā)展、寬帶用戶的增多和寬帶接入網(wǎng)絡的增大，寬帶業(yè)務的開戶、管理和維護問題也越來越突出，越來越迫切。作為寬帶網(wǎng)絡接入設備的用戶端設備，由于數(shù)量眾多、布放分散，它的放號、維護、診斷和升級都需要運營商的維護工程師上門服務，使其成為寬帶接入網(wǎng)絡運維問題中的最突出問題。為了有效降低運維成本，提高用戶滿意度，在傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡設備的管理框架、商業(yè)模式和業(yè)務流程內(nèi)，構(gòu)建一個低成本、高效率的寬帶運營管理系統(tǒng)，己經(jīng)成為寬帶接入市場的重要問題。而對數(shù)量最多、故障最為集中的用戶端設備的遠程集中管理維護系統(tǒng)，則成為重中之重的問題。可見，終端設備的遠程管理和維護是非常必要的[1]。
　　從目前運營商的需求來看，家庭網(wǎng)絡管理的任務包括：狀態(tài)管理，監(jiān)視聯(lián)網(wǎng)家電運行狀態(tài)；設備控制，通過家庭網(wǎng)絡遠程控制聯(lián)網(wǎng)家電；服務管理，自動發(fā)現(xiàn)和配置聯(lián)網(wǎng)家電提供的服務；名字管理，在家庭網(wǎng)絡中維護一個可以唯一標志聯(lián)網(wǎng)家電的名字空間。下面將對家庭網(wǎng)絡設備遠程管理的相關(guān)技術(shù)進行介紹。
1  家庭網(wǎng)絡設備遠程管理的相關(guān)協(xié)議
　　家庭網(wǎng)絡設備遠程管理需要解決的技術(shù)問題主要是管理通道和管理協(xié)議。遠程管理的信息承載在IP包上，管理通道問題主要是解決如何傳送承載管理信息的IP包，這主要與具體的接入技術(shù)相關(guān)。如何保證管理通道的可用性和管理通道的帶寬是目前相關(guān)接入技術(shù)需要解決的問題。管理協(xié)議主要是指IP層之上的管理內(nèi)容傳送協(xié)議。管理協(xié)議的選擇主要需要權(quán)衡安全性和協(xié)議復雜性。目前主要是DSL FORUM制定的TR-069。
1.1  簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP
　　1987年11月發(fā)布的簡單網(wǎng)關(guān)監(jiān)控協(xié)議SGMP(Simple Gateway Monitoring Pratocol)，成為第一個專門為網(wǎng)絡管理提出的協(xié)議。該協(xié)議提出了直接監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的方法。簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP(Simp1e Network Management Protocol)建立在SGMP的基礎(chǔ)上，SNMP最初只是作為一種臨時解決方案被提出，但如今已經(jīng)成為了事實標準，而且是目前最常用的環(huán)境管理協(xié)議，它最重要的思想是要盡可能簡單。SNMP首先是由Internet工程任務組織IETF的研究小組為了解決Internet上的路由器管理問題而提出的。SNMP提供了一種從運行網(wǎng)絡管理軟件的中央計算機來管理網(wǎng)絡設備的方法，并提供了一種從網(wǎng)絡上的設備中收集網(wǎng)絡管理信息的方法，也為設備向網(wǎng)絡管理工作站報告問題和錯誤提供了一種方法。 
　　隨著未來的網(wǎng)絡管理智能化趨勢，網(wǎng)絡規(guī)模日趨加大、設備種類更加復雜、需要更強大功能，網(wǎng)絡管理協(xié)議也會隨之作相應變動，這些都需要更多的安全作保障。然而，在SNMP的整個應用過程中，出現(xiàn)了許多安全方面的問題。SNM-Pvl和SNM-Pv2協(xié)議仍存在內(nèi)容被篡改等漏洞，雖然SNM-Pv3協(xié)議就安全方面做了很大的努力，但由于復雜性使其推廣受到限制[2]。
1.2  家庭網(wǎng)絡管理協(xié)議HNMP
　　針對家庭網(wǎng)絡的特定結(jié)構(gòu)以及SNMP的簡單性，有人提出了一個新的家庭網(wǎng)絡管理協(xié)議HNMP(Home Network Management Protocol)，它把SNMP協(xié)議延伸到家庭網(wǎng)絡。HNMP模型對家庭內(nèi)部網(wǎng)絡進行管理，不僅可以描述各種各樣的家電設備參數(shù)，并對其進行管理，而且具有簡單、無需用戶自己配置的特點，可以達到即插即用的效果，為遠程控制家庭信息設備打下了基礎(chǔ)。它的主要功能是管理聯(lián)網(wǎng)家電的運行狀態(tài)，并且和SNMP模型兼容。但是對于網(wǎng)絡接入和網(wǎng)絡服務分離的接入網(wǎng)模型(目前國外一般都屬于這種模型)，SNMP這種集中式的網(wǎng)絡管理協(xié)議并不能滿足要求，這就需要一種新的管理模型[3]。
1.3  改進的家庭網(wǎng)絡管理協(xié)議EXHNMP
　　與一般的網(wǎng)絡管理相比，家庭網(wǎng)絡管理不僅是對聯(lián)網(wǎng)家電的狀態(tài)和行為進行管理，還要對聯(lián)網(wǎng)家電能提供的服務進行管理。在家庭網(wǎng)絡中，不同的聯(lián)網(wǎng)家電提供五花八門的服務，這些服務之間可能還有復雜的依賴關(guān)系，同時，家庭網(wǎng)絡中的服務的配置必須是自動完成的，不需要人為干預，需要是家庭網(wǎng)絡的管理協(xié)議能夠自動發(fā)現(xiàn)和配置家庭網(wǎng)絡上的這些服務。HNMP考慮了聯(lián)網(wǎng)家電的運行狀態(tài)的管理，并沒有考慮家庭網(wǎng)絡上服務的管理。針對此局限性，對HNMP協(xié)議進行了改進和擴展得出EXHNMP。
　　EXHNMP是一個分布式的家庭網(wǎng)絡管理協(xié)議，聯(lián)網(wǎng)家電可以對等地直接控制網(wǎng)絡上的其他聯(lián)網(wǎng)家電；EXHNMP還引入了簡單的服務管理，聯(lián)網(wǎng)家電可以根據(jù)任務自動選擇適當?shù)姆?；EXHNMP是對家庭通過由管理信息庫(MIB)中擴展的管理對象描述的服務，EXHNMP使得聯(lián)網(wǎng)家電對家庭網(wǎng)絡上的服務進行檢索和匹配并根據(jù)要完成的任務查找適當?shù)姆占捌涮峁┱摺Ｊ聦嵣?，EXHNMP中對MIB的服務對象的描述還相對簡單，不能精確地定義服務的細節(jié)，因此服務的匹配不能非常準確[4]。
1.4  CPE廣域網(wǎng)管理協(xié)議
　　TR-069協(xié)議是當今寬帶領(lǐng)域最受關(guān)注的管理體系協(xié)議，其全稱為“CPE廣域網(wǎng)管理協(xié)議”。它在2004年5月由DSL Forum提出，并且還在不斷地更新中。它規(guī)定了家庭網(wǎng)關(guān)進行遠程管理配置時的通用框架和協(xié)議，用于從網(wǎng)絡側(cè)對家庭網(wǎng)關(guān)進行遠程集中管理。該協(xié)議支持對設備的自動配置，軟件和固件的升級管理，以及監(jiān)測設備的狀態(tài)和性能，并能對設備故障進行診斷。TR-069協(xié)議可以認為是DSL Forum關(guān)于家庭網(wǎng)絡一系列設備遠程管理的基礎(chǔ)，在支持設備遠程管理方面具有很大的優(yōu)勢。該協(xié)議正成為各設備運營商在采購設備時，要求設備必須支持的管理協(xié)議。因此，為使各種家庭設備特別是家庭網(wǎng)關(guān)設備支持遠程管理的功能，TR-069協(xié)議采用了成熟的通信協(xié)議，開放的面向?qū)ο蟮墓芾硇畔⒓軜?gòu)，具有強大的靈活性和可擴充能力[5]。
2 TR-069協(xié)議
　　TR-069廣域網(wǎng)絡自動管理協(xié)議是DSL論壇定義的終端管理框架的一部分，TR-069 CPE廣域網(wǎng)絡自動管理協(xié)議負責三層以上復雜業(yè)務的配置過程。它的核心思想是通過定義一套ACS和CPE之間自動協(xié)商交互協(xié)議，實現(xiàn)終端的自動配置的過程。TR-069規(guī)范主要由自動配置管理服務器(ACS)、用戶駐地設備(CPE，即被管終端)、業(yè)務配置管理服務器以及一些必要的管理接口組成。它通過定義一套ACS和CPE之間自動協(xié)商交互協(xié)議，實現(xiàn)終端的自動配置和動態(tài)的業(yè)務發(fā)放，軟件/固件映像管理與升級，狀態(tài)、性能監(jiān)視以及診斷功能[6]。
　　基于TR-069的網(wǎng)管構(gòu)架如圖1所示，宏觀上主要有2個接口，一個是完成從業(yè)務或服務提供商向ACS下發(fā)業(yè)務配置的北向接口(ACS Northbound Interface)，另外一個是完成從ACS到CPE配置管理的南向接口(ACS Southbound Interface)。

　　TR-069設備廣域網(wǎng)配置管理框架是一種被動式的管理模型，與SNMP主動管理模式不一樣，它不要求設備一直在線，也不需要檢測終端設備是否在線，所有的請求都由終端設備發(fā)起，服務器只是被動地處理請求，能夠適應終端設備數(shù)量巨大、地域分散的特點，具有更好的魯棒性和適應性。
2.1 TR-069協(xié)議棧結(jié)構(gòu)
　　 TR-069協(xié)議采用了許多現(xiàn)存的、標準的協(xié)議以獲得最廣泛的設備支持。采用IP協(xié)議來保證TR-069協(xié)議獨立于網(wǎng)絡傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)，采用SOAP協(xié)議來保證TR-069設備具有互操作能力，采用XML來對設備和服務進行統(tǒng)一的描述， 采用HTTP協(xié)議來進行TR-069設備的信息交互，采用RPC方法實現(xiàn)CPE與ACS之間的交互，采用SSL/TLS增加網(wǎng)絡傳輸?shù)陌踩?。采用這些現(xiàn)存的、廣泛應用的協(xié)議能減少開發(fā)TR-069設備的工作量，使TR-069設備更好地融入現(xiàn)有網(wǎng)絡。CPE WAN管理協(xié)議中定義的協(xié)議棧如表1所示。

　　TR-069協(xié)議中使用的這些成熟層次之間有非常緊密的聯(lián)系。TR-069協(xié)議的最終目的是建立一個可用的設備管理應用協(xié)議，它是一個多層協(xié)議構(gòu)成的框架體系，每一層都以相鄰的下層為基礎(chǔ)，同時又是相鄰上層的基礎(chǔ)。TCP/IP是通用的互聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議；SSL/TLS則是出于安全的考慮，屬于可選的協(xié)議層次；HTTP則是標準的傳輸會話協(xié)議，用于客戶端與服務器的會話管理，而SOAP則是用于對上層應用協(xié)議內(nèi)容的編碼。由此可見這些協(xié)議層次是一個完整的網(wǎng)絡應用協(xié)議的典型結(jié)構(gòu)，功能完善，結(jié)構(gòu)簡潔明了，它們是缺一不可的整體。
2.2  基于TR-069實現(xiàn)的網(wǎng)管功能
　　TR-069協(xié)議的管理內(nèi)容包括設備的自動配置及動態(tài)業(yè)務發(fā)放、軟件/固件升級、狀態(tài)和性能監(jiān)測以及故障診斷。
　　(1)設備的自動配置及業(yè)務動態(tài)發(fā)放
    　CPE在與ACS利用TR-069協(xié)議進行交互過程中對自己做出標識(例如型號、版本等)，而ACS則根據(jù)這些特定的標識設定特定的規(guī)則，對某個特定的用戶或者某類特定的設備進行配置信息的更新或者業(yè)務的發(fā)放。在該協(xié)議中，CPE在開機后自動請求ACS中的配置信息，而ACS也可在任意需要的時刻主動進行配置或者業(yè)務下發(fā)。通過這樣的設置，用戶可以實現(xiàn)對設備的“零配置安裝”，而ACS可以從WAN側(cè)動態(tài)地監(jiān)控設備參數(shù)的改變。
    　(2)設備的軟件或固件升級
    　由于ACS可以識別CPE的設備標志以及其軟件的版本號，所以ACS一旦發(fā)現(xiàn)CPE的軟件或者固件需要升級時，就會要求CPE遠程更新其軟件或固件。由于在TR-069協(xié)議中提供了文件下載的功能，因此ACS指定新的軟件或者固件文件的地址，讓CPE到指定位置下載文件即可，CPE在文件下載結(jié)束后會通告ACS文件下載的結(jié)果。
　　(3)設備的狀態(tài)和性能監(jiān)測
    　ACS通過協(xié)議規(guī)定的RPC方法讀取CPE中參數(shù)的值，從而可以監(jiān)控設備的當前狀態(tài)，以判定設備當前是否處于正常工作狀態(tài)。同時ACS通過對一些反應CPE性能狀態(tài)的參數(shù)的檢測，也可以知道CPE性能是否變壞。
　　(4)故障診斷
    　TR-069中定義了一系列的參數(shù)用于設備故障的診斷，當設備發(fā)生故障后，可以讀取相應的參數(shù)來診斷故障的發(fā)生。ACS也可以通過要求CPE上傳設備的日志文件來分析CPE的歷史狀態(tài)和操作等，以更好地找到故障發(fā)生的原因，從而能對設備做有針對性的修復，降低設備的故障率。
2.3 TR-069協(xié)議的安全性
    　由于TR-069是一個遠程設備管理協(xié)議，所以CPE和ACS間通信的安全性是很重要的。因此，TR-069推薦使用SSL/TLS安全套接口層協(xié)議。SSL是一種安全通信協(xié)議，它提供了2臺計算機之間的安全連接，對整個會話進行了加密，從而保證了安全傳輸。SSL協(xié)議建立在可靠的TCP傳輸控制協(xié)議之上，與上層協(xié)議無關(guān)，各種應用層協(xié)議(如：HTTP、FTP、TELNET等)能通過SSL協(xié)議進行透明傳輸。在TR-069協(xié)議中采用SSL/TLS和TCP有以下一些限制：SSL/TLS的版本必須是SSL3.0或者TLS1.0，并且加密算法長度要大于或等于128位；CPE必須用ACS提供的證書認證ACS；ACS可以接收一個有效的CPE提供的證書來認證CPE，但是如果CPE不提供證書，ACS必須允許SSL/TLS連接建立。
　　采用SSL/TLS的方法雖然可以解決通信安全性的問題，但是在TR-069中卻將此協(xié)議作為可選而不是必須的。這是因為SSL在實現(xiàn)時需要的代碼量比較大，增大了整個協(xié)議的復雜度，需要更大的存儲器容量，而這對一般的數(shù)字家庭設備來說是很寶貴的資源。因此，TR-069采用HTTP的摘要認證來作為SSL的補充，即：如果不使用SSL來保證通信安全性，ACS必須對CPE采用HTTP的摘要認證方式進行認證。
　　本文通過對設備遠程管理相關(guān)協(xié)議的優(yōu)劣做了詳細的研究后，從協(xié)議棧結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)的網(wǎng)管功能及其安全性，重點介紹了目前寬帶領(lǐng)域最受關(guān)注的管理體系協(xié)議TR-069。雖然通過部署基于TR-069的網(wǎng)管系統(tǒng)，可以在很大程度上減少用戶的配置和管理工作，提高設備的易用性和可管理性，便于家庭網(wǎng)絡中設備的快速部署和業(yè)務的迅速開展。但從協(xié)議目前的發(fā)展情況來看，TR-069仍然處于一個不斷完善的過程中，在業(yè)務參數(shù)模型上還需要加入對更多的終端業(yè)務和特性的支持。
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