现有的网络监控软件存在着网络设备单一、软件操作复杂、价格过高、没有中文版本等问题,不利于集成商和客户的选择,如:Cisco Works 2000、Trensand(3Com)、Spectrum(Cabletron)等;而第三方通用网络管理软件通常版本单一、操作繁琐、对操作人员要求较高、众多功能不实用、对操作系统依赖严重,不能跨平台部署、单独开发、后续服务差、通用性差、价格昂贵,如:CA、IBM Tivoli NetView、HP OpenView等^{[ 3]}。一般校园网都按三层架构进行设计,分别是核心层(Core Level)、汇聚层(Convergence Level)、接入层(Access Level),如某高校的主干网络设备由1台SR8805路由器、2台SecPath1800F防火墙、2台S8512、4台S7506E、350台S3928TP-SI、E328、E352交换机等设备构成。由于多品牌网络设备的存在,给网络统一管理平台实施带来困难,单一厂商提供的软、硬件管理工具不能胜任多品牌的设备管理需要,且这些管理工具运行方式不同,多网络设备没有现代化监控手段,靠人工管理维护是不现实、不可行的,因而迫切需要寻找一个基于B/S方式的Web管理平台。笔者经过分析研究和实践,提出利用开源软件SNM作为网络设备监控平台,在多平台上实现了对所有网络设备进行统一管理,以图示化的方式在Web浏览器里直观地显示设备的运行状态,从而提高网络运行维护的效率。

影响常用主干网络设备性能的主要参数有:板载CPU负载、板载内存开销、接口类型、数量与速度、背板带宽、支持协议类型等。为了便于掌控网络设备的运行状态,通常从网络时延(Ping)、系统上线时间(sysUpTime)、网络接口使用(Network Usage)、CPU、Memory等方面对设备进行实时监控^{[ 4]}。

对网络设备进行监控,需要使用简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol, SNMP)。SNMP有三个版本,分别是V1、V2c、V3。在网络设备上启动SNMP Agent并设置只读community,网络管理员可以借此分析和管理设备以及网络通信量^{[ 5, 6]}。使用MG-SOFT MIB Browser软件获取设备的MIB 树中SNMP对象的OID(Object IDentifier),三个主要对象分别是:mib-2子树下system和interfaces以及private子树下的enterprises,如图1所示^{[ 7]}:

图1

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	图1 MG-SOFT MIB Browser软件的MIB Tree查询图

MG-SOFT MIB Browser软件通过“SNMP Protocol Preferences”设置SNMP的版本。选择对象并展开,通过“Prompt for OID…”获取相关对象的OID,如表1所示:

表1

表1

表1 网络设备MIB Tree相关节点OID对照表 节 点 OID 隶属于节点 sysUpTime 1.3.6.1.2.1.1.3.0 system ifInoctets 1.3.6.1.2.1.2.2.1.10.0 interfaces ifOutoctets 1.3.6.1.2.1.2.2.1.16.0 interfaces enterprises 1.3.6.1.4.1 private cpu 1.3.6.1.4.1.25506.2.6.1.1.1.1.6 enterprises memory 1.3.6.1.4.1.25506.2.6.1.1.1.1.10 enterprises

表1 网络设备MIB Tree相关节点OID对照表

RRDTool是由Tobi Oetiker创建^{[ 8]}。它是一种以固定大小的空间来存放数据的工具,RRDTool 所使用的数据库文件的后缀名是rrd。RRDTool在后台运行,定期轮询数据,并存储数据和允许创建图表。

RRDTool 的DST(Data Source Type)有5种:

(1)GAUGE:测量,表示实际的值;

(2)COUNTER:累计值,表示经过一个刷新周期的变化率;

(3)DERIVE:累计值,和COUNTER一样,唯一不同的是它不存在负值,最小值是0;

(4)ABSOLUTE:同COUNTER,但COUNTER可能Overflow(数值过大),所以会取绝对值,但COUNTER/DERIVE/ABSOLUTE 虽然都是取差值,但会再除以两次间隔间的秒数;

(5)COMPUTE: 表达式,比较特殊,它并不接受输入,能够引用其他DS(Data Source)并自动计算出某个值。

SNM是具有对计算设备和应用进行监测、图示和报警能力的一种工具。SNM可以对网络(Latency、Network Interfaces、Network Errors、CPU、Packet Accounting)、可连网的设备(Printers、UPS、Power、Environment)进行监控,支持多操作系统、多Web Server和多种浏览器。

SNM有两个程序文件,包括服务器程序snm.pl和浏览器程序snm.cgi。

服务器程序snm.pl的主要功能包括:

(1)加载然后验证配置和目标文件;

(2)在一定的时间间隔轮询目标;

(3)将数据写到RRD文件中(若不存在则创建它们);

(4)为不成功的查询和计量标准创建警报文件;

(5)发送电子邮件报警。

服务器程序在/rrd目录里为每个目标创建一个子目录。在每一个子目录里,为每个目标对象关联模板生成相应的*.rrd文件,如ifUsage.rrd、memory.rrd等。

浏览器程序snm.cgi的作用是创建图表,并通过Web浏览器显示它们,其主要功能是:

(1)每执行一次将创建新的或更新的原图的外在表现;

(2)生成新的图形;

(3)生成的数据和解析出的模板文件(.htmt)用于创建显示图形,可以通过标准的网络浏览器来显示输出;

(4)可以根据用户要求来查询和显示报警文件;

(5)可以根据用户要求来查询和显示最近100行的日志文件^{[ 2, 9]}。

在Windows 2003 Server上使用IIS 6.0作为 Web Server,安装Perl-5.10、RRDTool-1.2.30、SNM4.5等软件,搭建并配置运行环境。

(1)软件安装

下载ActivePerl-5.10.1.1006-MSWin32-x86-291086.msi、RRDTool-1.2.30-win32-perl510.zip、SNM-4.50.zip等软件并安装到相关目录里。

(2)服务器配置

安装并启动IIS,将Web主目录设置在C:\Inetpub\wwwroot,并配置应用程序CGI映射;执行install.pl,完成Web文件、配置文件复制;设置下graphs子目录的安全属性;设置IIS的Web 服务扩展,将 Perl CGI Extension设置成允许;以控制台方式运行SNM,在DOS提示符下输入snm.pl-c config.xml-t。

(3)SNM浏览器访问

在Web浏览器的URL中输入http://localhost/snm_net/snm.cgi,可以查看各类图示。

通过以上步骤可以完成网络监控平台的基本构建任务,如图2所示:

图2

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	图2 校园网主干网络监控平台

在Web界面上有5个菜单,分别是Status、Alert、Logs、Graphs、Online Help。所有监控对象均可在Graphs页面中进行查看,分别设计了Out Router、FireWall、Core Layer、Covergence Layer、Access Layer、Source Monitor等子菜单,分别监控相关设备,如图3所示:

图3

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	图3 校园网主干网络监控平台中图形菜单列表

完成SNM服务器运行环境搭建工作以后,还需要定义所要监控的对象ID(如“SR8805”)、监控的模板ID(如“sysUpTime”、“ifUsage”)、显示图形的类型(如“AREA”、“LINE1”)。在服务器程序snm.pl验证无误后,SNM才能进入正常的工作状态。

(1)配置文件定义

config.xml是snm.pl运行的主要配置文件,主要完成编码、语言、配置、应用、Web目录、日志文件路径的定义,并对报警、SNMP、image、graphs、font等进行相应的设置,主要脚本如下:

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>

<opt>

<language language="en" />

<config directory="C:\Program Files\snm_net" />

<a PPdirectory="C:\Program Files\snm_net" />

<web directory="C:\Inetpub\wwwroot\snm_net" />

<log file="C:\Inetpub\wwwroot\snm_net\log\snm.log" purge="7" />

<alerts>

……

</alerts>

<attributes frequency="24" />

<default frequency="300" timeout="3" />

<ping method="internal" />

<snmp port="161" retries="2" />

<image format="PNG" width="520" height="120" />

<graph font="C:\WINDOWS\Fonts\Verdana.ttf" font_color="555555" tab="30" />

</opt>

(2)设置targets.xml与graphs.xml

在targets.xml文件里定义target的ID(如“SR8805”)、ip_address(如“192.168.1.1”)、SNMP的版本(如“1”)、community(如“public”)、attributes(如“base,hrStorage”)、alert(如“2:email”)、templates(如“sysUpTime”)、DST(如“GAUGE”)等信息,所要监控的对象都需要在这里进行定义。

在graphs.xml里首先要引用在targets.xml文件中定义过的ID,确定在Web界面的“Graphs”菜单中出现的位置及菜单项;其次是定义图的坐标系;最后定义绘图格式(AERA-区域图、LINE-线条图)等。

(3)多个targets.xml和graphs.xml配置方法

从格式上看,targets.xml是由多个target构建的target集,graphs.xml是由多个对象的graph构建的graph集。这两个文件会随着监控对象、图形增多而变得冗长,维护时易出错。鉴于此,采用XML实体声明中声明外部实体的方法,实现在targets.xml和graphs.xml文件里配置多个targets和graphs文件,其结构如下:。采用“&+实体名”的方法调用外部实体,如&SR8805,然后单独编写SR8805.xml文件,并在其中分别定义对象和图形^{[ 10]}。采用此方法编写的targets.xml和graphs.xml文件简洁明了,便于后期管理和维护。