樊建永

（陜西師范大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)信息中心，陜西 西安 710062）

基于SMS的網(wǎng)絡(luò)故障自動報警系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)*

樊建永

（陜西師范大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)信息中心，陜西 西安 710062）

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障都是通過用戶反饋給網(wǎng)絡(luò)管理員或者使用電子郵件進(jìn)行自動反饋，因此對故障的處理有一定的延遲和滯后性。本文將故障檢測和SMS短信息相結(jié)合設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種基于移動平臺的網(wǎng)絡(luò)故障檢測與短信息報警系統(tǒng)，通過GSM短信Modem將網(wǎng)絡(luò)故障信息準(zhǔn)確、及時地發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)管理人員，使管理人員在第一時間發(fā)現(xiàn)故障，迅速做出相應(yīng)的處理，提高校園網(wǎng)絡(luò)管理水平和服務(wù)質(zhì)量。

SMS；網(wǎng)絡(luò)故障；服務(wù)監(jiān)控；短信息

一、引言

隨著校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量的不斷增多，隨之而來的是網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜性的提高以及越來越多網(wǎng)絡(luò)故障，因此如何及時發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行處理對網(wǎng)絡(luò)管理員提出了更高的要求。SMS（Short Message Service）短信息服務(wù)是GSM系統(tǒng)提供的一種GSM終端之間通過服務(wù)中心來收發(fā)文本等信息的應(yīng)用服務(wù)。短消息的收發(fā)都是通過GSM短信Modem發(fā)送AT命令來實(shí)現(xiàn)的。本文旨在開發(fā)一種網(wǎng)絡(luò)故障檢測系統(tǒng)，并通過GSM短信Modem將故障信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)管理人員，使管理人員在第一時間發(fā)現(xiàn)故障，迅速做出相應(yīng)的處理，提高校園網(wǎng)絡(luò)管理水平和服務(wù)質(zhì)量。

二、系統(tǒng)設(shè)計

通過對校園網(wǎng)絡(luò)管理的實(shí)際需求進(jìn)行分析得知,校園網(wǎng)絡(luò)故障檢測報警系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崟r、直觀地反映網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點(diǎn)當(dāng)前運(yùn)行的狀態(tài)；能夠?qū)崟r檢測網(wǎng)絡(luò)故障并及時報警提示，以便管理人員可以及時地采取措施預(yù)防或處理故障；對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行記錄,便于統(tǒng)計分析和歷史查詢。本系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)層ICMP協(xié)議，利用Win32平臺多線程設(shè)計，使用Visual C++技術(shù)，結(jié)合短信息警報系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。為了保證系統(tǒng)的實(shí)用和今后的可擴(kuò)展性,在設(shè)計時盡可能使其模塊化、可擴(kuò)展并能兼容新技術(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下三大部分組成 ：鏈路故障檢測模塊，自動短信警報系統(tǒng)，查詢數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.鏈路故障檢測模塊

基于鏈路的故障檢測模塊主要完成IP層面上故障檢測，該模塊主要完成對網(wǎng)絡(luò)路由器、交換機(jī)、關(guān)鍵服務(wù)器等設(shè)備是否在線以及可用性檢測，采用發(fā)送ICMP請求回現(xiàn)報文來實(shí)現(xiàn)。為了格式化輸出文本以便短信發(fā)送模塊進(jìn)行分析和識別，對于故障信息在內(nèi)容層面按照一定的規(guī)則進(jìn)行設(shè)計，對輸出文本信息的設(shè)計格式如下：

（1）信息類別號：信息發(fā)生源，發(fā)生時間，事件內(nèi)容；

（2）信息類別號：表明信息類別,如狀態(tài)反饋信息、報警信息等；

（3）信息發(fā)生源：發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)IP地址，名稱，地點(diǎn)；

（4）發(fā)生時間：標(biāo)識故障發(fā)生時間；

（5）事件內(nèi)容：發(fā)生的具體事件。

最后將故障信息寫入消息池供短信息發(fā)送系統(tǒng)進(jìn)行讀取和處理。

2.短信息收發(fā)模塊設(shè)計

短信息收發(fā)模塊主要由GSM短信息收發(fā)軟件和短信Modem硬件組成。短信息收發(fā)軟件通過定時讀取消息池中的信息，對故障信息進(jìn)行解析、拆分、編碼，然后使用AT指令由GSM Modem硬件部分通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給相應(yīng)管理員手機(jī)或終端。同時要將發(fā)送信息和故障信息寫入數(shù)據(jù)庫保存。其中對短消息編碼有3種形式,即72bits、82bits和 Unicode（UCS2）編碼。72bits編碼最多可以傳160個ACSII碼小于128的數(shù)據(jù)；82bits編碼最多可傳140 Byte的數(shù)據(jù)，主要用來傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息;Unicode（UCS2）編碼是通過國際通用的Unicode碼傳送字符的，不區(qū)分中英文及數(shù)字,每一字符都有兩個字節(jié)表示,所以只能傳送70個字符,目前使用的中文短信的手機(jī)采用的都是Unicode（UCS2）編碼。

此模塊的硬件部分是一種基于無線GSM技術(shù)的Modem，其嵌入了GSM無線通信模塊，插入移動運(yùn)營商的手機(jī)SIM卡，可以與移動運(yùn)營商的短信中心建立無線連接，短信Modem與服務(wù)器通過串口相連，服務(wù)器通過串口發(fā)送AT指令來控制短信貓，實(shí)現(xiàn)短信的自由收發(fā)。

3.存儲數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

數(shù)據(jù)庫部分主要用來存儲相關(guān)的故障信息以方便查詢，同時完成故障檢測模塊和短信息發(fā)送模塊之間的通訊。主要記錄以下信息：故障設(shè)備名稱信息，故障設(shè)備節(jié)點(diǎn)的地點(diǎn)信息，故障發(fā)生時間，故障路由器/交換機(jī)IP地址，管理員姓名，手機(jī)號碼等信息。

4.系統(tǒng)外部構(gòu)件

系統(tǒng)外部構(gòu)件主要包括：GSM網(wǎng)絡(luò)、被監(jiān)控對象及用戶手機(jī)。GSM網(wǎng)絡(luò)是目前國內(nèi)覆蓋范圍最廣,應(yīng)用最普遍的無線通信網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控對象主要是核心路由器和交換機(jī)，關(guān)鍵服務(wù)器以及其他的IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

本系統(tǒng)部署可以是分布式的,即故障檢測、短信息收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行在不同的計算機(jī)上，也可以部署在同一臺服務(wù)器上。出于可靠性和安全性的考慮,我們將所有的模塊都部署在同一臺計算機(jī)上運(yùn)行。

三、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)選用了VC++.NET集成開發(fā)環(huán)境作為開發(fā)平臺，其軟件模塊主要包括基于ICMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信和GSM短信息收發(fā)兩部分。故障檢測程序設(shè)計和短信發(fā)送報警文本信息是整個軟件設(shè)計的核心。故障檢測使用Raw Socket完成基于ICMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)檢測。報警文本發(fā)送部分包括初始化計算機(jī)串口、讀取信息池中信息、對信息進(jìn)行編碼、組包、執(zhí)行AT命令來完成文本信息的發(fā)送。

1.故障檢測模塊的軟件設(shè)計

在 Visual C++平臺下，使用 Raw Socket發(fā)送ICMP報文前，我們要組裝報文初始化ICMP的報頭,給Data部分填充數(shù)據(jù),計算校驗(yàn)和。主要代碼如下：

（1）初始化RAW Socket創(chuàng)建原始套接字

（2）構(gòu)造目標(biāo)套接字地址信息

（4）等待回應(yīng)信息，如果超時則寫入數(shù)據(jù)庫相應(yīng)表單中

（5）接收ICMP回應(yīng)請求

2.短信息發(fā)送模塊

該模塊軟件部分在Visual C++平臺下完成短信息收發(fā)功能,其程序流程如圖2所示。

（1）初始化計算機(jī)串口

初始化計算機(jī)串口，主要是選擇COM口、設(shè)置端口速率等工作。本文選用COM1口，設(shè)置波特率為9600 bps，無奇偶效驗(yàn)位，數(shù)據(jù)位為8位。使用OpenComm函數(shù)初始化計算機(jī)串口；

（2）選擇接收或發(fā)送短消息的格式 TEXT格式／PDU格式；

GSM模塊通過異步通信接口實(shí)現(xiàn)對SMS的控制，共有3種接入?yún)f(xié)議：Block Mode、基于AT命令的文本TEXT模式和基于AT命令的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（Protocol Data Unit）模式。本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中主要使用PDU模式。

（3）設(shè)置SIM卡的短信息中心號碼

（4）讀取故障報警信息和管理員手機(jī)信息

（5）將字符串轉(zhuǎn)換為Unicode代碼，對文本信息進(jìn)行拆分后進(jìn)行發(fā)送

（6）發(fā)送完畢后利用CloseComm（）函數(shù)關(guān)閉計算機(jī)串口。

本模塊的硬件部分GSM Modem采用WAVECOM M1206GMS/GPRS MODEM,接口為RS232,可直接與PC機(jī)的串口連接。模塊支持文本和PDU模式的短消息，支持完全的AT+擴(kuò)展指令控制收發(fā)短信息，其性價比很高,并且已經(jīng)在國內(nèi)普遍使用。

3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)保存了系統(tǒng)的所有信息,包括注冊用戶信息，故障相關(guān)信息，故障節(jié)點(diǎn)信息，對短信息收發(fā)的統(tǒng)計、記錄等。本系統(tǒng)主要使用MySQL數(shù)據(jù)庫存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，主要由以下幾張表組成:1.T_user表，主要存儲管理員信息包括姓名，手機(jī)號碼。2.T_alert故障信息表，存儲故障信息，故障節(jié)點(diǎn)IP地址信息，故障發(fā)生時間。3.T_node被監(jiān)控節(jié)點(diǎn)信息，包括節(jié)點(diǎn)IP地址，所在地點(diǎn)，所屬管理員。4.T_sendlog發(fā)送信息log記錄表。5.T_log故障信息日志表。

在應(yīng)用程序中使用ODBC驅(qū)動與MySQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接。

（1）安裝數(shù)據(jù)庫連接驅(qū)動程序M ysqlmysql-connectorodbc-3.51.12-win32

（2）建立數(shù)據(jù)源,使用連接字符串為

（3）連接數(shù)據(jù)源

（4）取數(shù)據(jù)集合

四、結(jié)束語

新設(shè)計網(wǎng)絡(luò)故障檢測與短信報警系統(tǒng)在Win2003環(huán)境下通過Visual Studio2005平臺開發(fā)實(shí)現(xiàn)，已在校園網(wǎng)絡(luò)中推廣使用。在實(shí)際應(yīng)用中，能正確定位，檢測網(wǎng)絡(luò)中斷故障，及時對網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行報警，并提供數(shù)據(jù)檢索功能。本監(jiān)控系統(tǒng)的使用，大大提高了校園網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度和管理水平，減少了網(wǎng)絡(luò)故障的持續(xù)時間。

[1]秦龍.基于GSM網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)工程與設(shè)計,2006,27（6）:1033～1035.

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[3]趙建,劉俊,楊明欣等.基于GSM 手機(jī)短信的無人值守自動抽水控制儀[J].微計算機(jī)信息,2006,22（10-1）:112-114.

[4]郁進(jìn)明,謝穎華,白恩健等.基于 SMS的網(wǎng)絡(luò)站告警監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件,2006,5.

[5]金笛短信資源中心.wavecom芯片資料[EB/OL].http://www.sendsms.com.cn/article/articleview/691/,2005-09-10.

（編輯：楊馥紅）

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A

1673-8454（2010）21-0053-03

*本文系陜西師范大學(xué)青年科技項(xiàng)目支持，項(xiàng)目名稱：校園網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)。