趙英，王小維

（北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100029）

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，通信網(wǎng)絡(luò)使用的設(shè)備也越來(lái)越復(fù)雜，由于網(wǎng)絡(luò)的大型化和復(fù)雜化，如何有效地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理日益成為們普遍關(guān)注的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)管理的目標(biāo)是最大限度地增加網(wǎng)絡(luò)的可用時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用率、網(wǎng)絡(luò)性能、服務(wù)質(zhì)量和安全性，簡(jiǎn)化多廠商混合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的管理和控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本，提供網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期規(guī)劃。

SNMP[1]（Simple Network Management Protocol，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）易于實(shí)現(xiàn)和廣泛的TCP/IP應(yīng)用基礎(chǔ)，可以在多廠商混合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過(guò)提供單一的網(wǎng)絡(luò)操作控制環(huán)境來(lái)管理所有子網(wǎng)和被管理設(shè)備，以集中的、統(tǒng)一的方式遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)，以排除故障和重新配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而獲得廠商的支持。

然而，實(shí)現(xiàn)SNMP編程常見(jiàn)方法是使用網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用SNMP的API，大多數(shù)API都提供了一個(gè)很大的函數(shù)庫(kù)，比如WinSNMP[2]。由于.NET有豐富的、可復(fù)用的標(biāo)準(zhǔn)類庫(kù)，采用.NET開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到開(kāi)發(fā)人員的青睞。為了簡(jiǎn)化SNMP網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)復(fù)雜度、開(kāi)發(fā)出高效易擴(kuò)展的代碼，采用把復(fù)雜的WinSNMP[3]的API函數(shù)封裝成一個(gè)個(gè)相關(guān)的.NET[4]類，從而簡(jiǎn)化了SNMP網(wǎng)絡(luò)管理軟件開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性。用于它把SNMP編程中的核心部分都面向?qū)ο蠡庋b起來(lái)，因此開(kāi)發(fā)人員不必了解SNMP底層機(jī)制，只要了解.NET的編程知識(shí)和SNMP編程的流程，就可以快速開(kāi)發(fā)出高效的SNMP程序。

1 SNMP概述

SNMP（Simple Network Management Protocol，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）首先是有IETF的研究小組為了解決Internet上的路由器的管理問(wèn)題而提出的。1989年SNMP v1發(fā)行時(shí)，雖然能顯示出管理大部分Internet設(shè)備的強(qiáng)大能力，但是也暴露出明顯不足：給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)、網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的安全性差。1993年IETF發(fā)布了新的SNMP v2，然后再增加了安全機(jī)制的同時(shí)，也增加了實(shí)施的復(fù)雜性。隨著網(wǎng)絡(luò)安全重要性的發(fā)展，SNMPv3誕生了，其體系結(jié)構(gòu)不僅體現(xiàn)了模塊化的設(shè)計(jì)思想，還能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)功能模塊的增加和修改。從總體上說(shuō)，SNMP的設(shè)計(jì)原則是簡(jiǎn)單性和可擴(kuò)展性。簡(jiǎn)單性是通過(guò)信息類型限制、請(qǐng)求響應(yīng)或協(xié)議而實(shí)現(xiàn)的；可擴(kuò)展性是通過(guò)將管理信息模型與協(xié)議、被管理對(duì)象的詳細(xì)規(guī)定（MIB[6]）分離而實(shí)現(xiàn)的。

1.1 SNMP通信模型

SNMP通信管理模型采用的是管理站/管理代理模型，共有4個(gè)組成部分：管理站、管理代理、管理信息庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，如圖1所示。

圖1 SNMP網(wǎng)絡(luò)管理模型Fig.1Network management model

它們之間的關(guān)系是：管理站通過(guò)與管理代理發(fā)送/接受/響應(yīng)SNMP請(qǐng)求來(lái)完成對(duì)管理代理的監(jiān)控管理工作、所有管理設(shè)備的信息都被儲(chǔ)存在管理代理實(shí)體的管理信息庫(kù)中、管理站和管理代理之間交互的數(shù)據(jù)格式和規(guī)則都由SNMP來(lái)規(guī)范。每個(gè)部分的具體介紹如下：

1）管理站一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備或者是共享網(wǎng)絡(luò)中的一員，為管理站和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)提供接口。

2）管理代理一般的網(wǎng)絡(luò)終端如路由器、交換機(jī)等在設(shè)備出廠時(shí)都已經(jīng)配置好相關(guān)的SNMP管理代理，對(duì)于不支持SNMP協(xié)議的設(shè)備，如果網(wǎng)絡(luò)終端是主機(jī)的話，可以在“控制面板”的“添加/刪除程序”的“添加/刪除windows組件”，安裝“簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議”。

3）管理信息庫(kù)（MIB）存放了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上被管對(duì)象資源的所有信息，每個(gè)被管對(duì)象有一個(gè)惟一對(duì)象的對(duì)象標(biāo)識(shí)符（OID）。管理信息庫(kù)本身就是一個(gè)定義如何把對(duì)象標(biāo)識(shí)符組合成邏輯相關(guān)的集合。

4）網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）主要有以下3個(gè)功能：取值（Get）使網(wǎng)管站能讀取代理處對(duì)象的值；設(shè)置值（Set）使網(wǎng)管站能設(shè)置管理代理處對(duì)象的值；告警信息（Trap）使管理代理能夠向管理站通報(bào)重要事件。

1.2 SNMP協(xié)議數(shù)據(jù)單元

在SNMP中，信息按照SNMP報(bào)文格式在管理站和管理代理之間進(jìn)行交換，一共有Get-Request操作、Get-Next-Request操作、Set-Request操作、Get-Response操作、Trap操作一共5種報(bào)文類型。如圖2所示。

圖2 SNMP報(bào)文的工作機(jī)制Fig.2SNMP message work mechanism

前面3個(gè)操作是由管理站向管理代理發(fā)出的，后面2個(gè)操作是管理代理發(fā)給管理站的。這里值得注意的一點(diǎn)是，在管理代理一端使用熟知端口161來(lái)接受get或set報(bào)文，而在管理站一端是用熟知端口162來(lái)接受trap報(bào)文。

2 SNMP通信的關(guān)鍵

2.1 數(shù)據(jù)類型的規(guī)范定義

在基于SNMP通信的監(jiān)控系統(tǒng)中，每個(gè)被管理設(shè)備都維護(hù)一個(gè)包含統(tǒng)計(jì)信息及其他數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，被稱作管理信息庫(kù)（Management Information Base，MIB）。每個(gè)MIB的每項(xiàng)都包含一個(gè)信息：對(duì)象類型、語(yǔ)法、訪問(wèn)及狀態(tài)等。MIB中的各項(xiàng)內(nèi)容由管理信息結(jié)構(gòu)（Structure of Management Information，SMI）來(lái)定義，SMI為MIB提供了一個(gè)通用框架，同時(shí)規(guī)定了在MIB中使用時(shí)的數(shù)據(jù)類型，即如何表示和命名MIB對(duì)象。一個(gè)對(duì)象類型的命名明確代表一個(gè)對(duì)象，成為對(duì)象標(biāo)識(shí)符。它是一個(gè)由圓點(diǎn)分隔的整數(shù)序列，這些對(duì)象標(biāo)識(shí)符按照類似DNS域名系統(tǒng)的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)來(lái)排列的，一個(gè)對(duì)象標(biāo)識(shí)符（OID）唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)MIB對(duì)象。另外，MIB還要嚴(yán)格遵守ASN.1（Abstract Syntax Notation One，抽象語(yǔ)法標(biāo)記）的語(yǔ)法格式，ASN.1提供了一套正規(guī)格式用來(lái)描述對(duì)象結(jié)構(gòu)，而且不管對(duì)象數(shù)據(jù)的具體指代。

本文中最常用到的幾個(gè)數(shù)據(jù)的規(guī)范如表1所示。

表1 ASN.1規(guī)范下的數(shù)據(jù)定義Tab.1Data definition under the criterion of ASN.1

2.2 SNMP通信的關(guān)鍵函數(shù)

SNMP規(guī)定使用用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP[7]）作為第4層傳輸協(xié)議，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)一步步把UDP數(shù)據(jù)封裝成SNMP報(bào)文的形式來(lái)保障管理站和管理代理之間的數(shù)據(jù)順利交互，而UDP使用的是無(wú)連接服務(wù)，所以SNMP無(wú)需在管理站和管理代理之間保持連接，但可能發(fā)生數(shù)據(jù)報(bào)丟失的情況，因此一定要有超時(shí)和重傳機(jī)制。主要實(shí)現(xiàn)的幾個(gè)函數(shù)如下：

internal bool RequestAsync（IPAddress peer，int port，byte[]buffer，intbufferLength，inttimeout，intretries，SnmpAsyncCallback asyncCallback）；//建立一個(gè)異步的SNMP請(qǐng)求；

internal void SendToBegin（）；//調(diào)用同步的SendTo函數(shù)；

internal void ReceiveBegin（）；//從Socket類接收數(shù)據(jù)；

internal void RetryAsyncRequest（）；//異步重傳請(qǐng)求函數(shù)；

public byte[]Request（IPAddress peer，int port，byte[]buffer，int bufferLength，int timeout，int retries）；//使用同步請(qǐng)求借助請(qǐng)求超時(shí)和重傳的IP/UDP協(xié)議；

.NET使用以上幾個(gè)函數(shù)完成基本的SNMP通信，首先，用RequestAsync函數(shù)建立SNMP請(qǐng)求，然后用SendToBegin函數(shù)發(fā)送此SNMP請(qǐng)求，同時(shí)管理代理端有監(jiān)聽(tīng)函數(shù)，收到SNMP請(qǐng)求后會(huì)做出響應(yīng)并給管理站返回需要的信息，此時(shí)，管理站用ReceiveBegin函數(shù)接受返回來(lái)的信息。在此通信過(guò)程中有可能發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，RetryAsyncRequest和Request函數(shù)就是為此而設(shè)計(jì)的重傳請(qǐng)求函數(shù)和重傳協(xié)議函數(shù)。

3 .NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)

把UDP的Socket通信[8]封裝好之后，運(yùn)用.NET技術(shù)[9]進(jìn)行具體的SNMP控制，下面以Get－Request操作和Set－Request操作為例子來(lái)演示.NET技術(shù)編程[10]的快速、便捷。

Get－Request操作具體應(yīng)用：

class Program{

static void Main（string[]args）{

String snmpAgent=“127.0.0.1”；//指定管理代

理的IP地址；

Int snmpPort=1611；//指定管理代理的端口號(hào)；

String snmpCommunity=“public”；//指定共同體；

Int timeout=300；//設(shè)定超時(shí)，默認(rèn)超時(shí)時(shí)間是0.01 s，現(xiàn)為3 s；

Int retry=2；//設(shè)定重傳次數(shù)；

//調(diào)用SimpleSnmp的構(gòu)造函數(shù)初始化，一個(gè)有5個(gè)構(gòu)造函數(shù)，此構(gòu)造函數(shù)帶有4個(gè)參數(shù)值；

SimpleSnmp snmp=new SimpleSnmp（snmpAgent，snmpPort，snmpCommunity，timeout，retry）；

Pdu pdu=new Pdu（）；//產(chǎn)生一個(gè)pdu請(qǐng)求；

pdu.Type=PduType.Get；//調(diào)用Get方法；

pdu.VbList.Add（"1.3.6.1.2.1.1.5.0"）；//指定OID節(jié)點(diǎn)；

//調(diào)用GetNext方法把結(jié)果保存在Dictionary數(shù)據(jù)類型的result中；

Dictionary＜Oid，AsnType＞result=snmp.GetNext（SnmpVersion.Ver1，pdu）；

if（result==null）{

Console.WriteLine（"Request failed."）；

//如果返回結(jié)果為空，請(qǐng)求失敗；

}

else{//如果有返回值，依次順序，解析返回結(jié)果；

foreach（KeyValuePair＜Oid，AsnType＞entry in result）

{

Console.WriteLine（"{0}={1}:{2}"，entry.Key.ToString（），

SnmpConstants.GetTypeName（entry.Value.Type），

entry.Value.ToString（））；

}

}

}

}

Set－Request操作具體應(yīng)用：

class program{

static void Main（string[]args）{

String snmpAgent="localhost"；//指定管理代理的IP地址；

String snmpCommunity="private"；//指定管理代理的端口號(hào)；

//調(diào)用SimpleSnmp的構(gòu)造函數(shù)初始化，一個(gè)有5個(gè)構(gòu)造函數(shù)，此構(gòu)造函數(shù)帶有兩個(gè)參數(shù)值；

SimpleSnmp snmp=new SimpleSnmp（snmpAgent，snmpCommunity）；

List＜Vb＞vbList=new List＜Vb＞（）；//產(chǎn)生一個(gè)pdu請(qǐng)求；

Oid setOid=new Oid（"1.3.6.1.2.1.1.1.0"）；//指定OID節(jié)點(diǎn)；

OctetString setValue=new OctetString（"My personal toy"）；//添加OctetString字符串；

vbList.Add（new Vb（setOid，setValue））；//把數(shù)據(jù)添加到UDP數(shù)據(jù)報(bào)中；

//調(diào)用Set方法把結(jié)果保存在Dictionary數(shù)據(jù)類型的result中；

Dictionary＜Oid，AsnType＞result=snmp.Set（SnmpVersion.Ver1，list.ToArray（））；

if（result==null）{

Console.WriteLine（"Request failed."）；//如果返回結(jié)果為空，請(qǐng)求失敗；

}else{

Console.WriteLine（"Success!"）；//否則，Set操作成功；

}

}

}

在主程序中執(zhí)行了這兩段代碼，都返回了開(kāi)發(fā)者想要的結(jié)果。最重要的是，使用.NET技術(shù)封裝了SNMP底層通信的編程，使整個(gè)程序看起來(lái)簡(jiǎn)單易懂。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和復(fù)雜性的發(fā)展，一個(gè)功能健全的安全監(jiān)控管理軟件自然成為網(wǎng)絡(luò)管理者的最大愿望。.NET的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言之一C#的主要特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單易用。由于C#把對(duì)編程中的很多部分都對(duì)象化，編程人員不需要了解函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，在使用的時(shí)候，著重注意函數(shù)的參數(shù)類型和個(gè)數(shù)以及對(duì)象與函數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以很方便地實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的傳輸、修改等等。如此一來(lái)，整個(gè)基于SNMP的網(wǎng)站監(jiān)控管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期就大大縮短。

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[2]Stalling William.SNMP網(wǎng)絡(luò)管理[M].胡成松，汪凱，譯.北京:中國(guó)電力出版社，2001.

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[6]楊蕾.基于SNMP的GPON網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都:電子科技大學(xué)，2006:78-81.

[7]苗蘇娟，萬(wàn)振凱.簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP的研究與應(yīng)用[J].石油工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2004，12（4）:40-42.MIAO Su-juan，WAN Zhen-kai.Research and application of simple network management protocol SNMP[J].Petroleum Industry Computer Application，2004，12（4）:40-42.

[8]謝安明，邵美珍.使用Socket設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)通訊程序[J].信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，2（1）：68-70.XIE An-ming，SHAO Mei-zhen.The design of the network communication program with socket[J].Journal of Information Engineering University，2001，2（1）：68-70.

[9]中文C#技術(shù)站.C#調(diào)用Windows API的要點(diǎn)[EB/OL].[2011-02-03].http://www.chinacs.net.

[10]Zitun.SNMP library[EB/OL].[2010-02-12].http://www.codeproject.com/KB/cs/SNMPDLL.aspx