江華 賴昕 白維學(xué)

摘 要：在無線組網(wǎng)應(yīng)用場景中，提出一種基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。該方法能夠快速發(fā)現(xiàn)不同平臺(tái)無線組網(wǎng)應(yīng)用后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，并以圖形化的方式實(shí)時(shí)顯示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，能夠及時(shí)采集到組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)時(shí)間及子網(wǎng)收斂時(shí)間。通過構(gòu)建MIB庫實(shí)際獲取到的節(jié)點(diǎn)隨遇入網(wǎng)時(shí)間、初始建網(wǎng)時(shí)間、節(jié)點(diǎn)退網(wǎng)時(shí)間等信息，網(wǎng)絡(luò)管理人員可有效評估無線組網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)所達(dá)到的相應(yīng)指標(biāo)要求。該設(shè)計(jì)思路簡單、直觀，易于實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：SNMP;MIB;網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?動(dòng)態(tài)呈現(xiàn);圖形化;無線組網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2019）04-00-03

0 引 言

在無線通信環(huán)境中，不同無線組網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量不盡相同，加之信道條件的優(yōu)劣、環(huán)境噪聲不穩(wěn)定、干擾特性時(shí)變等因素，易造成網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系不停變換，如節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)、遲入網(wǎng)或退網(wǎng)等。不同應(yīng)用平臺(tái)無線組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能變換頻繁，不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的鏈路連通性具有不確定性，因此網(wǎng)絡(luò)管理員迫切需要掌握當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，以便評估當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目捎眯?、可靠性與抗毀性。例如，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，由于節(jié)點(diǎn)不具備適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化的能力，導(dǎo)致其不能迅速做出對策并適時(shí)調(diào)整調(diào)度關(guān)系。通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理員可在網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用終端軟件界面直觀地了解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況并及時(shí)分析、調(diào)整網(wǎng)絡(luò)狀況，確保網(wǎng)絡(luò)持續(xù)通暢及快速適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓哪芰Α?/p>

本文提出一種基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)技術(shù)的設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)方法，能夠快速識(shí)別無線組網(wǎng)環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化，并實(shí)時(shí)刷新界面呈現(xiàn)。最終在終端軟件界面呈現(xiàn)一張全網(wǎng)絡(luò)“拓?fù)鋱D”，并在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)實(shí)時(shí)更新、維護(hù)這張“拓?fù)鋱D”。

1 SNMP簡介

簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，SNMP）是目前最流行、應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，是管理進(jìn)程與代理進(jìn)程之間的一種簡單請求-應(yīng)答協(xié)議[1]，

屬于TCP/IP應(yīng)用層協(xié)議，采用的傳輸層服務(wù)是面向無連接的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP。其基本思想是所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)一個(gè)管理信息庫（Management Information Base，MIB），保存其所有運(yùn)行進(jìn)程的相關(guān)信息，并對管理工作站的操作進(jìn)行響應(yīng)[2]。目前，大多數(shù)廠商的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品如交換機(jī)、路由器等都支持SNMP協(xié)議。SNMP協(xié)議基本模型如圖1所示。

SNMP包括查詢、查詢下一個(gè)參數(shù)、設(shè)置、響應(yīng)、Trap報(bào)文等5種操作。前4種操作是簡單的請求-應(yīng)答方式，即管理進(jìn)程發(fā)出請求，代理進(jìn)程應(yīng)答響應(yīng)。管理進(jìn)程發(fā)送的UDP包使用的端口號(hào)為161，代理進(jìn)程發(fā)出的Trap包使用的UDP端口號(hào)為162。SNMP的5種操作如圖2所示。SNMP報(bào)文的詳細(xì)格式如圖3所示。

2 MIB簡介

MIB是管理對象的虛擬數(shù)據(jù)庫，其中包括被SNMP代理管理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備變量，且定義了所有代理進(jìn)程所包含的、能夠被管理進(jìn)程查詢與設(shè)置的變量[1]。MIB是樹形結(jié)構(gòu)，構(gòu)件了層次化的命名結(jié)構(gòu)，所有數(shù)據(jù)構(gòu)成樹的葉節(jié)點(diǎn)，所有MIB對象都用一個(gè)唯一的對象標(biāo)識(shí)符（Object Identifier，OID）命名與標(biāo)識(shí)，MIB對象在樹狀結(jié)構(gòu)中的位置決定了標(biāo)識(shí)符的內(nèi)容。對象標(biāo)識(shí)符是一種數(shù)據(jù)類型，表示一個(gè)整數(shù)序列，以點(diǎn)（.）分隔，有數(shù)字與名字兩種形式。例如，某個(gè)MIB庫的葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可表示為：

3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)思路

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫且环N表達(dá)網(wǎng)絡(luò)邏輯連接關(guān)系與物理連接關(guān)系的方法[3]，其呈現(xiàn)方式通常分為平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與樹形分級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式。目前，在不同無線組網(wǎng)通信平臺(tái)的軍事應(yīng)用環(huán)境中，小規(guī)模的組網(wǎng)方式適合采用平面式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)直觀、實(shí)用，實(shí)現(xiàn)方式簡單。對于規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)，常采用分簇分級(jí)方式，同時(shí)簇的劃分可按軍隊(duì)編制或以地理位置進(jìn)行[4]。本文根據(jù)實(shí)際通信平臺(tái)組網(wǎng)方式的不同、頻率資源的分配差異，以及參與通信的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，采用平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以分布式無中心化方式動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，充分展現(xiàn)靈活組網(wǎng)的特點(diǎn)及互聯(lián)互通的鄰居節(jié)點(diǎn)信息，滿足靈活多變的無線應(yīng)用環(huán)境，能夠動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)各種應(yīng)用場景下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，有利于評估組網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)對各種指揮信息、路由、業(yè)務(wù)、管理等信息的處理方式。同時(shí)，考量網(wǎng)絡(luò)的可靠性與抗毀性，在較強(qiáng)干擾與攻擊的條件下，保證網(wǎng)絡(luò)的可用性，結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)點(diǎn)對等、網(wǎng)絡(luò)相對健壯[4]。在不同的無線組網(wǎng)平臺(tái)，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在加入某個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，兩者之間會(huì)存在一條單向或雙向鏈路。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都具有唯一的ID號(hào)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)著一張其一跳鄰節(jié)點(diǎn)表（鄰節(jié)點(diǎn)表為距離本節(jié)點(diǎn)只有一跳的所有鄰節(jié)點(diǎn)的列表[5]），并且該節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息可在有限時(shí)間內(nèi)成功地被其所有鄰節(jié)點(diǎn)接收[5]。平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式示例如圖5所示。

本文考慮兩種拓?fù)涓路绞剑阂环N是管理終端軟件輪詢各設(shè)備代理端軟件的節(jié)點(diǎn)信息，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，該方式執(zhí)行一次輪詢操作的網(wǎng)絡(luò)開銷很大，故在使用時(shí)不能過于頻繁操作;第二種是設(shè)備代理端軟件自身周期性地維護(hù)自己節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)表，當(dāng)鄰節(jié)點(diǎn)信息發(fā)生變化時(shí)主動(dòng)上報(bào)Trap管理終端軟件，并更新相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)信息，該方式降低了網(wǎng)絡(luò)開銷，并已通過實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證該方法可行。

通過SNMP協(xié)議，管理終端軟件能夠采集到設(shè)備代理端軟件上報(bào)的參與組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)時(shí)間及子網(wǎng)收斂時(shí)間，并實(shí)時(shí)獲取相應(yīng)的拓?fù)渥兓畔?。通過構(gòu)建MIB庫實(shí)際獲取到的節(jié)點(diǎn)隨遇入網(wǎng)時(shí)間、初始建網(wǎng)時(shí)間、節(jié)點(diǎn)退網(wǎng)時(shí)間等，網(wǎng)絡(luò)管理人員可有效評估無線組網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)所達(dá)到的相應(yīng)指標(biāo)要求。在終端軟件界面能夠快速呈現(xiàn)一張全網(wǎng)絡(luò)“拓?fù)鋱D”，并結(jié)合設(shè)備上報(bào)信息，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)實(shí)時(shí)更新、維護(hù)這張“拓?fù)鋱D”。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)邏輯關(guān)系變化示意如圖6所示。

4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)方法

本文采用的開發(fā)工具為Microsoft Visual C++ 6.0 ，開發(fā)語言為C/C++，支持Windows XP（32位）、Windows 7（64位）操作系統(tǒng)的軟件運(yùn)行環(huán)境。利用SNMP協(xié)議將獲取到的信息轉(zhuǎn)換成圖形顯示在網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)上，完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D構(gòu)建。為了直觀展現(xiàn)節(jié)點(diǎn)隨遇入網(wǎng)、退網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀況，在呈現(xiàn)終端軟件界面，采用相應(yīng)的圖形繪制技術(shù)不斷實(shí)時(shí)刷新軟件界面[6]。管理端實(shí)現(xiàn)應(yīng)用終端軟件時(shí)，采用一個(gè)二維數(shù)組存儲(chǔ)設(shè)備代理端上報(bào)的拓?fù)湫畔?，記錄網(wǎng)絡(luò)鄰居連通情況，生成鄰居矩陣，并根據(jù)源鄰居節(jié)點(diǎn)ID號(hào)按行排序，最終將各通信節(jié)點(diǎn)布局在一個(gè)圓形平臺(tái)，通過圖形繪制技術(shù)展現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)間的拓?fù)溥B接關(guān)系[7]。

管理端應(yīng)用終端軟件的設(shè)計(jì)模塊組成如圖7所示。各模塊主要功能描述如下：

（1）界面呈現(xiàn)：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)、實(shí)時(shí)刷新功能。

（2）管理協(xié)議數(shù)據(jù)處理模塊：按照網(wǎng)絡(luò)管理接口協(xié)議，獲取相應(yīng)內(nèi)容保存或封裝。

（3）配置、查詢處理：Set，Get及Response消息處理。

（4）Trap處理：Trap主報(bào)消息處理。

（5）管理端-代理端SNMP接口協(xié)議解析/封裝：SNMP標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議的解析/封裝。

5 結(jié) 語

本文提供了一種基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)技術(shù)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。通過項(xiàng)目實(shí)際測試與功能驗(yàn)證，該方式能夠滿足當(dāng)前項(xiàng)目指標(biāo)要求。但采用平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)的缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限，網(wǎng)絡(luò)管理控制開銷大，可擴(kuò)展性差[3]。因此，當(dāng)前不同組網(wǎng)平臺(tái)采用不同波形實(shí)現(xiàn)差異化組網(wǎng)，面臨的問題是當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)眾多且移動(dòng)性較強(qiáng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔３中暂^差，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化較快，界面刷新速度不能實(shí)時(shí)高效。在后續(xù)項(xiàng)目實(shí)踐過程中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)效果與圖形繪制技術(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化與改進(jìn)，以完善網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)呈現(xiàn)技術(shù)的設(shè)計(jì)模式與實(shí)現(xiàn)方式。

參 考 文 獻(xiàn)

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