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        融合Zabbix和SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法

        2025-07-27 00:00:00譚志勇林艷華顧家銘
        自動(dòng)化與信息工程 2025年3期
        關(guān)鍵詞:端口服務(wù)器流量

        中圖分類號(hào):TP393.07 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:ADOI: 10.12475/aie.20250308

        本文引用格式:,,.融合 Zabbix 和 SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法[J].自動(dòng)化與信息工程,2025,46(3):52-57.TAN Zhiyong, LIN Yanhua, GU Jiaming. Zabbix-SNMPv3 integrated network traffic monitoring approach[J].Automation amp; Information Engineering,2025,46(3):52-57.

        文章編號(hào):1674-2605(2025)03-0008-06開放獲取

        Zabbix-SNMPv3 Integrated Network Traffic Monitoring Approach

        TAN Zhiyong LIN Yanhua GU Jiaming (Department of Information Technology, Wuhan Vocational College of Software and Engineering (Wuhan Open University), Wuhan 430033, China)

        Abstract: The rapid evolution of networks has triggered exponential growth in trafic volumes, making traffic monitoring particularlycrucial fornetworkmanagement.Toaddressthelimitationsofnative trafic monitorigfeatures innetwork equipment suchascompatibilityconstraintsandscalabilitydeficiencies-along withthedrawbacksof third-partymonitoringsystems (including cumbersome maintenanceandmanagement,elevatedsecurityisks,andsuboptimal applicability),this paper proposesaZabixSNMPv3 integrated network traffc monitoringapproach.The method deploys open-source Zabbix monitoring software onLinux systems,collectsticdatafromciticalintefcesofetwokdevicesviathprotool,persiststedataiatabasend finall visualizes preprocessedtraficmetrics troughgraphical representationsonawebinterface.Exprimentalresults demostrate thatthismethodologydeliversintutiveisualationofetworktrafcdata,sgnificantlyfacilitatingmoitoringoerationsfortwork administrators.

        Keywords: network management; traffic monitoring; Zabbix; SNMPv3

        0 引言

        網(wǎng)絡(luò)管理是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三大經(jīng)典問題(路由、流量控制和網(wǎng)絡(luò)管理)之一[1]。近年來,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,各種新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層出不窮,網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷擴(kuò)大,結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,流量快速增長(zhǎng),這些都對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理提出了更高的要求。網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控作為網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ),不僅能呈現(xiàn)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),還能用于網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化,滿足行為監(jiān)控、流量工程、異常檢測(cè)、故障分析等方面的需求[2-3]。因此,網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法一直是網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題[4]。

        針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控的現(xiàn)實(shí)需求,大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主流制造商都提供了配套軟件。但這些軟件通常為商用版,部署需要額外的成本;且兼容性和擴(kuò)展性較差,往往僅能監(jiān)控對(duì)應(yīng)廠商的設(shè)備,無法兼容其他廠商的設(shè)備[5];用戶無法在現(xiàn)有軟件的基礎(chǔ)上通過二次開發(fā)來滿足自身業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求。此外,在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類繁多的環(huán)境中,如數(shù)據(jù)中心,通過多個(gè)不同的軟件來監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜性。

        近年來,相關(guān)學(xué)者針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控做了很多探索與實(shí)踐。文獻(xiàn)[6]利用開源流量監(jiān)測(cè)工具——多路由器流量圖示器(multirouter traffic grapher,MRTG)來部署網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上下行流量的監(jiān)控;但該系統(tǒng)監(jiān)控多臺(tái)設(shè)備時(shí),需要運(yùn)行多個(gè)命令行窗口,且可視化頁(yè)面不在同一Web頁(yè)面展示,管理維護(hù)較為繁瑣。文獻(xiàn)[7]在WindowsServer2003環(huán)境部署了圖形化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)工具Cacti,結(jié)合圖形插件模塊來監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口流量;但因其部署使用的操作系統(tǒng)版本較低,在實(shí)際應(yīng)用中可能存在兼容性問題或安全性風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)[8-9]基于Netflow技術(shù)監(jiān)測(cè)分析網(wǎng)絡(luò)流量,但支持的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商以Cisco、Juniper為主,應(yīng)用普適性欠佳。

        Zabbix作為企業(yè)級(jí)的分布式開源監(jiān)控解決方案[10],相較于Cacti、Nagios等開源監(jiān)控系統(tǒng),具有更強(qiáng)的告警方式、詳細(xì)的審計(jì)系統(tǒng)、靈活的用戶權(quán)限管理、完備的支持文檔和相對(duì)較低的學(xué)習(xí)成本等特點(diǎn)[11-12],在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中能滿足網(wǎng)絡(luò)管理與流量監(jiān)控的需求[13-15]。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(simple network manage-mentprotocol,SNMP)、公共管理信息服務(wù)/公共管理信息協(xié)議(common management information service/common management information protocol, CMIS/CMIP)是兩種網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)。其中,CMIS/CMIP制定的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)較全面,但因其實(shí)現(xiàn)難度較大,目前支持CMIS/CMIP的產(chǎn)品較少[16];SNMP提供了一系列標(biāo)準(zhǔn),可訪問任何生產(chǎn)廠商的任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,具有應(yīng)用簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)和易于部署等特點(diǎn),應(yīng)用廣泛[17],并不斷演變產(chǎn)生多個(gè)版本,其中v2c和v3版為應(yīng)用主流,且v3版的安全性更高。

        本文提出一種融合Zabbix和SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法。該方法在Linux系統(tǒng)部署開源網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件Zabbix,通過SNMPv3協(xié)議采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備關(guān)鍵端口的流量數(shù)據(jù),將流量數(shù)據(jù)預(yù)處理后以圖形化方式在Web端展示,具有易于實(shí)現(xiàn),普適性較強(qiáng)的特點(diǎn)。

        1關(guān)鍵技術(shù)分析

        1.1 Zabbix

        Zabbix作為一款高度集成的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件,提供了網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通知告警、可視化圖形等功能,可以監(jiān)控眾多網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及服務(wù)器的健康度和完整性。Zabbix所有的邏輯運(yùn)算都在服務(wù)器端執(zhí)行,對(duì)被監(jiān)控對(duì)象的性能影響很小[18]。Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)主要包括ZabbixServer、ZabbixWeb、Database、ZabbixProxy、ZabbixAgent等組件,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        ZabbixServer作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心組件,負(fù)責(zé)將采集的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到Database中,并支持MySQL、Oracle等主流數(shù)據(jù)庫(kù)。為滿足用戶使用瀏覽器訪問、配置、管理系統(tǒng)的需求,Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)提供了基于PHP的Web功能。ZabbixWeb和ZabbixServer通常部署在同一臺(tái)服務(wù)器上。ZabbixServeramp;ZabbixWeb和Database是Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)的必選組件。

        ZabbixProxy可協(xié)助ZabbixServer采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)降低了ZabbixServer的負(fù)載,是Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)的可選組件。ZabbixAgent部署在被監(jiān)控對(duì)象上,負(fù)責(zé)監(jiān)控服務(wù)器的本地資源和應(yīng)用程序,并將采集的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送給ZabbixServer,是Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)的可選組件。

        1.2 SNMPv3

        SNMPv3主要包括網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(networkmanagement system,NMS)、被管代理進(jìn)程(agent)和管理信息庫(kù)(management informationbase,MIB)等部分,其模型如圖2所示。

        圖2SNMPv3模型

        Agent、MIB安裝在被管理設(shè)備上,如交換機(jī)等。其中,Agent負(fù)責(zé)響應(yīng)來自NMS的信息查詢請(qǐng)求(Get)或修改請(qǐng)求(Set);MIB是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),定義了被管理設(shè)備上的一系列被管理對(duì)象,如CPU利用率、端口狀態(tài)等。每個(gè)被管理對(duì)象均通過對(duì)象標(biāo)識(shí)符唯一標(biāo)識(shí),并以樹型結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)[20]。Agent通過對(duì)MIB的操作來完成NMS的請(qǐng)求。

        SNMPv3在兼容之前版本的基礎(chǔ)上增加了安全特性,其中基于用戶的安全模型(user-based securitymodel,USM)在SNMPv3的安全運(yùn)行中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在具體應(yīng)用中,需要為SNMPv3用戶分別配置認(rèn)證密碼和加密密碼。以Get操作為例,Agent收到NMS發(fā)來的Get請(qǐng)求后,先對(duì)其進(jìn)行身份認(rèn)證;認(rèn)證通過后,再對(duì)其數(shù)據(jù)單元進(jìn)行解密;解密成功后,在MIB中查詢相應(yīng)的節(jié)點(diǎn),并將查詢得到的值封裝到Response報(bào)文中,加密后發(fā)送。

        2 方法設(shè)計(jì)

        2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

        核心層是網(wǎng)絡(luò)的樞紐中心,其設(shè)備承擔(dān)著網(wǎng)絡(luò)流量的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。因此,對(duì)核心層設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行監(jiān)控尤為重要。核心層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)控主要集中在上聯(lián)端口,包括出(out)、入(in)方向的流量數(shù)據(jù)。通過采集這兩個(gè)方向的流量數(shù)據(jù),并以圖形化的方式直觀展示流量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),不僅便于發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中的潛在問題,還能為網(wǎng)絡(luò)出口帶寬擴(kuò)容提供依據(jù)。

        2.2 整體架構(gòu)

        融合Zabbix和SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法整體架構(gòu)由監(jiān)控服務(wù)端、被監(jiān)控端和用戶端3部分組成,如圖3所示。

        圖3整體架構(gòu)圖

        監(jiān)控服務(wù)端主要由ZabbixServeramp;ZabbixWeb和Database組成,負(fù)責(zé)采集、存儲(chǔ)、展示流量數(shù)據(jù);被監(jiān)控端為核心層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,如核心交換機(jī)等,由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無法安裝ZabbixAgent,因此監(jiān)控服務(wù)端與被監(jiān)控端采用安全性較高的SNMPv3協(xié)議進(jìn)行交互,即監(jiān)控服務(wù)端向被監(jiān)控端發(fā)送Get請(qǐng)求來查詢端口流量數(shù)據(jù),被監(jiān)控端查詢MB后,將結(jié)果響應(yīng)給監(jiān)控服務(wù)端;用戶端通過監(jiān)控服務(wù)端的前端頁(yè)面進(jìn)行配置管理,并查看監(jiān)控服務(wù)端展示的流量數(shù)據(jù)。

        3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

        3.1 監(jiān)控服務(wù)端

        監(jiān)控服務(wù)端采用LAMP(Linux+Apache+My-SQL+PHP )環(huán)境。其中,ZabbixServeramp;ZabbixWeb部署在同一臺(tái)服務(wù)器上,Database部署在另一臺(tái)服務(wù)器上。相關(guān)軟件版本、操作系統(tǒng)、IP地址、主機(jī)名等信息如表1所示。

        表1監(jiān)控服務(wù)端相關(guān)軟件及操作系統(tǒng)部署信息

        1)系統(tǒng)環(huán)境準(zhǔn)備。根據(jù)表1的信息,分別在兩臺(tái)服務(wù)器上安裝CentOS7.6操作系統(tǒng)、配置IP地址、修改主機(jī)名;服務(wù)器可以是實(shí)體機(jī),也可以是虛擬機(jī),如VMware等。

        2)在 zabbix-server服務(wù)器上安裝Zabbix ServerWeb5.0,安裝前關(guān)閉系統(tǒng)防火墻與selinux。首先,安裝zabbix包管理器即YUM源并將源中的鏡像站點(diǎn)地址替換為阿里云鏡像;然后,安裝ZabbixServer,即 zabbix-server-mysql。

        3)在zabbix-server 服務(wù)器上安裝Zabbix Web5.0。首先,卸載系統(tǒng)自帶的低版本PHP并安裝高版本的PHP7.2;然后,激活Zabbix前端源并使用yum命令安裝Zabbix 前端包,即 zabbix-web-mysql-scl 和zabbix-apache-conf-scl。

        4)在zabbix-mysql服務(wù)器上安裝MySQL5.7數(shù)據(jù)庫(kù)。由于CentOS7.6自帶MariaDB數(shù)據(jù)庫(kù),為避免沖突,先卸載MariaDB數(shù)據(jù)庫(kù),再安裝MySQL5.7數(shù)據(jù)庫(kù)。安裝完成后,啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的mysqld服務(wù),并執(zhí)行mysql_secure_installation運(yùn)行安全配置向?qū)А?/p>

        5)在MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)Zabbix,并創(chuàng)建該數(shù)據(jù)庫(kù)的管理用戶(zabbix)及密碼(pwd!2345),再向Zabbix 數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)入sql文件。關(guān)鍵命令如下:

        mysql-uroot -p-e \"create database zabbix character set utf8 collate utf8_bin;\"

        mysql -uroot -p -e \"grant all privileges on zabbix.* to 'zabbix'@'192.168.0.%' identified by'pwd!2345';\"

        zcat/usr/share/doc/zabbix-server-mysql-*/create.sql.gz|mysql -uroot-p zabbix

        sql 文件導(dǎo)入成功后,利用vim編輯器打開/etc/zabbix/zabbix_server.conf文件,找到以下4個(gè)key(即“ ”左邊),取消key前面的注釋符號(hào)#,并根據(jù)之前設(shè)置的數(shù)據(jù)庫(kù)信息為其賦予相應(yīng)的value(即“=”右邊):

        DBHost=192.168.0.2DBName=zabbixDBUser-zabbixDBPassword-pwd!23456)在zabbix-server服務(wù)器上啟動(dòng)zabbix-server、httpd 和 rh-php72-php-fpm 等服務(wù)。

        3.2 被監(jiān)控端

        被監(jiān)控端的核心交換機(jī)以華為S12700為例,其管理地址為192.168.100.254/24,該地址需要與zabbix-server服務(wù)器的IP地址192.168.0.1互通。S12700通過SNMPv3與ZabbixServer通信,SNMPv3用戶組為grp、用戶為usr,認(rèn)證算法選用SHA,認(rèn)證密碼為pwd12345,加密算法選用AES128,加密密碼為pwd54321。關(guān)鍵命令如下:

        snmp-agent snmp-agent sys-infoversionv3 snmp-agent group v3 grp privacy snmp-agent usm-user v3 usr snmp-agent usm-user v3 usr group grp snmp-agent usm-userv3 usr authentication-mode sha cipher pwd12345

        snmp-agent usm-user v3 usr privacy-mode aesl28 cipher pwd54321

        配置完成后,在zabbix-server服務(wù)器上利用snmpwalk命令獲取交換機(jī)的端口描述信息,可得到交換機(jī)端口在MIB表中的編號(hào):

        snmpwalk-v 3 -u usr-a SHA -A pwdl2345-x AES -X pwd54321-lauthPriv192.168.100.254 ifDescr

        3.3 用戶端

        通過瀏覽器訪問http://192.168.0.1/zabbix,即可進(jìn)入Zabbix的Web頁(yè)面。首次登錄需按照頁(yè)面提示依次完成Checkofpre-requisites環(huán)境預(yù)檢、ConfigureDBconnection數(shù)據(jù)庫(kù)連接配置、Zabbixserverdetails服務(wù)器參數(shù)設(shè)置等步驟,才能進(jìn)行以下配置。

        1)添加主機(jī)。在Zabbix前端頁(yè)面通過“配置 $$ 主機(jī) $$ 創(chuàng)建主機(jī)”添加主機(jī)。其中,“接口”項(xiàng)選擇SNMP;IP地址填寫核心交換機(jī)的管理地址即192.168.100.254;端口號(hào)保持默認(rèn)的161;SNMP版本選擇SNMPv3;安全級(jí)別選擇authPriv;驗(yàn)證協(xié)議、驗(yàn)證口令、隱私協(xié)議、私鑰等按3.2中配置的信息選擇或填寫。

        2)添加監(jiān)控項(xiàng)。先在Zabbix前端頁(yè)面點(diǎn)擊步驟

        1)中添加的主機(jī),再通過“監(jiān)控項(xiàng) $$ 創(chuàng)建監(jiān)控項(xiàng)”

        來監(jiān)控核心交換機(jī)上聯(lián)端口的網(wǎng)絡(luò)流量。由于端口流量分為出(out)、入(in)方向,因此需要?jiǎng)?chuàng)建兩個(gè)監(jiān)控項(xiàng):出流量監(jiān)控項(xiàng)的OID為IF-MIB::ifHCOutOctets.x,入流量監(jiān)控項(xiàng)的OID為IF-MIB::ifHCInOctets.x,其中,x表示端口編號(hào),可通過3.2中的snmpwalk命令獲取。監(jiān)控項(xiàng)的單位為 b/s ,由于從交換機(jī)返回的數(shù)據(jù)單位為byte,且是一個(gè)隨時(shí)間不斷增加的總量,因此ZabbixServer將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)之前需進(jìn)行預(yù)處理,即在“預(yù)定步驟”中先添加“每秒更改”,再添加“自定義倍數(shù)”,參數(shù)填8(1byte =8 bit)。

        3)創(chuàng)建圖形。首先,在Zabbix前端頁(yè)面點(diǎn)擊步驟1)中添加的主機(jī);然后,通過“圖形 $$ 創(chuàng)建圖形”添加網(wǎng)絡(luò)流量的可視化圖形,可以分別為出流量與入流量各創(chuàng)建一個(gè)圖形,也可以在一個(gè)圖形中同時(shí)展示出流量與入流量;最后,在“監(jiān)控項(xiàng)”選擇步驟2)中創(chuàng)建的監(jiān)控項(xiàng)即可。核心交換機(jī)上聯(lián)端口流量監(jiān)控圖如圖4所示。

        圖4核心交換機(jī)上聯(lián)端口流量監(jiān)控圖

        圖4展示了兩?;ヂ?lián)鏈路在某時(shí)間段的流量出入情況,觀察發(fā)現(xiàn),入流量顯著高于出流量,出流量相對(duì)穩(wěn)定,但入流量從11點(diǎn)開始出現(xiàn)明顯突增,提示網(wǎng)絡(luò)管理人員有必要對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行排查。

        4結(jié)論

        本文在分析Zabbix和SNMPv3技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,提出一種融合Zabbix和SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法。該方法易于實(shí)現(xiàn),普適性強(qiáng)。Zabbix的功能不限于流量監(jiān)控,還包括通過創(chuàng)建監(jiān)控項(xiàng)觸發(fā)器配置告警動(dòng)作、監(jiān)控服務(wù)器等關(guān)鍵設(shè)施的資源使用情況等,這些功能也是網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域值得深入研究與應(yīng)用的重要方向。

        ? The author(s) 2024.This is an open access article under the CC

        BY-NC-ND 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/ by-nc-nd/4.0/)

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        作者簡(jiǎn)介:

        譚志勇,男,1985年生,工程師,碩士研究生,主要研究方向:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。E-mail:tanzy@mails.ccnu.edu.cn林艷華,女,1982年生,高級(jí)工程師,碩士研究生,主要研究方向:教育信息化。顧家銘,女,1984年生,工程師,碩士研究生,主要研究方向:物聯(lián)網(wǎng)。

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