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計算機網(wǎng)絡(luò )故障管理智能化研究
[論文摘要] 故障是網(wǎng)絡(luò )的管理最基本、最重要的功能。文中針對網(wǎng)絡(luò )故障管理進(jìn)行研究，并提出了網(wǎng)絡(luò )故障管理智能化的方法，為網(wǎng)絡(luò )故障智能化的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎。
[論文關(guān)鍵詞] 網(wǎng)絡(luò ) 故障 智能化 事件知識庫
一個(gè)網(wǎng)絡(luò )管理系統有五大功能域：故障管理、配置管理、性能管理、計費管理和安全管理其中，故障管理是最基本，也是最重要的功能。目的是保證網(wǎng)絡(luò )能夠連續可靠地運行。如果網(wǎng)絡(luò )服務(wù)意外中止，將會(huì )對生產(chǎn)、生活造成很大影響，這就需要一套科學(xué)的故障管理策略，及時(shí)發(fā)現故障、排除故障。
現在一些網(wǎng)管軟件趨向于將專(zhuān)家系統等人工智能技術(shù)引入到網(wǎng)絡(luò )故障診斷和排除中。提高網(wǎng)絡(luò )故障的智能水平有助于網(wǎng)絡(luò )高效、可靠地運行。網(wǎng)絡(luò )管理的智能化也是發(fā)展的必然趨勢。為此本文針對網(wǎng)絡(luò )故障智能化管理進(jìn)行研究，并提出了建立事件知識庫提高故障管理的智能水平的方法，為網(wǎng)絡(luò )故障智能化的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎。
1. 計算機網(wǎng)絡(luò )故障管理技術(shù)研究
(1) 故障管理概述
故障是指軟、硬件的缺陷;錯誤則是軟硬件的不正確輸出;失效是指所有和某故障有關(guān)的錯誤造成的網(wǎng)絡(luò )的非正常運行。網(wǎng)絡(luò )故障按生命周期可分為永久故障、暫時(shí)故障和瞬間故障三類(lèi);按故障對網(wǎng)絡(luò )造成的空間失效范圍的大小，可將失效分為四類(lèi)：任務(wù)失效、基本網(wǎng)絡(luò )部件失效、 結點(diǎn)失效和子網(wǎng)失效。故障管理的主要任務(wù)是及時(shí)發(fā)現并排除網(wǎng)絡(luò )故障。一般說(shuō)來(lái)，故障管理包括以下幾個(gè)內容：故障監測和捕獲故障產(chǎn)生相關(guān)的事件和報警;定位分析故障、記錄故障日志;如有可能排除故障等。
(2) 故障管理的類(lèi)型
故障類(lèi)型指的是具有某種特征的故障的分類(lèi)。通常我們可以根據故障發(fā)生來(lái)源的不同，將它們劃分為兩大類(lèi)，即硬故障(hard errors)和軟故障(soft errors)。
硬故障是指網(wǎng)絡(luò )的硬件設備在工作過(guò)程中產(chǎn)生的各種錯誤。這些錯誤與該設備的作用有密切關(guān)系，網(wǎng)絡(luò )系統的復雜性也正是由于設備的多樣性而體現出來(lái)的。根據這網(wǎng)絡(luò )設備的作用，我們也可以將故障簡(jiǎn)單分為以下三類(lèi):
�、龠B接設備故障
這種故障的現象主要是網(wǎng)絡(luò )的連接出現問(wèn)題，也可以稱(chēng)為通路故障。造成故障的原因可能是電纜線(xiàn)斷開(kāi)、收發(fā)器斷開(kāi)或不能正常工作以及其它連接設備間的接口出問(wèn)題等等。根據這類(lèi)故障的來(lái)源不同，我們又可以將該類(lèi)型的故障細分為線(xiàn)路故障、網(wǎng)絡(luò )接口故障、收發(fā)器故障、路由器故障等等，該類(lèi)故障是故障管理的最主要對象。
�、诠蚕碓O備故障
這種故障的表現是用于資源共享的設備出現問(wèn)題，不能提供或享受所需的服務(wù)。同樣，該類(lèi)型的故障也可以細分為服務(wù)器故障(打印機故障、文件服務(wù)器故障等)、工作站故障等等。
�、燮渌O備故障。包括電源故障、監控器故障、測試儀故障、分析儀故障等等。
軟故障是指網(wǎng)絡(luò )系統軟件運行出錯。軟故障的發(fā)現和處理是在管理過(guò)程中逐漸被人們所認識的，因為軟件屬于一種無(wú)形的東西，問(wèn)題的表現不如硬件那么直觀(guān)。從這個(gè)意義上看，軟故障的識別和診斷更加困難。故障管理中所處理的軟故障主要針對與網(wǎng)絡(luò )通訊和服務(wù)有關(guān)的系統軟件，它可以直接根據網(wǎng)絡(luò )軟件來(lái)劃分，包括通訊協(xié)議軟件故障、網(wǎng)絡(luò )文件系統(FNS)故障、文件傳輸軟件故障、域名服務(wù)系統(DNS )等等，其中通訊協(xié)議軟件故障是系統研究的重點(diǎn)。這種錯誤通常是在協(xié)議軟件運行時(shí)遇到某個(gè)異常條件(如緩沖隊列滿(mǎn))或協(xié)議軟件本身未提供可靠機制而導致傳輸失敗，報文丟失。
故障類(lèi)型并不是一成不變的，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )在復雜性和規模上提高，網(wǎng)絡(luò )故障管理的要求也在不斷增加。新的技術(shù)、設備的應用使故障的類(lèi)型、故障原因、故障源等各方面都發(fā)生了變化，這就要求故障管理系統必須增加新的內容。
(3)故障管理的功能
故障管理的根本目標在于排除網(wǎng)絡(luò )中出現的各種故障，達到這一目標要求系統至少必須具備檢測、隔離和糾正故障的能力。
故障檢測(detection)是指對系統的性能和狀態(tài)進(jìn)行檢查和測試，根據結果和一定的識別規則判斷系統是否故障。故障檢測要求管理系統監視網(wǎng)絡(luò )的工作，考查網(wǎng)絡(luò )的狀態(tài)及其變化，一旦發(fā)現系統出現故障馬上進(jìn)行報警。
故障隔離(isolation)是指確定故障發(fā)生的位置，通俗地說(shuō)就是指出誰(shuí)發(fā)生了故障，如哪個(gè)子網(wǎng)、哪個(gè)設備或者設備的哪個(gè)部件，對于軟故障則指明哪個(gè)系統出了問(wèn)題。由于網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)復雜的系統，故障類(lèi)型、原因、故障源多種多樣，而且不同故障的表現可能完全相同，這就導致了故障隔離的復雜性。隔離系統應當盡可能地縮小故障源的范圍。
故障糾正(correction)是指糾正所發(fā)生的錯誤，恢復系統的正常工作。故障糾正建立在前兩者的基礎之上，目前所采取的手段除了進(jìn)行硬件維修、系統重啟、一定程度的恢復外，還包括一些非技術(shù)性的活動(dòng)，如人員的使用和技術(shù)培訓以及設備生產(chǎn)廠(chǎng)商的支持等。
(4)影響故障管理的因素
與網(wǎng)絡(luò )管理一樣，故障管理也必須考慮三方面的因素:過(guò)程、設備和工具、人員。成功的故障管理策略是這三者的完整結合，而不僅僅是其中的某一個(gè)方面。
過(guò)程主要指為實(shí)現故障管理功能而進(jìn)行的操作，下一節介紹的內容就屬于故障管理的過(guò)程。了解管理的一般過(guò)程是開(kāi)發(fā)一個(gè)實(shí)用的故障管理系統的基礎。
設備和工具指的是進(jìn)行故障管理的軟硬件工具，包括故障檢測設備、維修設備、實(shí)用的故障管理系統等。設備和工具在故障管理中起著(zhù)非常重要的作用，它可以幫助管理員和工程師實(shí)施管理功能，排除故障，保障網(wǎng)絡(luò )系統正常運轉。下面介紹的就是幾種專(zhuān)用的物理設備:
�、� 時(shí)間域反射測量?jì)x(TDR)。通過(guò)顯示物理介質(zhì)傳輸信號的波形表明設備 或鏈路是否故障。
�、� 網(wǎng)絡(luò )監視器。監視網(wǎng)絡(luò )上各結點(diǎn)的狀態(tài)，得到網(wǎng)絡(luò )的各種數字，以 確定是否故障。
�、� 網(wǎng)絡(luò )分析儀。實(shí)時(shí)分析結點(diǎn)的收發(fā)報文，幫助管理者跟蹤和隔離故障。 管理人員在故障管理中的任務(wù)主要是維護管理系統和工具的運行，并在它們的幫助下完成故障排除和系統恢復工作。
2.智能化網(wǎng)絡(luò )的概述
為了能夠更有效地對各種大型復雜的網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行管理，許多研究人員將人工智能技術(shù)應用到網(wǎng)絡(luò )管理領(lǐng)域。雖然全面的智能化的網(wǎng)絡(luò )管理距離實(shí)際應用還有相當長(cháng)的一段路要走，但是在網(wǎng)絡(luò )管理的特定領(lǐng)域實(shí)施智能化，尤其是基于專(zhuān)家系統技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )管理是可行的。
用于故障管理的專(zhuān)家系統由知識庫、推理機、知識獲取模塊和解釋接口四大主要部分組成。專(zhuān)家系統以其實(shí)時(shí)性、協(xié)作管理、層次性等特點(diǎn)，特別適合用在網(wǎng)絡(luò )的故障管理領(lǐng)域。但同時(shí)專(zhuān)家系統也面臨一些難題:
(1)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò )變化可能需要經(jīng)常更新知識庫。
(2)由于網(wǎng)絡(luò )故障可能會(huì )相關(guān)到其它許多事件，很難確定與某一癥狀相關(guān)的時(shí)間的開(kāi)始和結束，解釋和綜合消息復雜。
(3)可能需要大量的指令用以標識實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)，并且專(zhuān)家系統需要和它們接口。
(4)專(zhuān)家系統的知識獲取一直以來(lái)是瓶頸所在，要想成功地獲取網(wǎng)絡(luò )故障知識，需要經(jīng)驗豐富的網(wǎng)絡(luò )專(zhuān)家。
在實(shí)現智能化網(wǎng)絡(luò )管理系統時(shí)，還必須把握系統復雜性與系統性能的關(guān)系。不僅要利用將較為成熟的人工智能技術(shù)，而且要考慮實(shí)現上的復雜度和引入人工智能技術(shù)對系統性能和穩定性的影響。
3.事件知識庫的研究
在專(zhuān)家系統中，知識的表示有表示法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò )表示法、規則表示法、特性表示法、框架表示法和過(guò)程表示法。產(chǎn)生式表示法，即規則表示法，是最常見(jiàn)的一種表示法。其特點(diǎn)是模塊性、一致性和自然。知識庫是知識的集合，嚴格意義上的知識庫包括概念、事實(shí)和規則只部分，缺一不可。
為了提高故障管理的智能水平，可以建立事件知識庫(EKB , Event Knowledge Base，用于存儲所有己知事件的類(lèi)型、產(chǎn)生事件的原因和所造成的影響，以及應該采取什么樣的措施等一些細節的靜態(tài)描述。這個(gè)EKB并不是真正意義上的知識庫，它的數據僅僅包含了屬性值與元組，而屬性值表示概念，元組表示事實(shí)。但研究EKB可以為今后建立完善的知識庫奠定基礎。
在EKB中存儲了己經(jīng)確定事件。最初，被確定的事件僅限于一些標準事件和措施。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的運行和系統的反饋，EKB的內容將不斷增加。
理想狀態(tài)是能夠確定所有的事件。
下面是EKB涉及到的只種基本的數據庫表:
(1)事件類(lèi)型表:該表中主要存儲了事件的靜態(tài)定義。
EKB中保存了己確定的事件可能涉及的相關(guān)知識，如事件類(lèi)別(如:性能、系統、網(wǎng)絡(luò )、應用事件或其它)、嚴重程度(如：嚴重、主要、 次要、 警告等)、產(chǎn)生事件的設備標識、指明設備的類(lèi)型、事件造成什么影響(如：影響網(wǎng)速、單個(gè)用戶(hù)不能訪(fǎng)問(wèn)等)、故障排除參考策略、上次更新的時(shí)期/時(shí)間、關(guān)于這個(gè)事件的備注信息、事件的詳細描述等。
(2)實(shí)時(shí)事件表:描述了正在運行的網(wǎng)絡(luò )中的實(shí)時(shí)事件。
實(shí)時(shí)事件表中提供可能用的一些字段，用于記錄網(wǎng)絡(luò )運行中發(fā)生的事件，如：設備的 ID(從 IP 地址或查詢(xún)設備表可以獲得)、實(shí)時(shí)事件的狀態(tài)(如：新增、確認、清除等)、根據故障票ID獲得的相應的故障票信息等。
(3)設備信息表:存儲了網(wǎng)絡(luò )中設備的實(shí)際參數。
設備信息表主要記錄了每個(gè)設備的相關(guān)參數。例如，設備ID號、IP地址、設備名稱(chēng)、廠(chǎng)商、類(lèi)型、重要性級別等。
EKB中存儲的相關(guān)事件的知識主要來(lái)源于專(zhuān)家。開(kāi)發(fā)人員將獲得的知識應用到與故障管理相關(guān)的系統中，根據不同系統的需要分配相應的知識，以提高系統性能。雖然EKB并不是嚴格意義上的知識庫，但在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可以通過(guò)不斷地增加和修正EKB的內容，在一定程度上提高系統的智能水平。
4.結論
文中分析了網(wǎng)絡(luò )故障的類(lèi)型，提出將事件知識庫用于網(wǎng)絡(luò )故障的智能管理。實(shí)驗表明，計算機網(wǎng)絡(luò )故障的智能管理提供了基于知識的決策手段，比傳統的管理方式具有更高的決策水平，為專(zhuān)家系統技術(shù)在故障的檢測和隔離方面更加廣泛的應用，奠定了一定基礎。
參考文獻：
[1] 趙志囡等.計算機網(wǎng)絡(luò )中的服務(wù)[M]. 現代情報.2006. (11)
[2] 楊家海等.網(wǎng)絡(luò )管理原理與實(shí)現技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社.2000.
[3] 武波，馬玉祥著(zhù).專(zhuān)家系統(修訂版)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，2001.
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