計算機網(wǎng)絡(luò )管理故障定位技術(shù)分析論文

　　摘要：計算機網(wǎng)絡(luò )飛速發(fā)展的今天，網(wǎng)絡(luò )系統的復雜度越來(lái)越高，需要處理的數據也越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò )系統出現故障的幾率顯著(zhù)升高。在網(wǎng)絡(luò )管理過(guò)程中，故障的處理尤為重要，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的不斷運行，故障會(huì )隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )不斷傳播，造成更大的影響。因此，如何準確、快速的定位出故障的具體位置是計算機網(wǎng)絡(luò )故障管理中亟待解決的問(wèn)題。本文通過(guò)詳細分析基于SNMP管理協(xié)議下的事件關(guān)聯(lián)策略進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò )故障定位，并模擬了網(wǎng)絡(luò )拓撲結構進(jìn)行實(shí)驗，實(shí)驗表明該算法對日漸復雜的網(wǎng)絡(luò )系統的網(wǎng)絡(luò )故障定位有較強的優(yōu)勢。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò )管理；故障定位；SNMP管理協(xié)議；事件關(guān)聯(lián)策略

　　計算機及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展為大中型企業(yè)帶來(lái)了許許多便利之處，隨著(zhù)大型企業(yè)開(kāi)發(fā)了與之業(yè)務(wù)相對應的管理系統，越來(lái)越多的業(yè)務(wù)將通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的方式進(jìn)行，人們的衣、食、住、行都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò )[1]。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展導致基于計算機的大型企業(yè)管理系統復雜度顯著(zhù)上升，與之相關(guān)的計算機網(wǎng)絡(luò )的復雜度也隨之提高。越來(lái)越復雜的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境為計算機網(wǎng)絡(luò )管理帶來(lái)了不小的挑戰，需要網(wǎng)絡(luò )管理者在保證海量網(wǎng)絡(luò )集群能夠正常工作的基礎上，通過(guò)各種手段保證在運行過(guò)程中網(wǎng)絡(luò )故障帶來(lái)的影響和損失最小化，是計算機網(wǎng)絡(luò )故障管理面臨的主要問(wèn)題。到目前為止，對于復雜度較高的大型網(wǎng)絡(luò )系統都采用集中式管理方式，該方式將信息的管理和轉發(fā)過(guò)程集中至一起，然后通過(guò)主要管理者進(jìn)行分發(fā)和維護，系統的性能取決于中心管理者的管理能力。集中式管理方式面對大面積的計算機集群出現問(wèn)題的時(shí)候，難以進(jìn)行有效的處理，系統智能度較低，且中心管理者面對的管理任務(wù)較多，對于故障的傳播無(wú)能為力，對于故障發(fā)生區域的定位也較為困難。集中式中心網(wǎng)絡(luò )管理方式存在以下兩類(lèi)缺陷[2]：（1）計算機網(wǎng)絡(luò )中心管理服務(wù)器需要面對成千上萬(wàn)待處理數據，這些數據冗余性大，數據處理時(shí)限要求高，僅僅通過(guò)中心管理服務(wù)器難以一一完成處理。集中式處理方式對中心管理服務(wù)器的性能要求較高，若中心管理服務(wù)器發(fā)生部分故障將會(huì )對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的故障處理過(guò)程造成全方位影響。（2）計算機網(wǎng)絡(luò )中心管理服務(wù)器面對巨大的計算機網(wǎng)絡(luò )數據的吞吐量，在處理過(guò)程中，根據木桶原理，網(wǎng)絡(luò )的整體性能受限于中心服務(wù)器處理數據的能力，中心管理服務(wù)器成為了整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的瓶頸。

　　1.基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )故障定位

　　在計算機網(wǎng)絡(luò )管理中，與故障相關(guān)的管理包括故障發(fā)現、故障診斷和故障修復三個(gè)階段。正常的邏輯是首先尋找并定位到故障發(fā)生的地方，才能針對不同的故障來(lái)進(jìn)行分析和診斷，進(jìn)而根據診斷結果將故障進(jìn)行修復[3]。目前，在網(wǎng)絡(luò )故障管理的三個(gè)階段中，故障診斷和故障修復過(guò)程都有成熟完善的算法支持，而在故障定位過(guò)程中，由于故障的發(fā)生源可能范圍較廣，故障發(fā)生后會(huì )隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )系統的運行而不斷發(fā)展，且隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )系統的復雜度提高，故障的傳播越來(lái)越迅速、隱蔽，對于故障定位的相關(guān)算法目前還不完善具有較大的研究空間，所以研究并改進(jìn)在大型網(wǎng)絡(luò )系統中的故障定位算法是一項有意義的工作。

　　1．1SNMP協(xié)議故障定位與處理模型

　　SNMP協(xié)議用于計算機網(wǎng)絡(luò )管理，是TCP/IP協(xié)議簇中最常用的應用層管理協(xié)議之一。該協(xié)議通過(guò)不斷發(fā)出監聽(tīng)包到網(wǎng)絡(luò )系統中各個(gè)設備上，通過(guò)設備的反饋包來(lái)檢測對應設備是否發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常。若某些網(wǎng)絡(luò )設備發(fā)生異常并引起故障，一般情況下，在規定時(shí)間內SNMP無(wú)法接受到該設備的反饋包，這時(shí)候該協(xié)議即可初步定為出異常發(fā)生區域，并采取相應措施�；�于SNMP網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )管理模型以網(wǎng)絡(luò )管理系統NMS為中心，通過(guò)NMS與其他待管理的網(wǎng)絡(luò )元設備節點(diǎn)構成了整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統，SNMP協(xié)議運行在NMS之上，當網(wǎng)絡(luò )系統運行過(guò)程中，某些被管理的網(wǎng)絡(luò )元設備發(fā)生故障時(shí)，SNMP檢測到該故障并發(fā)出警告信息，警告信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳播到其他網(wǎng)絡(luò )元設備中，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，SNMP將警告信息傳播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，NMS對發(fā)生故障設備進(jìn)行相應的處理。通過(guò)NMS的統籌管理，將會(huì )很快的定位出網(wǎng)絡(luò )故障的具體位置并進(jìn)行分析和解決。

　　1．2SNMP協(xié)議網(wǎng)絡(luò )故障定位算法

　　由于計算機網(wǎng)絡(luò )的復雜度不斷提高，網(wǎng)絡(luò )管理系統NMS無(wú)時(shí)無(wú)刻不在接收著(zhù)來(lái)自多方節點(diǎn)的警報和征兆，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )運行過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò )管理系統將會(huì )面對大量的警告信息，面對如此多的冗余信息，非智能的網(wǎng)絡(luò )管理系統將會(huì )很難通過(guò)分析找出發(fā)生故障的真正節點(diǎn)設備，以至于大型網(wǎng)絡(luò )很難對故障做出有效的處理。在網(wǎng)絡(luò )管理運行過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò )中心管理服務(wù)器與各個(gè)被管理網(wǎng)絡(luò )設備元之間相互依賴(lài)且各個(gè)被管理網(wǎng)絡(luò )設備元之間存在物理上和邏輯上的相關(guān)性，所以每當一個(gè)設備元出現故障的時(shí)候，不僅自己要發(fā)出警告，而且所有感知到該設備元出現故障的設備都會(huì )發(fā)出警告，大量冗余的警告在網(wǎng)絡(luò )中傳播最終導致一個(gè)設備元發(fā)生故障產(chǎn)生大量的征兆，這些征兆都是相互關(guān)聯(lián)在一起的，不能只針對一個(gè)征兆進(jìn)行處理。在傳統的SNMP協(xié)議中，檢測到的網(wǎng)絡(luò )設備故障征兆都是被單獨傳送給中心管理服務(wù)器的，這使得大量冗余的征兆信息干擾對網(wǎng)絡(luò )故障的定位。事件關(guān)聯(lián)策略在此背景應運而生，建立在基于SNMP協(xié)議上的網(wǎng)絡(luò )故障定位新算法。在網(wǎng)絡(luò )管理中，故障指的是網(wǎng)絡(luò )中心管理服務(wù)器接受到的一個(gè)警告。事件關(guān)聯(lián)策略定義了被管理的網(wǎng)絡(luò )設備元在語(yǔ)義上的相關(guān)性，對被警告事件分別在空間上和時(shí)間上進(jìn)行相關(guān)處理，通過(guò)提取各個(gè)事件中的相關(guān)聯(lián)部分構成單一的警報概念事件，生成的單一警報概念事件能夠過(guò)濾不必要的或者無(wú)關(guān)的事件，減少傳送到網(wǎng)絡(luò )中心管理服務(wù)器的冗余信息，中心管理服務(wù)器能夠更好的計算并分析出網(wǎng)絡(luò )故障的源泉。網(wǎng)絡(luò )管理系統NMS面對諸多的警報和征兆，為了解決警報信息量大，信息冗余程度強的方法是在SNMP協(xié)議上采用事件關(guān)聯(lián)策略，通過(guò)定義事件的方式來(lái)將警報編碼成事件，再通過(guò)檢測事件的相關(guān)聯(lián)部分，丟棄無(wú)意義的冗余信息，僅僅通過(guò)“核心部分”的警報即可定位出故障源的真正區域，并給出故障解決方案。

　　2.基于SNMP協(xié)議和事件關(guān)聯(lián)策略的網(wǎng)絡(luò )故障定位實(shí)例分析

　　2．1網(wǎng)絡(luò )拓撲圖及初始化設計

　　本文通過(guò)模擬網(wǎng)絡(luò )拓撲結構以及故障發(fā)生的環(huán)境，目的是呈現一種基于網(wǎng)絡(luò )拓撲關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò )故障定位技術(shù)，然后通過(guò)基于SNMP協(xié)議和事件關(guān)聯(lián)策略來(lái)分析網(wǎng)絡(luò )故障定位。本文通過(guò)建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )故障定位技術(shù)，尋找故障發(fā)生的源點(diǎn)，并根據該網(wǎng)絡(luò )拓撲結構產(chǎn)生相應的節點(diǎn)表，關(guān)系表，和關(guān)聯(lián)表。為了更加形象的表示網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構關(guān)系，本文需要給相應的拓撲結構節點(diǎn)添加虛擬的IP地址和該節點(diǎn)的屬性。這些屬性對后續實(shí)驗的結果有重要意義，通過(guò)對網(wǎng)絡(luò )設備的實(shí)際意義定性分析，就能夠很好的完成對網(wǎng)絡(luò )故障源點(diǎn)的定位和追蹤，然后進(jìn)行相應的網(wǎng)絡(luò )故障分析和維護。

　　2．2基于SNMP協(xié)議軟件關(guān)于該案例的實(shí)驗結果

　　本文采用在SNMP協(xié)議上運行事件關(guān)聯(lián)策略來(lái)定位故障源點(diǎn)，該策略主要是在主控模塊中進(jìn)行模擬的故障定位。在進(jìn)入主控模塊前，該策略還有模擬的發(fā)現網(wǎng)絡(luò )拓撲結構模塊和由拓撲結構創(chuàng )建連接關(guān)系的模塊，接下來(lái)是通過(guò)連接關(guān)系創(chuàng )建關(guān)聯(lián)關(guān)系的模塊，該模塊創(chuàng )建的關(guān)聯(lián)關(guān)系是通過(guò)關(guān)聯(lián)關(guān)系算法創(chuàng )建的，然后進(jìn)入主控模塊，在主控模塊里連接著(zhù)模擬輸入故障數據模塊，故障定位模塊，以及故障源展示模塊和故障事例顯示模塊。

　　3．總結

　　本文針對大型復雜的網(wǎng)絡(luò )中難以定位故障的問(wèn)題，分析了現有SNMP管理協(xié)議的各個(gè)方面，并詳細分析了基于SNMP管理協(xié)議，使用關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行故障定位算法的研究。在實(shí)際試驗環(huán)境中，本文通過(guò)使用基于SNMP的管理協(xié)議來(lái)進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的故障定位過(guò)程，實(shí)驗結果表明，使用SNMP管理協(xié)議進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò )故障源精確度高，分析速度快，適合日漸復雜的網(wǎng)絡(luò )系統。

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