基于SNMP的网络监控系统研究与设计

3 总体描述及框架设计

3.1 系统核心

系统实现所涉及的核心问题分别如下：

(1)如何获取和绘制拓扑结构图，并合理地调整拓扑样式；
(2)同步引擎的合理调度，以及信息存储结构；
(3)功能的合理分类，以及对相关OID的分析、组织、建模；
(4)基础构建块的选择。

由于系统采用了分层开发，以及可扩展性等多方面的考虑，软件在逻辑上分为4层--持久层、基础层、业务层、表示层，基本的工作模式如图1所示。


3.2 存储模型

存储模型为"设备管理"以及相关的扩展应用提供持久化的机制，并为统计、分析等要求查询对比历史数据的需求提供基础。

对于数据库的选择，从成本上考虑，有Microsoft SQL Server Express、Microsoft SQL CE、MongoDB、NoSQL可供选择，而从部署上考虑有MongoDB、部分NoSQL、Microsoft SQL CE可选择，最后从性能上考虑，采用Microsoft SQL CE来支持存储模型。
经过持久后的数据可以在相对固定的时间内有效，在此基础上，进行统计、跟踪、分析等功能就会迅速许多，同时，网络的负荷也会明显降低。

3.3 领域逻辑设计

系统与SNMP网络交互的主要逻辑依赖于SNMP协议所传输的SNMP对象数据，SNMP对象又依赖于相关的MIB来描述其特性与结构。软件所需要的领域逻辑主要集中在对SNMP实体的操作上，但是SNMP的操作是对程序不友好的。也就是说，无法通过流畅的API来操作SNMP使之为软件所用。所以需要设计一种领域逻辑，将SNMP的特定领域转化为程序友好的领域。考虑图2所示的领域转化。

SNMP的操作原语被转化为对应的编程概念，使SNMP的领域完整地转化为程序设计的领域。这为AOP编程以及存储模型的扩展奠定了基础。

4 系统实现

4.1 环状权值分布

拓扑图的排序算法被叫"环状权值分布"，主要是因为引入了设备在网络中 "权重"的概念。由于布局的主要目的是让主要设备能够分布且合理定位在屏幕上，所以拓扑布局的算法首先是找出那些"权重"最高的设备，并依此排序进行设备定位。算法主要的步骤有：

(1)设备按"权重"排序。系统主要面向的是路由及交换设备，所以对拓扑图最为敏感的信息就是"路由"信息。如果一个设备核心的路由数量高于其他的设备，则该设备就是所谓的"核心设备"。

(2)最高权重优先定位。步骤(1)已经确定了最为核心的设备以及按"权值"排序后的设备分组。最为核心的设备是第一组，它们将以屏幕正中央为圆心，均匀分布在某个半径的圆圈上。半径的确定取决于要定位的设备数量，数量越多半径值越大。当这些设备定位结束时，也就确定了此设备在屏幕中心点的角度(∠θ)，此角度将作为下个步骤定位的依据。

(3)"卫星"设备布局。与核心设备相联接的设备都归类为该核心设备的卫星设备， "卫星"设备的具体分布算法如下：

假定有n个核心设备，那么每个核心设备的卫星设备只可以分布在360/n的扇形范围内，如图3所示。

图3中有3个核心设备，被分为A、B、C三个扇形区域，以R2为例，它的3个卫星设备就分布在B区域，且在B扇形内根据∠θ均匀分布，半径会以卫星设备的数量作相应的修正。
(4)绘制链路连线。核心设备区域的连线允许交错，因为这部分的连线几乎不太可能做到不交叉。由于分布是基于环的，所以连线即便有交错，问题也不会很严重。卫星设备的连线主要是对上一个设备的，这种情况下可以直连，如果卫星设备之间有连线，则可对卫星设备的布局会做一些小调整，尽量不出现连线的过度交叉。

此时如果发现x设备与z设备间有连线，就会根据屏幕上的空间对x或z的位置做一些小的调整，以让x与z的连线分布得更为合理。

4.2 MIB模块的实现

为命名方便，基于简单网络管理协议的网络监控系统简称为SNMS。根据MIB的命名方式，在1.3.6.1.4.1节点下自定义了一个名为Tute（888）的节点，在该节点下定义SNMS(1)节点。

定义了MIB中的对象标识符以后，就需要对软件只能够涉及到的、需要管理的对象进行划分，在此，将SNMS这个系统分为system、user和file三部分，分别定义为system（1）、user（2）和file（3），如图4所示。


4.3 Trap模块的实现

为了使软件在设备出现事件时能得到通知，在SNMP这个背景下就意味着需要一种能够接收Trap的机制。设备在自己所能够支持的事件范围内，通过定义不同含义的Trap报文，按照设备自身所配置的接收对象将Trap发送出去。

4.3.1 统一侦听Trap版本

SNMP协议不同的版本对应着不同的Trap格式。然而对SNMS自身来说，这些Trap的版本并没有什么意义，软件所需要的仅仅是必要的标识和对应标识的意义。所以需要一种机制将这些版本的Trap进行统一。

软件采用的方式是使用中间层来代理。使用TrapMonitor来侦听所有版本的Trap，通过不同的处理最终触

发TrapComing事件，并将处理之后生成的TrapInfoEventArgs传入，供订阅者使用。

4.3.2 Trap信息翻译

Trap包含的信息成百上千，若都由软件来解析其信息将是一件非常耗时且庞大的工程。况且由于SNMP自身的可扩展性，软件无法预测其后出现的新Trap定义，所以考虑这样一种机制：对Trap进行建模，将其核心抽象为一种可扩展可配置的模式。

这种机制使得软件可以轻松适应不同的场景，而且部署起来也很方便。软件自身也集成了Trap信息的配置功能，可以避免手动接触XML文件。

4.3.3 Trap过滤

如何过滤出有用的Trap信息非常关键，这是由系统的"管理"性质决定的。系统决定采用一种类似于网络ACL的做法，提出了白名单和黑名单的过滤模式。类似于Trap信息翻译，系统也采用了基于XML的做法，将过滤规则保存在更加灵活部署的XML文件中。这里白名单是指所有Trap到达后只显示名单中规则匹配的Trap；黑名单是指所有Trap到达后不显示规则匹配的Trap。