基于GIS的校园网络监控系统的研究与实现

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摘要： 随着网络时代的到来，计算机网络已经深入到高校的大多数学生的学习生活中，给学生的学习生活带来了便利。但必须看到，紧随信息化发展而来的网络安全问题日渐突出。为了提高高校管网资源的管理监控水平，结合高校网络系统的特点，并从网络安全管理的角度出发，设计并实现了基于gis的校园网络监控系统。

Abstract： With the net time coming， the computer net has go deep into the study life of students， and brings convenience to their study and life. But it makes more problems about net safety. In order to strengthen and improve the management control level of network resources， combining the characteristic in campus' net system， a campus net monitor system is designed and realized.

关键词： 网络监控；GIS；计算机网络；数据采集

Key words： net monitor；GIS；computer net；gather data

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）05-0200-02

0 引言

随着高校办学规模的不断扩大和校园网络的持续发展，配套网络设施逐渐完善起来，设备型号及管网资源的拓扑结构也变得复杂多样，这就为高校网络资源管控工作造成了困扰。近些年来，我国在发展网络科技的进程中取得了一定的成就，与此同时，高校的网络服务也应该与时俱进，尤其要提高校园网络建设的质量。当前，高校网络建设普遍存在网络服务质量差、网络设备故障多发的问题。要解决这个问题，首要任务是强化校园网络管理，提升校管网资源的管理监控自动化水平。

高校网络资源设施的分布与其所处的地理位置有必然的联系，可以采用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术作为监管校园网络运行的平台，结合地理分布情况，利用地理空间拓扑合理布设管线设备，通过采集管网资源的实时信息来监控整个网络系统的运行情况，提升系统的自动化水平，规范网络服务流程。

地理信息系统（GIS-Geographic Information System）也属于一种计算机系统。顾名思义，它是将计算机科学与应用对象、几何、地理和测量等多类学科融会贯通的高新技术；借助现代计算机图形及数据库技术对地理空间及其数据信息进行处理。该信息系统也是一种应用技术系统，它基于地理空间数据库，借助计算机软硬件处理技术采集、输入和存储地理空间数据，并对其进行编辑、分析、查询等操作。

1 系统设计的原则

基于GIS的校园网络监控系统作为一套能够实际应用的系统，除了要能够完成预定的各种功能外，在设计时必须遵循实用性、先进性、安全性、友好性、可维护性等原则，具体如下：

①实用性原则：系统的实用性是系统维护运行和效益的前提，是系统建设的主要目标，既然要构建一个系统，就必然要首先考虑它的实用性。

②先进性原则：系统必须具有很强的先进性，本设计选用GIS软件平台，采用开发技术，用MS-SQL server2000来管理后台数据，符合主流技术的发展方向。

③安全性原则：系统安全保密性主要是指系统运行的安全性、数据的安全性和保密性。

④友好性原则：系统的友好性是指具有美观的用户界，另外还要使用户的操作更加简便。

⑤可维护性原则：由于在未来的应用中有可能会遇到增加新功能、对数据库进行维护等变化，已设计的系统应该能适应未来需求的变化，系统应具有较好的可维护性。

2 系统层次分布

基于GIS的校园网络监控系统主要分布在四级层次结构的下面三个层次上，即：分中心管理机、基层管理机和终端工作主机这三个层次，如图1。

分析图1得知，数个下层工作机在与之相对应的管理机的监管达到区域自治的目的。采用监控系统主动上报以及上层机向下查询相互呼应的方式来传送数据信息，避免网络开销的浪费。系统正常运行时，通过下层子系统主动汇报来避免网络开销的浪费；如果情况紧急，则依据监管策略发送请求，对网络信息实施监测，图2为监控数据判别流程。

3 功能模型

基于GIS的校园网络监控管理系统主要负责主机开销监测、主机安全监管、主机时间同步和“黑匣子”功能。其中，主机开销监测主要涉及系统、内存、CPU、磁盘等资源的监测，主机安全监管的内容包括应用软件、主机外设和网络连接等。

3.1 主机开销监测 根据上层管理机预置的时间间隔，检测工作机的CPU和内在利用率、系统进程、硬盘容量。一旦系统开销负载综合参数大于闭值，系统就会向上层主机发送预警信息。

3.2 主机外设监管 主机外设指的是所有主机外接设备（如鼠标、键盘、光驱和USB接口），根据策略管理子系统的授权，这些外部设备的启动或关闭皆由基于GIS的校园网络监控管理系统来监控。一旦外部设备运行情况与监管策略不相符，系统会自动向上层管理机发送报告，同时在监管日志中记录此次“违规”行为。主机外设监管功能够防止用户非法篡改或窃取数据信息，避免信息泄漏，使内部网络更为安全稳定。

3.3 网络连接监管 检查主机网络配置信息，具体分析本机网络连接状况。通过上层机查询采集数据信息，并向上层管理者报备进行深入分析，由此来有效监控下层机。

3.4 应用软件监管 在策略管理子系统中包括网络内部主机运行的合法进程列表，上层管理者参照客观情况来配置本机的网络信息。基于GIS的校园网络监控管理系统需要整体检测运行中的应用程序、主机进程、进程的路径及其在系统内存和CPU中的占用率，一旦出现违规运行的情况，应及时报告违规信息，并按监管策略将主机进程和应用软件关闭或重启。

3.5 主机时间同步 接收上层主机按监控策略既定的网络主机的时间，监测或修改本机时间；一旦上层机下达时间同步指令，下层主机的时间都能达成同步要求。

3.6 “黑匣子”功能 基于GIS的校园网络监控管理系统对本机网络连接状况进行分析，当网络连接断开时，对系统运行进行实时监测，并准确记录主机断网的时间、非正常进程、超闭值状况等记录；当网络连接恢复正常时，系统会自动向上层机传送监测记录。通过这项功能，系统可以自动备份或恢复数据信息，从而确保系统安全稳定的运行。

4 服务器与数据库连接

本系统可以满足多台客户机的使用。SQL server服务器在客户机开机时自动运行。首次登录时，用户只要输入监测数据库处于的服务器名IP地址，以后只需确保网络联通，每次客户机开机后，SQL server服务管理器都会直接与服务器建立连接。

5 结论

本文的创新点在于：根据高校网络系统的特点并从网络安全管理的角度出发，在方法上彩层次化的诊断模型，反映系统中各部件实时故障的变化关系和传播途径，设计并实现了基于GIS的校园网络监控管理系统，通过对数据的采集分析和策略定制来监控、分析主机网络设备性能及其数据信息，进而优化网络监控系统。

参考文献：

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