MCS网络监控系统
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摘要:在国内,采用光纤到楼以太入户(FTTB+LAN)技术的宽带网络是目前宽带网络的一种主流方式。在其运营过程中,对宽带网络设备、通信链路和设备外部环境的管理和控制是一种经常性和必不可少的工作。论文设计提出的机房管理中的网络监控管理系统,为目前国内常用宽带模式的网络监控提出了一种解决方式。它基于接收mcs型网管模块采集的网络数据,用于监测网络状态。并且配合网管系统在故障出现时启动报警系统,达到对网络设备、通信链路和外部环境的管理和控制。
关键词:网络监控;NAT内网渗透;状态告警;设备管理;高速数据存储
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)25-7151-03
MCS Network Monitor System
LI Dong
(Jimei University, Xiamen 361021, China)
Abstract: In domestic, uses the optical fiber to receive right of residence(fttb+lan) to the building ether the technical wide band network is the present wide band network one mainstream way. In it’s operation process, the management which to the wide band network equipment, the correspondence link and the equipment exterior uses is one kind of regularity and the essential work. The paper design proposed in the engine room management's network monitor and control management system management system, proposed one solution way for the present domestic commonly used wide band pattern's network monitor and control. It based on receives MCS network management module gathering the network data, uses in monitoring the network state. And coordinate network management system when the breakdown appears starts the alarm system, achieves to the network equipment, the information link and the external environment management and the control.
Key words: network monitor; NAT(network address translation) penetration; state alarm; device management; high speed data memory
网络系统规模的日益扩大和网络应用水平的不断提高,一方面使网络的维护更加困难;而另一方面,如何提高网络性能成为网络系统应用的主要问题。虽然可以通过增强或改善网络静态措施来提高网络的性能,但是作为网络管理人员或者网络运营商,对网络运行中设备状态的情况的监控和数据的走向,才能对自己所处的网络有所把握。
目前在对宽带IP网络进行管理中,主要采用SNMP(简单网络管理协议)的方案进行管理。而SNMP在网管功能上主要是实现对设备功能的远程控制和告警,并且往往是被集成在网络设备中。虽然这种带内管理的方式一般不会对网络的性能带来太大的影响,但是其轮询机制所固有的缺点限制了被管节点的树木和操作响应时间,决定了该体系结构不适合用于大型网络的实时管理,同时这种技术的实现也需要网络设备具有相应的功能支持,大大提高了设备的造价,在大型宽带网络建设中也难于被大量采用,因而目前一般只在三层以上的网络设备上支持SNMP,大量的用于在社区一级的二层网络设备则尚不具备挂接功能,这些设备成为了网络管理中的一大黑洞,特别是对无人值守机房的监控始终是网络管理中难以解决的一大问题,并直接影响了网络的质量和网络服务水平的提高。此外,在网管功能上,SNMP方案所注重的也只是对网络设备自身功能的控制和管理,对网络和设备周围的环境状况也尚缺乏相应并且同样是非常重要的监控功能。
1 系统设计
1.1 传统意义的网络管理模式
按照国际标准化组织(ISO)的定义,网络管理是指规划、监督、控制网络资源的使用和网络的各种活动,以使网络的性能达到最优。一般而言,网络管理有五大功能:失效管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理。目前有影响的网络管理协议是SNMP(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)、CMIS/CMIP(the Common Management Information Service/Protocol,公共管理信息服务和协议)和RMON(远程监控)。
1.2 网络监控系统的设计
网络监控系统的软件解决方案是依托mcs型网络硬件模块基础上,实施对设备的监控管理。MCS网络监控管理系统(网络版)旨在于让网络宽带运营商、网络宽带集成商、网络宽带应用商以及网吧通过该软件监控当前网络状态、网络质量以及一系列的告警事件,还可以控制某些设备的通断、流量和温度上限,也可以通过软件直接控制公司自行生产的交换机、光电转换器、光纤收发器等网络产品。因此,本文主要从软件角度,分析和介绍网络监控的解决方法和软件的实现。同时,将简单的介绍一些硬件设计内容,但不作为课题的重点。
1.3 系统可行性前提的研究
监测系统智能化针对FTTX+LAN方式的宽带对网络实时管理监测,在需求设计时,对其功能的实现,预期能达到以下要求:
功能方面:能够收集并处理由理想MCS网络管理模块发出的UDP数据包,实时监控当前网络状态并在记录和分析网络运行状况,生成图表以供查阅,该系统需具备报表打印功能。
数据输入来源:MSC网络监控模块。
数据类型:UDP
单个数据包包含:129字节
输入频度:高
最高频度:每个MSC模块每秒1个数据包。
最高并发数:1000(个)
系统关系:数据输出内容包括MSC网管模块所发UDP数据包全部内容,以及透过NAT的IP和Port。IP和Port用于和MSC网管模块建立连接。该数据输出产生频度高,输出数据直接存放到数据中心,该数据中心由一台或多台高级服务器组成。网络监控模块按照系统设定的时间参数定期向服务器发送一个含有模块自身信息和设备信息的信息包,服务器获取到信息后进行处理,将获得的信息存入数据库中对应的数据表。需求设计中将客户端、数据库和服务器完全分离,对于网管人员所在的客户端,可以根据库中记录直接向MCS-1、MCS-2模块发送连接命令,绕过服务端,避免了不必要的性能损失。
图1中所示公网地址,是指合法的IP地址,它是由NIC或者网络服务提供商分配的地址,对外代表一个或者多个私有地址,是全球统一可寻的地址。
1.4 处理流程和数据流程
由图2可见,系统设计分为三个部分:
1) 网络监控系统SERVER端。完成接收数据,和数据分解功能,并存入数据库;
2) 网络监控系统CLIENT端。实现报警监控,系统功能分级操作,控制MCS模块;
3) 网络监控系统数据库。用于数据存储,部分数据处理。
1.5 硬件模块的功能
1) Switch Link指示功能
2) Module Running 指示功能
3) Communication Status 指示功能
4) 自动向中央监视系统报告通路时延(通过ping测试)、本模块ID、位置和IP信息
5) 透明串口管理。
1.6 软件系统功能实现
系统主要功能包括三个部分:管理功能、监测和控制功能、报警和记录功能。
数据汇集模块的主要功能是进行数据传输和转发,一方面它将数据采集前端送来的数据进行打包处理,按照TCP/IP通信协议将数据发送给数据库开发模块(数据库服务器),另一方面将远程监控中心发出的各种命令转换成符合下层传输规则的控制命令,利用串行口通信,指挥数据采集前端机进行工作,如利用一台PC计算机来进行数据处理,通过串口与数据采集模块中的通信接口连接,采用了总线结构方式,一台计算机可以挂接多台底层单片机,而通过调制解调器(或网卡)与局域网连接,实现与上层数据库开发模块的数据交换。
对具有RS232串口的设备进行远程控制:控制台服务器发出控制信号,控制信号通过网络传到该监控装置中网络芯片的缓冲器(BUFFER)中,CPU从中读出控制信号进行判断处理,然后传给I/O接口单元进行电平转换后,再送至RS232串口,实现对设备进行远程管理。
温度检测,是通过温度传感器对设备的环境温度进行测量后,将温度信号送至CPU,由CPU将此温度信号数据通过网络芯片传送到网络中,最后送至控制台服务器,由控制台根据所设定的安全温度范围判断是否给出报警的信号。
输入/输出采集控制,是通过监控装置中设置的输入/输出接线端子实现的。其中的输出端子可用作远程控制开关,如远程控制空调器的开关等;对输入端子的应用中,例如将一路输入开关量设置为用作门磁监控时,当被监控门磁被非正常打开后,一个高或低的电平即会传入监控装置中的CPU,CPU对其处理后再通过网络芯片传送到网络中,控制台服务器收到该信号后,就会对其给出报警,并产生记录。在进行远程控制时,由控制台服务器发出一个控制指令,通过网络传送给该监控装置,监控装置通过其网络芯片接收并读出送至CPU,CPU对该指令信号进行处理后发送到开关量的输出端口,实现对所连接的设备进行控制。
根据对网络实行监控的目的和需要不同,监控模块上诉结构形式的监控器与相应的操作和控制软件或程序相结合,可以对网络实现多种方面的管理、监控和报警、记录等功能。当网络设备实现报警信息时,设备所在区域即能自动显示,便于对网络设备的管理和对故障的排查。对网络的管理可以实现诸如包括如被管理设备的工作状态、安装位置、设备类型、型号、网络时延、环境温度等被管理设备的信息;包括ID、IP地址、网关地址、版本等网络监控器的信息;包括用户的帐号、IP地址等用户信息;以及包括门磁开关状态和用户自定义控制线状态的信息等,网管中心可以通过网络监控装置所反馈的这些信息,可以随时查看设备的工作状态,能够对有CONSOLE接口的网络设备进行控制和/或设置,如开/关交换机端口,读取UPS设备信息等。在检测和控制方面,其还可以实现对网络通断的监测,通信时延的监测,环境温度的监测,门磁监控,以及用户的自定义监控,如用户所希望的对机房空调、排风扇、采集防盗报警器信号等自定义的远程控制操作。对设备掉线、温度超标、网络时延过大、设备箱(或机房)开关门等多种情况同时还能根据所设定的值自动告警和或生成告警数据库。
1.7 界面设计
根据需求分析所定义的模块对有界面的页面进行设计,由于篇幅限制,不一一列举。
用户管理界面共分六个主要部分:菜单项命令、工具栏、区域管理栏、设备管理信息栏、设备信息栏和系统状态信息栏。
各标题栏的含义:
状态:网络监控器当前工作状态。用三种图标标识三种设备,不同设备分别用三种颜色表示其工作状态(具体含义见状态栏)
监控器ID:网络监控器序列号
被监控设备名称:被监控设备的名称
安装位置:网络监控器的实际安装位置
网络时延:网络监控器到服务器的网络传输时延
环境温度:网络监控器所在的环境温度
2 结束语
网络监控系统在设计中征求多家宽带网络运营商的意见,备掉线告警、温度监控、设备箱开关门的监控、机房设备监控等,是通用的SNMP网管方案所无法实现的,更符合运营商的需求。尤其在对低端设备的管理上具有很高的性价比,对任何具有10/100M以太网端口的设备(如交换机、HUB、光纤收发器等)都可实现管理。具有更易用、更实际、更直观、成本更低等特性。对无人值守机房的监控历来都是网络管理中的难题,安装网络监测器后,机房设备和机房安全都可以很直观地监测和控制,力求实现真正的远程管理。将网管模块与目前的SNMP网管方案相结合,可以对全程网络提供更为方便的管理效果。
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