基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要摘要：簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）是一種專門用來管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)流量采集方法可獲得較豐富的網(wǎng)絡(luò)流量信息。分析基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)采集方法，著重探討系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：SNMP；網(wǎng)絡(luò)流量采集；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

DOIDOI：10.11907/rjdk.151762

中圖分類號：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2015）011011303

基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：

作者簡介作者簡介：張立新（1975-），男，四川蓬溪人，烏魯木齊職業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院副院長、高級實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、Web技術(shù)、軟件與數(shù)據(jù)庫。

0引言

簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）是一種專門用來管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，包含代理者、管理站、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議和管理信息庫等關(guān)鍵元素，其網(wǎng)絡(luò)管理由管理信息庫MIB、管理信息結(jié)構(gòu)SMI和SNMP協(xié)議本身3個(gè)部分組成[1]。基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)流量采集方法可獲得較豐富的網(wǎng)絡(luò)流量信息，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)直觀清晰，能從宏觀角度查看網(wǎng)絡(luò)的整體性能和狀況，便于從整體層面分析和解決問題。但該方法會占用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及帶寬資源，影響網(wǎng)絡(luò)性能，容易造成采集數(shù)據(jù)丟失，只能獲得統(tǒng)計(jì)信息，不能針對IP地址和端口等信息進(jìn)一步分析[2]。

1基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量采集方法

1.1對象訪問方法

MIB中的每個(gè)對象類型都被賦予一個(gè)惟一的對象標(biāo)識符（OID），該對象標(biāo)識符的值通過MIB樹按層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織[1]。通過SNMP獲取被管對象的信息，實(shí)際上是訪問對象OID的一個(gè)特定實(shí)例。

1.2數(shù)據(jù)采集方法

管理站基于SNMP協(xié)議從代理者中采集網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)有兩種方法：輪詢與陷阱。

（1）輪詢：包含代理者的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，除了完成自身業(yè)務(wù)功能外，其中SNMP代理進(jìn)程不斷收集網(wǎng)絡(luò)的通信信息和有關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并將其以特定形式存儲在本地MIB中。輪詢是指管理站通過SNMP協(xié)議定期主動向代理者發(fā)起流量采集請求，代理者在收到該請求后將它所維護(hù)的MIB流量數(shù)據(jù)發(fā)回給管理站，由管理站對這些信息進(jìn)行處理和存儲操作，從而完成網(wǎng)絡(luò)流量采集。

（2）陷阱：指管理站監(jiān)聽陷阱端口，接收來自代理者的告警信息。在MIB中定義了許多代理者可能會出現(xiàn)的異常情況（如發(fā)生故障、鏈路故障、發(fā)生擁塞等），當(dāng)代理者上的代理進(jìn)程檢測到這些異常情況時(shí)，立即將這些情況報(bào)告給配置表中所列的管理進(jìn)程，這種報(bào)告被稱為陷阱trap。陷阱可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)容量和代理者的處理時(shí)間，但也會增加代理者的處理負(fù)擔(dān)，影響網(wǎng)絡(luò)管理的主要功能[4]。

總之，使用輪詢以維持對網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)采用陷阱機(jī)制報(bào)告異常事件，使得SNMP成為一種有效的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議[4]。

2基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1功能描述

采集系統(tǒng)定期采集防火墻等支持SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從設(shè)備相關(guān)接口的MIB庫中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并入庫，為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計(jì)與分析模塊提供實(shí)時(shí)與歷史來源數(shù)據(jù)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2采集流程

基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量采集系統(tǒng)流程如圖2所示。

2.3采集的MIB變量

系統(tǒng)定期采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多個(gè)MIB變量（數(shù)據(jù)表也按此設(shè)計(jì)），如表1所示。

2.4采集過程中考慮的因素

為保證采集的數(shù)據(jù)全面有效，減少對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，需考慮如下問題：

（1）采集時(shí)間間隔確定。在一個(gè)采集周期中應(yīng)包括有用的采集變量。采集時(shí)間間隔必須合理設(shè)定，不能太短，否則易影響被采集設(shè)備性能和占用網(wǎng)絡(luò)帶寬；也不能太長，否則有些數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器可能會多次溢出造成采集數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。本系統(tǒng)采集周期定為5分鐘。

（2）采集數(shù)據(jù)的溢出處理。采集數(shù)據(jù)的溢出要根據(jù)所采集的具體數(shù)據(jù)格式來確定，如在關(guān)于性能數(shù)據(jù)的采集中，有些性能數(shù)據(jù)會逐漸增大，并在達(dá)到一個(gè)固定值之后會重新計(jì)數(shù)，此時(shí)就存在數(shù)據(jù)溢出，應(yīng)對相應(yīng)的數(shù)據(jù)溢出進(jìn)行處理。

（3）采集數(shù)據(jù)的優(yōu)化。根據(jù)管理需求和訪問對象的性質(zhì)建立數(shù)據(jù)采集對象，分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)一經(jīng)配置基本保持不變，對靜態(tài)數(shù)據(jù)只需采集一次即可，沒必要在每次采集過程中都對它進(jìn)行輪詢操作；對動態(tài)數(shù)據(jù)就要進(jìn)行輪詢采集，以實(shí)時(shí)反映設(shè)備的狀態(tài)或性能信息。

3基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)使用Delphi的SNMP組件的SNMPget方法來讀取相應(yīng)MIB變量值，需向該函數(shù)提供要讀取的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址、要采集的MIB變量的Oid值和訪問團(tuán)體名稱等參數(shù)信息，最后將讀取結(jié)果返回到某一變量中。這樣，通過定期依次設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要采集的各個(gè)MIB變量的Oid值，并將讀取結(jié)果保存到相應(yīng)變量中，就完成了對該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相關(guān)所有MIB變量信息的讀取，實(shí)現(xiàn)了基于SNMP協(xié)議的數(shù)據(jù)采集，為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計(jì)提供原始數(shù)據(jù)。

3.1實(shí)現(xiàn)流程

基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量采集系統(tǒng)的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

3.2關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)

以下代碼通過定時(shí)器每隔5分鐘運(yùn)行一次，依次采集指定IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所有要讀取的MIB變量的測量值到相應(yīng)變量。

Ip：= Trim（edtIP.Text）； //取得預(yù)采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址

ReadComName：= 'public'； //設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的訪問團(tuán)體名

Oid：= '1.3.6.1.2.1.2.2.1.10.7'； //設(shè)置預(yù)采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的某一MIB變量的Oid值（以“ifInOctets”變量為例）

SNMPget（Oid，ReadComName，Ip，Response）； //使用Delphi的SNMP組件的SNMPget方法取得指定IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的指定Oid值的測量值Response

ifInOctets0：= Response； //將取得的觀測值賦值給相應(yīng)變量

//改變Oid的值，重復(fù)上述過程，依次取得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所有要讀取的MIB變量的測量值到相應(yīng)變量，然后定期將時(shí)間戳及上述變量值保存到數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)流量的統(tǒng)計(jì)分析提供數(shù)據(jù)來源。

3.3界面顯示

基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量采集系統(tǒng)可定期采集指定IP地址、指定Oid值、支持SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的各個(gè)MIB變量的測量值，如圖4所示。

4網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)配置環(huán)境

基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量采集系統(tǒng)可在真實(shí)的校園網(wǎng)環(huán)境中進(jìn)行，其中提供了校園網(wǎng)常見的服務(wù)：WEB、FTP、DNS、OA、教務(wù)管理、網(wǎng)上圖書、視頻點(diǎn)播等服務(wù)。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。

該校園網(wǎng)具備路由和交換環(huán)境，提供兩條10M雙出口鏈路。核心交換機(jī)（3Com CB9000）連接校內(nèi)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器區(qū)、辦公區(qū)、住宅區(qū)和學(xué)生住宿區(qū)所有的子網(wǎng)，提供主干千兆、百兆到桌面的交換能力。硬件百兆防火墻（西安交大捷普F3000）有4個(gè)100M以太網(wǎng)口，分別連接到學(xué)校內(nèi)網(wǎng)、DMZ區(qū)、教育科研網(wǎng)和聯(lián)通，提供安全訪問控制、靜態(tài)路由、策略路由和正反向NAT等功能。網(wǎng)絡(luò)流量采集工作站連接到核心交換機(jī)的鏡像口上，完成對核心交換機(jī)和防火墻的網(wǎng)絡(luò)流量采集、網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)流量異常檢測、報(bào)警和用戶界面顯示等工作。整個(gè)校園網(wǎng)絡(luò)約有15臺內(nèi)外網(wǎng)服務(wù)器、1 200臺各類聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)。

5結(jié)語

基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量采集系統(tǒng)可通過SNMP協(xié)議定期獲取指定IP設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)流量有關(guān)的MIB數(shù)據(jù)，為網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。

參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)：

[1]羅軍舟，黎波濤，楊明，吳俊，黃健.TCP/IP協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004：125139.

[2]李振國，鄭惠中.網(wǎng)絡(luò)流量采集方法研究綜述[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2014，32（1）：7172.

[3]張羽.網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知系統(tǒng)中異常檢測技術(shù)的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2009：1213，17，28，3537.

[4]李增智，陳妍.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2000：410.

[5]李艇.網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2003：2636.

責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：陳福時(shí)）