网页式之网路管理资讯系统

網頁式之網路管理資訊系統李思宏 蔡錫鈞資訊管理學系國立暨南國際大學南投縣埔里鎮大學路1號leehim.ncnu.edu.tw tsaiim.ncnu.edu.tw摘要本論文介紹筆者以JAVA物件導向程式語言所研發的一套網路管理資訊系統。在我們所設計的網管系統，使用者只需要使用瀏覽器就能操作本系統，不需擔憂所使用的作業平台，因為JAVA具有跨平台的特性，不論是使用者層(user level)或是管理層(management level)，都沒有此類的問題。本系統可加入資料挖礦(Data Mining)的技術，可以針對所收集到的資料，進一步地粹取出有用的訊息，以作為網路管理政策的規劃及訂定所用，並且可預防及偵測電腦犯罪及網路犯罪等事件的發生，杜絶色情網站及非法軟體網站的設立。本系統架構是建立在模組化的精神上，使得它極具彈性，隨時可以增減各項功能。每個功能同時也是一個物件，使得程式得以重覆使用。它們之間的溝通，是採用SNMP (Simple Network Management Protocol)協定，這協定已成為網路界的基本標準，所有的網路產品均有支援。最重要的一點是本系統已在本校之網路管理系統試用。關鍵字：網頁式、SNMP、RMI、網路管理、資料挖礦壹、前言伴隨著各種新型服務及網路資源陸續地出現，人們對網路的依賴也相對地提昇。網路頻寬的高度需求及使用品質的保證更是當前的熱門話題，而網路管理人員自然地要負起這些使命。為了達到上述的目的，網路管理人員必須分析網路上的流量，統計出錯誤的封包所佔的比率、各個通訊協定的使用情形、找尋網路的瓶頸及估計未來的使用量。經由使用SNMP及相關的通訊協定，就可以處理相關的事宜。目前市塲上的網管軟體皆為針對個別的作業平台所開發，而且往往價格偏高，以這種情形來看，就不是一般企業或學校所能負擔的了，若再加上教育訓練的成本，那就更可觀了。而目前這些軟體又沒有模組化的相關軟體可供使用者選購，使用者被迫連同購買了很可能用不到的部份。另外，不同的企業可能購買不同的的網管軟體，相關人員在工作變遷後，就得重新學習另一套網管軟體才能達到其工作需求。基於上述理由，我們開發了一套跨平台和網路系統的網管軟體。1995年，S. Chutani 和 H. J. Nussbaumer提出了“網路管理與系統層次的偵錯”，同年J. Li 和B. J. Leon對SNMP網路管理系統提出一套正規化的方法，另外R. Konopka 和M. Trommer發表了多層次式的SNMP網管架構，而M. R.Siegl 和G. Trausmuth則對SNMPv2提出階層式網管的原理及雛形，W. Stallings於1998年下季針對SNMPv3的安全性發表了一篇研究論文。Liebert企業於1996年發表了一篇白皮書，指出經由SNMP可以做到更好的網路管理。在1997年，F. Stamatellopoulos, G. Koutepas 及 B. Maglaris提出了一個網路安全的架構， 建立了一套系統安全MIB(System Security MIB)7。J. S. Han, S. J. Ahn 及 J. W. Chung於1998年針對Web Server提出了一個網頁式的效能管理系統，而同年M. Sharott, G. Hall, S. Fukui, W. Shibata 及 A. Enjou共同發表了一篇有關多位管理者可以同時使用的網管系統。1999年國內逢甲大學資工所J. Y. Chen, D. L. Yang 及 A. C. Liu提出了“以MODEL (Managed Object DEfinition Language)為基礎的物件導向化拓撲規格。上述學者所做的研究，以提出理論架構為主，大部份並無真正實作系統。我們首開國內之先例以JAVA開發網路管理資訊系統，而這系統是以SNMP協定為網管核心。本篇論文共分成五章節來說明：前言、動機、網路管理資訊系統、應用及未來工作。本文首先以前言來敘述整個網管界的情形及產品定位，在研究動機的章節裡，再點出各個網管軟體的缺失及不足的地方，說明我們研究的起因。在網路管理資訊系統的章節裡，共分成五個小節來敘述本系統，分別為系統架構、核心技術、已完成的系統功能、系統研發及實驗環境和本系統之功能定位及其優劣勢。最後一章則是討論本系統可能應用的領域及未來的發展。貳、動機在JAVA問世以前，其他程式語言皆有作業平台的限制，使得市面上的軟體常需限制其使用平台。此外，這些商業軟價位都很高，基於經費上的考量常無法滿足需求，加上顧慮到版權的問題，買了幾套的版權才能裝幾台的電腦，往往造成使用上的不方便。此外，這些軟體都很“專業”，內行人都得模索好一陣子才懂得操作，更何況是外行人。網管人員變換工作單位，則意味著一切需重新學習，因為不同的單位也許購買不同的網管軟體。因此對網管人員來說，一套低價位、易學易用的網管軟體是迫不及待的。由於資訊產品的生命週期很短，有些軟體公司為了趕著把產品推出市場，這些產品往往還有很多“臭蟲”(bug)沒有捉完，就匆匆上市。因此提供了使用者錯誤的資訊，造成決策上的失誤。倘若自行開發相關的軟體，伴隨著運作的透明化，錯誤率相對地減少，同時又能在最短時間內完成系統的修正。我們自己研發的軟體，就能公開讓很多人一起研究，發現有問題的地方，更可以馬上做測試及修正，根據該程式語言的特性，達到最佳化的效果。JAVA程式語言的種種特性，正可以達到我們想要的目的。物件化的設計精神，使得程式碼可以重複使用，繼承的觀念，使得程式寫得更輕鬆，系統在模組化的架構下更具彈性。許多軟體在資料儲存方面，都自訂格式，造成資料的使用上失去彈性及無法多方面應用，只有該軟體本身才能比較正確讀取先前的資料。我們企圖把網管系統與市場上一般化的資料庫做結合，使用者可以自己選擇所熟悉的資料系統，而所儲存的資料就能輕易的在不同資料庫間做轉換，這是為了方便將來整合資料挖礦和專家系統的技術。國內曾有學者以一般文字檔的方式來儲存所收集到的網路資料，這種方式既不能及時的分析最新的資料，而且限於一人使用而無法多工。網頁式的資訊系統是近年來的熱門話題。使用者經由瀏覽器，就可以使用到相關的資訊系統。圖形化及統一化的操作界面，讓使用者能在很短的時間內就能操作相關的系統。此類型的系統具有中央集中管理的特性及主從式的運作架構。中央集中管理的特性使得系統得以一致性的版本，使用者能獲得最新及同步的資訊，管理者能輕易地更新所有功能及建立資訊的索引化。主從式的運作架構讓工作負擔不是單獨落在伺服器或工作站的身上，而是以最佳調配法分派工作到伺服器及各個工作站。此架構很明顯地節約了電腦資源的使用，記憶空間的使用比起單機版系統來得有效。綜合以上種種因素，促成了我們研發一套低成本的網路管理資訊系統，而這套系統具有跨不同作業平台的特性、分散式的架構、模組化的功能、易學易用的優勢，以及前瞻性的潛力。參、網路管理資訊系統系統架構：本系統整體架構嚴格上來說可分成三層：使用者層(user level)、管理層(management level)及設備層(appliances level)。使用者層為一台具有Web瀏覽器的電腦。此瀏覽器必須支援JAVA的執行環境，目前兩個最主要的瀏覽器：Netscape及Internet Exporer，在4.0以後的版本都可以支援JAVA。管理層為一個Web Server、不同功能的管理程式及資料庫系統。而設備端顧名思義，則是由許多的網路設備所組成，這些設備必須全部支援SNMP協定（請參閱圖一）。管理層使用者層設備層瀏覽器 + 任何作業系統Web Server + Management Server任何支援SNMP的網路設備圖一、系統三層架構簡圖每個使用者在瀏覽器輸入網路管理站的網址之後，最先看到的是管理層的Web Server。在眾多的選項中挑選了所想使用的系統後，經由Web Server的轉接，便由對應的網路管理程式接手，進行所規劃的工作。核心技術本系統同時涉及了網路和資料庫兩大領域。在網路方面，SNMP為最主要的核心技術，MIB則讓我們知道要問甚麼問題？及答案是甚麼意思？，而RMON更提供了高階的資訊，補足了MIB-2的不足之處。RMI和JDBC兩者同為JAVA的技術名詞縮寫，RMI提供了遠端物件叫用的服務，克服了Applet安全限制的問題；而JDBC則為系統連接資料庫的大功臣，經由JDBC的仲介服務，系統能很方便且彈性的使用資料庫。以下章節，我們逐一地介紹這五大技術。SNMPSNMP為Simple Network Management Protocol的縮寫，中名譯名為簡易網路管理協定。SNMP是建立在管理端(Manager)代理端(Agent)的兩層的關係架構上。它之所以被稱為“簡易”，是因為在代理端只需要很小的程式，而大部份的運作都是在管理端。SNMP是利用UDP快速的特性，做資訊及時的反應，而不需把資源浪費在建立連線上。MIB有了SNMP，網路管理者可以從管理端來管理代理端。但是管理端必須知道代理端提供了那些資料才能進行資料的蒐集、解釋及分析。這些資料都存在一個稱為MIB(Management Information Base)的資料庫中，除了標準的MIB之外，不同的廠商可能會有自己的MIB，以加強自身的產品優勢。RMONMIB-II提供了管理個別設備的能力，但卻對於網路整體的狀況顯得無能為力。RMON(Remote Network Monitor)則彌補了這個缺點，它提供了我們更上層及更直接的訊息，例如網路上有哪些網路協定、哪一些協定吃掉了大部份的頻寬、那幾台電腦用最多資源等。RMIRMI的全名為Remote Method Invoking(遠端物件召喚)，是物件版的遠端函式叫用(RPC)。它讓JAVA物件在不同的機器上互相溝通，使用端引用這物件所提供的方法，感覺就如使用自身的方法一樣。例如使用端只需要求資料庫物件把資料欄做加總的動作，之後傳回該值，其運作效率相對於使用端傳回所有的資料後，才做加總的動作，是更有效的。JDBCJDBC全名為Java Database Connectivity，透過JDBC，將可輕而易舉地在任何虛擬關聯式資料庫系統執行SQL指令。換言之，不再需要為Sybase、Oracle、Informix、MS-SQL server等各種資料庫撰寫不同的程式。 系統模組目前已實作的部份可分為五大部份來說明：1.資料結構(Data Structure) 2.程式庫(API) 3.管理伺服器(RMI Server) 4.網頁應用程式(Applet) 5.應用程式(Non-Applet)。一般使用者只有真正的感受到第四項(Applet)的存在，但也都間接地使用到另外四項。這五大部份又可歸類成共通性模組或區域性模組。共通性模組會在本節裡分成三個小節來介紹，這部分可以直接套用到任何的地方直接使用。區域性模組目前是以暨大為應用的範例，將在第四章詳細介紹。資料結構：(1) MibTreeDS它有五個欄位，其中Parent、 Sibling及Child為指標(pointer)，內容為指向自己同型態的點或空值(Null)； No為整數值，記錄MIB物件的OID編號；Name則為該MIB物件的名稱。(2) routerInfo為了讓系統能自動地向路由器(router)索取資料，同時又兼顧模組化的設計，經由資料庫作為中介者，就能儲存每個路由器的相關資訊。負責索取