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面向物联网环境的网络管理消息转换机制研究

更新时间：2019-12-19 15:51:10 大小：914K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：物联网 SNMP NETCONF 自适应能力消息转换机制 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

针对物联网的特点,分析当前SNMP协议难以满足物联网网络管理发展的现状,结合NETCONF协议在物联网网络管理的优势,提出将NETCONF用于物联网网络管理.结合物联网特征建立基于NETCONF的管理端、代理端,提出并实现了一种网络管理消息转换机制,该消息转换机制具有自适应能力,将基于XML的管理消息自适应地转换为当前代理需要的报文格式.消息转换器主要针对当前网络环境下广泛应用的网络管理标准SNMP协议,实现了与SNMP的兼容,探讨了与ANMP和其他网络管理协议的转换方法.最后,通过实验证明了这种消息转换机制的可行性和有效性,为物联网环境下融合异构协议的网络管理平台提供理论依据和参考.

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小型微型算机系

2015年1月第1期

Journal of Chinese

V01．36 No．1 2015

Computer Systems

面向物网境的网管理消息

机制研究

吴黎兵1’2，刘冰 1，

雷1，何炎祥1，魏学将1，

科1

1(武大学算机学院，武 430072)

2(武大学件工程国家重点

室，武 430072)

E— mail：、Ⅷ@whu．edu．ca

摘要：

理的

物

网的特点。分析当前SNMP

以

足物网网管理展的状，合NETCONF

在物网网

管

，提出将NETCONF用于物网网管理．合物网特征建立基于NETCONF的管理端、代理端，提出并

机制，消息机制具有自适能力，将基于XML的管理消息自适

境下广泛用的网管理准SNMP 了与SNMP的兼容。探了与ANMP和其

明了种消息机制的可行性和有效性，境下融合异构的网

了一种

网

管理消息

地

当前代理需要的文格

式．消息

他网管理

器主要

当前网

，

的

方法．最后，通

物网

管理平台提供理依据和参考．

：物网；SNMP；NETCONF；自适能力；消息

号：TP393 文献：A

关

中

机制；异构

；网管理平台

分

文章号：1000．1220(2015)叭-0001-06

Research on Translation Mechanism of Network

Internet of

Management Message

Things

WU _{Li-bin91”，LIU}

Bing— yil。NIE Leil。HE Yah— xiang‘。WEI Xue-jian91．YANG

1(School

Science．Wuhan

of Software

430072．China)

University，Wuhan

ofComputer

2(State Key Laboratory

Engineering．Wuhan University，Wuhan 430072，CWna)

the features of the Intemet of

current SNMP

can

the

Abstract：With

network

protocol

Things(IoT)-the

hardly keep up、Ⅳitll

development

the

NETCONF

call

these

the NETCONF

protocol

loT．which

qualify．In

circumstances．we propose

the

management

protocol

could be

to network

of IoT

tO its

and _{agent— side}based on

convea XML·

automatically

ap曲ed

management

according

adaptive message

swengths

it。and develop

manage— side

NETCONF．More

achieve an

transformation

can

mechanism，which

used SNMP at

importantly．we

based

messages

achieve

the

needed

on the

widely

compatibility

messages

particular agent．Focused

present。we

experiments

_ofANMP

some

network

conf'u'm the fea-

the

and

other

it．and explore

feasibility

this

protocols

management．Finally。the

basis reference for network

management

and

transformation mechanism

message

networks and in the future．

protocols

and

sibifity

availability

providing

theory

based on

platform

heterogeneous

transformation

mechanism；heterogeneous protocols；net-

words：Internet

Key

Things(10T)；SNMP；NETCONF；adaptive；message

work

management platform

(RFC4741)

．NETCONF的提出不使基于XML新一代

引

言

网

管理配置方面的功能得以加，形成了构明晰的范，

物

网在当前互网的基上有了多新的特点，因此

也使得XML网管理的效率得到著提升．基于NETCONF

的网管理已得到广泛可，事上一些IT公司也开

于物网网管理提出了新的需求．ISO定的网管理5

并

个系管理功能在物

管理

网

代

以

足新的需求，

Network

的基

了支持NETCONF的相关系，如Juniper公司的Ju—

NO【41 品、Cisco公司的IOS”1 品，相关开源品有en—

于

网

(SNMP，Simple

Management

Protoc01)的网管理系，不管在展性方面是管理效率方

面的局限性日益突出，因此迫切需要新的网管理系模型．

suite【61的yencap+manager和yurlla【叫等．于物

网

种融

入各种异构网的网

系

，更加迫切需要基于NETCONF

跨网、跨系的高效管理．

可

展

言⋯ (XML，eXtensible

Markup Language)

的网管理系

网相

比如，网拓扑化很快；网

路状繁；点能量、算能力、存能力有限等，

网

的出

构建物

网

境下的网管理模型提供了可能．基

物

于

的互网具有自身的一些著特征，

点可以高速移点的

于XML的网管理系具有其他网管理系无法比

特性，些特性使得它非常适用于物网网管理．

的

；

化

基于上述

，

了

一

范基于XML的网管理，

NETCONF取代事上的工

程，有必要通一种

准SNMP

机制，

将会是一个漫

既能管理SNMP

IETF在2006年提出了基于XML技的NETCONF¨1

的

收稿Et期：2013-09-02收修改稿日期：2013-09-30基金目：国家自然科学基金目(61272112，61472287) 助．作者介：吴黎兵。男，

1972年生，博士，教授，研究方向管理、无感器网等；刘冰．男，1990年生，博士研究生，研究方向感器网、网管理；

雷．男，1989年生，博士研究生，研究方向感器网、网管理；何炎祥。男，1952年生，博士，教授，研究方向可信件、分布并行

网

无

算和件工程；魏学将，男，1981年生，博士研究生，研究方向

物网；科．男，1988年生，士研究生，研究方向分布式算和网管理．

万方数据

2015拄

小型微型算机系

格式，解析出操作果．内容封装是根据采用的数据模型

的网

，又能基于其他网

的

行有效管理．

将NETCONF 用于物网网管理，首先必

SNMP的兼容，能将基于NETCONF的管理

文

行封装．操作封装、RPC封装根据用

的操

作

型将文封装到相的RPC 文中去．会通信

文

NETCONF 模型中

器，并等待消息

，

将管理消息

消息

SNMP管理文．目前，

研究吸引了多网管理

器的响，将响

果返回消息

家的注意，但是大多数停留在理

段，或者研的系

境下的消息

展

理

．

性

差，

物

网

一复

网

方法研

3．2消息

器架

究很少．本文

的SNMP

的消息

机制可以

目前广泛采用

构

，非SNMP

(比如ANMP，NETCONF)的支

NETCONF管理端、代理端，便

本文的消息

持，并且合物网特点

于今后在物个大境下

Service

器基于Web

网

的一管理．

行通信．基于

2’相关工作

网关方面，了弥 SNMP

性以及效率上的不足，文献[8]提出一种SNMP Mm到XML

XML的广泛接受，

在

在网管理展

web

Service成

使

的

算法，并将

算法用于SNMP— XML

网关．文

⋯

．-。熏燮it 夏羹磊2id

Arcm眦‘ure

Fig．1

献[9]重点

，并

了SNMP-XML翻网关中的MIB

技

111田1ag。1。8一Qe用程序．

Web

了MIB文件到XML文件的

．文献[10]提出

SNMP和CLI

Service作管理端与消息

器之

文的

，符合在物

跨平台、跨

一种基于NETCONF的网管理系

网下网管理消息

的特性要求，更容易

行管理的方法，文章主要分析数据模型的

射．文献[11]提出了一种通用网关模型，

管理 SNMP代理和非SNMP代理的一管理．

以及消息映

、跨网

消息

网

的

管．

基于XML网

器

送

来的管理文迸行相

，使得

网

管理端可以与不同型的代理端行通信，消息

器

在NETCONF

分析明了NETCONF在复

示了NETCONF相于SNMP和CLI，在网

的分析和用开方面，文献[12]通

以Web

Service的方式布，

与管理端交互，并且直接与

网

境下的大性

物

网

境下不同型的代理行信息交互．

消息器的整体架构如下 2所示．主要分三个

功能模，即消息分器SNMP，，其它代理

能，

果

管理上更高效、更安全、展性更、更容易开新的用．文

文

模

Schema、Relax

献[13] NETCONF的三种建模言XML

文

模

．

NG和YANG 行了比分析，得出尽管YANG是

3．2．1

NETCONF— SNMP管理消息

NETCONF

工具

的建模言，但是仍然有些地方考不足，比

得并不完善．

将NETCONF管理

文

SNMP管理文的

如

器主要由6个模构成，分

器、XML DOM、XML

器、昀p分析器和pap

是

求分析器、MIB— XML

上述文献大多数停留在理架构段，或者

某个

器安全性不高，

程中容易被劫取，而且使用的XML管理

翻

器、仃ap 理模 (由仃ap接收

成)以及文生成器．

一功能

行

，例如文献[8]提出的

器

数据在

文

求分析器合XML Schema判断管理文的合法性，

并且合操作型映射表提取操作型．MIB— XML翻

将SMI MIB XML，后的XML，可以

的OlD，和操作象的映射．XML DOM是

没有形成

一

范．文献[9· 10]主要

的架构

数据模型

上，在

，文献

方面只

器

[11]主要停留在管理消息

做了

的描述．尽管NETCONF有众多点，但是SNMP

上的网管理工准有很多不可替代的特性，比

如它的易性、用性，以及它控性

NETCONF 些决定了未来SNMP 期存在于

境中，地将NETCONF 用于物网不切．本

，提出面向物网网管理的消息

SNMP的兼容，同也考其他网

展性，境下网

找操作

象

作

事

器的核心， XML文件行分析，将得到的

地址、操

接收

的

于

作

型，操作象OlD等，

SNMP

器，

，

将

廿ap，

SNMP

trap中参数映射后，

XML 文生成器．

网

器将得到的参数包装成SNMP PDU

SNMP

文基于NETCONF

机制，

代理，并且接受来自SNMP代理的响

器之的通信流量， SNMP

．

了减少管理端与

了

管

的

trap 理上采用

成，将接收到的仃ap 行分，并建

立分制度来判断急程度，最后掉一些重复或者失效

DOM 文生成器生成相的响

机制，

理

的支持和系

的

物

网

理器由3个模

一管理提供了参考．

的trap 文，并

文或通知文后

NETCONF— SNMP

XML

3基于NETCONF网管理架构

NETCONF管理端．

器也可以

3．1基于NETCONF管理端

ANMP代理的兼

管理端一共包含3个模，如 1所示，分是交互界

容性，在于ANMP使用与SNMP相同的PDU格式，而且同

使用UDP作送ANMP消息，在数据收集

和控制方面，ANMP 展了SNMP MIB以便 Ad Hoc网

面、管理消息

交互界面

理

、会通信

与管理

．

来

行信息交互．消息

理是管

理端的核心模

管理文，并

，

将管理消息封装成基于NETCONF的

通信．另外收到的文

特有的信息．若要 ANMP代理行管理，首先管理端

的MIB文件，消息分器判断管理文中的口地址，

送

会

人

万方数据

1期

若

吴黎兵等：面向物

网

境的网管理消息

机制研究

的是ANMP代理，将管理文器，可以

种

型，分是SNMP代理、NETCONF代理和其他代理．

ANMP代理

3．2．2 其他网管理

到物

加入了一种支持其他网管理

的有效管理．

本

合物网的特征分析了NETCONF代理架构

，按照RFC4741中定，一个基本的NETCONF代理分四

构来．另外代理必完成能力特性、三种数据

和事件通知的支持，基于NETCONF的代理架构如 3所示．

的支持

考

网

境下存在少量其他网管理

的理构架，下面

，本文

状

种

架构

行

述．

2所示，架构主要有四部分成，分是数据表、适

配器、消息生器、Trap接收器．其中三个数据表和三个适配

器是架构的关信息表代理的相关信息，用以区分

管理端与哪个代理通信；私有数据表将NETCONF的属性映

如

，

射

代理的私有属性；操作表将NETCONF的操作型映

代理的私有操作型．文适配器文格式

适配器器与多种代理行通信；trap适配器

射

；

NETCONF代理端架构

代理如何主与管理端程通信，通知管理程有某些事

Architecture of

Fig．3

agent-side．

情

生．

会

通信

自管理端的管理消息．消息理器接受来自会通信的管

理消息后，能解析出操作型和操作象并操作

器，也能将操作理器操作后的果封装成基于NETCONF

的响文．操作理器行消息理器解析出来的具体操

作．管理象信息中配置信息状

与管理端交互，代理端启后会听来

理

分

状

3个段，

3种

up)和候

数据

状

：运行状 (running)、启

(start

(candidate)．能力(capabilities)是NETCONF的新特性，

端支持的展集，“能力”

的提出丰富了基本操作集，增加新的操作使代理端展性得

到提高．被管理将能力集管理数据，在管理

出“HELLO” 文后，管理端以告知管理端被管

展集．通知(Notification)模将被管理

种特性允

客

端

服

存

端

支持的

主

出的消息

通信

本文并没有将重点放在

消息理器，再由消息理器封

管理端．

装后，通

会

“能力”和“通知” 种两种

2消息

器架构

特性上，但两种特性于将NETCONF 用到物

中至关重要，因境需要“能力”来支持可展性，

控，也是我未来工作

网境

Architecture of information translator．

Fig．2

物

网

当管理端与代理通信

配置文件，生成三个数据表，分

私有数据表．通数据表生成上述三个适配器的具体

，

器首先

信息表、操作型表、

，适

用适配器．在

入

代理的XML

“通知”来支持被管

的重点．

的

是

算法流程

配管理器

初始化适配器并在合适的

候

适配管理器的

下，消息生器就能将管理端

来的

的

4．1数据模型分析

与SNMP相比，NETCONF是一个全新的XML配置管理

NETCONF配置文通适配器

化

代理能

PDU，返回的PDU也能通管理消息生器

基于

．NETCONF

在概念上分

．目前操作、RPC

的准和范，内容并没有出具体要求，允

四，分是内容、操

NETCONF的响

文．

作

、RPC

和

、

3．3代理端架构

都有相

目前Cisco，Juniper等网

生

商都

了基于

独定 NETCONF数据模型，使得它的灵活性增，但是另

一方面也阻碍了NETCONF的广泛用，数据模型定

数据模型的是目前各大国准研究的重点和

J作准的

RFC4741的代理，并嵌入到了它最新的路由器当中．

与

NETCONF采用XML 行数据

和模表达，具有

化

的可展性，网

提供商可以使用此

取、置所

快速添加和高

，如何将基

点．2009年，NETMOD工作提出将YANG‘14

NETCONF数据建模方法目前中．有的

Schema

有的配置数据，适合物网下的不同

型

于

和

Definition(XSD)和Relax

效管理．些功能很大一部分依于代理端的

于NETCONF的代理端有效用到不同型的网

行网管理是一个迫切需要解决的

数据模型言，如XML

可以用于其数据模型．正因 NETCONF基于XML，所以

XSD是其一种比理想的，本文也是采用XSD作

据建模言来开展．IETF ，特是NETCONF工作

，并

数

其

，

关系到

NETCONF在物网网管理的生命力．本文将代理分

三

万方数据

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