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1、计算机网络管理,主讲人：胡昔祥,第1 章 计算机网络管理概述,1.1 计算机网络技术的发展1.2 网络管理概述1.3 计算机网络管理的标准化1.4 网络管理架构概述,1.1 计算机网络技术的发展,计算机网络的诞生1951年，美国麻省理工学院林肯实验室就开始为美国空军设计半自动化地面防空系统（SAGE）。该系统分为17个防区，每个防区的指挥中心装有两台计算机，通过通信线路连接防区内各雷达观测站、机场、防空导弹和高射炮阵地，形成远程联机系统。分组交换技术1964年，巴兰（Baran）在美国兰德（Rand）公司“论分布式通信”的研究报告中提出了分组交换（Packet Switching）和存储转发（
2、Store and Forward）的概念。与此同时，美国国防部的高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）和英国的国家物理实验室（NPL）都在研究和开发新型计算机通信技术。1969年12月，美国国防部高级研究计划局（DARPA）建成ARPANET实验网，被认为是世界上第一个分组交换网络。ARPANET的成功，标志着计算机网络的发展进入了一个新纪元，即利用分组交换技术实现计算机与计算机互联的网络时代。,1.1 计算机网络技术的发展,局域网技术的发展局域网络作为一种新型的网络体系结构，是计算机网络发展史上一个重要而又活跃的领域。1972年，美国
3、Xerox公司的Palo Alto研究中心在ALOHA系统的基础上设计了一套网络，称为ALTO ALOHA（后改称为以太网），成为第一个个人计算机局域网络。1976年，Metcalfe和Boggs发表了题为“以太网：局域网的分布型信息包交换”的著名论文。并于1977年底,获得“具有冲突检测的多点数据通信系统”的专利，标志以太网正式诞生。1980年，DEC、Intel、Xerox公布了以太网蓝皮书，称为DIX版以太网1.0规范。于此同时，局域网络标准委员会（IEEE 802委员会）宣告成立 1981年，IEEE 802.3标准诞生,1.1 计算机网络技术的发展,广域网技术的发展另一方面，最初，A
4、RPANET只是一个单一、封闭的分组交换网络，把加州大学洛杉矶分校（UCLA）、加州大学圣巴巴分校（UCSB）、犹它大学（UTAH）和斯坦福研究所（SRI）的计算机主机联接起来。但70年代中期，人们认识到仅使用一个单独的网络不能满足所有通信问题。于是，DARPA开始研究多种网络互连的技术，这就导致后来互连网的出现。1983年，TCP/IP成为ARPANET的标准协议，使得所有使用TCP/IP协议的异构计算机或网络都能互连互通，这标志着因特网正式诞生。到1990年，NSFNET逐步替代ARPANET的民用部分，成为因特网的主要骨干网。但随着许多公司纷纷接入因特网，网络通信量大幅度增长，NSFNE
5、T不堪重负。为了解决这一问题，NSF和美国政府决定由IBM、MCI和Merit三家公司共同协助组建高级网络服务公司（ANS）专门负责经营NSFNET。1993年，ANS建成一个速率为45Mbps的主干网ANSNET，逐步取代了NSFNET。NSFNET自身在1995年完成使命，自此因特网主干流量就由多个商业运作的因特网服务提供商（ISP）承载。,1.1 计算机网络技术的发展,网络模型和ISO的贡献为了实现开放系统环境中的互连性、互操作性。1977年，国际标准化组织（ISO）成立了一个专门的分委员会，致力于研究计算机网络体系结构的标准化问题。经过多年的努力，于1983年颁布了称为“开放系统互连基
6、本参考模型”的国际标准，即著名的OSI/RM参考模型。OSI/RM分为7层，每层都有相应的服务和协议标准，总称为OSI标准。主要包括The Basic Model，基本模型Security Architecture，安全体系结构Naming and addressing，命名与编址Management framework，管理框架Multipeer communication architecture，多点通信体系结构,有计算机网络，就有计算机网络管理。计算机网络管理随着计算机网络的发展而发展。网络管理的重要性与日俱增，这是由于：网络规模越来越大，现代大型计算机网络可能包括成百上千个LAN，成
7、千上万、甚至上亿用户。如果这些网络的某些关键部位、关键设备发生故障，则会造成巨大的损失。只靠网络管理人员来管理这么大型、复杂的网络，几乎是不可能的，因此，需要借助于先进的网络管理系统。网络资源和网络服务越来越丰富，现代计算机网络已从简单的数据传输发展到包括语音、图象、视频等多媒体信息的传输，电子邮件、视频会议、文件传输、信息检索、电子商务等服务也越来越多，网络信息资源也日益丰富。对这些网络服务和网络资源进行有效的配置、分配、控制和管理显得十分重要，其难度也越来越大。,1.2 网络管理概述,网络维护越来越困难，现代计算机网络中包括各种各样的设备：大型机、小型机、工作站、微机、终端、集线器、网桥、
8、路由器、交换机等，及各种各样的软件。这些设备和软件来自不同的厂商，遵守不同的协议，使用不同的技术，要对其进行诊断、维护和管理是很困难的，必须依靠网络管理系统。网络安全问题越来越突出，由于“黑客”、计算机病毒等严重威胁着网络的安全，网络安全问题已引起人们高度的关注和警觉。如何防止“黑客”和病毒的入侵，确保网络数据的安全性和完整性，是网络管理的重要课题。,网络管理的重要性,1.2.2 计算机网络管理的定义,计算机网络管理即通过多种应用程序、工具、设备和方法来协助人监测和控制网络资源的使用，以保证使网络性能达到最佳状态的服务过程。网络管理的最终目的在于降低运营成本，提高服务质量，为主营业务提供支撑，
9、创造商业机会。网络管理的参与者不仅限于网络管理员，还涉及从服务提供者到使用者整个链条上的所有人。有一些关于网络管理的观点，如M&C（Monitoring&Control），OAM&P（Operations,Administration,Maintenance&Provisioning，运行、管理、维护和指配），网络管理软件，网络管理解决方案，远程控制软件等。不可片面地理解这些词，因为网络管理是一整套服务过程。,1.2.3 网络管理的发展,计算机网络管理的发展 人工方式、分散式管理（早期）集中管理、分布管理（现在）其管理的方法越来越科学 手段越来越合理 技术越来越先进网络管理协议的出现当网络中的
10、设备变得数量众多而分布广泛时，通过远程的方式来管理网络就成为一个现实是需求，并促进了SNMP等网络管理协议的发展，更使得我们今天可以通过只在一个设备上运行网络管理软件监控成千上万的网络设备。,1.3 计算机网络管理的标准化,计算机网络管理标准化发展史 计算机网络管理的发展史同时也是一部计算机网络管理的标准化史。计算机网络管理的标准化集中体现在网络管理协议的发展上。网络管理协议标准化发展主要历程1983年，OSI参考模型成为国际标准1987年，SGMP（简单网关监控协议）开始开发，ASN.1诞生1988年，SNMPv1成为标准草案，MIB1诞生1989年，SNMP成为TCP/IP管理事实的标准1
11、990年，SNMPv1成为建议标准，MIB2，RMON1诞生1993年，SNMPv2提出，SMI诞生1997年，RMON2诞生2002年，SNMP管理框架，SNMPv3提出,1.3.2 相关标准化组织,IAB（Internet Architecture Board）因特网结构委员会,是由探讨与因特网结构有关问题的互联网研究员组成的委员会。ISOC(Inernet Society)国际互联网协会，是一个非政府、非赢利的行业性国际组织，IAB和IETF都是它的成员。宗旨是为全球互联网的发展创造有益、开放的条件，并就互联网技术制定相应的标准、发布信息、进行培训等 IEEE(Institue of E
12、lectrical and Electronics Engineers)ISO/IEC(Internation Electro Technical Commision)CCITT(International Telegraph and Telephone Consultative Committee)国际电报电话咨询委员会，1993年，改组为国际电信联盟（ITU）电信标准化部门，简称ITU-T。ITU(International Telecommunication Union)国际电信联盟是联合国的一个专门机构，下属ITU-T、ITU-R,ITU-D三个部门,1.3.3 网络管理协议的发展,2
13、0世纪80年代，不同的工作组开发了一些不同的技术，其中有三种网络管理模型。HEMS/HEMP，RFC0211024SGMP，RFC1028CMIS/CMIP，ISO 9595/9596这些模型都使用了ASN.1。ASN.1是一种可以描述任意数据结构的表示法，用于描述通信协议所传输的数据，是ISO制定的标准，可以被看做是一种通用的语音。在1988年3月的会议上，IAB制订了因特网管理的发展策略，分别采用SGMP和CMIS/CMIP作为短期和长期的因特网管理解决方案。后来，作为短期解决方案的SGMP被SNMP取代，并得到广泛的应用和支持，而CMIS/CMIP over TCP/IP(CMOT)的实
14、现却过于复杂，代价高而遇到了困难。,1.3.3 网络管理协议的发展,1990年，SNMP被IAB推荐为Internet和所有TCP/IP网络的标准管理协议和架构。1993年，发布了SNMPv2RMON是对SNMP的扩展，增加了SNMP的远程监控能力。,1.4 网络管理架构概述,按照国际标准化组织（ISO）在ISO/IEC 7498-4文档中的定义，网络管理主要包括五个方面的内容：故障（Fault）管理、配置（configuration）管理、性能（performance）管理、计费（Accounting）管理安全（security）管理。这五个方面是网络管理最基本的功能。,1.故障管理故障管理
15、（Fault Management）是网络管理中最基本的功能之一。故障管理的目的是快速发现和纠正网络故障，确保网络系统稳定可靠地运行。也就是，当网络发生故障时，管理系统必须及时发现故障发生的确切位置，准确诊断故障发生的原因，进而自动修复或隔离网络故障，以便尽快恢复网络服务。故障管理功能以实时监测网络设备的工作状态和服务质量为基础，包括对网络设备和服务的状态信息、异常事件信息和告警信息的采集、存储和处理。,2.配置管理配置管理（Configuration Management）是在网络的建立、扩容、改造以及运行过程中，用来收集、管理和控制网络配置信息（如网络拓扑结构、网络设备的物理地址、逻辑地址
16、、域名、运行参数和状态等。）的功能集合。配置管理是一个长期的工作，从早期的网络规划开始，到必需的设备更新，或由于新技术的应用和新业务的开通引起的配置调整，都属于配置管理的范畴。配置管理的主要内容包括：自动发现和生成全局的网络拓扑结构，监视和控制网络中所有设备、资源和服务的配置信息；动态维护网络配置数据库，等。,3.计费管理计费管理（Accounting Management）主要任务是记录用户使用网络服务的情况，正确地计算和收取用户使用网络服务的费用，分担网络运行成本。计费管理还可用来监控网络的数据流量，统计与分析网络资源的利用率和性能，帮助网络管理员发现网络的瓶颈，从而调整网络的结构和配置，
17、合理分配网络流量，保证网络高效、稳定、可靠地运行。计费管理的主要内容包括：制定资费政策；收集用户使用网络服务的数据，计算用户应支付的费用；产生收费业务记录，保存有关收费情况的细节，以备用户查询；收集网络资源使用数据，统计网络资源的利用率，等。,4.性能管理性能管理（Peformance Management）是以改善和提高网络性能为准则，在使用最少的网络资源的前提下，保证网络有效的运营，为用户提供良好的网络服务质量。网络的性能管理包括监测和控制两个方面，通过对网络性能指标（如响应时间、差错率、吞吐量和带宽利用率等）的跟踪监测，可以预测网络使用的峰值。在性能下降之前，控制功能可以实施相应的调整来
18、改善和维护网络性能。性能管理的主要内容包括：收集与网络性能指标有关的数据；存储、分析和统计历史数据，建立性能分析的模型；预测网络性能的长期趋势，预测删除、添加或修改网络设备和业务对网络造成的影响；并根据分析和预测的结果，对网络拓扑结构、网络资源的配置和业务参数等做出调整，使网络性能维持在最佳状态。,5.安全管理安全管理（Security Management）的目的是确保网络的保密性、网络的可用性、网络的完整性和网络的可控制性。保证网络设备和网络资源不被非法使用，防止网络设备和网络资源由于入侵者攻击而造成破坏，保证重要信息不被未授权的用户访问，以及确保网络管理系统自身不被非法访问。安全管理的主
19、要内容包括：发现安全漏洞、设计和改进安全策略；安全服务措施的创建、控制和删除；与安全相关信息的发布（如密钥分发）；与安全有关的网络操作事件（如非授权访问）的记录、维护和查询日志管理等。,1.4.2 常见网络管理模型和体系结构,很多组织和厂商提出了许多不同的网络管理模型，有些已经在现实世界中被广泛采用，有些仍停留在概念性阶段常见的网络管理模型FACPS，ISO，所有网络TMN，ITU-T，电信网络OAM&P，服务提供商，电信网络TOM，Telemanagement Forum，服务提供商网络CMIS/CMIP，ISO，基于OSI的网络SNMP，IETF，基于TCP/IP的网络,TMN,ITU和I
20、SO进一步对FCAPS发展后提出了主要用于电信网络的TMN模型。TMN对FCAPS的5大功能进行了更加细致地分类，还提出了一组模块间的标准接口在逻辑上，TMN将管理功能划分为不同的层级：网元层，网元管理层，网络管理层，业务管理层，事务管理层。其中网元层属于被管理层，其他四层属于管理层。,OAM&P,OAM&P是对网络管理功能的另一种归纳，它在大型电信服务提供商中比较流行，比FCAPS模型更为适用。运行，主要协调管理、维护和指配间的工作。包括监测环境，提醒管理员等。管理。主要指负责管理网络应用的辅助性支持功能，而不涉及网络运行本身。包括处理订单，分配地址、计费，跟踪使用情况等。维护，主要负责保证网络和通信服务按计划正常运行，主要是诊断和修复网络问题，以及升级、备份、还原和启用新功能等。指配，主要指创建用户帐号，安装设备，设置参数，确认服务状态等,TOM,TMF（电信管理论坛）建立和发展了另一种管理框架，即TOM（Telecom Operations Map,电信运营图）。TOM在传统管理中引入了业务流程的观点，更关注操作层面流程的需要,思考题,综述网络管理的目标？网络管理的基本要素有哪些？网络管理的功能有哪些？,
