摘 要： 隨著互聯網等計算機網絡應用領域的迅速擴大，新的一代網絡設備更具靈活性、開放性和可擴展性，如何對這些新興的網絡設備進行有效管理，是當前迫切需要解決的問題之一。文章針對ForCES路由器的體系結構提出一種基于AgentX的網絡管理方案，并詳細論述了基于AgentX協議CE端子代理的設計與實現。
關鍵詞：網絡管理； ForCES路由器； AgentX協議
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隨著互聯網等計算機網絡應用領域的迅速擴大，不斷出現新的需求和變化，這就要求新一代網絡設備應具有足夠的靈活性，能快速地對新業務、新需求做出響應；要求新一代網絡設備應具有足夠的開放性，使用戶可根據所開放的資源靈活組合，以提供不同的網絡需求服務；要求新一代網絡設備應具有足夠的模塊化特性，并通過標準化組織進行標準化，使得每個模塊可由不同廠家獨立研究開發。轉發件FE(Forwarding Element)與控制件CE(Control Element)分離的開放可編程路由器體系結構正是基于這樣一個歷史背景下提出來的，它滿足新一代網絡發展所提出的開放性、可擴展性和可編程性的要求。為此，實現對ForCES路由器的有效管理，迫切要求開發一個具有可擴展性的高效率的網絡管理系統。本文結合目前的研究項目“ForCES路由器的開發原型”，提出一種基于AgentX協議的網絡管理方案，并詳細論述了基于AgentX協議CE端子代理設計與實現，最后給出測試結果。
1 ForCES體系結構
轉發和控制分離ForCES(Forwarding and Control Seperation)[1]是IETF路由領域(Routing Area)的一個工作組，它專門研究開放編程的IP路由器的體系結構和協議問題，是當前開放可編程網絡研究最受關注的研究組織。
ForCES的基本思想是：通過把網絡組件的控制模塊和轉發模塊分離來加快網絡升級以及新業務的展開。支持網絡管理是ForCES結構路由器最基本的要求。
ForCES Framework（RFC3746）中定義了ForCES的體系結構，ForCES的體系結構如圖1所示。
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在ForCES框架定義中，把一個網絡單元NE（Network Element）作為一個獨立的管理實體，從外部看，一個NE就相當于網絡中的一個路由或者交換設備。由圖1可以看出，一個NE由一個或多個CE和一個或多個FE組成，CE和FE間的通信按照ForCES協議的規定來完成，這個連接點稱為Fp參考點。
2 ForCES路由器中CE端Subagent的設計與實現
2.1 AgentX協議原理
AgentX[2]工作組定義了標準的可擴展的SNMP代理框架，即AgentX協議。它定義了SNMP代理中的兩個不同的實體：主代理（master agent）和子代理（subagent）。AgentX正是用于這兩種實體間的通信，它允許多個代理向SNMP管理應用程序透明地提供MIB信息，以便提供易擴展的、動態的對復雜網絡系統的管理。其中主代理與子代理分工明確、結構清晰，主要執行的功能如下:
主代理的主要功能：
(1)SNMP引擎：以代理的身份發送和接收SNMP協議報文，對報文進行BER編碼或解碼，執行SNMP訪問控制策略，但幾乎不訪問管理信息。
(2)AgentX主代理引擎：接收并發送Agent－PDU。
(3)管理注冊功能：為子代理創建會話、注冊MIB樹、OID索引分配及對子代理能力聲明的處理。
(4)管理調度功能：把接收到的SNMP報文語義轉化為AgentX-PDU，并根據注冊的MIB子樹判斷發送給適合的子代理；把要發送出去的AgentX-PDU轉化為SNMP報文交由SNMP引擎發送給管理站。
子代理的主要功能：
(1)AgentX子代理引擎：接收并發送Agent－PDU。
(2)管理申請注冊處理功能：向主代理申請會話的創建與撤銷、MIB子樹的注冊與注銷、索引分配及能力聲明等的處理。
(3)MIB信息處理功能:收集定義在MIB文檔中的信息函數；完成MIB對象的訪問與設置，并返回相應的AgentX-Response-PDU。
2.2 ForCES路由器網絡管理方案
2004年4月RFC3746[3]給出了ForCES框架，指出ForCES路由器必須要支持SNMP管理，又一次指出在連接后階段，絕大多數的外部管理任務應當通過與CE交互來實現，這樣做的目的是使得ForCES路由器對外呈現為一個整體的功能設備。因此，ForCES框架建議SNMP代理由CE來實現，FE則將收到的SNMP消息重定向到負責它們的CE。
根據ForCES對網絡管理的需求及其體系結構的特點，提出基于AgentX的網絡管理方案，框架如圖2所示。整個框架結構主要由三部分組成：SNMP服務器、CE和FE。其中SNMP服務器作為主代理，采用net－snmp的軟件包進行二次開發；CE作為子代理采用AgentX＋＋的軟件包進行二次開發，MIB分布于各個子代理上，由CE負責維護。SNMP服務器和CE端通過虛接口(VIP)連接，這個虛接口嵌入到Linux的內核中起到接口映射的作用，即FE上的接口與SNMP服務器上的接口是一一對應的關系。此方案中，ForCES協議要為SNMP開辟兩條數據通道，第一條是SNMP-PDU傳遞通道，第二條是MIB取值通道。網絡管理者發送SNMP消息給ForCES結構路由器的FE，FE通過ForCES協議重定向到CE，CE通過ForCES結構路由器提供第一條數據通道將此消息轉發給主代理。主代理通過標準的協議AgentX與CE上的子代理交互，由子代理通過第二條數據通道獲取相應的MIB值，最后由主代理構造SNMP響應消息，由ForCES提供的第一條數據通道轉發給管理者，從而完成完整的網絡管理功能。
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2.3 CE端Subagent功能分析
CE端Subagent的設計主要考慮到收集CE和FE端被管理對象的管理信息，通過主代理響應管理站的查詢和更新請求，必要時發送告警信息給管理站。因此，CE端的子代理主要完成以下4大功能：(1)通信功能，包括與主代理的通信和被管理對象之間的通信，向主代理發起AgentX任務，向主代理注冊所負責的MIB區域，并要求通信接口簡單易擴展；(2)信息獲取和管理功能，及時準確地獲取CE端和FE端被管理對象的被管理信息，并盡量減少子代理與被管理對象之間的交互，盡量減少影響被管理對象本身的性能，實例化CE和FE的被管理對象，對被管理對象的各個變量執行管理操作；(3)實時查詢功能，由于FE每個接口事件的統計信息是動態的，CE維護這樣一組動態的信息，必須實時動態更新這組信息才能監控FE上真實的信息，所以不采用FE定時上報CE的機制，而是采用CE根據需要實時詢問FE的機制。把FE處每個接口事件的統計信息做成一張表if_table的形式，通過調用do_update( )函數來完成實時動態更新if_table中任意節點的值;(4)日志功能，記錄子代理本身的啟動、關閉以及狀態信息，以便出現問題時能盡快定位錯誤。
2.4 CE端Subagent體系結構
作為ForCES體系結構中的控制器，CE所擔負的責任是能夠管理并監控FE的性能(比如FE各個接口的流量信息)和連接狀態(比如與CE的連接是否中斷)。所以，在ForCES路由器的網絡管理系統中，CE端Subagent起著關鍵性的作用。根據CE端Subagent功能分析，設計體系結構如圖3所示，它表示CE端Subagent體系結構和各個模塊之間的相互關系，其中VIP是SNMP Server基于Linux內核上的虛接口，它起到端口映射的作用。當網絡管理者發送SNMP消息時，FE接收SNMP消息，加上FE 身份證明(FE ID)及其端口號(port ID)后通過TML（Translation Mapping Layer）被重定向到CE，CE去掉兩個ID將SNMP轉發給主代理，即SNMP服務器，SNMP服務器通過AgentX協議與CE上的子代理通信，若是：(1)取CE MIB，子代理通過“處理CE查詢”模塊取得或設置相應MIB值；(2)取FE MIB，Subagent還需要通過ForCES協議與FE通信，通過FE處的“配置、查詢處理”模塊從FE屬性中獲取或設置相應MIB值。然后，主代理構造相應的SNMP響應消息，通過“SNMP轉發”模塊，加上FE ID和port ID，再交給FE轉發給網絡管理者。其子代理主處理流程如圖4所示。
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3 測試結果
??? CE端的子代理駐留了所有的MIB，以interfaces組為例，并選取其中的接口輸入單播數據包數量（ifInUcastPkts）和接口輸出單播數據包數量（ifOutUcastPkts）兩個節點來監測FE接口的流量信息，目的是為了驗證CE端Subagent模塊能否配合ForCES體系結構正常工作。
3.1 測試平臺的搭建
前面分析了方案、CE端Subagent的體系結構及其實現機制。這一節主要以實踐的方式來驗證前面論述的正確性。選擇Getif作為該網管系統的SNMP Manager，采用IDX2401型開發板作為轉發件FE、通用PC機作為CE控制器和一臺通用PC機作為SNMP服務器構建ForCES 路由器，其網絡管理的測試平臺如圖5所示。
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3.2 結果分析
下面通過數據來看CE端Subagent在ForCES路由器中是否能正常監測FE接口的信息流量，圖6給出了實驗測試的結果，其中interfaces.ifTable.ifInUcastPkts.1表示FE端第一個接口輸入單播數據包數量，interfaces.ifTable.
ifOutUcastPkts.1表示FE上第一個接口輸出單播數據包數量。從圖6可以看出CE端Subagent通過ForCES協議實時監控到FE端單播數據包輸入、輸出情況，從而驗證了ForCES路由器中網絡管理系統中CE端Subagent功能模塊的正確性。
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CE端Subagent模塊是ForCES路由器網絡管理系統的核心，幾乎維護所有的MIB。文章提出基于AgentX的網絡管理方案，并分析CE端子代理的模塊功能，最后以interfaces組為例，選取其中的兩個節點進行了驗證，實現了向FE實時讀取MIB值的機制，為ForCES路由器網絡管理系統的實現邁出了重要的一步。
參考文獻
[1] DORIA A(co-editor). ForCES protocol specification draftietf-forces-protocol-02.txt.[DB/? OL],http://www.sstanamera.com/~forces/Drafts/draft-ietf-forces-protocol-02.txt, Feb 2005
[2] DANIELE M,WIJNEN B,FRANCISCO E D.Agent extensibility (AgentX) protocol version?1. RFC 2741 [DB/OL], http://www.faqs.org/rfcs/rfc2741.html, Jan.2000.
[3] YANG L, DANTU R. Forwarding and control?element separation(ForCES) framework.RFC-3746,April, 2004, http://www.faqs.org/rfcs/rfc3746.html
[4]?Network Working Group A. Doria. ForCES protocol specification draft?ietf-forces-protocol-02.txt. February 20，2005.http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-forces-protocol-02.
[5]?YANG L, HALPERN J, GOPAL R, et al. ForCES forwarding element model draft-ietf-forces-model-04.
?August 2005,http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietfforces-model-04.