基于EoC局終端網絡管理的設計與實現

秦 瓊，代少升，程鵬程

（重慶郵電大學 信號與信息處理重慶市重點實驗室，重慶 400065）

0 引言

目前，隨著電視業務的多方位擴展和三網融合的迫切需求，有線電視網的雙向改造成為一種趨勢，而EP?ON＋EoC[1]方案的提出，使得EoC技術在整個有線電視的雙向改造中起到巨大作用。

現在，EPON＋EoC的網絡管理方式未能達成一致。目前市場上采用的EPON＋EoC網絡管理方式多樣，主要分為兩種方式：獨立管理和綜合管理。由于EoC的數量過多，獨立網管方式在出現故障時需要較多維護人員手工判斷故障原因，成本偏高。本文是在EPON＋EoC綜合管理的情況下，提出一種將Agentx（Agent Extensibility）協議的主/副代理形式作為EoC局端與終端的代理方案，以實現對EoC的綜合管理。該方案使EoC設備在不同的網元管理系統（Element Management System，EMS）中能高效、穩定地運行。

1 EoC網絡模型

EoC是一種利用同軸電纜承載以太網解決最后100 m的技術，它主要是利用OFDM調制方法將由以太網無源光網絡（Ethernet Passive Optical Network，EP?ON）傳來的以太網信號調制成與有線電視信號不同頻段的信號[2]，在EoC局端加入信號混合器，將兩種不同頻段的信號進行混合，混合信號經過同軸電纜和分支分配器到達用戶端，終端EoC將混合信號分離，輸出信號分別接入PC和機頂盒，實現兩種網絡的融合與分離。

EoC采用點到多點的用戶網絡拓撲結構，利用廣電已有的同軸電纜實現數據、業務和視頻的傳輸。各種EoC技術的網絡拓撲結構大體相同，在對網絡管理進行討論時可以使用EoC局端設備和EoC終端設備這一模型。

2 Agentx協議的系統框架

由于簡單網絡管理協議（Simple Network Manage?ment Protocol，SNMP）擴展代理的分布廣泛，加上各種擴展代理在此領域缺乏統一的標準，使它們很難在SNMP管理應用中占一席之地，Agentx協議[3-4]的出現則解決了這一問題。Agentx協議的引入，大大增強了網絡管理系統對網絡設備和應用管理的控制能力。Agentx協議擴展方式靈活，在網絡管理中可隨時添加或刪除網絡設備。

Agentx擴展代理由主代理和副代理組成。主代理能夠接收標準的SNMP協議信息和多個復用的副代理信息，各副代理可以單獨管理一個設備。SNMP擴展代理Agentx協議的結構框圖如圖1所示。

在Agentx協議中，主代理主要負責對網管發送的請求進行接收和應答，并對與之相連的各個副代理進行管理，副代理主要負責向主代理發起會話，并向主代理注冊自己的MIB區域。Agentx協議提供了一種有效的注冊和分發機制，副代理只負責完成注冊區域內的代理功能。Agentx協議的作用是：對擴展代理結構的管理和對副代理所維護的管理信息庫（Management Information Base，MIB）的管理。

除了Agentx以外，還有一種比較常用的擴展代理，即SNMP多路復用協議（SNMP MUltipleXing protocol，SMUX）。接下來將對上述兩種協議進行對比。

3 Agentx協議的優勢

Agentx協議是目前較先進的代理協議，它的引入順應了網絡管理系統的發展趨勢，能大大提高網絡系統的管理性能。

3.1 SMUX協議

SMUX協議結構圖如圖2所示。

SMUX協議[5]主要用來實現SNMP代理與用戶進程的通信，它是通過面向連接的多路數據流，向應用層提供通信管道的會話管理協議。在SMUX協議中，用戶進程被稱為SMUX對等實體（SMUX Peer），負責對某個MIB模塊進行管理。當網管發出請求信息時，客戶端的主代理收到SNMP請求，根據SNMP請求中包含的MIB區域查找到相關變量并對SMUX Peer進行定位，最后將SNMP請求轉換為SMUX Peer請求，發送給相應的SMUX Peer。SMUX Peer與SNMP代理是通過TCP端口199進行通信的。

3.2 Agentx與SMUX協議的比較

從運行效率、靈活性、可靠性和兼容性4個方面將Agentx協議和SMUX協議進行分析與比較：

1）在系統運行時，Agentx的效率更高。雖然SMUX比Agentx協議簡單，但SMUX的編碼更復雜，解碼過程則耗時更多，并且不支持SNMPV2的Get-Bulk操作，而使用Get-Bulk就是為了更加有效地從SNMP Agent獲取數據，SMUX的包格式與SNMP相似。Agentx規定了4類PDU用于進行主、子代理間的數據交換，使得擴展機制的管理更加靈活，而且它的包格式比SNMP的格式簡潔，使得通信效率進一步提高。

2）在副代理在主代理上進行MIB注冊時，Agentx的靈活性更好。首先Agentx協議將注冊過程與索引分離，并采取自動分配索引；其次它可以隨時添加或刪除MIB模塊，而SMUX協議需要網管在注冊前必須把索引分配好。

3）在主代理與副代理通信時，Agentx的可靠性更高。Agentx有兩種通信模式，一種是UNIX套接字模式，采取這種方式時，可以直接利用UNIX系統的安全機制來完成主代理與副代理的通信。另一種是TCP模式，采用這種方法時，主代理可以通過傳輸層來保證與子代理的通信。SMUX則采用明文密碼傳送的方式來完成代理與SMUX Peer之間的通信。很明顯，前者的通信方式比后者的可靠性更高。

4）在與SNMP協議兼容方面，Agentx的開放性更好。Agentx協議與SNMP版本無關，不管主代理工作在哪個版本的SNMP，只要是符合Agentx協議的子代理，都可以正常工作。

當前普遍使用的是SMUX擴展代理，但是SMUX協議的安全性低、擴展性差等缺點使它不能滿足EoC網管系統高可靠性的需求。根據以上對Agentx協議和SMUX協議的比較分析，可以看出Agentx具有的這些優勢使它更適合應用在EoC的網管代理中。

4 Agentx在EoC局終端網管上的實現

如上一節所述，在EoC網管代理上使用Agentx協議能使整個EoC的網管系統更加高效與可靠。根據Agentx的主/副代理的形式，可以將局端作為主代理，各個終端作為不同的副代理。圖3是EoC網絡管理的整體框圖。

圖3 EoC網絡管理圖

Agentx協議有自己的協議數據單元（Protocol Data Unit，PDU），與SNMP PDU采用誤碼率編碼傳輸不同，Agentx使用連續的字節流傳輸。

圖3中，注冊OID庫儲存向主代理注冊的副代理的OID；SNMP引擎接收或發送SNMP-PDU，并對其進行編解碼；主代理接收SNMP-PDU，將其轉換為AGENTX-PDU傳輸給副代理，或接收來自副代理的AGENTX-PDU，將其轉換為SNMP-PDU傳輸給網管；副代理接收或發送AGENTX-PDU；用戶數據包協議（User Datagram Proto?col，UDP）用于監聽SNMP-PDU。

4.1 EoC局端

EoC局端在網絡中主要是與網絡管理者進行通信，以及對EoC終端進行管理。具體流程如下：

1）局端作為SNMP管理系統中的代理，通過SNMP標準端口（UDP 161）來發送和接收SNMP的協議信息，實現了SNMP協議要求的安全訪問控制的功能。

2）接受相關終端注冊MIB區域，進行索引分配和能力聲明的請求。

3）接受來自終端創建或取消會話的請求。

4）維護終端注冊的MIB區域庫和索引對象庫。

5）當接收到網管發來的SNMP請求信息時，局端根據信息的內容查詢MIB庫，判斷是否為局端的信息。如果是局端的信息，則直接處理，如果不是，則將SNMP信息轉換為Agentx信息發送給終端，對各個終端發來的Agentx響應信息進行分析后，以SNMP報文形式回送給網管。

6）將所收到終端發出的陷阱轉發給管理者。

當局端收到SNMP需要獲得信息的請求時，局端會使用訪問控制功能對請求信息進行檢查，檢查到信息合法后，才對信息進行傳送。

4.2 EoC終端

EoC終端主要管理自己負責的MIB區域，各個終端相互不通信，具體工作包括：

1）與局端主動建立會話；

2）向局端注冊其維護的MIB區域；

3）當收到局端關于MIB變量操作的Agentx請求時，調用相應的操作流程并讀取設置變量，返回相應的信息；

4）在發生異常事件時，向局端發陷阱通知；

5）在注冊的實體標識（Object Identifier，OID），區域綁定OID到實際變量。

局端和終端是通過OID通信的，終端實現的每一個功能與唯一的OID綁定，當終端在局端上注冊時，終端會把自己支持功能的所有OID都告知局端。那么局端收到請求時，就會檢測這個請求對應的OID是哪個終端注冊的，并把信息發送給終端，完成局端與終端之間的通信。

4.3 EoC局端與終端之間的信息交互

EoC局端與終端的信息交互示意圖見圖4。

1）兩者建立會話

某個終端與局端連接后，終端向局端發送Agentx-Open-PDU來完成與局端一個或多個會話的申請。當局端收到終端的Agentx-Open-PDU后，會給終端分配一個新的會話標識符，產生Agentx-Response-PDU信息回送給終端。

終端會隨時向局端發送Agentx-Close-PDU來終止兩者間的會話，局端也可以向終端發送Agentx-Close-PDU信息。當局端收到Agentx-Close-PDU時，會取消此次終端對MIB區域的注冊，并向終端發送Agentx-Close-PDU來關閉會話。

2）索引分配和MIB注冊

局端是通過索引分配來實現終端對MIB區域的注冊。在進行索引分配時，終端向局端發送Agentx-Index?allocate-PDU，請求局端給它分配索引，局端根據請求的內容向終端分配索引。局端通過向終端發送Agentx-Re?sponse-PDU來完成與終端索引分配的會話。

當完成索引分配后，終端向局端發送Agentx-Regis?ter-PDU在局端注冊，由于終端所要注冊的區域可能和其他終端的區域相重合，在這種情況下，局端會對終端之間的區域沖突問題進行裁定，拒絕相同區域的注冊。當終端想取消先前注冊的MIB區域時，終端會向局端發送Agentx-Unregister-PDU。終端也可向局端發送取消索引分配信息，使局端釋放先前終端得到的索引值。一般而言，只發送關閉會話就可取消先前的索引分配和注銷MIB區域。

3）通知陷阱

通知陷阱一般用在終端發生異常現象時。當終端出現異常情況時，會主動向局端發送陷阱報文，局端將收到的陷阱報文轉發給SNMP網管。

EoC網管代理主要工作流程：局端從UDP的161端口監聽并接收SNMP請求信息，經解碼、團體名驗證、分析后得到管理變量在MIB樹中的具體區域，判斷是局端（的信息還是終端的信息，如果是局端的信息，則直接進行處理，如果是終端的，則將接收的SNMP信息轉換為Agentx協議信息傳送給終端，完成EoC局端和終端的代理工作。

5 測試與分析

測試目的：驗證與SMUX協議相比，Agentx協議在處理上的高效性。在測試過程中，采用的模型是1個EoC局端和1個EoC終端，PC機作為管理站。圖5所示為整個設備網絡連好后，在網管界面中形成的拓撲圖。

為了驗證高效性，在采用Agentx協議時，管理站向局端連續3次發送獲取終端的請求信息，并記錄從發送信息到接收應答消息的時間間隔t1。在采用SMUX協議時，記錄相同情況的時間間隔t2，結果如表1所示。

表1 實驗結果

根據結果顯示，Agentx協議3次處理包所需時間的平均值約為 1403.2 μs，SMUX 協議則為 1588.9 μs，Agentx協議比SMUX協議約提前了185.7 μs，可見Agentx協議處理包的速度更快，效率更高。

6 小結

將Agentx擴展代理應用到EoC網絡管理上，主要是考慮到Agentx的這幾種優點：可隨時動態添加或刪除相關設備的擴展靈活性；支持不同SNMP版本的高兼容性；一次提取多個MIB變量的數據獲取高效性；采取兩種工作模式實現的可靠性。將兩種協議的測試結果進行驗證和對比，證明Agentx在整個系統的性能明顯優于SMUX協議。對使用Agentx作為網絡代理的EoC網絡設備進行測試后，效果良好。

[1]馮忠慶，陳丹苗.EPON＋EoC技術在有線電視網絡改造的應用[J].科技信息，2008（16）：86.

[2]金立標，張乃謙，李鑒增.面向NGB的EoC接入網分析[J].電視技術，2010，34（6）：57-59.

[3]RFC2741，Agent extensibility（Agentx）protocol version 1[S].2000.

[4]肖容梅，杜旭.基于AgentX主副代理網絡管理模型的分析與改進[J].微型機與應用，2005（5）：26-28.

[5]RFC1227，SNMP mux protocol and MIB[S].1991.