基于SNMP的網絡故障管理技術

孔小婧　王強

摘 要：目前我們面臨的網絡的規模和復雜與日俱增。管理人員如何保障網絡穩定、可靠的運行，是一個非常重要的問題。深入了解網絡故障的起因，對于網絡管理和保障正常運轉具有重要意義。本文以SNMP協議為主，著重介紹SNMP在網絡故障分析和網絡管理中的應用。

關鍵詞：網絡管理；故障監控；SNMP；SNMP4J

中圖分類號：G40-057 文獻標識碼：A

Abstract：We are faced with the network size and complexity grow with each passing day.Management personnel to ensure network stability，reliable operation，is a very important problem.Further understanding of the causes of network fault，the network management and guarantee the normal operation has the important significance.Based on the SNMP protocol， introduces the application of SNMP in the network fault analysis and network management.

Keywords：network management；fault monitoring；SNMP

1 引言（Introduction）

及時處理網絡故障是網絡管理的重要工作之一。我們都希望網絡可靠。當網絡中出現故障時，網絡管理器能夠查到故障并排除，保障網絡的暢通。

故障管理可分為三個功能模塊：

（1）檢測和報警：故障監視代理負責隨時記錄系統在出現故障時的內容以及引起故障原因，并且負責把這些信息記錄在運行日志中。如采用輪詢通信來管理網絡，那么管理程序就會定期訪問運行日志，以便發現問題；對于重要的網絡故障的檢測，代理會主動向有關管理者報告錯誤事件。另外，對出錯報警的數量、報告的頻率也要控制，避免增加網絡負擔。

（2）網絡故障預測：對各種容易引起網絡故障的參數設定極限值，及時監督參數的變化，如果超過門限值，就立即警報。例如當出錯產生的分組碎片數達到一定值時就開始警報，表示網絡通信狀況惡化，出錯率開始上升。

（3）診斷功能：一旦網絡出現故障時，能夠及時鏈路測試，找出鏈路中的故障和引起故障的原因。

例如可以進行下列測試：

a.鏈接測試；

b.數據完整性測試；

c.協議完整性測試；

d.數據飽和測試

e.鏈接飽和測試；

f.環路測試；

g功能測試；

h.診斷測試。

2 故障監測技術（Fault monitoring technology）

2.1 ICMP監控技術

ICMP是“Internet Control Message Protocol”（Internet控制消息協議）的縮寫。“錯誤偵測與回報機制”它是一個讓我們能夠檢測鏈路的連接狀況，確保連接的準確性。

它在網絡中主要作用包括：

（1）偵測遠端主機是否存在。

（2）建立及維護路由資料。

（3）重導資料傳送路徑。

（4）資料流量控制。

通過ICMP，我們可以判斷主機網絡連接是否正常。如果不正常，就可以初步判斷主機關機或者網絡連接不正常。在實際網絡管理中經常使用的ping命令，用來檢查本機與目標主機的聯通是否正常[1]。

2.2 HTTP監控技術

HTTP協議（Hypertext transfer protocol）一個互聯網服務器與工作站之間的超文本傳輸協議。它對于減少網絡負擔、提高瀏覽器的效率有著不可替代的作用。

客戶與Web服務器通過一個稱為瀏覽器（browser）的專門的應用程序進行交互。瀏覽器負責正確地顯示文檔。瀏覽器還負責接受用戶的輸入，通常是讓用戶選擇對另一個文檔的引用，然后去獲取并顯示被選文檔。

通過HTTP協議，我們可以判斷Web服務或本地網絡配置是否運行正常。

2.3 SNMP監控技術

在這里我們主要通過SNMP協議輪詢管理信息庫（MIB），獲得相應的狀態位信息，從而評價網絡的運行狀況，并揭示網絡當前的運行狀態，如哪個網段接近通信負載的最大能力或鏈路出錯等。

MIB中包括三類信息：實時信息、非實時信息、靜態信息。

實時信息，就是根據網絡狀況反映出來的實時信息，當然數值也是在不斷變化中。如Interface組中的ifInOctets、ifOutOctets、ifInErrors等。

另一類非實時信息。它的信息內容相對穩定，如ipRouteTable表。

還有一類是靜態信息，它在相當長的時間，內呈現出相對穩定的狀態或者對應值無變化，例如System組中顯示部分的信息。

在SNMP監測技術中，我們主要關注MIB中的實時信息，監測實時信息的變化，從而了解主機或網絡存在的故障。如果能夠在MIB中設置合適的關聯閥值，漲跌出設定的閥值時就會報警的話，那么就可以做到早發現早處理，避免網絡故障給我們帶來的麻煩。

SNMP還支持主動發送trap消息給被管理主機，報告當前網絡運行狀態。這樣就能把網絡當前的狀態及時報告給網管，減少和避免可能出現的網絡故障。endprint

3 SNMP獲得網絡信息的方法（Method of SNMP to

obtain the network information）

管理工作站向代理獲取管理信息的途徑有兩種：一是輪詢（poll），由管理站向代理發出查詢信息，代理處理后會給詢問方送出有關消息。其次是陷阱（trap），如果本地設備和鏈路運行狀態發生問題時，就及時向外發出檢測的故障內容。

3.1 輪詢

管理站主要是依靠輪詢收集需要的信息，輪詢的頻率會對管理的效果影響很大。因此，需要提高網絡管理的輪詢策略，找到一個合適的輪詢頻率。

比較麻煩的是，我們在設定的輪詢頻率時，會考慮網絡規模以及網絡結構的復雜程度，還有代理有多少。具體頻率多少合適，沒有標準，需要結合實際情況反復試驗，最終得出與管理站本身的處理速度匹配，網絡負擔較輕的參數。

3.2 陷阱

陷阱是通知SNMP管理器在代理或節點上已發生的重大事件的異步消息。陷阱在未經請求的情況下發送到被配置來接收它們的SNMP管理器。這樣的設計有缺陷，當網絡每個環節突然斷電，代理就不能發出警告。陷阱在網絡管理方面的作用很有限，對于端口故障、連接失敗、設備啟動可以發出警告信息。除此以外就無能為力了。在這種狀況下，就需要系統輪詢的方法來檢查網絡設備了。

4 故障的判斷策略（Method to judge the fault）

檢測故障的檢測手段是確定故障的關鍵，它可以及時準確了解告警信息的。但是，經常有些網絡故障用一種手段不能準確的監測出來，需要增加多種監測手段。如果對某種故障采用的監測手段過多，就會有過多的告警信息，增加故障排查的難度。

為了確認故障，要對產生的警告信息進行過濾分析。過濾告警信息有多種方法，如閾值過濾、分組過濾、優先級過濾等。通過過濾會取出大量冗余的告警信息，有利于針對主要問題進行分析和判斷。

4.1 簡單的MIB監測管理

當一個網絡管理員接手一個新網絡管理工作時，首先會設定MIB庫對象的上限或是下限值。MIB的內容對于解決網絡故障會起到很大的作用。當管理站進行常規輪詢時，凡是超過門限值的MIB對象，就會報一個故障信息。這種故障報告內容只有哪個MIB上的哪個MIB對象越界了，對于越界情況不作任何處理。原因分析、修復故障等由管理員來完成。這種故障管理的成本低、管理能力弱，這就要求管理員的管理水平相對要高。

4.2 基于專家系統的智能管理

目前專家系統已相對成熟，它對于解決網絡管理中的一些簡單問題很有作用的。如實時性、協調管理等實際應用效果很好。專家系統也經常被應用到神經網絡以及人工智能等。它的特性非常適合用于大型網絡的管理。

（1）處理不確定性的能力

網絡系統是一個分布式系統，它由各種大大小小的結點組成，如主機、路由器、交換機等。這些結點及結點上運行的各種軟件構成了網絡中的資源。網絡管理要對所轄的網絡設備進行監管，保持網絡高效運行。如果對系統資源狀態都能及時了解，那么專家系統就能很好地運作。因為整個系統設備一直是會變化的，當網絡管理得到某個狀態信息時，有可能發出信息的那個設備的狀態已經改變了。故此管理系統只能了解整個系統的局部情況，得到的系統信息不完整，因此對網絡的管理就必須要求管理系統能夠在信息不完整的情況下，根據有限的信息對網絡資源管理和控制[3]。

（2）協作能力和層次性

目前，我們網絡的規模和結構已經達到很高的程度，網絡管理也應隨網絡的擴展采取相應方法。單一的管理方式肯定不能管理好當前的網絡，必須采取多種多樣的管理模式。各種網絡管理系統之間都能夠相互融合，為管理者提供有用的信息和作用。而每個子系統只要管理好自己轄下的網絡就可。此外，如果把層次概念引入到網絡管理中，能使網絡管理架構清晰，提高網絡管理效率。分級輪詢分級向上報告。網絡專家管理系統的協調性以及層次性是目前人工智能方面研究的熱點之一。

（3）適應系統變化的能力

由于網絡系統一直處在不斷的變化，因此網絡管理系統也應該有適應變化的能力，比較常規的做法就是不斷輪詢網絡資源是否改變并且根據反饋的信息進行網絡管理和控制。這種管理方法一般稱作“數據驅動”，管理控制是建立在管理者得到的數據基礎上的。

（4）解釋和推理能力

網絡管理系統應具有綜合解釋低層信息的能力，并且推斷出一些有用的可能信息，而不是簡單地詢問底層代理。并將這些高層的信息應用到對網絡系統的管理和控制。

5 故障報警策略（Fault alarm strategy）

當發生網絡故障后，應盡快通知網絡管理員，以減少故障帶來的不便和損失。報警策略主要有以下幾種方式：

（1）給網絡管理員發送郵件報告故障情況。

（2）給網絡管理員發送手機信息報告故障情況。

（3）管理站調用相關程序來發出預設音樂提示發生網絡故障。

可以用一種或幾種以上方式來報告故障信息。

6 故障恢復策略（Fault recovery strategy）

網絡故障恢復策略是：當網絡出現故障時，首先利用迂回路由打通網絡，或者使用備用資源來保障網絡的暢通。

恢復策略主要包含以下幾種：

（l）隔離包含故障的設備，利用其余資源繼續提供網絡服務。這種策略通常會減少網絡可提供的服務。

（2）將故障設備提供的網絡服務切換到預備設備上。

（3）使用環或者網絡本身具有的異徑功能來保障網絡暢通。

7 結論（Conclusion）

網絡管理的重要內容就是要確保網絡運行正常，網絡故障的監測是這項工作中比較棘手的事情。如何運用SNMP監測網絡運行狀況，本文提出了一些監控的可行的方法，以便在解決網絡故障時有章可循。

參考文獻（References）

[1] 郭軍.網絡管理（第二版）.北京：北京郵電大學出版社，2001.

[2] 雷震甲.計算機網絡管理.西安：西安電子科技大學出版社，2006.

[3] 張鵬.基于多Agent的分布式網絡管理技術及其在性能管理中的研究與實踐[D].西安交通大學博士論文，2001.

作者簡介：

孔小婧（1983-），女，學士，講師.研究領域：計算機網絡.

王 強（1962-），男，學士，講師.研究領域：計算機網絡，通訊.endprint

3 SNMP獲得網絡信息的方法（Method of SNMP to

obtain the network information）

管理工作站向代理獲取管理信息的途徑有兩種：一是輪詢（poll），由管理站向代理發出查詢信息，代理處理后會給詢問方送出有關消息。其次是陷阱（trap），如果本地設備和鏈路運行狀態發生問題時，就及時向外發出檢測的故障內容。

3.1 輪詢

管理站主要是依靠輪詢收集需要的信息，輪詢的頻率會對管理的效果影響很大。因此，需要提高網絡管理的輪詢策略，找到一個合適的輪詢頻率。

比較麻煩的是，我們在設定的輪詢頻率時，會考慮網絡規模以及網絡結構的復雜程度，還有代理有多少。具體頻率多少合適，沒有標準，需要結合實際情況反復試驗，最終得出與管理站本身的處理速度匹配，網絡負擔較輕的參數。

3.2 陷阱

陷阱是通知SNMP管理器在代理或節點上已發生的重大事件的異步消息。陷阱在未經請求的情況下發送到被配置來接收它們的SNMP管理器。這樣的設計有缺陷，當網絡每個環節突然斷電，代理就不能發出警告。陷阱在網絡管理方面的作用很有限，對于端口故障、連接失敗、設備啟動可以發出警告信息。除此以外就無能為力了。在這種狀況下，就需要系統輪詢的方法來檢查網絡設備了。

4 故障的判斷策略（Method to judge the fault）

檢測故障的檢測手段是確定故障的關鍵，它可以及時準確了解告警信息的。但是，經常有些網絡故障用一種手段不能準確的監測出來，需要增加多種監測手段。如果對某種故障采用的監測手段過多，就會有過多的告警信息，增加故障排查的難度。

為了確認故障，要對產生的警告信息進行過濾分析。過濾告警信息有多種方法，如閾值過濾、分組過濾、優先級過濾等。通過過濾會取出大量冗余的告警信息，有利于針對主要問題進行分析和判斷。

4.1 簡單的MIB監測管理

當一個網絡管理員接手一個新網絡管理工作時，首先會設定MIB庫對象的上限或是下限值。MIB的內容對于解決網絡故障會起到很大的作用。當管理站進行常規輪詢時，凡是超過門限值的MIB對象，就會報一個故障信息。這種故障報告內容只有哪個MIB上的哪個MIB對象越界了，對于越界情況不作任何處理。原因分析、修復故障等由管理員來完成。這種故障管理的成本低、管理能力弱，這就要求管理員的管理水平相對要高。

4.2 基于專家系統的智能管理

目前專家系統已相對成熟，它對于解決網絡管理中的一些簡單問題很有作用的。如實時性、協調管理等實際應用效果很好。專家系統也經常被應用到神經網絡以及人工智能等。它的特性非常適合用于大型網絡的管理。

（1）處理不確定性的能力

網絡系統是一個分布式系統，它由各種大大小小的結點組成，如主機、路由器、交換機等。這些結點及結點上運行的各種軟件構成了網絡中的資源。網絡管理要對所轄的網絡設備進行監管，保持網絡高效運行。如果對系統資源狀態都能及時了解，那么專家系統就能很好地運作。因為整個系統設備一直是會變化的，當網絡管理得到某個狀態信息時，有可能發出信息的那個設備的狀態已經改變了。故此管理系統只能了解整個系統的局部情況，得到的系統信息不完整，因此對網絡的管理就必須要求管理系統能夠在信息不完整的情況下，根據有限的信息對網絡資源管理和控制[3]。

（2）協作能力和層次性

目前，我們網絡的規模和結構已經達到很高的程度，網絡管理也應隨網絡的擴展采取相應方法。單一的管理方式肯定不能管理好當前的網絡，必須采取多種多樣的管理模式。各種網絡管理系統之間都能夠相互融合，為管理者提供有用的信息和作用。而每個子系統只要管理好自己轄下的網絡就可。此外，如果把層次概念引入到網絡管理中，能使網絡管理架構清晰，提高網絡管理效率。分級輪詢分級向上報告。網絡專家管理系統的協調性以及層次性是目前人工智能方面研究的熱點之一。

（3）適應系統變化的能力

由于網絡系統一直處在不斷的變化，因此網絡管理系統也應該有適應變化的能力，比較常規的做法就是不斷輪詢網絡資源是否改變并且根據反饋的信息進行網絡管理和控制。這種管理方法一般稱作“數據驅動”，管理控制是建立在管理者得到的數據基礎上的。

（4）解釋和推理能力

網絡管理系統應具有綜合解釋低層信息的能力，并且推斷出一些有用的可能信息，而不是簡單地詢問底層代理。并將這些高層的信息應用到對網絡系統的管理和控制。

5 故障報警策略（Fault alarm strategy）

當發生網絡故障后，應盡快通知網絡管理員，以減少故障帶來的不便和損失。報警策略主要有以下幾種方式：

（1）給網絡管理員發送郵件報告故障情況。

（2）給網絡管理員發送手機信息報告故障情況。

（3）管理站調用相關程序來發出預設音樂提示發生網絡故障。

可以用一種或幾種以上方式來報告故障信息。

6 故障恢復策略（Fault recovery strategy）

網絡故障恢復策略是：當網絡出現故障時，首先利用迂回路由打通網絡，或者使用備用資源來保障網絡的暢通。

恢復策略主要包含以下幾種：

（l）隔離包含故障的設備，利用其余資源繼續提供網絡服務。這種策略通常會減少網絡可提供的服務。

（2）將故障設備提供的網絡服務切換到預備設備上。

（3）使用環或者網絡本身具有的異徑功能來保障網絡暢通。

7 結論（Conclusion）

網絡管理的重要內容就是要確保網絡運行正常，網絡故障的監測是這項工作中比較棘手的事情。如何運用SNMP監測網絡運行狀況，本文提出了一些監控的可行的方法，以便在解決網絡故障時有章可循。

參考文獻（References）

[1] 郭軍.網絡管理（第二版）.北京：北京郵電大學出版社，2001.

[2] 雷震甲.計算機網絡管理.西安：西安電子科技大學出版社，2006.

[3] 張鵬.基于多Agent的分布式網絡管理技術及其在性能管理中的研究與實踐[D].西安交通大學博士論文，2001.

作者簡介：

孔小婧（1983-），女，學士，講師.研究領域：計算機網絡.

王 強（1962-），男，學士，講師.研究領域：計算機網絡，通訊.endprint

3 SNMP獲得網絡信息的方法（Method of SNMP to

obtain the network information）

管理工作站向代理獲取管理信息的途徑有兩種：一是輪詢（poll），由管理站向代理發出查詢信息，代理處理后會給詢問方送出有關消息。其次是陷阱（trap），如果本地設備和鏈路運行狀態發生問題時，就及時向外發出檢測的故障內容。

3.1 輪詢

管理站主要是依靠輪詢收集需要的信息，輪詢的頻率會對管理的效果影響很大。因此，需要提高網絡管理的輪詢策略，找到一個合適的輪詢頻率。

比較麻煩的是，我們在設定的輪詢頻率時，會考慮網絡規模以及網絡結構的復雜程度，還有代理有多少。具體頻率多少合適，沒有標準，需要結合實際情況反復試驗，最終得出與管理站本身的處理速度匹配，網絡負擔較輕的參數。

3.2 陷阱

陷阱是通知SNMP管理器在代理或節點上已發生的重大事件的異步消息。陷阱在未經請求的情況下發送到被配置來接收它們的SNMP管理器。這樣的設計有缺陷，當網絡每個環節突然斷電，代理就不能發出警告。陷阱在網絡管理方面的作用很有限，對于端口故障、連接失敗、設備啟動可以發出警告信息。除此以外就無能為力了。在這種狀況下，就需要系統輪詢的方法來檢查網絡設備了。

4 故障的判斷策略（Method to judge the fault）

檢測故障的檢測手段是確定故障的關鍵，它可以及時準確了解告警信息的。但是，經常有些網絡故障用一種手段不能準確的監測出來，需要增加多種監測手段。如果對某種故障采用的監測手段過多，就會有過多的告警信息，增加故障排查的難度。

為了確認故障，要對產生的警告信息進行過濾分析。過濾告警信息有多種方法，如閾值過濾、分組過濾、優先級過濾等。通過過濾會取出大量冗余的告警信息，有利于針對主要問題進行分析和判斷。

4.1 簡單的MIB監測管理

當一個網絡管理員接手一個新網絡管理工作時，首先會設定MIB庫對象的上限或是下限值。MIB的內容對于解決網絡故障會起到很大的作用。當管理站進行常規輪詢時，凡是超過門限值的MIB對象，就會報一個故障信息。這種故障報告內容只有哪個MIB上的哪個MIB對象越界了，對于越界情況不作任何處理。原因分析、修復故障等由管理員來完成。這種故障管理的成本低、管理能力弱，這就要求管理員的管理水平相對要高。

4.2 基于專家系統的智能管理

目前專家系統已相對成熟，它對于解決網絡管理中的一些簡單問題很有作用的。如實時性、協調管理等實際應用效果很好。專家系統也經常被應用到神經網絡以及人工智能等。它的特性非常適合用于大型網絡的管理。

（1）處理不確定性的能力

網絡系統是一個分布式系統，它由各種大大小小的結點組成，如主機、路由器、交換機等。這些結點及結點上運行的各種軟件構成了網絡中的資源。網絡管理要對所轄的網絡設備進行監管，保持網絡高效運行。如果對系統資源狀態都能及時了解，那么專家系統就能很好地運作。因為整個系統設備一直是會變化的，當網絡管理得到某個狀態信息時，有可能發出信息的那個設備的狀態已經改變了。故此管理系統只能了解整個系統的局部情況，得到的系統信息不完整，因此對網絡的管理就必須要求管理系統能夠在信息不完整的情況下，根據有限的信息對網絡資源管理和控制[3]。

（2）協作能力和層次性

目前，我們網絡的規模和結構已經達到很高的程度，網絡管理也應隨網絡的擴展采取相應方法。單一的管理方式肯定不能管理好當前的網絡，必須采取多種多樣的管理模式。各種網絡管理系統之間都能夠相互融合，為管理者提供有用的信息和作用。而每個子系統只要管理好自己轄下的網絡就可。此外，如果把層次概念引入到網絡管理中，能使網絡管理架構清晰，提高網絡管理效率。分級輪詢分級向上報告。網絡專家管理系統的協調性以及層次性是目前人工智能方面研究的熱點之一。

（3）適應系統變化的能力

由于網絡系統一直處在不斷的變化，因此網絡管理系統也應該有適應變化的能力，比較常規的做法就是不斷輪詢網絡資源是否改變并且根據反饋的信息進行網絡管理和控制。這種管理方法一般稱作“數據驅動”，管理控制是建立在管理者得到的數據基礎上的。

（4）解釋和推理能力

網絡管理系統應具有綜合解釋低層信息的能力，并且推斷出一些有用的可能信息，而不是簡單地詢問底層代理。并將這些高層的信息應用到對網絡系統的管理和控制。

5 故障報警策略（Fault alarm strategy）

當發生網絡故障后，應盡快通知網絡管理員，以減少故障帶來的不便和損失。報警策略主要有以下幾種方式：

（1）給網絡管理員發送郵件報告故障情況。

（2）給網絡管理員發送手機信息報告故障情況。

（3）管理站調用相關程序來發出預設音樂提示發生網絡故障。

可以用一種或幾種以上方式來報告故障信息。

6 故障恢復策略（Fault recovery strategy）

網絡故障恢復策略是：當網絡出現故障時，首先利用迂回路由打通網絡，或者使用備用資源來保障網絡的暢通。

恢復策略主要包含以下幾種：

（l）隔離包含故障的設備，利用其余資源繼續提供網絡服務。這種策略通常會減少網絡可提供的服務。

（2）將故障設備提供的網絡服務切換到預備設備上。

（3）使用環或者網絡本身具有的異徑功能來保障網絡暢通。

7 結論（Conclusion）

網絡管理的重要內容就是要確保網絡運行正常，網絡故障的監測是這項工作中比較棘手的事情。如何運用SNMP監測網絡運行狀況，本文提出了一些監控的可行的方法，以便在解決網絡故障時有章可循。

參考文獻（References）

[1] 郭軍.網絡管理（第二版）.北京：北京郵電大學出版社，2001.

[2] 雷震甲.計算機網絡管理.西安：西安電子科技大學出版社，2006.

[3] 張鵬.基于多Agent的分布式網絡管理技術及其在性能管理中的研究與實踐[D].西安交通大學博士論文，2001.

作者簡介：

孔小婧（1983-），女，學士，講師.研究領域：計算機網絡.

王 強（1962-），男，學士，講師.研究領域：計算機網絡，通訊.endprint