寬頻匯流網路管理資訊系統之研製 Design of Management Information System for Broadband and Convergence Networks Yung-Da Chen, You-Min Lin, Kai-Wei Ke, and Ho-Ting Wu Department of Computer Science and Information Engineering National Taipei University of Technology Taipei, Taiwan, R.O.C. 1

Motivation 異質網路對於網路管理系統之需求 SNMP (Simple Network Management Protocol) ▫ 最普遍使用的網路管理協定 ▫ 相關研究針對協定本身、管理架構或特定管理功能 SNMP-based 網管系統 ▫Commercial NMS - 價格昂貴且設定複雜不易操作 ▫Open Source NMS – 功能常有缺漏不符使用 2

Goal 跨平台且為開放原始碼之通用型「寬頻匯流網路管理 資訊系統」，簡稱 BCNMS 監控與管理 ▫ 網路流量、服務品質與設備運作 ▫ 避免網路中斷等狀況發生 提供學界或業界作推廣延伸 ▫ 減少網管系統開發之前置作業 ▫ 降低未來建置長期演進技術 (LTE) 、無線感測網路 (WSN) 及車用行動通訊網路 (VANET) 設計之門檻 3

SNMP 協定架構 ▫ 參考 OSI 網路管理架構 不同於 ICMP (Internet Control Message Protocol) Ping (Packet Internet Grouper) 可管理的設備 ▫ 伺服器、工作站、路由器等 使用 SNMP 的主要優點 ▫ 標準化 ▫ 簡單易懂的網路管理協定 ▫ 主要網通設備皆支援 ▫ 允許分散式管理 4

SNMP Community 社群字串是 Manager 與 Agent 之間的信任關係 ▫SNMP 最基本的安全限制 ▫ 辨識管理群組 ▫ 社群字串相同才可互相通訊 依社群名稱分配對應的存取模式 ▫Public 字串用於 read-only 社群 ▫Private 字串用於 read-write 社群 以純文字方式傳送 ▫ 容易被攔截與利用 ▫SNMPv1 與 SNMPv2 的認證問題 ▫SNMPv3 以加密的方式提供認證服務 5

Principle Operation 6 poll TRAPS Port: 162 GET/SET Port: 161

Module Design 核心功能以模組化的方式設計 Applet 應用程式輔助管理操作工具 以模組化設計的目的： ▫ 修改容易，不易對系統的其他功能造成影響。 ▫ 能維持 SNMP 協定標準的彈性 ▫ 有助於節省系統設計或更新網路管理功能的時間與 Cost ▫ 未來若須支援其它架構之網路管理協定或標準，也 能夠輕易得到擴充 7

Architecture 分散式多層應用模型 ▫ 表示邏輯 - 整合性模組  JSP, Servlet  Applet Application  Authentication ▫ 控制邏輯 - 通用性模組  Session Beans  Entity Beans ▫ 函式庫與工具  SNMP4J, JFreeChart, JavaMail, Mibble-parser APIs  ICMP Ping, Database 8

Architecture 9

Integrated Module 表示邏輯 (Presentation Logic) ▫ 整合性模組  GUI 模組：使用者操作介面、系統資料結構初始化、 功能模組及子系統之整合  安全性認證模組：使用者認證、 帳戶管理  效能監測模組：產生圖形化監測 資料報表 10

Functional Module 控制邏輯 (Control Logic) SNMP4J ▫SNMP 操作處理模組：用 SNMP4J 分別處理 協定操作之 Get/Set 及 Response 訊息 JPQL ▫ 資料存取模組：以 JPQL 實作，保存系統設定與管理資訊 ▫Trap 訊息分析模組：分析處理設備傳來之 Trap 與 Notification 訊息 ▫ 管理設備搜尋模組：實作 Broadcast/Unicast 搜尋可管理的 SNMP 網路設備 ▫ 監測資料蒐集模組：以輪詢 (Timer Interval) 的方式蒐集設 備監測資料並存入資料庫 ▫ 設備狀態監控模組：週期性檢測設備狀態 JavaMail ▫ 錯誤通知模組：透過 JavaMail 實作錯誤狀態通知，系統週 期性檢查未處理之錯誤訊息 11

Subsystem SNMP MIB Browser ▫ 實作上須設定在用戶端執行的 Applet Policy ▫ 透過 MIB 文件的管理，自動載入所需要的 MIB 文件 ▫ 執行使用者端 SNMP 操作 ▫ 以 URL 與 Server 做連結註冊管理物件 Real-Time Trap Viewer ▫ 取得系統最近一次收到的 Trap 訊息 ▫ 在使用者端動態顯示 將 Applet 子系統封裝成 JAR 格式 ▫ 嵌入 JSP 頁面 12

BCNMS 13

14 系統操作介面 2011/9/1 14 Error status device list Real time traps Simple Get/Set tool Ping agent

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17 點選物件系統即 自動送出 PDU Agent Response 結果呈現  詳細之 OID 定義資訊

18 同時監測多個管理物件， 協助管理者瞭解設備之 間的差異及關係 即時動態監測與 不同呈現方式

Traffic Analysis /9/1 19 在分封交換有線網路中資料流量事實上呈現自我相似性 (Self-Similarity) 的特性，我們採用 R/S plot 測試方法，其 斜率即為「 H- 參數值 (Hurst parameter) 」，若 H 值介於 0.5 至 1 之間則表示具有自我相似性，當 H=1 表示完全自 我相似性。 WiMAX SS1, nrtPS 流量之 R/S Plot : (a)heavy traffic (b)light traffic

Environment Deploy 20

Conclusion 本論文成功實作「寬頻匯流網路管理資訊系統」 ▫ 符合 OSI 制定之網路管理需求 ▫ 能提供通用之異質網路管理服務 ▫Web-based 網路管理操作介面 ▫ 可跨平台運作 ▫ 具開放原始碼特性 ▫ 具良好擴充性 21