基于XORP的SNMP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)

武 一，吳 桐

（河北工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，天津 300401）

隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心對(duì)交換機(jī)的傳輸速度要求越來(lái)越高，網(wǎng)絡(luò)從百兆網(wǎng)卡發(fā)展到現(xiàn)在40G的光模塊通信。交換機(jī)上需要支持的協(xié)議也越來(lái)越多，而這些協(xié)議直接的通信和用戶配置界面等也越來(lái)越復(fù)雜。大部分三層交換機(jī)使用的代碼不開(kāi)源，很難進(jìn)行完全個(gè)性化的配置和修改。

XORP是一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，支持OSPF，RIP的BGP，OLSR協(xié)議，PIM，IGMP（組播）和其他路由協(xié)議。大多數(shù)協(xié)議支持IPv4和IPv6（如適用）。XORP的首要目標(biāo)是要成為一個(gè)開(kāi)放式平臺(tái)替代專有和封閉的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。XORP的開(kāi)放性使得任何個(gè)人或者單位可以免費(fèi)使用其源代碼進(jìn)行個(gè)性的配置以及更改。

簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，SNMP）是由簡(jiǎn)單網(wǎng)關(guān)監(jiān)控協(xié)議（SGMP）發(fā)展而來(lái)的，其同SGMP的主要區(qū)別是加入了符合Internet定義的SMI和MIB體系結(jié)構(gòu)［1］。SNMP的目標(biāo)是管理互聯(lián)網(wǎng)或者數(shù)據(jù)中心中各設(shè)備的鏈路狀態(tài)以及設(shè)備硬件狀態(tài)。現(xiàn)在SNMP協(xié)議發(fā)展到版本3，其增強(qiáng)了SNMP協(xié)議的安全性能，包括封包加密以及認(rèn)證等?？梢允褂肧NMP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，需要管理基站，管理代理，管理信息庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)管理工具等［2］。

本設(shè)計(jì)主要研究了在XORP平臺(tái)上SNMP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，包括配置XORP中添加SNMP的XRL、SNMP協(xié)議參數(shù)的用戶命令、SNMP協(xié)議的移植以及MIB庫(kù)的添加等。

1 XORP介紹

XORP是一個(gè)完全開(kāi)源的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，支持多種協(xié)議，提供對(duì)IPv4和IPv6的支持。由于其開(kāi)放性，因此方便用戶對(duì)其進(jìn)行剪裁以及根據(jù)本身硬件進(jìn)行優(yōu)化。其中重要的是rtrmgr（XORP Router Manager Process），XRL接口的解析和模板的解析都是由其完成，CLI（Command Line Interface）用戶命令行向用戶提供設(shè)備配置命令行，其負(fù)責(zé)完成命令樹(shù)文件的語(yǔ)法解析以及命令樹(shù)和配置樹(shù)的生成、不同用戶之間的同步等。XORP進(jìn)程的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 XORP結(jié)構(gòu)圖

1.1 XRL 接口

在XORP中，XRL接口是各個(gè)模塊通信的接口，XORP默認(rèn)的通信接口定義文件是XIF文件，在編譯過(guò)程中會(huì)自動(dòng)利用腳本把XIF文件編譯成.hh和.cc文件。其定義有固定的語(yǔ)法。例如:

其第一個(gè)接口定義了一個(gè)給SNMP發(fā)送系統(tǒng)內(nèi)存狀況的接口，0.1是其版本號(hào)?！?”的含義是后面是傳給該接口函數(shù)的輸入?yún)?shù)，默認(rèn)添加的返回值是程序執(zhí)行結(jié)果，由類XorpError定義。如果需要其他的返回值，則需要一個(gè)回調(diào)的callback函數(shù)，在XRL接口定義中使用“－＞”標(biāo)示進(jìn)行聲明，在該接口函數(shù)執(zhí)行完成之后，XORP會(huì)自動(dòng)調(diào)用該callback函數(shù)。上述聲明生成的XRL在執(zhí)行過(guò)程中，實(shí)際調(diào)用的XRL如下:

在snmp.xif文件中按照上述格式聲明其他協(xié)議，例如OSPF，RIP，IGMP等傳遞給SNMP數(shù)據(jù)的接口。自動(dòng)腳本會(huì)生成.cc和.hh文件，例如接口set_location會(huì)自動(dòng)生成如下函數(shù):

其生成的只是XRL的接口函數(shù)，還需要自行添加該接口的實(shí)現(xiàn)函數(shù)。

1.2 模板定義

在XORP中，CLI是XORP與用戶進(jìn)行交互的界面，供用戶來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行個(gè)性化配置以及查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和各個(gè)參數(shù)等。默認(rèn)的CLI模塊命令行中不存在SNMP協(xié)議的命令，需要按照XORP的語(yǔ)法規(guī)定手動(dòng)添加模板文件，CLI模塊對(duì)模板進(jìn)行解析，XORP中模板有兩種格式，擴(kuò)展名分別為.tp以及.cmd，其中.tp文件中的命令的調(diào)用是通過(guò)XRL來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而在.cmd中的命令是用Shell，Linux命令等非XRL來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

SNMP模塊必須提供啟動(dòng)SNMP協(xié)議、配置SNMP版本號(hào)、關(guān)閉SNMP協(xié)議、配置SNMP協(xié)議family等接口。示例如下:

1）TP文件示例

上述tp文件中需要聲明SNMP模塊的信息，包括版本號(hào)、依賴程序、路徑信息以及默認(rèn)名稱，除此之外是各個(gè)SNMP模塊相關(guān)命令的調(diào)用XRL以及傳遞參數(shù)等。其中接口函數(shù)名以及路徑等必須和XRL接口聲明的相同，否則將引起rtrmgr找不到對(duì)應(yīng)的XRL命令而無(wú)法啟動(dòng)。XORP在啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)對(duì)上述模板進(jìn)行解析，動(dòng)態(tài)生成相關(guān)的配置樹(shù)。當(dāng)在用戶命令行中輸入相關(guān)命令時(shí)，RTRMGR會(huì)按照相應(yīng)的XRL調(diào)用SNMP模塊命令。

2）cmd文件示例

上述程序聲明了清除SNMP統(tǒng)計(jì)信息的命令，commands后面聲明的是需要調(diào)用的程序和參數(shù)等。XORP也會(huì)把cmds文件聲明的命令加入到用戶命令行的命令樹(shù)中，與tp文件聲明的命令不同的是，此處調(diào)用命令不再使用XRL。

2 SNMP移植

SNMP協(xié)議現(xiàn)在有3個(gè)版本，v1現(xiàn)在基本已經(jīng)淘汰，主要使用v2和v3，v2在RFC 2578中進(jìn)行了描述，v3在RFC 3411－RFC 3418中定義。在v1中指定5種核心PDU:GET REQUEST，GET NEXT REQUEST，GET RESPONSE，SET REQUEST，TRAP。其他PDU在SNMP的v2中加入，包含GETBULK REQUEST和INFORM。v3中主要增加SNMP在安全性和遠(yuǎn)端配置方面的強(qiáng)化。

2.1 SNMP 和 Agent移植

SNMP和Agent有基于GPL發(fā)表的源代碼可供使用，最新的代碼可以從http://agentpp.com/上下載。其移植主要是修改其中的宏定義等配置［3－4］。

1）在移植過(guò)程中必須修改SNMP和Agent中對(duì)于布爾的變量定義，因?yàn)閄ORP中已經(jīng)對(duì)boolean進(jìn)行了定義。因此更改agent++.h，去掉boolean的定義，添加如下定義:

2）對(duì)SNMP和Agent中所有關(guān)于布爾變量的聲明進(jìn)行更正，把boolean改成agentpp_boolean。

3）根據(jù)系統(tǒng)要求更改SNMP以及Agent的配置文件，例如使用的SNMP版本號(hào)v2/v3等。

2.2 MIB 庫(kù)添加

MIB（Management Information Base）即管理信息庫(kù)，其主要由網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議訪問(wèn)的管理對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成［5－6］。MIB庫(kù)中每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)以及Entry等都具有獨(dú)一無(wú)二的OID號(hào)，RFC以及IEEE提供了大部分協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)MIB庫(kù)定義文件。此外，用戶還可以自己添加私有的MIB庫(kù)，此類MIB庫(kù)需添加到private節(jié)點(diǎn)下。

上述SNMP和Agent中并未包含任何MIB庫(kù)，通用的標(biāo)準(zhǔn)MIB庫(kù)可以從IEEE等官方網(wǎng)站下載對(duì)應(yīng)的MIB的文本文件，在此之后用第三方的Java工具Agentgen工具將定義的MIB庫(kù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的.hh和.cc文件。以RFC1213－MIB為例，其步驟如下:

1）添加該MIB文件到倉(cāng)庫(kù)。命令為

其中 mibrepository是 MIB的二進(jìn)制的倉(cāng)庫(kù)，pica8mibs是MIB的文本文件倉(cāng)庫(kù)。如果看到“Loading MIB file［./RFC1213 －MIB － rfc1213.txt］...parsed，done”這樣的打印，說(shuō)明RFC1213－MIB－rfc1213.txt成功加入mibrepository。

2）生成相應(yīng)的頭文件

#./agentgen.sh ./mibrepository generate RFC1213 － MIB h 3.4 ＞ /tmp/rfc1213_mib.h

3）生成相應(yīng)的C++文件

#./agentgen.sh ./mibrepository generate RFC1213 － MIB c 3.4 ＞ /tmp/rfc1213_mib.cpp

按照上述方法，將其他協(xié)議的MIB庫(kù)全部生成C++文件，并將上述文件添加到Makefile或者M(jìn)akefile.am中。

2.3 主程序?qū)崿F(xiàn)

Agent++主程序主要功能是添加MIB庫(kù)，完成初始化，添加eventloop事件，注冊(cè)SNMP模塊。由于SNMP初始啟動(dòng)時(shí)并無(wú)MIB庫(kù)葉子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，因此其會(huì)通過(guò)XRL向其他模塊請(qǐng)求數(shù)據(jù)，來(lái)構(gòu)建初始的數(shù)據(jù)庫(kù)。在此之后基本不再主動(dòng)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，而是在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化等條件下由其他模塊自動(dòng)向SNMP傳輸更正的數(shù)據(jù)，以此來(lái)減少XRL調(diào)用的次數(shù)，提高系統(tǒng)效率。其流程圖如圖2所示。

2.3.1 添加MIB庫(kù)代碼

SNMP啟動(dòng)時(shí)需要首先添加相應(yīng)的MIB庫(kù)，例如

圖2 SNMP程序流程圖

SNMP的自帶基礎(chǔ)庫(kù)Vacm和OSFP庫(kù)等。添加系統(tǒng)描述庫(kù)以及OSFP庫(kù)的程序示例如下:

2.3.2 初始化

初始化主要是初始化系統(tǒng)使用的時(shí)間處理EventLoop，系統(tǒng)描述節(jié)點(diǎn)的初始化，以及UsmUserTable等的初始化，初始化UsmUserTable的程序示例如下:

2.3.3 啟動(dòng)模塊

SNMP模塊初始化完成后即可啟動(dòng)，SNMP會(huì)通過(guò)XRL向rtrmgr注冊(cè)SNMP模塊，rtrmgr在收到SNMP的啟動(dòng)信息后，會(huì)向其他模塊下發(fā)該通知，其他模塊收到通知后會(huì)自動(dòng)向SNMP模塊發(fā)送其負(fù)責(zé)的MIB節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，來(lái)構(gòu)建初始數(shù)據(jù)。構(gòu)建完成之后，其他模塊只有在需要更新MIB庫(kù)數(shù)據(jù)時(shí)才會(huì)向SNMP模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。例如構(gòu)建SNMP結(jié)點(diǎn)的xrl_snmp_node初始化示例如下:

XrlSnmpNode xrl_snmp_node（eventloop，snmp_target_name，finder_target_name，finder_hostname，finder_port）eventloop.add_ioevent_cb（snmp.get_iv_snmp_session（），IOT_READ，callback（process_snmp），XorpTask::PRIORITY_DEFAULT）;

2.4 自定義MIB庫(kù)

自定義MIB庫(kù)需添加到MIB的private節(jié)點(diǎn)之下，必須按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聲明，例如如下代碼聲明了一個(gè)關(guān)于CPU利用率的節(jié)點(diǎn)［7－9］，其中 SYSTAX 聲明該結(jié)點(diǎn)顯示使用的是字符串格式，MAX－ACCES聲明客戶端的操作權(quán)限，此處為只讀，STATUS聲明狀態(tài)信息，DESCRIPTION是關(guān)于該節(jié)點(diǎn)的描述信息。最后一行聲明該結(jié)點(diǎn)是hostStatusGroup組的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。

自定義MIB庫(kù)的編譯方法和標(biāo)準(zhǔn)MIB庫(kù)相同，但必須將其在客戶端重新編譯添加到客戶端MIB庫(kù)中才可以獲取到數(shù)據(jù)［10］。

圖3 客戶端顯示結(jié)果（截圖）

3 測(cè)試結(jié)果

經(jīng)測(cè)試，本設(shè)計(jì)的SNMP協(xié)議在XORP上可以正常啟動(dòng)，并在客戶端可以正常獲取和配置數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖3）。

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