融合Zabbix和SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法

中圖分類號：TP393.07 文獻標志碼：ADOI： 10.12475/aie.20250308

本文引用格式：，，.融合 Zabbix 和 SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法[J].自動化與信息工程，2025，46（3）：52-57.TAN Zhiyong， LIN Yanhua， GU Jiaming. Zabbix-SNMPv3 integrated network traffic monitoring approach[J].Automation amp; Information Engineering，2025，46（3）：52-57.

文章編號：1674-2605（2025）03-0008-06開放獲取

Zabbix-SNMPv3 Integrated Network Traffic Monitoring Approach

TAN Zhiyong LIN Yanhua GU Jiaming （Department of Information Technology， Wuhan Vocational College of Software and Engineering （Wuhan Open University）， Wuhan 430033， China）

Abstract： The rapid evolution of networks has triggered exponential growth in trafic volumes， making traffic monitoring particularlycrucial fornetworkmanagement.Toaddressthelimitationsofnative trafic monitorigfeatures innetwork equipment suchascompatibilityconstraintsandscalabilitydeficiencies-along withthedrawbacksof third-partymonitoringsystems （including cumbersome maintenanceandmanagement，elevatedsecurityisks，andsuboptimal applicability），this paper proposesaZabixSNMPv3 integrated network traffc monitoringapproach.The method deploys open-source Zabbix monitoring software onLinux systems，collectsticdatafromciticalintefcesofetwokdevicesviathprotool，persiststedataiatabasend finall visualizes preprocessedtraficmetrics troughgraphical representationsonawebinterface.Exprimentalresults demostrate thatthismethodologydeliversintutiveisualationofetworktrafcdata，sgnificantlyfacilitatingmoitoringoerationsfortwork administrators.

Keywords： network management; traffic monitoring; Zabbix; SNMPv3

0 引言

網(wǎng)絡(luò)管理是計算機網(wǎng)絡(luò)三大經(jīng)典問題（路由、流量控制和網(wǎng)絡(luò)管理）之一[1]。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層出不窮，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷擴大，結(jié)構(gòu)日趨復雜，流量快速增長，這些都對網(wǎng)絡(luò)管理提出了更高的要求。網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控作為網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ)，不僅能呈現(xiàn)當前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，還能用于網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化，滿足行為監(jiān)控、流量工程、異常檢測、故障分析等方面的需求[2-3]。因此，網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法一直是網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的熱點問題[4]。

針對網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控的現(xiàn)實需求，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主流制造商都提供了配套軟件。但這些軟件通常為商用版，部署需要額外的成本；且兼容性和擴展性較差，往往僅能監(jiān)控對應(yīng)廠商的設(shè)備，無法兼容其他廠商的設(shè)備[5]；用戶無法在現(xiàn)有軟件的基礎(chǔ)上通過二次開發(fā)來滿足自身業(yè)務(wù)場景需求。此外，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類繁多的環(huán)境中，如數(shù)據(jù)中心，通過多個不同的軟件來監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)會增加網(wǎng)絡(luò)管理的復雜性。

近年來，相關(guān)學者針對網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控做了很多探索與實踐。文獻[6]利用開源流量監(jiān)測工具——多路由器流量圖示器（multirouter traffic grapher，MRTG）來部署網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上下行流量的監(jiān)控；但該系統(tǒng)監(jiān)控多臺設(shè)備時，需要運行多個命令行窗口，且可視化頁面不在同一Web頁面展示，管理維護較為繁瑣。文獻[7]在WindowsServer2003環(huán)境部署了圖形化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測工具Cacti，結(jié)合圖形插件模塊來監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口流量；但因其部署使用的操作系統(tǒng)版本較低，在實際應(yīng)用中可能存在兼容性問題或安全性風險。文獻[8-9]基于Netflow技術(shù)監(jiān)測分析網(wǎng)絡(luò)流量，但支持的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商以Cisco、Juniper為主，應(yīng)用普適性欠佳。

Zabbix作為企業(yè)級的分布式開源監(jiān)控解決方案[10]，相較于Cacti、Nagios等開源監(jiān)控系統(tǒng)，具有更強的告警方式、詳細的審計系統(tǒng)、靈活的用戶權(quán)限管理、完備的支持文檔和相對較低的學習成本等特點[11-12]，在實際應(yīng)用環(huán)境中能滿足網(wǎng)絡(luò)管理與流量監(jiān)控的需求[13-15]。簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（simple network manage-mentprotocol，SNMP）、公共管理信息服務(wù)/公共管理信息協(xié)議（common management information service/common management information protocol， CMIS/CMIP）是兩種網(wǎng)絡(luò)管理標準。其中，CMIS/CMIP制定的服務(wù)標準較全面，但因其實現(xiàn)難度較大，目前支持CMIS/CMIP的產(chǎn)品較少[16]；SNMP提供了一系列標準，可訪問任何生產(chǎn)廠商的任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，具有應(yīng)用簡單、容易實現(xiàn)和易于部署等特點，應(yīng)用廣泛[17]，并不斷演變產(chǎn)生多個版本，其中v2c和v3版為應(yīng)用主流，且v3版的安全性更高。

本文提出一種融合Zabbix和SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法。該方法在Linux系統(tǒng)部署開源網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件Zabbix，通過SNMPv3協(xié)議采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備關(guān)鍵端口的流量數(shù)據(jù)，將流量數(shù)據(jù)預處理后以圖形化方式在Web端展示，具有易于實現(xiàn)，普適性較強的特點。

1關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1 Zabbix

Zabbix作為一款高度集成的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件，提供了網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、通知告警、可視化圖形等功能，可以監(jiān)控眾多網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及服務(wù)器的健康度和完整性。Zabbix所有的邏輯運算都在服務(wù)器端執(zhí)行，對被監(jiān)控對象的性能影響很小[18]。Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)主要包括ZabbixServer、ZabbixWeb、Database、ZabbixProxy、ZabbixAgent等組件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

ZabbixServer作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心組件，負責將采集的監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲到Database中，并支持MySQL、Oracle等主流數(shù)據(jù)庫。為滿足用戶使用瀏覽器訪問、配置、管理系統(tǒng)的需求，Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)提供了基于PHP的Web功能。ZabbixWeb和ZabbixServer通常部署在同一臺服務(wù)器上。ZabbixServeramp;ZabbixWeb和Database是Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)的必選組件。

ZabbixProxy可協(xié)助ZabbixServer采集監(jiān)控數(shù)據(jù)降低了ZabbixServer的負載，是Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)的可選組件。ZabbixAgent部署在被監(jiān)控對象上，負責監(jiān)控服務(wù)器的本地資源和應(yīng)用程序，并將采集的監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送給ZabbixServer，是Zabbix監(jiān)控系統(tǒng)的可選組件。

1.2 SNMPv3

SNMPv3主要包括網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（networkmanagement system，NMS）、被管代理進程（agent）和管理信息庫（management informationbase，MIB）等部分，其模型如圖2所示。

Agent、MIB安裝在被管理設(shè)備上，如交換機等。其中，Agent負責響應(yīng)來自NMS的信息查詢請求（Get）或修改請求（Set）；MIB是一個數(shù)據(jù)庫，定義了被管理設(shè)備上的一系列被管理對象，如CPU利用率、端口狀態(tài)等。每個被管理對象均通過對象標識符唯一標識，并以樹型結(jié)構(gòu)存儲[20]。Agent通過對MIB的操作來完成NMS的請求。

SNMPv3在兼容之前版本的基礎(chǔ)上增加了安全特性，其中基于用戶的安全模型（user-based securitymodel，USM）在SNMPv3的安全運行中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在具體應(yīng)用中，需要為SNMPv3用戶分別配置認證密碼和加密密碼。以Get操作為例，Agent收到NMS發(fā)來的Get請求后，先對其進行身份認證；認證通過后，再對其數(shù)據(jù)單元進行解密；解密成功后，在MIB中查詢相應(yīng)的節(jié)點，并將查詢得到的值封裝到Response報文中，加密后發(fā)送。

2 方法設(shè)計

2.1 設(shè)計目標

核心層是網(wǎng)絡(luò)的樞紐中心，其設(shè)備承擔著網(wǎng)絡(luò)流量的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。因此，對核心層設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)流量進行監(jiān)控尤為重要。核心層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)控主要集中在上聯(lián)端口，包括出（out）、入（in）方向的流量數(shù)據(jù)。通過采集這兩個方向的流量數(shù)據(jù)，并以圖形化的方式直觀展示流量的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，不僅便于發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運行過程中的潛在問題，還能為網(wǎng)絡(luò)出口帶寬擴容提供依據(jù)。

2.2 整體架構(gòu)

融合Zabbix和SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法整體架構(gòu)由監(jiān)控服務(wù)端、被監(jiān)控端和用戶端3部分組成，如圖3所示。

監(jiān)控服務(wù)端主要由ZabbixServeramp;ZabbixWeb和Database組成，負責采集、存儲、展示流量數(shù)據(jù)；被監(jiān)控端為核心層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如核心交換機等，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無法安裝ZabbixAgent，因此監(jiān)控服務(wù)端與被監(jiān)控端采用安全性較高的SNMPv3協(xié)議進行交互，即監(jiān)控服務(wù)端向被監(jiān)控端發(fā)送Get請求來查詢端口流量數(shù)據(jù)，被監(jiān)控端查詢MB后，將結(jié)果響應(yīng)給監(jiān)控服務(wù)端；用戶端通過監(jiān)控服務(wù)端的前端頁面進行配置管理，并查看監(jiān)控服務(wù)端展示的流量數(shù)據(jù)。

3 技術(shù)實現(xiàn)

3.1 監(jiān)控服務(wù)端

監(jiān)控服務(wù)端采用LAMP（Linux+Apache+My-SQL+PHP ）環(huán)境。其中，ZabbixServeramp;ZabbixWeb部署在同一臺服務(wù)器上，Database部署在另一臺服務(wù)器上。相關(guān)軟件版本、操作系統(tǒng)、IP地址、主機名等信息如表1所示。

1）系統(tǒng)環(huán)境準備。根據(jù)表1的信息，分別在兩臺服務(wù)器上安裝CentOS7.6操作系統(tǒng)、配置IP地址、修改主機名；服務(wù)器可以是實體機，也可以是虛擬機，如VMware等。

2）在 zabbix-server服務(wù)器上安裝Zabbix ServerWeb5.0，安裝前關(guān)閉系統(tǒng)防火墻與selinux。首先，安裝zabbix包管理器即YUM源并將源中的鏡像站點地址替換為阿里云鏡像；然后，安裝ZabbixServer，即 zabbix-server-mysql。

3）在zabbix-server 服務(wù)器上安裝Zabbix Web5.0。首先，卸載系統(tǒng)自帶的低版本PHP并安裝高版本的PHP7.2；然后，激活Zabbix前端源并使用yum命令安裝Zabbix 前端包，即 zabbix-web-mysql-scl 和zabbix-apache-conf-scl。

4）在zabbix-mysql服務(wù)器上安裝MySQL5.7數(shù)據(jù)庫。由于CentOS7.6自帶MariaDB數(shù)據(jù)庫，為避免沖突，先卸載MariaDB數(shù)據(jù)庫，再安裝MySQL5.7數(shù)據(jù)庫。安裝完成后，啟動數(shù)據(jù)庫的mysqld服務(wù)，并執(zhí)行mysql_secure_installation運行安全配置向?qū)А?/p>

5）在MySQL數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫Zabbix，并創(chuàng)建該數(shù)據(jù)庫的管理用戶（zabbix）及密碼（pwd！2345），再向Zabbix 數(shù)據(jù)庫中導入sql文件。關(guān)鍵命令如下：

mysql-uroot -p-e \"create database zabbix character set utf8 collate utf8_bin;\"

mysql -uroot -p -e \"grant all privileges on zabbix.* to 'zabbix'@'192.168.0.%' identified by'pwd！2345';\"

zcat/usr/share/doc/zabbix-server-mysql-*/create.sql.gz|mysql -uroot-p zabbix

sql 文件導入成功后，利用vim編輯器打開/etc/zabbix/zabbix_server.conf文件，找到以下4個key（即“ ”左邊），取消key前面的注釋符號#，并根據(jù)之前設(shè)置的數(shù)據(jù)庫信息為其賦予相應(yīng)的value（即“=”右邊）：

DBHost=192.168.0.2DBName=zabbixDBUser-zabbixDBPassword-pwd！23456）在zabbix-server服務(wù)器上啟動zabbix-server、httpd 和 rh-php72-php-fpm 等服務(wù)。

3.2 被監(jiān)控端

被監(jiān)控端的核心交換機以華為S12700為例，其管理地址為192.168.100.254/24，該地址需要與zabbix-server服務(wù)器的IP地址192.168.0.1互通。S12700通過SNMPv3與ZabbixServer通信，SNMPv3用戶組為grp、用戶為usr，認證算法選用SHA，認證密碼為pwd12345，加密算法選用AES128，加密密碼為pwd54321。關(guān)鍵命令如下：

snmp-agent snmp-agent sys-infoversionv3 snmp-agent group v3 grp privacy snmp-agent usm-user v3 usr snmp-agent usm-user v3 usr group grp snmp-agent usm-userv3 usr authentication-mode sha cipher pwd12345

snmp-agent usm-user v3 usr privacy-mode aesl28 cipher pwd54321

配置完成后，在zabbix-server服務(wù)器上利用snmpwalk命令獲取交換機的端口描述信息，可得到交換機端口在MIB表中的編號：

snmpwalk-v 3 -u usr-a SHA -A pwdl2345-x AES -X pwd54321-lauthPriv192.168.100.254 ifDescr

3.3 用戶端

通過瀏覽器訪問http：//192.168.0.1/zabbix，即可進入Zabbix的Web頁面。首次登錄需按照頁面提示依次完成Checkofpre-requisites環(huán)境預檢、ConfigureDBconnection數(shù)據(jù)庫連接配置、Zabbixserverdetails服務(wù)器參數(shù)設(shè)置等步驟，才能進行以下配置。

1）添加主機。在Zabbix前端頁面通過“配置 $$ 主機 $$ 創(chuàng)建主機”添加主機。其中，“接口”項選擇SNMP；IP地址填寫核心交換機的管理地址即192.168.100.254；端口號保持默認的161；SNMP版本選擇SNMPv3；安全級別選擇authPriv；驗證協(xié)議、驗證口令、隱私協(xié)議、私鑰等按3.2中配置的信息選擇或填寫。

2）添加監(jiān)控項。先在Zabbix前端頁面點擊步驟

1）中添加的主機，再通過“監(jiān)控項 $$ 創(chuàng)建監(jiān)控項”

來監(jiān)控核心交換機上聯(lián)端口的網(wǎng)絡(luò)流量。由于端口流量分為出（out）、入（in）方向，因此需要創(chuàng)建兩個監(jiān)控項：出流量監(jiān)控項的OID為IF-MIB：：ifHCOutOctets.x，入流量監(jiān)控項的OID為IF-MIB：：ifHCInOctets.x，其中，x表示端口編號，可通過3.2中的snmpwalk命令獲取。監(jiān)控項的單位為 b/s ，由于從交換機返回的數(shù)據(jù)單位為byte，且是一個隨時間不斷增加的總量，因此ZabbixServer將其存儲到數(shù)據(jù)庫之前需進行預處理，即在“預定步驟”中先添加“每秒更改”，再添加“自定義倍數(shù)”，參數(shù)填8（1byte =8 bit）。

3）創(chuàng)建圖形。首先，在Zabbix前端頁面點擊步驟1）中添加的主機；然后，通過“圖形 $$ 創(chuàng)建圖形”添加網(wǎng)絡(luò)流量的可視化圖形，可以分別為出流量與入流量各創(chuàng)建一個圖形，也可以在一個圖形中同時展示出流量與入流量；最后，在“監(jiān)控項”選擇步驟2）中創(chuàng)建的監(jiān)控項即可。核心交換機上聯(lián)端口流量監(jiān)控圖如圖4所示。

圖4展示了兩?；ヂ?lián)鏈路在某時間段的流量出入情況，觀察發(fā)現(xiàn)，入流量顯著高于出流量，出流量相對穩(wěn)定，但入流量從11點開始出現(xiàn)明顯突增，提示網(wǎng)絡(luò)管理人員有必要對這一現(xiàn)象進行排查。

4結(jié)論

本文在分析Zabbix和SNMPv3技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，提出一種融合Zabbix和SNMPv3的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方法。該方法易于實現(xiàn)，普適性強。Zabbix的功能不限于流量監(jiān)控，還包括通過創(chuàng)建監(jiān)控項觸發(fā)器配置告警動作、監(jiān)控服務(wù)器等關(guān)鍵設(shè)施的資源使用情況等，這些功能也是網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域值得深入研究與應(yīng)用的重要方向。

? The author（s） 2024.This is an open access article under the CC

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作者簡介：

譚志勇，男，1985年生，工程師，碩士研究生，主要研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)。E-mail：tanzy@mails.ccnu.edu.cn林艷華，女，1982年生，高級工程師，碩士研究生，主要研究方向：教育信息化。顧家銘，女，1984年生，工程師，碩士研究生，主要研究方向：物聯(lián)網(wǎng)。