综合网络管理概述

    网络管理现状及需求

    随着网络规模的不断扩大以及网络技术的不断出新，不同厂商提供的网络设备和网络服务类型日益增多，出于保护投资的目的，网络中各种新旧设备长期共存，使当 今的网络呈现出大规模的软硬件异构性。目前，电信运营商拥有的电信网络是由许多独立管理的业务网(如PSTN、IP)和支撑网(如同步网、七号信令网)互 连而成的。在这个规模庞大的网络中，资源和业务紧密结合，特定的资源提供特定的业务，导致目前存在的网管系统大多是由相对独立、分离的多个专业网网管系统 (SNMS:SpecialNetworkManagementSystem)组成。这些网管系统按专业设置，由开发商采用不同的技术和管理协议自行研制 建成，因此不可避免地带来网络协议互不兼容、管理信息不能互通、整个网络缺乏综合管理、操作界面多样等问题。这给网络管理系统的设计开发提出了更高的要 求。

    目前的网络管理标准主要有OSI发布的公共管理信息协议(CMIP:CommonManagenmentInformationProtocol)和 IETF发布的简单网络管理协议(SNMP:Simple Network Managenment Protocol), CMIP是理论上比较完善的标准，主要在电信网管领域中应用，但它过于复杂，难以完全实现。SNMP因其简单易实现，成为Internet网络管理中实际 采用的标准，但也因为过于简单，在功能和安全性上得不到保证。在面对综合网络管理的特点和管理需求时，上述两种传统网络管理技术的优势不复存在，因为它们 都无法单独完成综合网络管理的功能。

    因此，构筑新的管理体系结构，应用新的管理技术，设计构建运行在异构网络环境上的开放式的综合网管系统，屏蔽网络软硬件的异构性，提供异构系统之间的互操 作，从而实现不同设备、软件系统、网络管理标准之间的无缝集成，是当前网络管理的必然趋势。

    现有技术方案的对比分析

    目前，综合网络管理主要有以下三种解决方案。方案1是在需要进行综合管理网络的SNMS之上设置一个图形用户界面 (GUI:GraphicUserInterface)，以人工方式在此界面上完成综合管理的应用。

    方案2是在各个网络的SNMS之间设置综合管理接口，SNMS之间通过该接口交换数据，实现综合管理。

    方案3即是在各个网络的SNMS之上设置一个高层的网管系统-综合网管系统 (INMS:IntegratedNetworkManagementSystem),SNMS通过特定的接口向INMS提供管理信息，由INMS完成全 网配置、故障和性能的综合管理。各专业网间被设计为关联关系，因而SNMS之间不需要接口。

    比较以上三种不同的解决方案，可以得到如下结论。

    1.方案1实质上只是基于用户界面层的综合。通过将各网管的GUI综合在一起，使综合网络管理者可以用同一图形界面操作不同的网管系统。由于它没有建立自 己的数据模型和数据库，所以基于此方案的综合网管系统不能实现各被管理网络之间关系的管理。从长远来看，这种方案不能满足电信网络不断发展的需要。

    2.方案2和方案3以不同的方式实现了被管理网络间管理信息的互通和网间关系的管理，并且都有效地兼容了已有的网管系统。但是，还应进一步从以下几个方面 进行分析比较:①网管接口的数量:当被管理的专业网数量为n个时，方案2中需要有n(n-1)/2个网管接口，方案3中需要n个网管接口。当n≥4时，方 案2的网管接口数量大于方案3中网管接口的数量。实际情况中，专业网的数量通常是远大于4的。②伸缩性:当增加或删除一个SNMS时，对于方案2而言，所 有其相关网络的网管系统都必须增加或删除一个网管接口，并修改相关的管理信息等;而对于方案3来讲，只需要网管系统增加或删除一个网管接口和相应的网管功 能，与该网络相关的其他专业网只需做较小的改动即可。③适应性:当专业网之间的关系发生变化时，方案2就要在相关SNMS上增删或修改网管接口;方案3则 是通过调整INMS，修改其中相关的信息来适应这种变化。④全局性:方案3中，INMS可以通过管理接口与SNMS进行信息交互。与方案2相比，它更容易 得到整个混合网络的管理信息，建立全网资源的信息模型，进行全网资源的调配和优化，掌握全网的运行情况和性能，从而有效地实现全网管理。此外，方案3还能 更有效地实现SNMS间的信息传递，协调专业网间的互操作。

    通过比较不难看出，方案3是一种务实的并可以满足电信网发展需要的选择。它可以很好地兼容现有的SNMS，实现平滑过渡。而且由于其良好的伸缩性、适应性 和全局性，在整体网络的规模、关系等发生变化或产生新的网管需求时，它可以以更低的代价和更快的速度适应变化并满足新的需求。

    系统的设计思想

    总体结构

    根据以上对现有的多专业网综合网管方案的讨论，采取方案3建立高层综合网管系统是一种较好的选择，它所对应的体系结构如图1所示。

    按照电信管理网(TMN)的分层结构，在方案3的体系结构中，各SNMS行使了网元管理层(EML:ElementManagementLevel)的功 能，综合网管系统行使了网络管理层(NML:NetworkManagement Level)的功能，上层的业务管理系统以及商务管理系统分别行使业务管理层(SML:Service Management Level)和商务管理层(BML:Business Managenment Level)的功能。

    在该体系中，各SNMS并无直接关系，而是通过上一级的INMS实现彼此之间的信息传递和互操作。INMS屏蔽了各SNMS间设备、软件系统甚至是网管标 准的不同，实现了SNMS之间的无缝连接。INMS的功能类似于计算机技术中“中间件”的概念，它们都是为了实现异构环境中不同应用系统的集成而设置，而 且它们的作用都是屏蔽分布式环境中异构的操作系统和网络协议，并提供分布式环境下的通信服务。因此，中间件技术被引人综合网络管理的研究领域也就成了必然 趋势。

    CORBA及其网管应用

    CORBA是中间件的一种，是OMG为了解决分布式计算环境中硬件设备及软件系统的互连问题，增强网络间软件的互操作性而提出的一种基于分布式处理的体系 结构，它继承了面向对象的程序设计和分布式计算的特性，支持客户机/服务器结构。CORBA独立于软硬件平台、网络协议和编程语言，是目前最具生命力的跨 平台技术。

    CORBA技术的核心是对象请求代理(ORB:ObjectRequestBroker)，ORB定义了异构环境下对象透明地发送请求和接收响应的基本机 制，是建立对象之间客户机/服务器关系的中间件。如果一个客户端的程序想要调用某项服务，只需要发出对应的调用请求，ORB就会自动截取这一请求，并找到 可以实现请求的对象、传送参数、调用相应的方法、返回结果等。ORB正如一个屏蔽了对象的通信机制、位置、实现等不属于对象接口系统成分的“黑匣子”，不 仅增强了分布式异构环境中应用的互操作性，也为对象系统间的无缝连接提供了保证。因此，按照CORBA规范编写的应用程序可以独立于各种不同的网络协议及 传输规则，使得对象之间可以依靠ORB实现快速灵活的信息交换。

    CORBA引入了ORB的概念，实现了客户方程序与服务方程序的完全分离，提供软总线机制并引人分层的设计原则和实现方式，可以屏蔽实现语言、操作系统、 通信系统间的异构性并具有分布式和透明的特点。不仅如此，OMG还于1998年联合TheOpenGroup和网络管理论坛(NMF:Network Management Forum)推出了联合域间管理(JIDM:Joint Inter Domain Management)技术，进一步定义了CMIP、SNMP与CORBA之间的转换。CORBA所具备的特点使其十分适合用于多专业网的综合网络管理。

    基于CORBA的综合网络管理系统

    参照图1所示的多专业网综合网管的总体结构，充分考虑了CORBA技术的特点，本文提出了一种基于CORBA的多专业网综合网络管理系统，其结构如图2所 示。

    该系统不仅包括面向网络的网络管理和网元管理，还包括面向用户的业务管理和商务管理。在每一层上，网络管理员都可以通过GUI来调用网管系统所提供的管理 功能，实现各种管理操作。

    商务管理系统和业务管理系统基于纯CORBA技术构建，综合管理系统基于CORBA和JIDM技术构建，通过CORBA/接口描述语言(IDL)接口逐层 向上传递管理信息，并通过CORBA网关实现对各SNMS的管理。基于CMIP的SNMS通过Q3接口管理网络设备和网元管理系统，基于SNMP的 SNMS按照SNMP协议管理网络设备和网元管理系统，当这两种SNMS与其子网网管系统交互时，考虑到其实质是计算机系统之间的互连，因而选用了 CORBA接口。

    INMS是整个系统的核心，不仅要完成对各SNMS的综合管理，还要向上层管理系统提供服务，因此图2中以INMS为例给出了基于CORBA技术构建的各 层管理系统具体的内部结构，以下是对INMS内部结构、功能及实现的详细描述。

    INMS是基于客户机/服务器的结构构建的。服务器端(即INMS)包括以下五个模块。

    1.CORBA服务器:CORBA服务器是INMS的核心，用于实现TMN的五大管理功能，即配置管理、性能管理、故障管理、安全管理和计费管理。 CORBA服务器可以通过接口适配模块与SNMS互通、互连和互操作，也可以通过数据库管理模块调用数据库中的信息。

    2.CORBA网关:INMS与各SNMS进行交互时，由于管理协议的不同，需要通过CORBA网关，因此INMS中设置了基于JIDM技术的接口适配模 块。对于CMIP和SNMP代理分别用CMIP/CORBA、SNMP/CORBA网关接入。专用网关则负责向采用专用网关协议的SNMS提供接人(值得 注意的是，商务管理系统和业务管理系统并不存在此类问题，因此可以用纯CORBA技术进行构造)。各SNMS既可以主动上报相应的信息，也可以响应 INMS的查询。

    3.数据仓库:INMS将得到的各专业网的信息存储在数据库中，这些信息可以通过管理信息的实例或信息模型中的类两种方式进行存储。另外，数据库中还保留 了每个子网网管的注册信息，通过修改这些信息即可适应专业网的数量及网间关系的变化。

    4.数据库管理服务:为了实现对数据库信息的管理，系统专设了相应的数据库管理服务模块。

    5.CORBA基本服务:由于各功能模块的实现都需要用到一些CORBA的公共对象服务，因此还设置了CORBA基本服务模块。

    CORBA服务器、数据库管理服务、CORBA基本服务模块之间采用IDL进行信息传递，通过ORB实现彼此的调用。

    在客户端，GUI用Java的小程序Applet编写，其工作机制为:JavaApplet通过Stub代码向本地ORB发出请求，客户端ORB随即利用 InternetORB间协议(IIOP)开始与服务器端的ORB进行通信。服务器端ORB在获取这一请求后，根据请求的内容调用相应的Skeleton 代码，激活相关的目标，该目标完成请求后，将结果返回给客户端。至此，网管操作员的一次管理操作顺利完成。

    结束语

    基于CORBA技术构建的综合网络管理系统具有开放性，能屏蔽异构性并无缝集成现有不同类型的SNMS，平滑增加新的网管系统或新的业务和功能，并能相对 减少开发周期和风险，对于目前综合网管系统工程的建设具有重要的意义。

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出处：http://www.qgkjlw.com/wen.asp?id=483

摘要：本文描述了开放系统的概貌以及分布式结构的出现，进而引入了中间件的起源、概念、组成、分类、体系结构等内容。具体 阐述了中间件的核心技术COBRA及由中间件组成的分布式计算环境。

关键字：面向对象、 分布式、中间件、互操作性、异构系统、即插即用

一、 开放分布式系统概述

随着计算机软硬件技术的飞速发展，网络技术的普及、客户端/服 务器技术、分布式技术和高性能计算机的广泛应用，使得用户的应用环境变得异常复杂，许多组织有着种类繁多的硬件系统，它包括：PC、各种类型的工作站、大中型机、各式各样的嵌入式设备；同时，在这些硬件系统上，还运行着不同的操作系统和 应用软件，依靠不同的网络结构，然而在很多情况下却要求在这些异种平台之间协同地完成工作。用户环境的复杂性、多样性和多变性，导致了开放系统技术的出 现。

在开放系统环境中，往往存在着许多不同的结点、资源和应用，地理上分布着的结点可互连、互通和互操作，以实现应用的 合作处理和信息的共享互用，为用户提供形式多样的应用和服务。随着各个企事业所用的计算机系统的规模不断发展，越来越多的计算机系统被连在一起，表现为规 模庞大的开放式分布结构。 

一个开放系统具有以下四个基本特征1、可移植性 2、可互操作性 3、可伸缩性 4、易获得性。同时其轮廓可由七个成分组成，它们是：系统管理（A）、 用户界面（U）、安全性（S）、编程服务（P）、互操作服务（I）、通信服务（C）、信息实体（E）。以上可以认识到互操作性在开放系 统中具有十分重要的地位，它是高层次开放系统的标志。实际上现实的系统在扩充和发展之际，经常表现为规模变得更大和组成成分变得更为丰富和复杂，系统中必 然会出现异质成分，若此时缺少了互操作性功能，则这一系统的升级将面临极大的困难，甚至不可能高效和经济地实现。

目前三种主流分布式构件技术是：CORBA CCM技术、SUN的EJB技术和DNA2000种的COM/DCOM/COM+技术。其 中COM/DCOM技术和EJB技术已经得 到较为广泛的应用，CCM则是在继承和吸收了EJB当 前规范的基础上，基于CORBA规范制定的服务器构件应用开发模型。由于OMG组织的CORBA规范一直为广大开放系统平台厂商 所支持，使得 CCM 规范也具有既不局限于特定系统平台也不局限于特点开发语言的特点，具有广泛 的兼容性。CCM是一种集成技术，而不是编程技术，因此，具有强大的生命力。

表1-1   三 种主流分布计算平台技术的分析和比较

二、 中间件的工作原理

中间件是处于系统软件 （操作系统和网络软件）与应用软件之间的一种软件。有了这层处于中间的软件，就能使远距离相隔的应用软件可协同工作（互操作），这样在应用层就可以实现分 布式处理。如图2-1所示。

                        图2-1    

作为一个中间件由两个 部分组成：1、执行环境（Execution nvironment）软件 2、应用开发（Application Development）工具。大概分为：事务处理、消息、分布式三种类型的中间件。从企业应用来说，使用中间件的好处是：1、缩短应用开发周期 2、减少项目开发风险 3、应用系统质量及可维护性 4、增加产品吸引力 5、透明地同其他应用程序进行交互 6、与运行平台 提供的网络通信服务无关 7、具有良好的可靠性和可用性 8、 具有良好的可扩展性。

     中间件的核心技术是远程过程调用。于1995年发布的开放式分布处理参考模型RM－ODP是一个标准的标准（meta-standard）,其规定了使用开放式分布处理领域内必须遵循的一个参考模型。挂靠于英国剑桥的APM公司在开放分布式研究方面独执牛耳，该研究独立于各种具体的网络、硬件、操作系统和数据库，着力于设计与 构造灵活的分布式应用，对于面向对象的中间件（ODP）有着各种具体实现。

从理论上讲，中间件的 工作原理如图2-2所示：                

  图2-2中 间件的工作原理 

示例：一个以CORBA为标准，基于对象请求代理体系结构的简单模型。籍此说明中间件的工作原理。

系统由三个模块组成： 服务器、客户端和代理，即Server、Client和Agent。实现方法是使用Winsock编程技术， 可采用的编程环境是VC++6.0。

首先作如下定义：

#define DataLength 80  //定义数据长度

#define AgentPort 14000  //定义代理的端口号

#define DefaultClientPort  12000  //定义客户端的端口号

#define DefaultServerPort  13000  //定义服务器的端口号

系统工作原理如下：客 户端、服务器和代理各有一个独立的IP地址和端口号以确定各自的通信地址。我们要实现的是客户端和 服务器之间的信息交互，但是现在面临这样的问题：客户端和服务器的地址以及端口都是可变的，它们并不固定，因此在信息交互之前，客户端无法知道服务器的地 址，服务器也并不知道客户端的地址。唯一确定的是代理服务器程序的IP地址和端口号是不变的。

系统实现的方式如下： 客户端启动时首先向代理服务器注册自己的信息，主要是自己的IP地址和端口号，如果此时服务器已经 注册，则代理服务器将服务器的地址信息传递给客户端，否则客户端等待。（如图2-3所示）

服务器启动时也首先向 代理服务器注册自己的信息，如果此时客户端已经注册，则代理服务器将客户端的地址信息传递给服务器（很多情况下并不需要这样的操作，因为总是客户端向服务 器发送请求服务的信号）。

客户端得到服务器的地 址信息之后，就可以直接和服务器进行交互，这样，代理服务器就可以退出系统，甚至关掉。这是CORBA中 比较典型的一种代理方式。

在另外一种情况下：如 果希望服务器能够在不影响客户端程序的前提下随时扩展，那么可以要求客户端程序在发送服务请求时，直接发给代理服务器，然后由代理服务器进行一定的权限审 查，然后转发给服务器。服务器返回的结果也由代理服务器转发给客户端。这是目前常见的WWW代理服 务器的一般工作方式。在这样的情况下，本例也是可以适应的。

                      图2-3

三、 面向对象思想和com相关技术、J2EE技 术在中间件中的应用

面向对象的核心思想 是：“模拟”。主要有四种典型的机制使得类跨越了简单的模块和自定义数据类型的范畴，成为支持强大的面向对象系统的核心。它们是继承机制、封装机制、重载 机制和多态机制。其他的比如异常、引用等机制在非面向对象的编程中也是需要的。

首先是继承，继承使得 类之间有了抽象和具体、一般和特殊的关联。利用继承，可以提高代码质量和灵活性。

封装机制就是提供一套 关键字，定义资源是否可以由外界访问。这一机制保证了代码可以被正确地访问。利用封装，可以提高代码的安全性，也便于代码移植。

重载使得类的同一个方 法可以有不同的含义。利用重载，可以提高代码的可读性，简化代码的调用方式。同重载非常类似的一个机制是覆盖，是指子类可以重写父类的代码，子类的对象调 用这一方法的时候使用子类的实现，这个机制有些类似于变量的作用域。一般将重载和覆盖看做一类机制，它们的作用有类似之处。

多态机制中实际提供了 把多个不同类型的子类对象统一看做它们父类的对象，也就是说，这种机制忽略了不同对象的细节差别，只是利用它们最基本的功能。利用多态可以有效地提高设计 的灵活性，但却降低了访问者和服务者之间的耦合程度。

当前软件企业对于Microsoft的COM技术和J2EE技术在中件间的开发中应用最为广泛。

Microsoft的组件对象模型（Component Object Model）、分布式组件对象模型（Distributed Component Object Model）和具有分布式应用程序服务的COM+提供了基于Windows平台的组件构造技术。其在企业功能服务中提供如下内容：1、 事务处理 2、安全服务 3、同步服务 4、队列组件 5、事件服务 6、数据库缓存服务 7、动态负载平衡服务 8、集成的管理工具。值得注意的是，微软的组件平台一般只能运行于Windows以 及相关环境。为了实现与其他系统的互通，需要借助于桥接技术。

J2EE是一个基于组件－容器模型的系统平台，其核心概念是容器。容器是指为特定组件提供服务的一个标准化的运行时系统，Java虚拟机就是一个典型的容器。组件是一个可以部署的程序单元，它以某种方式运行在容器中，容器封装了J2EE底层的API，为组件提供事务处理、数据访 问、安全性、持久性等服务。组件和容器间的关系通过“协议”来定义。容器底层是J2EE服务器，它 为容器提供J2EE中定义的各种服务和API。 一个J2EE服务器可以支持一种或多种容器。服务是组件和容器之间，以及容器和J2EE服务器之间的接口，在实现层面上它就是一系列API和 协议，J2EE平台定义了一组标准的服务，其中有些服务是由J2SE提 供的，有些则是J2EE对Java的扩展。J2EE的技术核心是EJB的模型、角色及与其他技术 的关系。同时，Java语言的跨平台特性，使得其在企业的Web应 用上得到广泛的部署。

四、CORBA技术

OMA（Object Model Architecture）包 括两个部分：对象模型和参考模型。对象模型定义如何描述分布式异质环境中的对象；参考模型描述对象之间的交互。参看图4-1（OMA的参考模型）

                 图4-1 OMA的参考模型

CORBA（公共对象请求代理体系结构）是OMG推出的一 个重要的工业规范，它是OMA（Object Model Architecture）的核心部分。它详细说明了OMA中ORB组件的特性和界面。最新的CORBA规范主要包含 以下内容：1、ORB核心 2、OMG界面定义语言 3、界面仓库和实现仓库 4、语言映射 5、存根和框架  6、 动态调用和调度 7、对象适配器   8、ORB之间的互操作。CORBA的主要目标是提供一种机制，在此基础上，对象可以透明地发出请求和获取应答。图4-2描述了COBRA的主要组成部分之间的关系。

              图4-2  CORBA的主要组成部分

CORBA的出现并得到大量应用，是因为三个方面的原因：一是平台异构性导致分布式应用开发越来越困难；二是语言 的多样性使得适用的语言不一定能用到当时的环境；三是保护已经投资的软件产品价值。正是这三点导致了CORBA的 产生，CORBA通过屏蔽平台差异性使得应用开发者得以集中精力在应用所需实现的逻辑上，通过提供 多种语言的映射使得CORBA支持多种语言的开发，这符合分布式开发特点。CORBA通过面向对象的方式来包装原有的程序模块，这可以在一定程度上有效的保护原有的软件投资，使得模块的 复用性增强。

五、 当前各种主流中间件技术

当前的中间件主要应用 有：1、无线、移动中间件 2、反射中间件 3、网络即插即用中间件  4、Web服务 5、P2P中间件 6、普适计算中间件 7、网格中间件 8、安全中件间 9、数据库访问中间件等产品。

无线、移动中间件是传 统的中间件技术在无线/移动环境下的主要应用，扩展了现有的计算模式和CORBA并使得其适应无线环境。

反射中间件是指通过适 当得因果关联的自表示，而能够检查和调整其行为的中间件系统。当前的中间件，无论CORBA、DCOM还是Java RMI基本上都是采用黑箱抽象 的原则，因此它们也存在灵活性和适应性的先天不足。中间件所处理的是十分复杂的分布式应用问题，因而常常需要一定的灵活性和适应性。反射是指所研究的对象 感知自己、自行推理和作用于自身的一种能力，是设计对象的一种技术，也是一种具体实施开放实现的可行技术。开放实现强调的是对象和客户之间的关系，而反射 强调的是对象自身所潜在的一种能力。如果要想将实现开放出来，反射涉及的就是如何才能将自身有效地且有约束地开放给客户，以提高对象的灵活性和适应性，并 且还可以分离对象的功能性属性和非功能性属性。

网络的即插即用中间件 其目标是将网络转变成一个易组织、易管理的环境，通过这个环境，用户能够找到它们感兴趣的资源并加以利用。这里的资源既包括硬件设备，也包括软件程序，或 者是两者的结合。并着力于使网络变成一个更富有动态性的环境，可以灵活地增加和删除服务，从而环境能更好地适应实体的动态化，所以此种中间件技术非常重 要。

Web服务是在Internet上进行分布式计算的基本结构块。开 放的标准以及对用户和应用程序之间的通信和协作的关注产生了这样一种环境：在这种环境下，Web服 务成为应用程序集成的平台。应用程序是通过使用多个不同来源的Web服务构造而成的，这些服务相互 协同工作，而无论它们位于何处或者如何实现。

网格中间件着力为各种 应用开发提供底层技术支持，将Internet变为一个功能强大、无处不在的计算设施。