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网络管理与维护(一)

来源:  作者:罗为  [字体: ]
  5 IDS的 发展

  随着入侵检测技术的发展,成型的产品已陆续应用实践中。入侵检测系统的典型代表是ISS(国际互联网安全系统公司)公司的RealSecure。目前较为著名的商用入侵检测产品还有:NAI公司的CyberCop Monitor、Axent公司的NetProwler、CISCO公司的Netranger、CA公司的Sessionwall-3等。国内的该类产品较少,但发展很快,已有总参北方所、中科网威、启明星辰等公司推出产品。

   人们在完善原有技术的基础上,又在研究新的检测方法,如数据融合技术,主动的自主代理方法,智能技术以及免疫学原理的应用等。其主要的发展方向可概括为:

  (1)大规模分布式入侵检测。传统的入侵检测技术一般只局限于单一的主机或 网络 框架,显然不能适应大规模网络的 监测,不同的入侵检测系统之间也不能协同工作。因此,必须发展大规模的分布式入侵检测技术。

  (2)宽带高速网络的实时入侵检测技术。大量高速网络的不断涌现,各种宽带接入手段层出不穷,如何实现高速网络下的实时入侵检测成为一个现实的问题。

  (3)入侵检测的数据融合技术。目前的IDS还存在着很多缺陷。首先,目前的技术还不能对付训练有素的黑客的复杂的攻击。其次,系统的虚警率太高。最后,系统对大量的数据处理,非但无助于解决问题,还降低了处理能力。数据融合技术是解决这一系列问题的好方法。

  (4)与网络安全技术相结合。结合防火墙,病毒防护以及 电子 商务技术,提供完整的网络安全保障。

  第二章 网络管理

  2.1概述

  随着 计算 机技术和Internet的发展, 企业 和政府部门开始大规模的建立网络来推动电子商务和政务的发展,伴随着网络的业务和应用的丰富,对计算机网络的管理与维护也就变得至关重要。人们普遍认为,网络管理是计算机网络的关键技术之一,尤其在大型计算机网络中更是如此。网络管理就是指监督、组织和控制网络通信服务以及信息处理所必需的各种活动的总称。其目标是确保计算机网络的持续正常运行,并在计算机网络运行出现异常时能及时响应和排除故障。

  关于网络管理的定义目前很多,但都不够权威。一般来说,网络管理就是通过某种方式对网络进行管理,使网络能正常高效地运行。其目的很明确,就是使网络中的资源得到更加有效的利用。它应维护网络的正常运行,当网络出现故障时能及时报告和处理,并协调、保持网络系统的高效运行等。国际标准化组织(ISO)在ISO/IEC7498-4中定义并描述了开放系统互连(OSI)管理的术语和概念,提出了一个OSI管理的结构并描述了OSI管理应有的行为。它认为,开放系统互连管理是指这样一些功能,它们控制、协调、监视OSI环境下的一些资源,这些资源保证OSI环境下的通信。通常对一个网络管理系统需要定义以下内容:

  ○ 系统的功能。即一个网络管理系统应具有哪些功能。

  ○ 网络资源的表示。网络管理很大一部分是对网络中资源的管理。网络中的资源就是指网络中的硬件、软件以及所提供的服务等。而一个网络管理系统必须在系统中将它们表示出来,才能对其进行管理。

  ○ 网络管理信息的表示。网络管理系统对网络的管理主要靠系统中网络管理信息的传递来实现。网络管理信息应如何表示、怎样传递、传送的协议是什么?这都是一个网络管理系统必须考虑的问题。

  ○ 系统的结构。即网络管理系统的结构是怎样的。

  网络管理这一学科领域自20世纪80年代起逐渐受到重视,许多国际标准化组织、 论坛 和科研机构都先后开发了各类标准、协议来指导网络管理与设计,但各种网络系统在结构上存在着或大或小的差异,至今还没有一个大家都能接受的标准。当前,网络管理技术主要有以下三种:诞生于Internte家族的SNMP是专门用于对Internet进行管理的,虽然它有简单适用等特点,已成为当前网络界的实际标准,但由于Internet本身发展的不规范性,使SNMP有先天性的不足,难以用于复杂的网络管理,只适用于TCP/IP网络,在安全方面也有欠缺。已有SNMPv1和SNMPv2两种版本,其中SNMPv2主要在安全方面有所补充。随着新的网络技术及系统的研究与出现,电信网、有线网、宽带网等的融合,使原来的SNMP已不能满足新的网络技术的要求;CMIP可对一个完整的网络管理方案提供全面支持,在技术和标准上比较成熟.最大的优势在于,协议中的变量并不仅仅是与终端相关的一些信息,而且可以被用于完成某些任务,但正由于它是针对SNMP的不足而设计的,因此过于复杂,实施费用过高,还不能被广泛接受;分布对象网络管理技术是将CORBA技术应用于网络管理而产生的,主要采用了分布对象技术将所有的管理应用和被管元素都看作分布对象,这些分布对象之间的交互就构成了网络管理.此方法最大的特点是屏蔽了编程语言、网络协议和操作系统的差异,提供了多种透明性,因此适应面广,开发容易,应用前景广阔.SNMP和CMIP这两种协议由于各自有其拥护者,因而在很长一段时期内不会出现相互替代的情况,而如果由完全基于CORBA的系统来取代,所需要的时间、资金以及人力资源等都过于庞大,也是不能接受的.所以,CORBA,SNMP,CMIP相结合成为基于CORBA的网络管理系统是当前研究的主要方向。

  网络管理协议

  网络管理协议一般为应用层级协议,它定义了网络管理信息的类别及其相应的确切格式,并且提供了网络管理站和网络管理节点间进行通讯的标准或规则。

  网络管理系统通常由管理者(Manager)和代理( Agent)组成,管理者从各代理那儿采集管理信息,进行加工处理,从而提供相应的网络管理功能,达到对代理管理之目的。即管理者与代理之间孺要利用网络实现管理信息交换,以完成各种管理功能,交换管理信息必须遵循统一的通信规约,我们称这个通信规约为网络管理协议。

  目前有两大网管协议,一个是由IETF提出来的简单网络管理协议SNMP,它是基于TCP / IP和Internet的。因为TCP/IP协议是当今网络互连的 工业 标准,得到了众多厂商的支持,因此SNMP是一个既成事实的网络管理标准协议。SNMP的特点主要是采用轮询监控,管理者按一定时间间隔向代理者请求管理信息,根据管理信息判断是否有异常事件发生。轮询监控的主要优点是对代理的要求不高;缺点是在广域网的情形下,轮询不仅带来较大的通信开销,而且轮询所获得的结果无法反映最新的状态。

    另一个是ISO定义的公共管理信息协议CMIP。CMIP是以OSI的七层协议栈作为基础,它可以对开放系统互连环境下的所有网络资源进行监测和控制,被认为是未来网络管理的标准协议。CMIP的特点是采用委托监控,当对网络进行监控时,管理者只需向代理发出一个监控请求,代理会自动监视指定的管理对象,并且只是在异常事件(如设备、线路故障)发生时才向管理者发出告警,而且给出一段较完整的故障报告,包括故障现象、故障原因。委托监控的主要优点是网络管理通信的开销小、反应及时,缺点是对代理的软硬件资源要求高,要求被管站上开发许多相应的代理程序,因此短期内尚不能得到广泛的支持。

  网络管理系统的组成

  网络管理的需求决定网管系统的组成和规模,任何网管系统无论其规模大小如何,基本上都是由支持网管协议的网管软件平台、网管支撑软件、网管工作平台和支撑网管协议的网络设备组成。

  网管软件平台提供网络系统的配置、故障、性能以及网络用户分布方面的基本管理。目前决大多数网管软件平台都是在UNIX 和DOS/WINDOWS平台上实现的。目前公认的三大网管软件平台是:HP View、IBM Netview和SUN Netmanager。虽然它们的产品形态有不同的操作系统的版本,但都遵循SNMP协议和提供类似的网管功能。

  不过,尽管上述网管软件平台具有类似的网管功能,但是它们在网管支撑软件的支持、系统的可靠性、用户界面、操作功能、管理方式和应用程序接口,以及数据库的支持等方面都存在差别。可能在其它操作系统之上实现的Netview、          Openview、Netmanager网 管 软 件 平 台 版 本 仅 是 标 准Netview、          Openview、Netmanager的子集。例如,在MS Windows操作系统上实现的Netview 网管软件平台版本Netview for Windows 便仅仅只是Netview的子集。

  网管支撑软件是运行于网管软件平台之上,支持面向特定网络功能、网络设备和操作系统管理的支撑软件系统。

  网络设备生产厂商往往为其生产的网络设备开发专门的网络管理软件。这类软件建立在网络管理平台之上,针对特定的网络管理设备,通过应用程序接口与平台交互,并利用平台提供的数据库和资源,实现对网络设备的管理,比如Cisco Works就是这种类型的网络管理软件,它可建立在HP Open View和IBM Netview等管理平台之上,管理广域互联网络中的Cisco路由器及其它设备。通过它,可以实现对Cisco的各种网络互联设备(如路由器、交换机等)进行复杂网络管理。

  网络管理的体系结构

    网络管理系统的体系结构(简称网络拓扑)是决定网络管理性能的重要因素之一。通常可以分为集中式和非集中式两类体系结构。

  目前,集中式网管体系结构通常采用以平台为中心的工作模式,该工作模式把单一的管理者分成两部分:管理平台和管理应用。管理平台主要关心收集的信息并进行简单的计算,而管理应用则利用管理平台提供的信息进行决策和执行更高级的功能。

  非集中方式的网络管理体系结构包括层次方式和分布式。层次方式采用管理者的管理者MOM(Manager of manager)的概念,以域为单位,每个域有一个管理者,它们之间的通讯通过上层的MOM,而不直接通讯。层次方式相对来说具有一定的伸缩性:通过增加一级MOM,层次可进一步加深。分布式是端对端(peer to peer)的体系结构,整个系统有多个管理方,几个对等的管理者同时运行于网络中,每个管理者负责管理系统中一个特定部分 “域”,管理者之间可以相互通讯或通过高级管理者进行协调。

  对于选择集中式还是非集中式,这要根据实际场合的需要来决定。而介于两者之间的部分分布式网管体系结构,则是近期发展起来的兼顾两者优点的一种新型网管体系结构

  2.2常见的几种网络管理技术
  基于WEB的网络管理模式

    随着 Internet技术的广泛应用,Intranet也正在悄然取代原有的企业内部局域网,由于异种平台的存在及网络管理方法和模型的多样性, 使得网络管理软件开发和维护的费用很高, 培训管理人员的时间很长,因此人们迫切需要寻求高效、方便的网络管理模式来适应网络高速发展的新形势。随着Intranet和WEB 及其开发工具的迅速发展,基于WEB的网络管理技术也因此应运而生。基于WEB的网管解决方案主要有以下几方面的优点:(1)地理上和系统间的可移动性:系统管理员可以在Intranet 上的任何站点或Internet的远程站点上利用 WEB 浏览器透明存取网络管理信息;(2)统一的WEB浏览器界面方便了用户的使用和学习,从而可节省培训费用和管理开销;(3)管理应用程序间的平滑链接:由于管理应用程序独立于平台,可以通过标准的HTTP协议将多个基于WEB的管理应用程序集成在一起,实现管理应用程序间的透明移动和访问;(4)利用 JAVA技术能够迅速对软件进行升级。 为了规范和促进基于WEB的网管系统开发,目前已相继公布了两个主要推荐标准:WEBM和JMAPI。两个推荐标准各有其特色,并基于不同的原理提出。

  WEBM方案仍然支持现存的管理标准和协议,它通过WEB技术对不同管理平台所提供的分布式管理服务进行集成,并且不会影响现有的网络基础结构。       JMAPI 是一种轻型的管理基础结构,采用JMAPI来开发集成管理工具存在以下优点:平台无关、高度集成化、消除代理程序版本分发问题、安全性和协议无关性。

  2.分布对象网络管理技术

  目前广泛采用的网络管理系统模式是一种基于Client/Server技术的集中式平台模式。由于组织结构简单,自应用以来,已经得到广泛推广,但同时也存在着许多缺陷:一个或几个站点负责收集分析所有网络节点信息,并进行相应管理,造成中心网络管理站点负载过重;所有信息送往中心站点处理,造成此处通信瓶颈;每个站点上的程序是预先定义的,具有固定功能,不利于扩展。随着网络技术和网络规模尤其是因特网的发展,集中式在可扩展性、可靠性、有效性、灵活性等方面有很大的局限,已不能适应发展的需要.

  CORBA技术

  CORBA技术是对象管理组织OMG推出的工业标准,主要思想是将分布计算模式和面向对象思想结合在一起,构建分布式应用。CORBA的主要目标是解决面向对象的异构应用之间的互操作问题,并提供分布式计算所需要的一些其它服务。OMG是CORBA平台的核心,

  它用于屏蔽与底层平台有关的细节,使开发者可以集中精力去解决与应用相关的问题,而不必自己去创建分布式计算基础平台。CORBA将建立在ORB之上的所有分布式应用看作分布计算对象,每个计算对象向外提供接口,任何别的对象都可以通过这个接口调用该对象提供的服务。CORBA同时提供一些公共服务设施,例如名字服务、事务服务等,借助于这些服务,CORBA可以提供位置透明性、移动透明性等分布透明性。

  CORBA的一般结构

  基于CORBA的网络管理系统通常按照Client/Server的结构进行构造。其中,服务方是指针对网络元素和数据库组成的被管对象进行的一些基本网络服务,例如配置管理、性能管理等.客户方则是面向用户的一些界面,或者提供给用户进一步开发的管理接口等。其中,从网络元素中获取的网络管理信息通常需要经过CORBA/SNMP网关或CORBA/CMIP网关进行转换,这一部分在有的网络管理系统中被抽象成CORBA代理的概念.从以上分析可以看出,运用CORBA技术完全能够实现标准的网络管理系统。不仅如此,由于CORBA是一种分布对象技术,基于CORBA的网络管理系统能够克服传统网络管理技术的不足,在网络管理的分布性、可靠性和易开发性方面达到一个新的高度。

  2.3统一不同的网络管理系统面临的问题
  统一的不同层面

  网络管理的统一存在三个层次。

  站点级的统计,这是最低级的统一,不同的网络管理系统在同一服务器上运行,相互独立,是不同的NMS。

  GUI级的统一,指不同的网络管理系统操作界面风格统一,运用的术语相同,管理员面对的是一种操作语言,这是一种表面上的统一,具有友好的一次性学习的界面。

  管理应用级的统一,这是最高级别的统一。在这个级别上,不但实现了GUI的统一,各种网络管理系统的管理应用程序按照统一标准设计,应用程序间可进行信息共享和关联操作。在这一层面上的统一实现了对异构网的综合分析与管理,进行关联操作,网管系统可具有推理判断能力。 

  统一的内容

  网络管理系统统一可从三个方面依次去实现,即操作界面的统一、网管协议的统网管功能的统一。

  界面的统一

  网络管理系统是管理的工具,但归根到底是要人去操作管理,操作界面的优劣会对管理员产生很大影响。不同网管系统具有不同的操作界面,要求管理员分别学习,或增加管理员人数,形成人力浪费。现在没有统一的网管用户界面的统一标准。现有的网管系统几乎都实现了图形界面,但既有基于UNIX操作系统的又有基于WINDOWS操作系统,且界面的格式千差万别,给管理员的工作增加困难。

  网管协议的统一

  管理协议是NMS核心和管理代理之间进行信息交换遵循的标准,是网管系统统一的关键所在。目前流行的两种网管协议为SNMP(Simple Network Management Protocal)和CMIS/CMIP(Common Mangement Information Protocal).SNMP是由互联网活动委员会IAB提出的基于TCP/IP网管协议,CMIP是由国际标准化组织ISO开发的基于网络互联的网管协议。网管协议的统一就是指这两种协议的统一

  网管功能的统一

  在ISO标准中定义了配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、计费管理等领域。现有的网管系统在网管规范尚未成熟就进行了开发,大都是实现了部分模块的部分功能。这些网管系统功能单一,相互独立,不能实现信息的共享。不能从宏观上实现管理,不利于网络的综合管理。

  统一的策略

  将多个网络管理系统统一在一起的方法有三种,一种是格式转换法,即各个子网管理系统通过代理程序进行格式的转换,以便相互识别和共享资源,是一种分散式管理方式。另一种使用分层网管平台,即建立更高级的管理系统,高级网管系统和低级网管系统间进行通信,分层管理,是一种分布式管理方式。第三种是标准化方法,是遵循标准的规范和协议,建立的综合网络管理系统。

  使用分层的网管平台是当前较为流行的方法,如现在广泛研究和讨论的基于CORBA的TMN(Telecomunication Management Network)就是将TMN中的管理者通过ORB(Object Request Broker)连接起来,实现不同管理系统的统一。

  格式转换法是目前使用较多的方法,如运营商要求网管系统对外提供统一的数据收集、告警信息。

    协议标准化方法是统一网络管理系统的趋势和方向,电信管理网TMN就是在电信领域内的一种标准协议,使得不同的厂商、不同的软硬件网管产品的统一管理成为可能。标准化实现统一的网管功能,包括网管协议的标准化、管理信息集模型的标准化和高层管理应用程序功能的统一规划。

  格式转换和应用网管平台的策略是基于现有网管系统的基础上统一网管系统,而标准法策略则不考虑现有网管系统而重新设计一套新的标准,或是对现有网络管理系统进行较大改进,考虑到我们当前的网络管理发展的现状,还是以格式转换和应用网管平台方式统一网络系统。

  网络管理系统实现统一的方法

    当前网络管理的统一主要涉及两个方面,一是网管协议的统一。另一种是分布系统的统一,即在CORBA环境下的统一。它是基于面向对象的网管平台和格式转换的策略。

  2.4网络管理协议SNMP和CMIP的统一
  SNMP和CMIP在它们的范围、复杂性、以及解决网络管理问题的方法方面有很大的不同。SNMP被设计的很简单,使它非常易于在TCP/IP系统中普及。目前这已经成为事实。可是这一特点也不太适合大型的、复杂的、多企业的网络。相对应的,CMIP被设计的比较通用和灵活。但这也同时提高了复杂性。SNMP和CMIP的统一是指分别支持这两种协议的网络管理系统信息互通,互相兼容。

     SNMP和CMIP统一有两种思想,一种是两种协议共存,一种是两种协议的互作用。

     协议共存可有三种方法实现,一是建立双协议栈,二是建立混合协议栈,三是通用应用程序接口(APIs)。双协议栈的方法要求被管设备同时支持两种体系结构,但这要求被管设备要有很高的处理能力和存储能力,开销大,不实用。混合协议栈就是建立一种底层协议栈同时支持这两种协议,这样运行在该协议栈上的管理系统可同时管理支持SNMP的设备和支持CMIP的设备,为了使CMIP代理能在内存有限的设备上运行,IBM和3COM联合为IEEE802.1b开发了一个特殊的逻辑链路控制上的CMIP(CMOL),因为它取消了很多高层协议开销,减少了对设备处理能力和内存的需求,并且不需要考虑底层的协议,但同时由于缺少网络层,失去了跨越互联网络的能力。多厂商管理平台定义了一套开放的应用程序接口(APIs),允许开发商开发管理软件而不用关心管理协议的一些细节描述、数据定义、和特殊的用户接口。如图2所示为HP OpenView利用XMP(X/Open Management Protocol) API来实现多协议管理平台的结构。其中Postmaster 用来管理在网络对象间的通信,如管理者和代理之间的请求和相应,而ORS(Object Registration Services)为每个代理产生一个目录,纪录它们的位置和采用的协议。

  协议共存虽然能实现SNMP和CMIP的综合,但协议之间没有互作用能力不能很好的实现协作对网络的分布式管理。 对于SNMP内部不支持SNMP的设备可采用委托代理PROXY的方式解决。对于TMN/CMIP内部非Q3或Qx接口的设备可通过增加适配器进行转换。因此可通过增加中间代理的方式来解决SNMP和CMIP之间统一问题。由于CMIP的强大的对等能力和对复杂系统的模型能力即事件驱动机制,使得它更适于跨管理域实现对等实体间的互作用,以分层分布的方式管理网络,由于它对代理设备的性能要求较高,因此在这种层次结构中,可充当中央管理站和中间管理站,而SNMP可用于下层代理管理简单设备。如图3给出了协议互作用的管理模型

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