SNMP協(xié)議分析及其在嵌入式操作系統(tǒng)下的實現(xiàn)（畢業(yè)論文）

1、xxxx大學(xué)xx畢業(yè)論文snmp協(xié)議分析及其在嵌入式操作系統(tǒng)下的實現(xiàn)學(xué) 生: 學(xué) 號: 專 業(yè)：通信工程 導(dǎo) 師:xxxx大學(xué)snmp協(xié)議分析及其在嵌入式操作系統(tǒng)下的實現(xiàn)本文以嵌入式snmp代理的開發(fā)為背景，分別介紹了 snmp協(xié)議和嵌入式系統(tǒng)。 在snmp協(xié)議部分，介紹了網(wǎng)絡(luò)管理和協(xié)議的概念，并詳細分析了 snmp協(xié)議；在 嵌入式系統(tǒng)部分闡述了嵌入式系統(tǒng)的概念、特點、結(jié)構(gòu)及嵌入式linux軟件開發(fā) 過程。在此基礎(chǔ)上，給出了利用net-snmp軟件開發(fā)包實現(xiàn)嵌入式linux操作系 統(tǒng)下的shp代理的實例。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)管理，snmp,網(wǎng)管代理，嵌入式系統(tǒng)analysis of snmp prot

2、ocol and implemetation of snmp agentin embedded systemabstractthis document is based on development of embedded snmp agent, including analysis of snmp protocol and description of embedded system. at the part of analysis of snmp protocol, this document introduces the concept of network management and

3、 protocol and labors snmp protocol. then, an instiint is given to explain how to implement snmp agent in embedded systemkey words: network management, snmp, agent, and embeddedsystem目錄目錄3第一章緒論51.1、背景介紹51.2、論文所做的工作51.3、論文結(jié)構(gòu)5第二章簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(snmp)62.1、網(wǎng)絡(luò)管理62.1.1、網(wǎng)絡(luò)管理模型72.1.2、網(wǎng)絡(luò)管理原則72.2、通信協(xié)議7221、協(xié)議分層概念8222、

4、而向連接和無連接協(xié)議82.3、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(snmp)82.3.1、管理信息結(jié)構(gòu)smi92.3.2、管理信息庫mib92.3.3、snmpvl 通信模型112.3.4、snmpv 1 消息格式112.3.5、snmpv 1的5種協(xié)議數(shù)據(jù)單元(pdu)122.3.6、snmpvl的消息實例13237、snmpv2和snmpv3152.4、小結(jié)15第三章 嵌入式系統(tǒng)173.1、嵌入式系統(tǒng)定義173.2、恢入式系統(tǒng)特點18321、喚件特點18322、軟件特點183.3、嵌入式典型硬件結(jié)構(gòu)193.4、嵌入式linux操作系統(tǒng)193.5> 嵌入式 linux 系統(tǒng)開發(fā)203.5.1、嵌入式軟件

5、開發(fā)特點213.5.2、嵌入式linux軟件開發(fā)步驟223.6、小結(jié)22第四章 嵌入式snmp代理的實現(xiàn)234.1、需求分析234.2、系統(tǒng)設(shè)計234.3、開發(fā)環(huán)境244.3.1、net-snmp 軟件開發(fā)包244.3.2、mg-soft 的 mib 二匚具244.4、開發(fā)過程244.4.1、建立開發(fā)環(huán)境254.4.2、編寫 m1b254.4.3、編寫程序代碼274.4.4、調(diào)試代理程序284.4.5、固件更新294.5、小結(jié)29第五章 結(jié)束語31參考文獻32致謝第一章1.k背景介紹人類正處于以計算機通信網(wǎng)絡(luò)為中心的時代。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異，網(wǎng)絡(luò)的復(fù) 雜性在不斷增長，網(wǎng)絡(luò)數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備越來越多，

6、而且許多設(shè)備都是來口不同的 廠家，因此，網(wǎng)絡(luò)管理的問題也就越來越覓要了。由于snmp協(xié)議簡單，易于 實現(xiàn)，它得到了廣泛的應(yīng)用，成為網(wǎng)絡(luò)管理事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。嵌入式系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的一個分支，與通用計算機系統(tǒng)相對。嵌入式系統(tǒng) 的范圍相當(dāng)廣泛，基本上，計算機系統(tǒng)中不屬于通用計算機系統(tǒng)的，都可以歸為 嵌入式系統(tǒng)，它在數(shù)量上遠遠超過了各種通用計算機系統(tǒng)。在嵌入式設(shè)備上實現(xiàn)snmp代理是發(fā)展趨勢。冃前，大部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都支持 snmp協(xié)議。1.2、論文所做的工作本文研究了簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(simple network management protocol, snmp)和嵌入式操作系統(tǒng)的相關(guān)理論，并但將s

7、nmp協(xié)議應(yīng)用于嵌入式操作系統(tǒng)。 論文主耍包括下列內(nèi)容：1. 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(snmp)分析。包括引入網(wǎng)絡(luò)管理和協(xié)議的概念，介紹 管理信息結(jié)構(gòu)(smi)和管理信息庫(mib),以及對簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 (snmp)的分析。2. 嵌入式系統(tǒng)定義及其特點。介紹了嵌入式系統(tǒng)的定義，特點和軟硬件構(gòu) 架。并著重分析了嵌入式linux軟件開發(fā)過程。3. snmp協(xié)議在嵌入式操作系統(tǒng)下的實現(xiàn)。用一個實例來介紹snmp代理在 嵌入式系統(tǒng)下的實現(xiàn)。1.3、論文結(jié)構(gòu)本文共分五章，其內(nèi)容如下：第一章：緒論。介紹論文課題研究的背景，給出論文的研究內(nèi)容。第二章：簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(snmp)。講述了網(wǎng)絡(luò)管理和協(xié)議的概念；

8、詳細分 析了簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(snmp),包括管理信息結(jié)構(gòu)(smi),管理信息庫(mib)以及 snmp 的三個版本(snmpvl, snmpv2c 和 snmpv3)。第三章:嵌入式系統(tǒng)。介紹嵌入式系統(tǒng),包括其結(jié)構(gòu)和特點；分析嵌入式linux 軟件開發(fā)過程。第四章：嵌入式網(wǎng)絡(luò)管理代理的實現(xiàn)。介紹介紹snmp協(xié)議軟件開發(fā)包和相 關(guān)應(yīng)用工具；分析snmp協(xié)議在嵌入式操作系統(tǒng)下的實現(xiàn)過程。第五章：結(jié)束語。總結(jié)木文的研究工作。第二章簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(snmp)口從上個世紀(jì)中葉世界上第一個分組交換的計算機通信網(wǎng)arpanet投入運 行以來，計算機與通信技術(shù)的結(jié)合得到飛速發(fā)展，并且產(chǎn)生了國際互聯(lián)網(wǎng) (i

9、nternet),人類進入了以計算機通信網(wǎng)絡(luò)為屮心的時代。忖前internet還在以 超常的速度發(fā)展。根據(jù)2006年7月的cnnic第十八次調(diào)查報告顯示，截止至 2006年6月30 ei,我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的數(shù)據(jù)見下表：表2-1我國互聯(lián)網(wǎng)信息統(tǒng)計表統(tǒng)計項目數(shù)量單位上網(wǎng)川戶總?cè)藬?shù)1 2 , 3 0 0萬人上網(wǎng)計算機5,450萬臺www站點數(shù)約788, 400個ip地址總數(shù)8 4 , 7 8 6, 6 8 8個國際線路的總?cè)萘? 14, 1 7 5m與此同時，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是h新月界，網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性在不斷增k,網(wǎng)絡(luò)數(shù)量、網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備越來越多，而且許多設(shè)備都是來口不同的廠家，因此，網(wǎng)絡(luò)管理的問題也就 越來越垂要

10、了。2.1、網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理也就是管理網(wǎng)絡(luò)，它可以分為兩類。第一類是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序管理、 用戶帳號管理和讀寫權(quán)限的管理，使用時間的管理等等。它們都是與軟件有關(guān)的 網(wǎng)絡(luò)管理問題。這里不作討論。本文關(guān)心的是第二類，對網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的管理。 這-類包括工作站、服務(wù)器、網(wǎng)卡、路由器、網(wǎng)橋和集線器等等。他們不象你的 用戶，在有問題的時候知道打電話來告訴你，當(dāng)一個路曲器出問題的時候它并不 會通知你，這就給你維護網(wǎng)絡(luò)的正常運行帶來了困難。更不幸的是，這些設(shè)備通 常情況下都分布在各個不同的地方，因此檢查網(wǎng)絡(luò)故障非常麻煩。那么，這類設(shè) 備該如何管理？為了解決這個問題，廠商們已經(jīng)在一些設(shè)備屮設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)管理的功能，這樣

11、 你就可以遠程地操作它們，如改變它們的參數(shù)、詢問它們的狀態(tài)，還能夠讓它們 在某一特定類型的事件發(fā)生時發(fā)送告警給你。這些設(shè)備通常被稱為”智能”設(shè)備， 它們能夠幫助你更好的管理網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)管理通常被分為四個部分：1被管設(shè)備。即你想要監(jiān)視的設(shè)備。2 網(wǎng)管代理。它是運行在被管理設(shè)備上，用來跟蹤被管理設(shè)備狀態(tài), 讀寫被管理設(shè)備參數(shù)的特殊軟件。3. 網(wǎng)管工作站。它與在不同的被管理設(shè)備屮的網(wǎng)管代理通信，通過網(wǎng) 管代理來管理被管設(shè)備。4. 網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。網(wǎng)管工作站和網(wǎng)管代理用來交換信息的一套規(guī)則。被管設(shè)備z/、管理工作站v一網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議網(wǎng)管代理被管對象<j/圖2-1網(wǎng)絡(luò)管理模型圖2.1.2. 網(wǎng)絡(luò)管理原則

12、當(dāng)設(shè)計和構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時，需要遵循下列兩條在工業(yè)界被廣泛承 認的網(wǎng)絡(luò)管理的原則：1 .由于管理信息而導(dǎo)致的通信量增加不應(yīng)明顯地增加被管理網(wǎng)絡(luò)的負擔(dān)。2.被管理設(shè)備上的協(xié)議代理不應(yīng)明顯地增加系統(tǒng)處理的額外開俏，以至于 影響該設(shè)備的主要功能。2.2、通信協(xié)議通信協(xié)議就是相互通信的雙方或多方傳遞和交互信息的一些規(guī)范。如同人與 人z間和互交流是需要遵循一定的規(guī)矩-樣，計算機z間的相互通信需要共同遵 守一定的規(guī)則，這些規(guī)則就被稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一臺計算機只有在遵守網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的 前提卜，才能在網(wǎng)絡(luò)上與其他計算機進行正常的通信。常見的協(xié)議有：tcp/ip 協(xié)議、ipx/spx協(xié)議、netbios協(xié)議等等。

13、在互聯(lián)網(wǎng)上被廣泛采用的是tcp/ip 協(xié)議，用戶如果要訪問internet,必須在自己計算機的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中添加tcp/ip協(xié) 議。2.2.1、協(xié)議分層概念通信協(xié)議通常被分為幾個層次，每層完成自己單獨的功能。通信雙方只有在 對等的層次間才能進行交互。應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層圖2-2協(xié)議分層通信222、面向連接和無連接協(xié)議通信協(xié)議要么是面向連接的，要么是無連接的。在無連接方法屮，通信子網(wǎng) 的任務(wù)僅僅是搬移比特而沒有其它的行為。在面向連接方法屮，通信子網(wǎng)在兩個 端點之間建立了一條數(shù)據(jù)通信信道(電路)，提供可靠的連接服務(wù)。在傳輸控制協(xié)

14、議/因特網(wǎng)協(xié)議(tcp/ip)紐中，tcp是面向連接的，而udp則是無連接的。2.3、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(snmp)簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(simple network management protocol, snmp)首先是由 internet 工程任務(wù)組織(internet engineering task force, ietf)的研究小組為了解決 internet ±的路由器管理問題而提出的。由于snmp協(xié)議簡單，易于實現(xiàn)，它得 到了廣泛的應(yīng)用，成為網(wǎng)絡(luò)管理事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。snmp管理也叫internet管理，z所以被稱為snmp管理是因為它不光可以 管理internet還可以管

15、理內(nèi)部網(wǎng)(intranet)和電信網(wǎng)等等。snmp是一種應(yīng)用層協(xié)議，它被設(shè)計成與下層協(xié)議無關(guān)，因此，snmp可以 在ip, ipx, appletalk, osi以及其它的傳輸協(xié)議上被使用。snmp是無連接協(xié)議，這種機制減輕了網(wǎng)管代理的負擔(dān)，它不必為了建立和 維護可靠連接而耗費資源。而盡量少給被管理網(wǎng)絡(luò)增加負擔(dān)符合了網(wǎng)絡(luò)管理的原 則。snmp是一系列協(xié)議組和規(guī)范，它主要由三個部分組成。1 .管理信息結(jié)構(gòu)(structure of management information, smi)2 .管理信息庫(management information base, mib)3 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(sn

16、mp)有關(guān)snmp的定義與協(xié)議的運行方式被詳細的描寫在rfc1155、rfc1212、 rfc1157、rfc1213四份文件中，其中rfc 1155和rfc1212是關(guān)于smi的, rfc1213定義的mib-ii就是目前使用的版本，而snmp協(xié)議則被定義在rfc 1157 中。2.3. k管理信息結(jié)構(gòu)smi管理信息結(jié)構(gòu)smi定義了被管對象的規(guī)范說明。smi中沒有任何的對象實 例，它只關(guān)心抽象的對象類型。每個對象類型都有口己的名字、語法和編碼模式。 名字是用來標(biāo)識對象的，它在系統(tǒng)中必須唯一。對象類型的語法通過asn.1定 義。編碼則是通過基本編碼規(guī)則(basic encoding rule,

17、 ber)來完成，它用標(biāo)記、 長度和值(tlv)對在snmp i辦議間傳遞的信息進行編碼。2.3.2. 管理信息庫mib如果說管理信息結(jié)構(gòu)smi是一套規(guī)則，那么管理信息庫mib則是根據(jù)這套 規(guī)則定義出來的一組對象。網(wǎng)絡(luò)中的被管對象就是通過m1b被訪問。internet管 理機構(gòu)定義了 internet管理信息庫，它有兩個版本，一個是mib-i,另一個是 mib-ii,日前使用的版木是mib-ilmib中的對彖是以樹狀分層結(jié)構(gòu)進行組織的，如圖：圖2-3 mib樹mib樹的分枝實際上就是數(shù)據(jù)對象的邏輯分組。而樹葉就是被管對象。為了 便于使用，mib樹的每個分枝都有一個專用的名字和一個數(shù)字形式的對象

18、標(biāo)識 符(object identifier, oid)o如同dns和ip地址的關(guān)系一樣，專用名字的作用是 為了方便人的記憶而設(shè)的，oid才是真正在通信中供機器使用的。例如：system 組 的sysdescr對 象，它的 oid 是1.3.621,你也 可以用 ernet.mgmt.mib-2.system.sysdescr 來表示它，而且，大多數(shù)人想看 到的都是這種文字的表述方法，畢竟，要記住一長串不相干的數(shù)字可不容易。這 也是為什么mib瀏覽器都用文字格式來表示數(shù)據(jù)對彖，如圖：mib tree-© mib tree 由闕ccitt -口 iso-口

19、 org -口 dod弓匸internet 口 directory-口 mgmt s- mib-2 日 口 system 裁 sysdescr sysobjectld 裁 sysuptime 裁 syscontactsysname裁 syslocation裁 syss er vices 裁 sysor lastchange+ -ftl sysortable+ l_j interfaces囪口 at+ ip+ o icmp圖2-4通過瀏覽器查看mibmib中的對象定義，盡可能涵蓋所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能，不足的部分則由廠 商自行定義，即開發(fā)所謂的私有mib。私有mib屬于mib中的對象

20、.4.1, 即enterprises (企業(yè))。開發(fā)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的公司一般都有自己的私有mib節(jié)點，例 如 ibm 為.4.1.2, cisco 為.4.1.9, novell 為.4.1.23等等。 mib節(jié)點有專門的組織管理，如呆需耍一個私有的mib節(jié)點，可以向該組織申 請。具體的方法是發(fā)送電子郵件到進行申請。另外，要注意區(qū)分mib和數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中存放的是靜態(tài)的數(shù)據(jù)，而mib 是不會儲存數(shù)據(jù)的，mib中定義的對象只是提供了一條訪問被管對象數(shù)據(jù)的路 徑。當(dāng)你通過 ernet.mgmt.mib-

21、2.system.sysname 去讀取設(shè)備的系統(tǒng) 名稱的時候，mib并不會給你結(jié)果，而是網(wǎng)管代理根據(jù)你提供的“路徑”去拿 sysname的數(shù)據(jù)給你。至于，這個數(shù)據(jù)是什么，存在什么地方，mib是不知道的。2.3.3、snmpvl通信模型1990年開發(fā)的snmpvl是snmp的第一個版本。大多數(shù)情況下snmp都是 在tcp/ip里實現(xiàn)的，下圖描述了 snmp在tcp/ip體系上的通信過程：snmp managersnmp agent(snmp managerapplicationcsnmp agenlapplicationget-request|4<snmpsnmpijdpudpipipd

22、ixdlcphyphyptwdm medium圖2-5 snmp通信過程2. 3. 4、snmpvl消息格式snmpvl采用基于共同體(community)的訪問策略，同時它的安全性也是由 共同體來管理的。snmp管理站(snmp manager), snmp代理(snmp agent)和共 同體名稱(community name)構(gòu)成了一個共同體。只有在同一個共同體里面的 snmp管理站和snmp代理才能相互通信。這種通信可以包括來自snmp管理 站的詢問消息、來自snmp代理的應(yīng)答消息或者來自代理給管理站的吿警(trap) 消息。一條snmp消息由三個部分組成：版木(version)、共同

23、體名稱(community name)和 snmp 亦議數(shù)據(jù)單元(snmp protocol data unit, snmp pdu),其結(jié)構(gòu)如f：版本共同體名稱snmp pdu圖2-6 snmp消息結(jié)構(gòu)1 .版本：用于說明現(xiàn)在使用的是哪個版本的snmp協(xié)議?！?”表示 snmpvlo2.共同體名稱：當(dāng)前使用的共同體名稱，通信雙方必需事先知道這個 名稱才能進行通信。3 . snmppdu：snmpvl 的 pdu有五種類型，它們是:getrequest-pdu, getnextrequest-pdu , getresponse-pdu , setrequest-pdu 和 trap-pduo2

24、. 3. 5、snmpvl的5種協(xié)議數(shù)據(jù)單元(pdu)snmpv 1規(guī)定了 5種協(xié)議數(shù)據(jù)單元pdu (也就是snmp報文)，用來在管理 進程和代理進程z間進行信息交換。下圖描述了 snmp的這5種報文操作。snmp管理程序snmp代理程序圖2-7 snmp的5種報文操作一般情況卜在代理進程端是用161端口來接收get或set報文，而在管理進 程端是用162端口來接收trap報文。下面介紹封裝成udp數(shù)據(jù)報的5種操作的 snmp報文格式。1 get/set pdu：pdu類型requestld錯誤狀態(tài)錯誤索引變量綁定列表圖 2-8 snmp get/set pdu2 . trap pdu：pdu

25、類型企業(yè)oid代理地址標(biāo)準(zhǔn)告警 類型特殊告警 類型時間戳變量綁定 列表圖 2-9 snmp trap pdu1）pdu類型:五種pdu類型在rfc 1157中被定義成如下形式:表2-2 snmp pdu類型定義類型長度get-request0gct-ncxt-rcqucst1set-request2get-response3trap42）requestid：用于跟蹤消息，確定它是否被成功收到。這是因為snmp協(xié) 議是無連接的，不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，對于消息的可靠性要系統(tǒng)自己 來完成。3）錯誤狀態(tài)：用一個不為零的數(shù)來指示是否有錯誤發(fā)生。4）錯誤索引：對錯誤狀態(tài)的補充說明。5）變量綁定列表：由多個

26、變量綁定組成，每個變量綁定由對象標(biāo)識符和它 的值組成。6）時間戳：從上一次初始化以來經(jīng)歷的時長。2.3.6. snmpvl的消息實例本段我們將通過分析數(shù)據(jù)包來看看，snmp消息實際上的樣子。received40bytesfrom udp:192 168.30.12:16690000:302602010004067075 626c6963 a019020&public .0016:012702010002010030 0e30oc06 082b06 osoaaa + 0032 :0102010105000500received snmp packet(s) from udp: 192.1

27、68.30.12:1669get message snmpv2-mib:sysname.o圖 2-10 snmp get 消息圖210是一個被發(fā)送到被管設(shè)備的snmp消息，它請求讀取sysnameo下 面我們將用4張圖來層層分解這條消息。圖2-11 tlv結(jié)構(gòu)75 62 6c 6930 0e 30 0ct-022b 06snmp協(xié)議間傳遞的信息用標(biāo)記、長度和值(tlv)進行編碼。由圖2-11 nj以 看到，整個消息就是一個tlv結(jié)構(gòu)，十六進制的26表明后面數(shù)據(jù)的長度是38 個字節(jié)。數(shù)據(jù)中的各個部分也是按tlv結(jié)構(gòu)編碼的，這里就不再一一說明了。0000: 30 2 6 co2 01004 06

28、7001 27j02 01 00 p2 01 00 lol 02/ 01 01 05 /00 05 000016:versioncommunity name0032 :圖2-12 snmp消息的三個部分圖2-12 'p可以看到,在這條消息中,version的值是0,它表示消息中使 用的是snmpvlo通過將十六進制的數(shù)字轉(zhuǎn)為字符，可以得到community name 是"public'。0000： 30 26 02 0100 04 06 7075 62 6c 691 27jg2j010(020101 02 01/ 0105 00/ 050016:0032request

29、 iderrorstatuserrorindex030 0cvarbind listpdu type圖 2-13 snmp pdu 結(jié)構(gòu)圖213顯示了以下信息:0000：0016：0032 :300126 02 01 00 04 06 70 75 62 6c 6927 02 01 00 02 qi 00 30 0e 30 0c 01 吟 01 qi 05 ljl5 巴63 a0 0乙06 08oidvalue1pdu類型：get request2 .request id：393 .錯誤狀態(tài)：04 .錯誤索引：0圖2-14變量綁定圖2-14是一個對變量綁定的分解，其中變量是oid： 1.3.62

30、 (ernet.mgmt.mib-2.system.sysname.o),它的值在這里為空 (null)o2.3.7、snmpv2 和 snmpv31993年發(fā)布的snmpv2最大的改動在于提供了 snmpvl所沒有的安全功 能。但是，由于協(xié)議工作小組在安全性的認識上有較人的分歧，最終還是沿用了 snmpv 1的基于共同體的安全模式。作為snmpv2的修改版木，snmpv2工作 小組在1996年發(fā)布了 snmpv2co實際中使用的第二版就是snmpv2c,這里面 'c'表示 community-based, snmpv2c 也就是 c

31、ommunity-based snmpv2 0 rfc 1901屮有關(guān)于snmpv2c的描述，它與snmpvl z間有一個很大的問題，就 是不兼容，例如：snmpv2c屮新增了一個數(shù)據(jù)類型counter64,它不能被snmpvl 解析。snmpv2c重大改進有三：1 新增get-bulk消息，可以使用此消息請求和接收大批量的數(shù)據(jù)。 2 . 增加了 manager-to-manager消息，允許管理站z間直接通信。3. 升級了管理信息結(jié)構(gòu)(smi),并且擴充了 mib。snmpvl和snmpv2c都是基于共同體的訪問模式，在安全性方面沒什么不 同，snmpv3滿足了 snmp在管理上的安全耍求。

32、snmpv3采用基于用戶的安 全模型(user-based security model, usm)和基于視圖的訪問控制模型(view-based access control model, vacm) o rfc 2574 和 rfc 2575 分別描述了 usm 和 vacmo基于用戶的安全模型(usm),類似于傳統(tǒng)的用戶名加密碼的管理方式。它對 消息進行身份驗證和加密解密，而在snmp的前兩個版本中，消息都是以明文 傳送的，其小也包括了共同體名稱?；谝晥D的訪問控制模型(vacm)用于控制對snmp的訪問，它可以控制誰 能訪問網(wǎng)絡(luò)元素，它們能訪問什么，以及它們的訪問權(quán)限(讀/寫)。vac

33、m在rfc 2575屮描述。2.4、小結(jié)本文涉及的網(wǎng)絡(luò)管理是對網(wǎng)絡(luò)碩件設(shè)備的管理，管理站和被管設(shè)備用來互通 信息的一組規(guī)則被稱為網(wǎng)絡(luò)管理i辦議。現(xiàn)在使用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議叫簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(snmp), snmp是 一種應(yīng)用層的無連接協(xié)議，它一般在tcp/ip體系屮應(yīng)用，但這并不是說snmp 只能用在tcp/ip體系中。snmp被設(shè)計成與協(xié)議無關(guān)，所以它可以在ipx, appletalk, osi以及其它的傳輸協(xié)議上被使用。snmp包括管理信息結(jié)構(gòu)(smi),管理信息庫(mib)和簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 (snmp)三個部分。管理信息結(jié)構(gòu)smi是一套規(guī)則，而管理信息庫mib則是根據(jù) 這套規(guī)則定義

34、出來的一組對彖。mib中的對象是以樹狀分層結(jié)構(gòu)進行組織的。要注意mib和存儲數(shù)據(jù)的管理數(shù)據(jù)庫是不一樣的。snmpvl的安全模式是基于共同體(community)的。snmpvl中定義了 5種 扌艮文操作(gejrequest、get-next-request> set-request> get-response 和 trap), 前 3 個是snmp管理站發(fā)給snmp代理的，后兩個是代理發(fā)給管理站的。snmpv2最人的改動在于提供了 snmpvl所沒有的安全功能。但是并沒有 得到實施，它的最終版本snmpv2c述是基于共同體的。另外，snmpv2c對 snmpvl不向后兼容。snm

35、pv3主要改動在安全方面。snmpv3采用基于用戶的安全模型(usm)和 基于視圖的訪問控制模型(vacm) o第三章嵌入式系統(tǒng)上個世紀(jì)40年代，美國誕生了第一臺電子計算機。從此，人類在計算領(lǐng)域 中進入了一個完全嶄新的時代。計算機的發(fā)展可以分為五代：第一代：電子管計算機。第二代：晶體管計算機。這一時期操作系統(tǒng)的雛形開始形成。第三代：集成電路計算機。第四代：大規(guī)模集成電路計算機。微處理器(cpu)就是從這里開始的，后來 在inter 8080的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了我們熟悉的個人計算機(personal computer, pc)。第五代智能計算機。這是冃前計算機所處的時代。在快速發(fā)展的過程屮，計算機系

36、統(tǒng)出現(xiàn)了兩個分支。一個是我們一般意義上 的計算機，也就是通用計算機系統(tǒng)，包括大型機，小型機和pc機。另一個是嵌 入式系統(tǒng)(embeded system),它的范i韋i相當(dāng)廣泛，基本上，計算機系統(tǒng)屮不屬于 通用計算機系統(tǒng)的，都可以歸為嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)在數(shù)量上遠遠超過了各種通用計算機系統(tǒng)。就計算機系統(tǒng)的核心 cpu而言，每年全球產(chǎn)量屮超過80%應(yīng)用于各類專用性很強的嵌入式系統(tǒng)。嵌 入式產(chǎn)品五花八門，如電子表，電話，各類數(shù)碼產(chǎn)品甚至是電飯煲中，都應(yīng)用了 嵌入式系統(tǒng)。嵌入式產(chǎn)品主要可以分為四類：1 . 信息家電。如今，電視機，電冰箱，洗衣機等家用電器都具備了 '智能電冰箱可以自動控溫，甚

37、至可以通過internet控制，都是因為其 中嵌入了特殊的計算機系統(tǒng)。2 .移動計算設(shè)備。這主要是各類pda(personal digital assistant),包括電子字典，電子記事木，以前的bp機，現(xiàn)在的手機，手持游戲機(play station portable, psp)等等。3. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。各種路由器，交換機都屬于嵌入式產(chǎn)品。4. 工控產(chǎn)品。在工控和軍事應(yīng)用屮，也包含了大量的嵌入式系統(tǒng)。3.1、嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)具實就是一種計算機系統(tǒng)，因為它的專用特性而有別于通用計算 機系統(tǒng)。它與通用計算機系統(tǒng)的差別主要體現(xiàn)在三個方面：1 .用途。嵌入式系統(tǒng)是專用計算機系統(tǒng)，它一般是為了某

38、個特定功能而開發(fā)，因而沒有通用計算機系統(tǒng)的通用性。2 結(jié)構(gòu)。因為執(zhí)行特別的任務(wù)，嵌入式系統(tǒng)往往附加了很多外設(shè)接口電路。同時，用不到的接口自然是被裁減掉了。3.外形。因為恢入式系統(tǒng)的專用性，再加上結(jié)構(gòu)上的變化，它在外形上千 變?nèi)f化，不同的嵌入式系統(tǒng)有不同的樣子，更不用說與通用計算機比較。因為應(yīng)用上的需求，嵌入式系統(tǒng)往往被'嵌入在各種產(chǎn)品和系統(tǒng)中，嵌入 式系統(tǒng)由此而得名。它的本質(zhì)其實就是把一個計算機系統(tǒng)裁剪加工后嵌入到另一 個系統(tǒng)中去。那么，到底什么是嵌入式系統(tǒng)？根據(jù)英國電機工程師協(xié)會的定義，嵌入式系 統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機器或甚至工廠運作的裝置。它具備了卜-列四項特 性：1 .通常

39、執(zhí)行特定功能；2 .以微電腦與周邊構(gòu)成核心;3 .嚴(yán)格的時序與穩(wěn)定度耍求;4 .全白動操作循環(huán)。它的正式定義是：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬 件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成木、體積、功耗有嚴(yán)格耍求的專 用計算機系統(tǒng)。3.2、嵌入式系統(tǒng)特點嵌入式系統(tǒng)是而向應(yīng)用的，因此嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)是緊緊用i繞產(chǎn)品功能的進 行的，在保障質(zhì)量的前提下，盡量裁剪掉不必要的軟件和駛件，降低成本，提高 競爭力。我們知道，一臺pc機也可以完成路由功能，但是它需要兒千塊錢，而 一臺嵌入式的路由器只需兒白塊。很明顯，如果只是完成路由功能的話，路由器 比pc機競爭力更強。3.2.1、硬件特

40、點1 .可靠性。嵌入式產(chǎn)品一般都要求長期運行，有的還要處于惡劣環(huán)境中，如戶外或者高溫條件下。這就要求各元器件性能可靠。2 低功耗。一方面可以省電，另一方面利于散熱。主要是出于散熱考慮,試想，一個手機功耗高散熱慢，打十分鐘電話就燙手，那誰還會花錢 去買。3 .體積小。嵌入式系統(tǒng)的體積需要滿足被嵌入的系統(tǒng)的要求，一般來說都是要求它的體積盡量小。4. 成本控制。為了提高競爭力，嵌入式產(chǎn)品對硬件成本有嚴(yán)格控制。只 要夠用就可以了，例如cpu,只要它的速度滿足要求即可，并不一 定要用最好最快的。5. 監(jiān)控電路。即看門狗電路(watch dog),它對系統(tǒng)器監(jiān)控作用，必要 的時候能夠復(fù)位硬件，被用來保證系

41、統(tǒng)長久運行。322、軟件特點1 .固態(tài)存儲。出于提髙執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性考慮，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身。這樣的嵌入式軟件被 稱為固件(firmware)。2. 精簡性高。在嵌入式系統(tǒng)屮，存儲空間是寶貴的，對代碼執(zhí)行效率 有較高的要求，因而軟件代碼越精簡越好。3. 實時性強。許多嵌入式系統(tǒng)要求很強的實時性，尤其是在多任務(wù)嵌 入式系統(tǒng)屮，各任務(wù)之間的調(diào)度必須通過優(yōu)化軟件來完成。4 界面簡潔。嵌入系統(tǒng)一般不使用過于復(fù)雜的人機界面，人機界面的有效、簡潔和軟件系統(tǒng)本身一樣重要。在實際的嵌入式產(chǎn)品中，界 面都是盡量做到簡潔，實用，操作方便。3.3、嵌入式典型硬件結(jié)構(gòu)欣入式系統(tǒng)種

42、類繁多，其中一種典型結(jié)構(gòu)是：arm + sdram + flash。下 面分別來介紹這三種硬件：1 . armo arm是指采用arm技術(shù)的微處理器。arm原本是英國一家公司(advanced risc machines)的縮寫，arm 公司專門從事基于 risc(reduced instruction set computer)技術(shù)晶片設(shè)計開發(fā),本身不直接 從事晶片生產(chǎn)，而是將其技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和 oem廠商，其屮包括intek ibm、lg半導(dǎo)體、nec、sony、菲利浦 等等?；赼rm技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了 32位risc微處理器75% 以上的市場份額，arm

43、技術(shù)的突岀優(yōu)點是低耗，這一點特別適合嵌入 式設(shè)備。2 . sdram (synchronous dynamic random access memory)o 同步動態(tài)隨機存儲器也就是我們平時所說的“同步內(nèi)存”。sdram用于系統(tǒng)工作時保存 臨時數(shù)據(jù)和程序，因為在系統(tǒng)掉電后，保存在其中的數(shù)據(jù)都會丟失。它 的優(yōu)點是，容量大、價格便宜、訪問速度快，所以常被用在嵌入式系統(tǒng) 屮。3 . flasho flash在這里是指flash memory存儲器，就是“閃存”。閃存屬于電擦除可編程只讀存儲器(electrically-erasable programmable read-only memory, e

44、eprom),它既有rom的特點，又有很高的存取 速度，而且易于擦除和重寫，功耗很小。它能在不加電的情況下能長期 保持存儲的信息。目前，大多數(shù)閃存可以保證擦寫百萬次以上，如果每 5分鐘寫一次的話，可以使用10年以上。綜上原因再加上嵌入式系統(tǒng)中 一般是沒有硬盤的，所以，閃存常被用來保存長期的數(shù)據(jù)，如：配置信 息,固件(firmware)等。3. 4、嵌入式linux操作系統(tǒng)一般來說，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱之為嵌入式系統(tǒng)。 早期的嵌入式設(shè)備中是沒有操作系統(tǒng)的，原因有二。一是受硬件資源限制無法支 持一個操作系統(tǒng)；二是諸如洗衣機、微波爐、豆?jié){機這樣的設(shè)備僅僅需要兒道簡 單的控制指令來

45、管理數(shù)量有限的按鈕和指示燈，沒有使用操作系統(tǒng)的必要。然而，集成電路規(guī)模不斷提高，給嵌入式系統(tǒng)提供了豐富的硬件平臺。同時, 嵌入式設(shè)備的功能口益強人，嵌入式系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜，簡單的幾條指令已 經(jīng)無法滿足系統(tǒng)的要求。因此，嵌入式操作系統(tǒng)就應(yīng)運而生。嵌入式操作系統(tǒng)近年來發(fā)展很快，口前使用較多的產(chǎn)品有：vxwork> qnx、 palmos> windowsce、psos等，但這些商業(yè)產(chǎn)品都價格昂貴，因此人們將更多 的目光投向了 linuxo嵌入式linux (embedded linux)是指對linux經(jīng)過裁剪小型化后，可固化 在存儲器或單片機中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用linu

46、x操作系統(tǒng)。它具有如f特點:1 開源免費。linux是一個免費軟件，而且它的源代碼是開放的。網(wǎng)絡(luò) 上有大量可靠的源代碼可以使用，任何人都可以獲取這些代碼并修改 它們，用于開發(fā)口己的產(chǎn)品。除了代碼，網(wǎng)絡(luò)上述有大量的文檔和其 它資源供開發(fā)者使用，這都促進了 linux的發(fā)展。2 . 高效穩(wěn)定。linux的內(nèi)核非常穩(wěn)定，它的高效穩(wěn)定在很多方而得到驗 證，尤其是在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器領(lǐng)域。同時，linux的內(nèi)核小巧靈活，其系 統(tǒng)內(nèi)核最小只有約134kb, 一個帶有屮文系統(tǒng)和圖形用戶界面的核心 程序也可以做到不足imbo這使得linux非常適合恢入式應(yīng)用。3強人的網(wǎng)絡(luò)功能。linux誕生于因特網(wǎng)時代并具有unix

47、的特性。它支持所有標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)協(xié)議，嵌入式linux繼承了這些功能。此外，linux 還支持ext2、fatl6、fat32> romfs等文件系統(tǒng)，為開發(fā)嵌入式系統(tǒng)應(yīng) 用打下了很好的基礎(chǔ)。4 支持多種體系結(jié)構(gòu)丄inux通常使用的微處理器是intel x86芯片家族,但它同樣能運行于motorola公司的68k系列cpu和ibm、apple、 motorola 公司的 powerpc cpu 以及 intel 公司的 strongarm cpu 等 處理器。目前，linux l1經(jīng)被移植到數(shù)十種硬件平臺上，支持幾乎所 有流行的cpu,甚至可以在沒有存儲管理單元(memory managem

48、ent unit, mmu)的處理器上運行。這進一步促進了嵌入式linux的應(yīng)用。5. 豐富的開發(fā)工具。兒乎所有的unix系統(tǒng)的應(yīng)用軟件都己移植到了 linux ±,其強大的語言編譯器gcc,c+等也可以很容易得到。linux 具備一整套工具鏈，容易口行建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運行 環(huán)境。這降低了開發(fā)難度。3. 5、嵌入式linux系統(tǒng)開發(fā)硬件開發(fā)過程包括了元器件選型，原理圖編制，樣板試制，碩件功能測試； 軟件開發(fā)首先是選操作系統(tǒng)，移植i辦議站，然后是應(yīng)用程序開發(fā)，snmp代理的 開發(fā)就處在這一階段。軟硬件各自開發(fā)結(jié)束后，需耍進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，確定沒問題 后出樣機。接下來就是解決樣

49、機使用過程屮出現(xiàn)的問題。直到樣機運行穩(wěn)定才會 批量生產(chǎn)。圖3-1嵌入式產(chǎn)品開發(fā)過程3.5. k嵌入式軟件開發(fā)特點軟件開發(fā)在編碼后都要經(jīng)過編譯和鏈接最后生成可執(zhí)行的口標(biāo)文件。這本是 一個很自然的過程(通用計算機系統(tǒng)上開發(fā)工具會處理整個過程)，但是在嵌入 式系統(tǒng)上就不是這樣了。嵌入式系統(tǒng)由于資源受限，直接在嵌入式系統(tǒng)的硬件平 臺上開發(fā)軟件非常困難。一般采用的辦法是，先在通用計算機上編寫程序，然后, 通過交叉編譯，生成目標(biāo)平臺上可運行的二進制代碼格式，最后下載到目標(biāo)平臺 上的特定位置上運行。所謂交叉編譯是指在一臺通用計算機上進行編譯生成在嵌 入式設(shè)備中運行的目標(biāo)代碼(可執(zhí)行程序)。用來開發(fā)的通用計算

50、機叫宿主機 (host),通常是pc機，在其上運行l(wèi)inux或者windows操作系統(tǒng)。嵌入式設(shè)備 叫做h標(biāo)機(target)。宿主機和h標(biāo)機通過木地網(wǎng)絡(luò)或者串口(serial port)來通信。 如下圖所示：宿主機目標(biāo)機程序執(zhí)行本卅j,網(wǎng)絡(luò)串口圖3-2嵌:入式開發(fā)模式由此，可知嵌入式軟件開發(fā)特點:開發(fā)環(huán)境工執(zhí)行環(huán)境這是嵌入式軟件開發(fā)的特點也是它的難點，因為程序是在宿主機上開發(fā)，卻 在h標(biāo)機上運行。同樣，調(diào)試也是個大問題。3.5.2.嵌入式linux軟件開發(fā)步驟現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道了嵌入式軟件開發(fā)的要點，下面看看具體開發(fā)的步驟：1 .建立嵌入式linux交叉開發(fā)環(huán)境。根據(jù)目標(biāo)機的硬件平臺，在宿主

51、機上安裝針對冃標(biāo)機的編譯工具。linux下常用的交叉開發(fā)工具主要有 開源和商業(yè)兩種類型，開發(fā)考可以根據(jù)自身情況選擇。2 編輯編譯程序。在完成嵌入式軟件的編碼z后，就是進行編譯和鏈接,以生成可執(zhí)行代碼。交叉編譯環(huán)境建立好之后，這一步驟與普通程序 開發(fā)一樣，只是調(diào)用的編譯鏈接工具不同而已。3軟件調(diào)試。將宿主機上生成的代碼下載到冃標(biāo)板上，對冃標(biāo)板上程序進行調(diào)試（可以在宿主機端用調(diào)試工具軟件來調(diào)試）。4 燒寫開發(fā)板。在測試滿意后，使用燒寫工具將軟件燒寫定型在開發(fā)板中，也就是人們常說的“firmware”。3.6、小結(jié)嵌入式系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)屮的一個分支，與通用計算機相對。它在用途，結(jié) 構(gòu)和外形上不同于通

52、用計算機。它的本質(zhì)是把一個計算機系統(tǒng)裁剪加工后嵌入到 另一個系統(tǒng)中去。它的定義是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件 可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成木、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用 計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是面向應(yīng)用的，這一點決定了它的其它特點。欣入式系統(tǒng)種類繁多，有的嵌入式設(shè)備中是沒有操作系統(tǒng)的。有一種典型的 應(yīng)用是硬件采取arm + sdram + flash結(jié)構(gòu)，軟件使用linux操作系統(tǒng)。用 這種構(gòu)架開發(fā)出來的產(chǎn)品，成本較低而且性能很好。由于資源受到限制，嵌入式設(shè)備往往不具備軟件開發(fā)的條件，需要別的有開 發(fā)環(huán)境的計算機幫助它進行開發(fā)。我們通過交叉編譯可以在一臺通用計算機上

53、進 行編譯生成在嵌入式設(shè)備屮運行的冃標(biāo)代碼。即便如此，由于開發(fā)和使用的環(huán)境 不同，還是會引出很多問題。這既是嵌入式軟件開發(fā)的特點也是它的難點。第四章嵌入式snmp代理的實現(xiàn)你可能會在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能介紹中看到“符合snmp (簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)” 或是“支持snmp協(xié)議”等等。這是什么意思呢？這些話意味著外界可以使用 snmp協(xié)議來與該設(shè)備進行信息交換。簡單地說，就是在這個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上實現(xiàn)了 snmp代理。前面我們已經(jīng)詳細分析了 snmp協(xié)議和嵌入式系統(tǒng)。本章將用實例說明嵌入 式snmp代理的實現(xiàn)。4. 1、需求分析snmp代理主要負責(zé)獲取被管設(shè)備對象的信息，完成參數(shù)配置，性能統(tǒng)計， 以及故障上報

54、并通過snmp協(xié)議與管理站進行通信，對被管設(shè)備進行管理。這里我們將實現(xiàn)一個基本的snmp代理，它的需求只有3條：1 .記錄被管設(shè)備的版本號(version) c2 設(shè)備復(fù)位。3復(fù)位設(shè)備前告警。這三條是嵌入式代理更實現(xiàn)的基本更求。1)設(shè)備出廠后硬件一般是不會修改的， 但是軟件有可能更新，也就是“firmware升級”。因為軟件會有改動，在處理問 題的時候就必須知道是哪一個版本的設(shè)備出問題了，所以要記錄被管設(shè)備的版本 號，而且這個版本號應(yīng)該是只讀的(read only)o 2)設(shè)備復(fù)位就是重新啟動設(shè)備， 當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或者是firmware 級完成的時候，需要重啟設(shè)備。在被管設(shè)備 距離管理者很遠的

55、情況下，通過軟件來復(fù)位設(shè)備，非常有用。3)而“復(fù)位”對 一個設(shè)備來說是一件很重大的事情，通常需要報告給網(wǎng)管站。4.2.系統(tǒng)設(shè)計通過上面的需求分析，我們知道了，這個snmp代理耍實現(xiàn)什么功能。下面 要做的就是如何來實現(xiàn)這些功能。表4t功能設(shè)計列表需求設(shè)計記錄被管設(shè)備的 版本號在mib中添加一個表示版本號的節(jié)點(01d),當(dāng)snmp代理收到 讀取該節(jié)點的消息后，返回版本號。設(shè)備復(fù)位在mib屮添加個表示設(shè)備復(fù)位的節(jié)點，當(dāng)snmp代理收到將 該節(jié)點的值設(shè)置為“1”的消息后，通知設(shè)備重啟。針對該節(jié)點 的其它操作無意義。復(fù)位設(shè)備前告警在設(shè)備匝啟z前發(fā)送trap消息通知管理站設(shè)備重啟otrap消息的 發(fā)送要在設(shè)備重啟z前完成，否則，無法保證tnip消息成功發(fā)送 出去。4.3、開發(fā)環(huán)境知道要做什么和如何來做以后，我們需要選擇開發(fā)環(huán)境，因為不同的環(huán)境會 有不同的實現(xiàn)方法。本系統(tǒng)的硬件采用arm + sdram + flash構(gòu)架，其中arm核選用的是 intel ixp42