智能化網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)概述

智能化網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)概述

[摘要]故障管理是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理最基本、最重要的功能。文中針對網(wǎng)絡(luò)故障管理進(jìn)行研究，并提出了網(wǎng)絡(luò)故障管理智能化的方法，為網(wǎng)絡(luò)故障智能化的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)故障智能化事件知識庫

一個網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)有五大功能域：故障管理、配置管理、性能管理、計費(fèi)管理和安全管理其中，故障管理是最基本，也是最重要的功能。目的是保證網(wǎng)絡(luò)能夠連續(xù)可靠地運(yùn)行。如果網(wǎng)絡(luò)服務(wù)意外中止，將會對生產(chǎn)、生活造成很大影響，這就需要一套科學(xué)的故障管理策略，及時發(fā)現(xiàn)故障、排除故障。

現(xiàn)在一些網(wǎng)管軟件趨向于將專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)引入到網(wǎng)絡(luò)故障診斷和排除中。提高網(wǎng)絡(luò)故障的智能水平有助于網(wǎng)絡(luò)高效、可靠地運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)管理的智能化也是發(fā)展的必然趨勢。為此本文針對網(wǎng)絡(luò)故障智能化管理進(jìn)行研究，并提出了建立事件知識庫提高故障管理的智能水平的方法，為網(wǎng)絡(luò)故障智能化的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障管理技術(shù)研究

故障管理概述

故障是指軟、硬件的缺陷；錯誤則是軟硬件的不正確輸出；失效是指所有和某故障有關(guān)的錯誤造成的網(wǎng)絡(luò)的非正常運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)故障按生命周期可分為永久故障、暫時故障和瞬間故障三類；按故障對網(wǎng)絡(luò)造成的空間失效范圍的大小，可將失效分為四類：任務(wù)失效、基本網(wǎng)絡(luò)部件失效、結(jié)點(diǎn)失效和子網(wǎng)失效。故障管理的主要任務(wù)是及時發(fā)現(xiàn)并排除網(wǎng)絡(luò)故障。一般說來，故障管理包括以下幾個內(nèi)容：故障監(jiān)測和捕獲故障產(chǎn)生相關(guān)的事件和報警；定位分析故障、記錄故障日志；如有可能排除故障等。

故障管理的類型

故障類型指的是具有某種特征的故障的分類。通常我們可以根據(jù)故障發(fā)生來源的不同，將它們劃分為兩大類，即硬故障和軟故障。

硬故障是指網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的各種錯誤。這些錯誤與該設(shè)備的作用有密切關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜性也正是由于設(shè)備的多樣性而體現(xiàn)出來的。根據(jù)這網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的作用，我們也可以將故障簡單分為以下三類:

①連接設(shè)備故障

這種故障的現(xiàn)象主要是網(wǎng)絡(luò)的物理連接出現(xiàn)問題，也可以稱為通路故障。造成故障的原因可能是電纜線斷開、收發(fā)器斷開或不能正常工作以及其它連接設(shè)備間的接口出問題等等。根據(jù)這類故障的來源不同，我們又可以將該類型的故障細(xì)分為線路故障、網(wǎng)絡(luò)接口故障、收發(fā)器故障、路由器故障等等，該類故障是故障管理的最主要對象。

②共享設(shè)備故障

這種故障的表現(xiàn)是用于資源共享的設(shè)備出現(xiàn)問題，不能提供或享受所需的服務(wù)。同樣，該類型的故障也可以細(xì)分為服務(wù)器故障、工作站故障等等。

③其它設(shè)備故障。包括電源故障、監(jiān)控器故障、測試儀故障、分析儀故障等等。

軟故障是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件運(yùn)行出錯。軟故障的發(fā)現(xiàn)和處理是在管理過程中逐漸被人們所認(rèn)識的，因?yàn)檐浖儆谝环N無形的東西，問題的表現(xiàn)不如硬件那么直觀。從這個意義上看，軟故障的識別和診斷更加困難。故障管理中所處理的軟故障主要針對與網(wǎng)絡(luò)通訊和服務(wù)有關(guān)的系統(tǒng)軟件，它可以直接根據(jù)網(wǎng)絡(luò)軟件來劃分，包括通訊協(xié)議軟件故障、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)故障、文件傳輸軟件故障、域名服務(wù)系統(tǒng)等等，其中通訊協(xié)議軟件故障是系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。這種錯誤通常是在協(xié)議軟件運(yùn)行時遇到某個異常條件或協(xié)議軟件本身未提供可靠機(jī)制而導(dǎo)致傳輸失敗，報文丟失。

故障類型并不是一成不變的，隨著網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜性和規(guī)模上提高，網(wǎng)絡(luò)故障管理的要求也在不斷增加。新的技術(shù)、設(shè)備的應(yīng)用使故障的類型、故障原因、故障源等各方面都發(fā)生了變化，這就要求故障管理系統(tǒng)必須增加新的內(nèi)容。

故障管理的功能

故障管理的根本目標(biāo)在于排除網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的各種故障，達(dá)到這一目標(biāo)要求系統(tǒng)至少必須具備檢測、隔離和糾正故障的能力。

故障檢測是指對系統(tǒng)的性能和狀態(tài)進(jìn)行檢查和測試，根據(jù)結(jié)果和一定的識別規(guī)則判斷系統(tǒng)是否故障。故障檢測要求管理系統(tǒng)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的工作，考查網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)及其變化，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障馬上進(jìn)行報警。

故障隔離是指確定故障發(fā)生的位置，通俗地說就是指出誰發(fā)生了故障，如哪個子網(wǎng)、哪個設(shè)備或者設(shè)備的哪個部件，對于軟故障則指明哪個系統(tǒng)出了問題。由于網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，故障類型、原因、故障源多種多樣，而且不同故障的表現(xiàn)可能完全相同，這就導(dǎo)致了故障隔離的復(fù)雜性。隔離系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡可能地縮小故障源的范圍。

故障糾正是指糾正所發(fā)生的錯誤，恢復(fù)系統(tǒng)的正常工作。故障糾正建立在前兩者的基礎(chǔ)之上，目前所采取的手段除了進(jìn)行硬件維修、系統(tǒng)重啟、一定程度的恢復(fù)外，還包括一些非技術(shù)性的活動，如人員的使用和技術(shù)培訓(xùn)以及設(shè)備生產(chǎn)廠商的支持等。

影響故障管理的因素

與網(wǎng)絡(luò)管理一樣，故障管理也必須考慮三方面的因素:過程、設(shè)備和工具、人員。成功的故障管理策略是這三者的完整結(jié)合，而不僅僅是其中的某一個方面。

過程主要指為實(shí)現(xiàn)故障管理功能而進(jìn)行的操作，下一節(jié)介紹的內(nèi)容就屬于故障管理的過程。了解管理的一般過程是開發(fā)一個實(shí)用的故障管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

設(shè)備和工具指的是進(jìn)行故障管理的軟硬件工具，包括故障檢測設(shè)備、維修設(shè)備、實(shí)用的故障管理系統(tǒng)等。設(shè)備和工具在故障管理中起著非常重要的作用，它可以幫助管理員和工程師實(shí)施管理功能，排除故障，保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。下面介紹的就是幾種專用的物理設(shè)備:

①時間域反射測量儀。通過顯示物理介質(zhì)傳輸信號的波形表明設(shè)備或鏈路是否故障。

②網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器。監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上各結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，得到網(wǎng)絡(luò)的各種統(tǒng)計數(shù)字，以確定是否故障。

③網(wǎng)絡(luò)分析儀。實(shí)時分析結(jié)點(diǎn)的收發(fā)報文，幫助管理者跟蹤和隔離故障。管理人員在故障管理中的任務(wù)主要是維護(hù)管理系統(tǒng)和工具的運(yùn)行，并在它們的幫助下完成故障排除和系統(tǒng)恢復(fù)工作。

2.智能化網(wǎng)絡(luò)管理的概述

為了能夠更有效地對各種大型復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，許多研究人員將人工智能技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域。雖然全面的智能化的網(wǎng)絡(luò)管理距離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)長的一段路要走，但是在網(wǎng)絡(luò)管理的特定領(lǐng)域?qū)嵤┲悄芑绕涫腔趯＜蚁到y(tǒng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理是可行的。

用于故障管理的專家系統(tǒng)由知識庫、推理機(jī)、知識獲取模塊和解釋接口四大主要部分組成。專家系統(tǒng)以其實(shí)時性、協(xié)作管理、層次性等特點(diǎn)，特別適合用在網(wǎng)絡(luò)的故障管理領(lǐng)域。但同時專家系統(tǒng)也面臨一些難題:

動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)變化可能需要經(jīng)常更新知識庫。

由于網(wǎng)絡(luò)故障可能會相關(guān)到其它許多事件，很難確定與某一癥狀相關(guān)的時間的開始和結(jié)束，解釋和綜合消息復(fù)雜。

可能需要大量的指令用以標(biāo)識實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并且專家系統(tǒng)需要和它們接口。

專家系統(tǒng)的知識獲取一直以來是瓶頸所在，要想成功地獲取網(wǎng)絡(luò)故障知識，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的網(wǎng)絡(luò)專家。

在實(shí)現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)時，還必須把握系統(tǒng)復(fù)雜性與系統(tǒng)性能的關(guān)系。不僅要利用將較為成熟的人工智能技術(shù)，而且要考慮實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜度和引入人工智能技術(shù)對系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性的影響。

3.事件知識庫的研究

在專家系統(tǒng)中，知識的表示有邏輯表示法、語義網(wǎng)絡(luò)表示法、規(guī)則表示法、特性表示法、框架表示法和過程表示法。產(chǎn)生式表示法，即規(guī)則表示法，是最常見的一種表示法。其特點(diǎn)是模塊性、一致性和自然。知識庫是知識的集合，嚴(yán)格意義上的知識庫包括概念、事實(shí)和規(guī)則只部分，缺一不可。

為了提高故障管理的智能水平，可以建立事件知識庫事件類型表:該表中主要存儲了事件的靜態(tài)定義。

EKB中保存了己確定的事件可能涉及的相關(guān)知識，如事件類別、嚴(yán)重程度、產(chǎn)生事件的設(shè)備標(biāo)識、指明設(shè)備的類型、事件造成什么影響、故障排除參考策略、上次更新的時期/時間、關(guān)于這個事件的備注信息、事件的詳細(xì)描述等。

實(shí)時事件表:描述了正在運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時事件。

實(shí)時事件表中提供可能用的一些字段，用于記錄網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中發(fā)生的事件，如：設(shè)備的ID、實(shí)時事件的狀態(tài)、根據(jù)故障票ID獲得的相應(yīng)的故障票信息等。

設(shè)備信息表:存儲了網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的實(shí)際參數(shù)。

設(shè)備信息表主要記錄了每個設(shè)備的相關(guān)參數(shù)。例如，設(shè)備ID號、IP地址、設(shè)備名稱、廠商、類型、重要性級別等。

EKB中存儲的相關(guān)事件的知識主要來源于專家。開發(fā)人員將獲得的知識應(yīng)用到與故障管理相關(guān)的系統(tǒng)中，根據(jù)不同系統(tǒng)的需要分配相應(yīng)的知識，以提高系統(tǒng)性能。雖然EKB并不是嚴(yán)格意義上的知識庫，但在開發(fā)過程