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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于嵌入式的混合网网管应用研究 姓名：宋克章 申请学位级别：硕士 专业：信号与信息处理 指导教师：王芙蓉 20070201 I 摘 要 摘 要 有线无线混合网网管是基于有线网网管技术上的一种有线扩展网络管理技术， 微波通信网设备背靠背网线连接及面对面微波通信构成一种特殊的有线无线混合 网。微波通信设备的网络化管理是市场的需求，根据某公司设备的网络管理标准化 要求，提出该有线无线混合网网络网管的设计方案，并使用软硬件方法实现了该方 案。 研究了目前主要的简单网络管理协议，并对有线无线混合网拓扑结构特点进行 了分析， 结合远程监控的需求，在每个设备中使用基于嵌入式 AR
2、M 的网管代理板， 板上嵌入式系统为 Linux 且应用软件由 C 语言实现， 实现对设备的操作和状态查询， 完成数据包的有效传输。用标准网络管理软件实现对整个局域混合网的管理。 网管代理板用于传输的对外接口是两个网口和用于无线的串口，实现了网管代 理板 ip 地址为混合网的同一网段，组建一个同网段的混合局域网。详述了 MIB 库 的开发实现。给出了项目的测试方案，通过测试验证了系统的有效性。 通过具体项目实践分析，提出了有线无线混合网网管系统的数据包接收发送转 发处理的设计方案并实现了其功能。使用 arp 欺骗技术实现 Manager 目的代理的 Mac 获取，解决了管理数据包的正常发送需要
3、目的代理的物理地址，而混合网特点 使得目的代理物理地址无法获取的问题；为实现代理软件统一处理本地有线和远端 无线数据，将无线端口收到的数据包加工为网络数据包发送到代理本地 Loop 口， 使上层代理软件可以视为统一的网络数据进行管理。 为进一步增强网管功能，给出了此同网段的混合局域网系统接入 Internet 的设 想方案。实际使用说明，该基于 ARM 的有线无线混合网网管系统稳定可靠，对同 类系统设计具有很好的参考价值。 关键词：关键词： 简单网络管理协议；通用网关接口；嵌入式；有线无线混合网；同网 段 II Abstract The management of the Hybrid Net
4、, which is made up of wire and wireless connection, is a extend technology based on wire net. Now it has a wide used in many fields. Microwave communication devices connect from face-to-face by wireless to back-to-back by wire. The Hybrid Net can satisfy the requirement of remote monitoring and cont
5、rol, and then the project of the management of the Hybrid Net is designed and completed. The author studies the Simple Network Management Protocal and the Hybrid Net. SNMP agent board based embeded system ARM is designed in every microwave devices, together with Linux system and application programm
6、ed by C.A computer with software of SNMP is the manager of the Hybrid Net. The board has two serial interface,one for device,another for wireless transmission,and two net interface for wire transmission.It is important to realize the Hybrid Net in a same segment net.The plan of testing is provided a
7、nd outcome is analyzed for every bug. With actual pratics, the author brings out a technology that sends and receives packets by arp and linux hook technology.The program send packets from wireless interface to loop interface,which can unify the data proxy received.Sending data to local loop interfa
8、ce help SNMP process data with a uniform way. Based on this project, this paper designs the scheme that the Hybrid Net connect with Internet. In the end, the thesis gives summarization and expaction to SNMP based on the Hybrid Net. Key words: SNMP,CGI,embedded system, wire and wireless Hybrid Net, S
9、ame segment net 1 1 绪论 1 绪论 1.1 设备网络化的需求 以计算机网络技术、现代全球化通信技术和高精尖的精密加工业的飞速发展， 使得各种各样的电子设备，包括电子计算机和信息家电以及其他各种各样的信息设 备广泛进入日常生活，网络服务提供商的队伍正以前所未有的速度发展壮大，为人 们的工作和生活提供花样不断翻新的电子商务和信息咨询以及娱乐等各种各样的 服务，信息时代的浪潮扑面而来 1。所有这一切对当今的社会发展、经济和金融活 动，甚至对我们每个人的生活质量都带来了极其深刻的影响。 二十世纪 70 年代末、80 年代初的时候，计算机网络由最初的只是小范围内的 几台计算机相互连接
10、逐步发展成大规模的网络。随着网络跳跃式的发展，对网络进 行的监控和维护等管理操作也变得更加困难。随着计算机和网络在社会生活中的广 泛普及，越来越多的工业生产、商业贸易和娱乐活动基于计算机网络开展。如果重 要的网络发生崩溃，人们的工作生活将会发生混乱。试想，当顾客无法通过从银行 网络取款，无法发送电子邮件，无法登录网站，无法使用网络进行往常的工业生产 时，人们将会蒙受多么巨大的损失 2。 网络已是无孔不入，深入到各个领域，设备也要联网。随着 Internet 的发展 和普及，各种设备都可以接入 Internet。随着网络的发展，设备的管理逐渐网络化 和透明化。使用 pc 机通过网络来远程监控设备
11、，可以提高监控的灵活性。网络管 理通过监视、组织和控制网络通信服务和信息处理等方式对网络进行管理，使网络 能正常、健壮和高效地运行。网络管理的目标是确保网络连续正常运行，或者当网 络运行出现异常时能及时响应并排除故障。随着网络技术的不断发展，网络复杂性 和异构性的增加，特别是分布式计算的出现，使得网络管理更加显得重要。网络管 理己经成为计算机网络的一项关键技术 3。 现代信息社会， 企业越来越重视信息的交流与沟通， 更加注重时间的有效利用。 选用网络化的管理工具设备，将极大地提高企业的竞争力、工作的质量，设备信息 管理型工具网络化的需求将不可避免地越来越大 4。 网络管理系统在一定程度上结束了
12、完全依靠人工来维护和管理计算机网络的 时代。但是，网络管理系统并不能代替具有专门网络管理知识的专家，网络管理系 统还要依靠人去使用。管理软件只有进一步实现高度智能，大幅度降低网络运维人 2 员的工作压力，提高他们的工作效率，真正体现运维管理工具的作用 5。从另一个 角度讲， 网管软件只有真正作为一个自动化、 智能化的软件， 才能满足用户的需求， 经受住市场严峻的考验，最终为广大用户企业所接受。 1.2 嵌入式网络管理简介 嵌入式系统一般指非 PC 系统，嵌入到对象体系中的专有计算机系统。今天， 从消费型电子产品到各种工业设备，包括信息家电，手机，PDA，移动计算设备和 路由器交换机等各种网络设
13、备以及工控、仿真等，嵌入式系统已渗透于我们日常生 活的各个角落 6。 由此可见，嵌入式系统的发展已成为当前乃至未来最有前途的热门领域，而 Internet 的增长以及无线通信的繁荣，更为嵌入式系统提供了广阔的发展空间。与 此同时，越来越多的消费型产品和工业设备之所以能够具有更多的 Internet 友好 特性，嵌入式系统的普遍应用不能不说是一个重要原因 7。例如有些 DVD 播放机己 经可以拨号进入 Internet 上的电影数据库直接获取音像资料;GPS(全球定位系统) 正越来越多地集成于各类汽车之中。所有这些都说明，Internet 和无线技术己不再 是仅用于桌面产品的网络与技术，嵌入式系
14、统将是它们发挥作用的新领地。 随着嵌入式设备的广泛应用，嵌入式网络管理也在不断发展。嵌入式网络管理 是指 Agent 基于嵌入设计，运行于某种嵌入式操作系统。网管代理程序通常固化在 Agent 板上，与被管设备集成在一起或做为单独的 Agent 设备。 国外嵌入式网络管理有两个主要的发展方向， 第一个方向是开源Agent软件包， 它实现了Agent的主体功能和辅助工具， 其它的功能扩展则需要用户进行二次开发， 例如 ucd-snmp 和 OpenSNMP 等 8。 它比较适合于移植到多种其它的嵌入式操作系统， 对其进行二次开发，还可定制有特殊功能需求的网管 Agent 应用。第二个方向是为 嵌
15、入式操作系统配套的 Agent 软件包，也带有专用工具，例如 Vxworks 的 WindNet SNMPvl/v2c 等。这种 Agent 软件包，服务于特定嵌入式操作系统，对于应用开发比 较方便。 国内嵌入式网络管理的发展比较偏重于应用。比较多的是运用 Vxworks 的软件 包来开发嵌入式 Agent。对于非 Vxworks 的嵌入式平台，则较多利用开源 Agent 软 件包进行二次开发。本文所提出的网管 Agent 设计方案基于开源 SNMP 软件包 ucd-snmp。 嵌入式系统中，传统的使用循环控制的嵌入式系统无法将系统软件和和应用软 3 件分开处理，每次开发都要重新定制系统软件和
16、应用软件，代价大，成本高，己不 能满足需求 9。为了合理调度多任务，充分利用系统资源系统函数及专家函数接口， 减少开发代价，必须选用短小精悍、易定制、易移植的嵌入式操作系统开发平台， 从而保证系统执行的实时性和可靠性，并大大减少开发时间。在众多的嵌入式操作 系统中，嵌入式 Linux 是一个很好的选择。 目前，互联网技术的飞速发展使得嵌入式互联网技术已成为消费类电子产品的 新宠。而嵌入式 Linux 系统更以其优异的网络性能和丰富的开发工具以及低廉的成 本在短短几年中已成为嵌入式系统网络应用的首选。利用业已成熟的嵌入式 Linux 系统，将嵌入式系统和传统的 SNMP 代理结合在一起，形成实际上的嵌入式有线无 线混合网来构建微波设备管理网络，是一个重要的尝试，对微波设备的智能化网络 化具有重要意义。 在网络管理软件方面，随着应用的增添和网络布局的变化等，网管软件必须具 备可个性化管理的特点，具有灵活定制、快速开发的
