网络流量监测与管理

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1、网络流量监测与管理目次一、简介1二、网络基础1（一）OSI参考模型1（二）SNMP 介绍 21. SNMP 概述 22. SNMP 工作原理 33. MIB 介绍 44. 网管系统之简介45. MIB 相关工具 5三、NetFlow5（一）NetFlow 简介 5NetFlow versions SupportedP l a t f orms 5（二）执行 NetF l ow 61. 路由器的设定62. 统计分析流程63. 记录及储存 flow 信息64. 统计分析程序8四、MRTG（Multi Router Traffic Grapher） 9（一） MRTG 简介9（二） MRTG 使用方

2、式 91. 取得程序 92. 编译 MRTG 程序（以 Unix 版本为例） 93. 产生 MRTG 设定档 104. 修改 MRTG 设定档 1 15. 测试 MRTG 输出 136. 自动执行 MRTG 程序 13（三）利用 MRTG 监看其它系统资源 131. mrtg-ping-probe142. 系统 CPU Load 143. DNS Load 14参考数据 1 5网络流量监测与管理邵喻美一、简介过去几年来，因特网已经成为越来越重要的需求，在台大校园网络的环 境里，已经普及到所有系所及实验室都有接点可以连上因特网。不过面对 日益复杂的网络联机及逐渐增加的网络流量，系统管理者必须花费

3、更多时 间精力来了解这些网络设备的运作状况，以维持一个系统的正常运作。一般来说，网络管理者所需要了解的是各个网段的使用情形，频宽的使 用率，网络问题的瓶颈发生于何处。当网络问题发生时，必须能够很快地 区隔出问题的发生原因，可能是线路问题、网络设备问题、或者是路由器 的设定问题。一个有经验的管理者要回答这些问题并不难，但是如果所管 理的网络范围过于庞大，那么就可能需要一个有效率的网管系统了。透过 网管系统可以协助网络架构管理，并显示网络上目前发生的各种流量与运 作情形。若发生问题时，也能够减少许多处理时间。以牵涉的节点数量以及能够在节点上执行的协议组合而言，网络都是一 个复杂的系统。即使将范围局

4、限在单一行政范围内，例如校园，还是可能 包含数十个路由器及数百、甚至数千台主机。如果考虑在任一节点上保存 及处理的所有状态，例如地址转译表、路由表、TCP连接状态等，那么很容 易就陷入充满各种数据的茫茫大海中。我们很容易了解为何需要知道哪些放置在不同节点上各协议的状态。举 例来说，我们可能想要监控被中断的 IP 数据段重组数量，以便判断资源回 收部分重组数据段的逾时机制是否需要调整。再举另一个例子，我们可能 想要观测各节点上的负载（亦即，传送或接收的封包数），以便判断是否需 要为网络增加新的路由器或连结。除此之外，我们也必须注意硬件发生故 障及软件失误的征兆。二、网络基础（一）OSI参考模型实

5、体层（Physical Layer）：实体层定义的是位传输接口所具备的电子特性、机械特性、功能、以及运作程序。本层包括传输媒介（如同轴缆 线、光纤、铜缆线、无线电波等等）、实体连接方式、模块化与框架技 术（IEEE802.3、FDDI等）。所以只要提及串行埠、10BASET缆线、 网络适配卡等，指的就是实体层。口数据链路层(Data Link Layer)：确保底层的数据传送。服务包含错误侦测与更正、数据加框(如 LLC、HDLC、SDLC、IEEE802.2)、MAC 同步 化。口 网络层(Network Layer)：网络层提供寻址、选择路径、传送封包至目 的网络，如 IP、PPP、IPX

6、 等。口传输层：提供错误侦测与更正，也能以软件进行网络流量控制。例如TCP/UDP。 SNMP 使用 UDP 协议。口 会谈层(Session Layer)：应用程序与网络之间会谈的建立与管理。口 表达层(Presen tat ion Layer)：表达层实作数据与通讯协议的转换及 协商，如 ASN.1 与 BER 数据编码。口 应用层(Application Layer)：由软件应用程序实作，应用程序与网络 本身的唯一接触接口。如 FTP、 Telnet、 SNMP 等。应用层Management. Agent APIsSNMP表达层ASN.1, BER会谈层RCP, NetBIOS传输层T

7、CP, UDP网络层IP, IPX数据链路层Ethernet, ARCNetToken Ring实体层(二) SNMP 介绍1. SNMP 概述简单网络管理协议(SimpleNetwork Management Protocol, SNMP) 顾名思义就是专为网络管理者所设计的网络管理协议，主要目的是用来管 理网络上各式各样的设备。由于 SNMP 是在 TCP/IP 网络环境中发展出来的管理通讯协议，因此 SNMP在应用上必须使用TCP/IP，被管理的机器必须设定IP地址，同时必 须确保线路的连接与正确的路由。网络上的节点分散各地，因此比较实际的作法便是利用网络来管理网 络。这表示我们需要一种

8、能够让管理者对不同网络节点进行读取并可能写 入各种状态信息的协议。 SNMP 实际上是一个特殊的要求/响应协议，可 支持两种要求讯息：get及put。前者是用来从某些节点取出状态信息，而 后者则是用来在某些节点上储存一份新的状态信息。(SNMP也支持第三种动 作，get-next,稍后再做解释。)下列讨论着重在get作业，因为这是最常使用的。SNMP 的使用是很明确的：系统管理者与一个显示网络信息的客户端程 序进行互动。该客户端程序通常具有一个图形接口。每当管理者选择某种 想要取得的信息，客户端程序便利用SNMP向负责的节点要求信息。(SNMP 在 UDP 上执行。)在接收到要求讯息之节点上执

9、行的 SNMP 服务器将找到适 当的讯息，并将其传回给客户端程序，然后显示给使用者参考。2. SNMP 工作原理SNMP 定义了五种 Manager 与 Agent 之间的通讯形式。Get-request Get-next-requestSet-requestGet-responseTrap前三项都是属于 Manager 向 Agent 发出的讯息，后两项则属于 Agent向 Manager 发出的讯息。SNMP ManagergetrequestSNMP Agent吗getresponsegetnextrequestgetresponsetrap每个 Agent 都是一个执行程序，负责将该网

10、络节点的设定数据以及运 作现状以数据结构的方式储存，客户端程序如何表示需要撷取何种信息， 以及服务器如何得知应读取内存中的那个变量以符合要求？答案是 SNMP 根 据一个称为管理信息基础(Management Information Base, MIB)的伴 随规格(companion specification)。当Agent收到网管主机所发出的SNMP get-request、get-next-request、set-request 时，便以相对应的 MIB 数 据透过SNMP get-response方式响应。MIB定义了可以从网络节点取得的特 定信息， MIB 变量。下一节将描述一部份

11、 MIB 变数。此外，有一种特殊的 SNMP命令，称为trap，可允许Agent在特殊的情况下(如error, shut down) 主动发讯息给网管主机。3. MIB 介绍SNMP 定义一个可供管理数据的标准，它定义了网络设备各种信息的储 存结构，这种结构是以树状结构为基础，每种变量分支都是唯一的，亦即 MIB。目前所使用的版本是MIB-II，定义于RFC-1213。网络设备的TCP/IP 数据分为八份，分别为 system， interface， addr-translation， ip， icmp， tcp， udp 与 egp。 MIB 定义了各分支下的数据项，所包含的数据包括整数，

12、字符串，与窗体内容。见下图举例说明：ccitt(O) iso(1) jointisoccitt(2)org(3)dod(6).iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2.interfaces.ifnumber.0.1.2.6.1.2.1.2.1.04. 网管系统之简介网络管理是一个相当大规模且重要的领域，一般来说，网管系统的任 务就是要能达成掌握网络主机状况，加速故障排除，同时减少网管人员的 负担。一些网络或计算机相关厂商也都有网管软件的产品，目前应用最广 的就是 HP 的 OpenView， IBM 的 NetView 等，这类型的网管系统强调的是一 个整合型的网络管理解

13、决方案，由一个网管的作业平台与许多网管功能的 模块所组合而成。上述两种作业平台都有提供基本的网络拓朴功能， MIB Browser, SNMP tool. Data Collec tion,绘图与网络事件管理功能。从管 理者的角度来看，这些功能十分好用，但是这些软件都非常昂贵。除非网 络环境具有特殊性或者复杂度，否则便需要考虑一下软件的价格与效能比 值不值得。在一般学校最常用的网管工具就是MRTG,严格来说只具有网管软件中 的一小部分功能。 MRTG 把 SNMP 所 request 的数据经过计算后绘成图表，其 中最常用的是网络流量统计图,其它如 CPU Load, Error Count

14、等亦可支 持。由于属于免费软件,因此使用群相当广泛。最后要提出来说明的是 RMON 这项产品,当网段上有需要监测的问题 时,除了使用 Protocol Analyzer 到现场去量测之外,最常用的就是把 RMON挂到网段上当Agent,然后在Manager端（如HP的OpenView NNM使用 netmertix）来接收RMON所收集到的封包，藉由RMON可以使得管理者在远 程进行现场的量测动作,对于需要长时间量测以及不规则发生之网络问题 状况特别有此必要。5. MIB相关工具Snmpget：fetch an SNMP objectSnmpwalk：fetch all the SNMP ob

15、jects from an agent Snmpwalkoid：query for a tree of information about a network entitySnmp_get_quick_print：fetchthecurrentvalueoftheUCD librarys quick_print settingSnmp_set_quick_print：set the value of quick_print within the UCD SNMP libraryGetif：window-based MIB browser三、NetFlow（一）Net Flow 简介NetFlow为Cisco之专属协议，提供路由器中第三层之信息，可用来 了解该路由器所传输之封包表头内容，依据此内容，我们可以撰写程序将 所获得之资料加以统计。一旦收集到路由器上的详细流量数据后，便可为 网络流量统计、网络使用量计价、网络规划、网络监测等应用提供计数根 据。同时，Net Flow也提供针对QoS （Quali ty of Service）的测量基准, 能