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什么是SNMP?

SNMP是广泛应用于TCP/IP网络的网络管理标准协议,该协议能够支持网络管理系统,用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况。SNMP采用轮询机制,提供最基本的功能集,适合小型、快速、低价格的环境使用,而且SNMP以用户数据报协议(UDP)报文为承载,因而受到绝大多数设备的支持,同时保证管理信息在任意两点传送,便于管理员在网络上的任何节点检索信息,进行故障排查。

为什么需要SNMP?

随着网络技术的飞速发展,在网络不断普及的同时也给网络管理带来了一些问题:
  • 网络设备数量成几何级数增加,使得网络管理员对设备的管理变得越来越困难;同时,网络作为一个复杂的分布式系统,其覆盖地域不断扩大,也使得对这些设备进行实时监控和故障排查变得极为困难。
  • 网络设备种类多种多样,不同设备厂商提供的管理接口(如命令行接口)各不相同,这使得网络管理变得愈发复杂。

在这种背景下,SNMP应运而生,SNMP是广泛应用于TCP/IP网络的网络管理标准协议,该协议能够支持网络管理系统,用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况。通过“利用网络管理网络”的方式:

  • 网络管理员可以利用SNMP平台在网络上的任意节点完成信息查询、信息修改和故障排查等工作,工作效率得以提高。
  • 屏蔽了设备间的物理差异,SNMP仅提供最基本的功能集,使得管理任务与被管理设备的物理特性、网络类型相互独立,因而可以实现对不同设备的统一管理,管理成本低。
  • 设计简单、运行代价低,SNMP采用“尽可能简单”的设计思想,其在设备上添加的软件/硬件、报文的种类和报文的格式都力求简单,因而运行SNMP给设备造成的影响和代价都被最小化。

SNMP的基本组件

SNMP基本组件包括网络管理系统NMS(Network Management System)、代理进程(Agent)、被管对象(Managed Object)和管理信息库MIB(Management Information Base)。如图所示他们共同构成SNMP的管理模型,在SNMP的体系结构中都起着至关重要的作用。

SNMP管理模型
SNMP管理模型

NMS

NMS在网络中扮演管理者角色,是一个采用SNMP协议对网络设备进行管理/监视的系统,运行在NMS服务器上。
  • NMS可以向设备上的Agent发出请求,查询或修改一个或多个具体的参数值。
  • NMS可以接收设备上的Agent主动发送的Trap信息,以获知被管理设备当前的状态。

Agent

Agent是被管理设备中的一个代理进程,用于维护被管理设备的信息数据并响应来自NMS的请求,把管理数据汇报给发送请求的NMS。
  • Agent接收到NMS的请求信息后,通过MIB表完成相应指令后,并把操作结果响应给NMS。
  • 当设备发生故障或者其它事件时,设备会通过Agent主动发送信息给NMS,向NMS报告设备当前的状态变化。

Managed Object

Managed Object指被管理对象。每一个设备可能包含多个被管理对象,被管理对象可以是设备中的某个硬件,也可以是在硬件、软件(如路由选择协议)上配置的参数集合。

MIB

MIB是一个数据库,指明了被管理设备所维护的变量,是能够被Agent查询和设置的信息。MIB在数据库中定义了被管理设备的一系列属性:对象的名称、对象的状态、对象的访问权限和对象的数据类型等。通过MIB,可以完成以下功能:
  • Agent通过查询MIB,可以获知设备当前的状态信息。
  • Agent通过修改MIB,可以设置设备的状态参数。

SNMP的MIB采用树型结构,它的根在最上面,根没有名字。如下图所示的是MIB的一部分,它又称为对象命名树。每个对象标识符OID(object identifier)对应于树中的一个管理对象,该树的每个分支都有一个数字和一个名称,并且每个点都以从该树的顶部到该点的完整路径命名,如system的OID为1.3.6.1.2.1.1,interfaces的OID为1.3.6.1.2.1.2。

OID树结构
OID树结构

SNMP版本

SNMP有三种版本:SNMPv1,SNMPv2c和SNMPv3。

  • SNMPv1:SNMP的第一个版本,它提供了一种监控和管理计算机网络的系统方法,它基于团体名认证,安全性较差,且返回报文的错误码也较少。它在RFC 1155和RFC 1157中定义。
  • SNMPv2c:第二个版本SNMPv2c引入了GetBulk和Inform操作,支持更多的标准错误码信息,支持更多的数据类型。它在RFC 1901,RFC 1905和RFC 1906中定义。
  • SNMPv3:鉴于SNMPv2c在安全性方面没有得到改善,IETF颁布了SNMPv3版本,提供了基于USM(User Security Module)的认证加密和基于VACM(View-based Access Control Model)的访问控制,是迄今为止最安全的版本。SNMPv3在RFC 1905,RFC 1906,RFC 2571,RFC 2572,RFC 2574和RFC 2575中定义。

SNMP端口

SNMP端口是SNMP通信端点,SNMP消息传输通过UDP进行,通常使用UDP端口号161/162。有时也使用传输层安全性(TLS)或数据报传输层安全性(DTLS)协议,端口使用情况如下表所示。

表1-1 SNMP端口使用介绍

过程

协议

端口号

代理进程接收请求信息

UDP协议

161

NMS与代理进程之间的通信

UDP协议

161

NMS接收通知信息

UDP协议

162

代理进程生成通知信息

-

任何可用的端口

接收请求信息

TLS/DTLS

10161

接收通知信息

TLS/DTLS

10162

SNMP如何工作?

一旦网络中启动SNMP协议,NMS作为整个网络的网管中心,会对设备进行管理。每个被管理设备都包含驻留在设备上的Agent、多个被管对象和MIB,NMS通过与运行在被管理设备上的Agent交互,由Agent通过对设备端的MIB的操作,完成NMS的指令。SNMP的工作原理是将协议数据单元(也称为SNMP GET请求)发送到响应SNMP的网络设备。用户通过网络监控工具可以跟踪所有通信过程,并从SNMP获取数据。

SNMP规定了几个操作类型来完成各组件之间的信息交换,如下表所示:

表1-2 SNMP操作类型

操作类型

描述

备注

Get

Get操作可以从Agent中提取一个或多个参数值。

-

GetNext

GetNext操作可以从Agent中按照字典序提取下一个参数值。

-

Set

Set操作可以设置Agent的一个或多个参数值。

-

Response

Response操作可以返回一个或多个参数值。这个操作是由Agent发出的,它是GetRequest、GetNextRequest、SetRequest和GetBulkRequest四种操作的响应操作。Agent接收到来自NMS的Get/Set指令后,通过MIB完成相应的查询/修改操作,然后利用Response操作将信息回应给NMS。

-

Trap

Trap信息是Agent主动向NMS发出的信息,告知管理进程设备端出现的情况。

-

GetBulk

GetBulk操作实现了NMS对被管理设备的信息群查询。

SNMPv1版本不支持GetBulk操作

Inform

InformRequest也是被管理设备向NMS主动发送告警。与Trap告警不同的是,被管理设备发送Inform告警后,需要NMS回复InformResponse来进行确认。

SNMPv1版本不支持Inform操作

SNMP Traps

SNMP Traps是指SNMP Agent主动将设备产生的告警或事件上报给NMS,以便网络管理员及时了解设备当前运行的状态。

SNMP Agent上报SNMP Traps有两种方式:Trap和Inform。Trap和Inform的区别在于,SNMP Agent通过Inform向NMS发送告警或事件后,NMS需要回复InformResponse进行确认。

Trap操作工作原理

Trap不属于NMS对被管理设备的基本操作,它是被管理设备的自发行为。当被管理设备达到告警的触发条件时,会通过SNMP Agent向NMS发送Trap消息,告知设备侧出现的异常情况,便于网络管理人员及时处理。例如被管理设备热启动后,SNMP Agent会向NMS发送warmStart的Trap。

这种Trap信息是受限制的。只有在设备端的模块达到模块预定义的告警触发条件时,SNMP Agent才会向管理进程报告。这种方法的好处是仅在严重事件发生时才发送Trap信息,减少报文交互产生的流量。

Inform操作工作原理

Inform操作也是被管理设备向NMS主动发送告警。与Trap告警不同的是,被管理设备发送Inform告警后,需要NMS进行接收确认。如果被管理设备没有收到确认信息则:

  1. 将告警或事件暂时保存在Inform缓存中。
  2. 重复发送该告警或事件,直到NMS确认收到该告警或者发送次数达到最大重传次数。
  3. 被管设备上会生成相应的告警或事件日志。

SNMP的应用

网管可以通过SNMP协议管理设备,如下图所示,管理员要对整个网络的设备进行配置和管理,这些设备分布较为分散,管理员到现场进行设备配置是不现实的。当这些网络设备来自不同的厂商,而每个厂商都提供一套独立的管理接口(比如使用不同的命令行),将使得批量配置网络设备的工作量巨大。因此,在这种情况下,如果采用传统的人工方式,将会带来成本高、效率低的弊端,此时网络管理员可以利用SNMP远程管理和配置其下属设备,并对这些设备进行实时监控。
网管通过SNMP协议管理设备示意图

在组网中配置SNMP协议,首先需要在管理端配置SNMP管理程序NMS,同时在被管理设备端配置SNMP的Agent。

通过SNMP协议:

  • NMS可以通过Agent在任何时候及时地获得设备的状态信息,实现远端控制被管理设备。
  • Agent可以及时地向NMS报告设备的当前状态信息。

网管通过SNMP协议管理设备示意图
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  • 作者: 李姣姣
  • 最近更新: 2021-10-09
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