ATM 網路組態及資源管理之研究 (III)

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

ATM 網路組態及資源管理之研究 (III)

Design and Implementation of ATM Networ k Configur ation

and Resour ce Management (III)

計畫編號：NSC 87-2213-E-002-048

執行期限：86 年 8 月 1 日至 87 年 7 月 31 日

主持人：顏嗣鈞 教授 台大電機系

(E-Mail: yen@cc.ee.ntu.edu.tw)

一、中文摘要 非同步傳輸模式網路被認為是新一代 的高速網路,其擁有許多與傳統區域網路 不同的特性,因此需要有專為此網路設計 之網管系統。我們提出多重網域式之網管 系統架構,並以此架構為基礎,實作出非同 步傳輸模式網路之自動探索系統,免去網 管人員以人工方式建立組態資訊之負擔以 及可能造成的錯誤,並且週期性地監督網 路中各元件的狀態,將之反應至圖形界面 上,提供網管人員作進一步的處理,這樣的 系統功能是完全自動化的。為了讓網管人 員能夠根據他所需要資訊的細節程度來瀏 覽網路圖,我們定義了兩套子圖階層,透過 圖形使用界面,網管人員可以很輕鬆地瀏 覽網路的拓蹼資訊。我們也實作了一些組 態管理中常用的工具,提供網管人員在網 路操作狀態異常時重新設定網路操作的參 數 , 以 及 查 詢 網 路 中 通 訊 連 線 的 狀 況 等 等。 關鍵詞：非同步傳輸模式網路、網路管理、 組態管理 Abstr act

ATM has become the high-speed network of the new generation, and it has some characteristics different from the traditional LAN. As a result, it is of great importance to

ATM networks. Conventional network management systems provided by the vendors are mostly vendor-dependent.

In order to guarantee a reasonable performance when the network grows, we propose on architecture of the network management system based on the concept of multiple domain, and implement an Auto-Topology system for ATM networks. Users can browse the configuration information through the graphical user interface with the chosen degree of detail. We also carry out some experiments designed for the comparison of performances between centralized and multiple domain network management architectures. As it turns out, we get some performance improvement using the multiple domain network management architecture.

Keywor ds: ATM Networks, network

management, configuration management

二、緣由與目的 網路管理(Network Management)這個 名詞在最近幾年已經變成隨處都可聽到的 電腦專用術語,它的重要性隨著時下以驚 人速度成長的電腦網路與日遽增,在目前 網路電腦逐漸被看好的情況下,未來網路 管理系統或許可能成為作業系統的一部 份。 組態資訊(Configuration Information)是 管理一個網路時最基本且最必要的資訊,

它定義了網路元件在資料庫中的表示方法 與意義。換句話說,組態管理必須定義真實 世界中網路元件與網管系統中受管物件 (Managed Object)的對應關係。每一個受管 物件都可以對應到真實網路中的一個實體 或是虛擬元件。當要對網路上的元件進行 操作時,只要對相關的物件作同樣的操作 即可,而將物件的狀態反應到網路元件上 則是組態管理系統的工作。 採用多重網域的網管架構基本上有以 下幾項好處: 1.增進效率(Performance Improvement) 在集中式(Centralized)的架構下,所有 的網管工作都由一個特定的伺服器來負責, 如果網路規模不大的話,這種中央集權式 的架構還能維持一定的效率。然而當網路 的規模與日俱增時,網管系統會因為伺服 器的負載(Load)過大 而導致效 率大大 降 低。而在多重網域的架構下,每個伺服器只 負責相關網域的管理工作,因此每個伺服 器皆能維持一定的效能。當網路規模逐漸 擴大時,只需新增加幾個網域並指定相關 的伺服器來管理即可。舉例來說,一個網路 若切割成大小相同的三個子網路,則對每 個子網路的伺服器而言,管理的負荷只有 原先一個大網路時的三分之一,而對於需 要存取完整網域資訊的應用程式而言(比 如自動拓蹼程式),因為可以同時與三個伺 服器溝通,所以取得網域資訊的時間只要 原來的三分之一即可。 另一方面,由於每個伺服器都會將該 網域的資訊紀錄在局部資料庫裡,並且每 隔一段時間自動去更新資料庫,當客戶端 程式要獲取該網域的資訊時,可以直接從 資料庫中讀出,而不需要到網路上去擷取, 這樣除了節省網路傳輸的時間,還可以提 高客戶端程式讀取該網域資訊的效率。特 別是當資料庫存取的次數非常頻繁時更能 看出其效果。 2.增加彈性 利用網路遮罩的觀念,網管者可以根 據需要將網路切割成適當大小的許多子網 路,每個子網路的大小可以由網路遮罩的 值所決定。例如要管理一個校園網路,則可 以將電機系,資訊系,機械系等各個系館內 的網路系統視為一個個子網路;而若要管 理電機系的網路,則可以將計算機實驗室, 通訊實驗室,控制系統實驗室等各實驗室 劃分為不同的子網路,因此子網路的大小 完全由網管人員根據需要加以劃分,如此 在管理網路時可以得到很大的彈性。 另外也可以根據網路的重要性來決定 網路的切割方式。以公司網路而言,可以分 為所有員工都可以使用的開放網路與只有 高階主管或是經過授權的人員才能使用的 專屬網路。在管理的時候可以將這兩種不 同性質的網路視為兩個網域,每個網域各 有自己的伺服器與局部資料庫管理者。開 放網路由於規模較大所以需要將伺服器安 裝在效能較高的工作站上執行,而專屬網 路由於比較重視安全性因此需要特別的安 全管理與資料備份,以免網路遭到非授權 使用者入侵與資料的毀損。 3.具有容錯性 在集中式的架構下,如果執行網管工 作的機器當機則所有的網管工作都會停 頓。而在多重網域的架構下,當管理某個網 域的伺服器損壞時,該網域的管理工作可 以由其他的伺服器來接手,也就是將兩個 小網域合併(Merge)成一個大網域。在網域 合併的過程中,必須修正網路遮罩的值,使 得原本屬於兩個不同子網路的 IP 經過和網 路遮罩作 And 運算能獲得相同的子網路位 址。

Multiple Domains Based ATM Configuration Library Database Manager Database Manager Database Manager Socket Socket Local Database Local Database Topology Daemon Topology Daemon Domain 1 _{Domain N} SNMP SNMP Write Write

...

Read _Read Auto Topology Network Status Monitoring Query VCC Tool Configuration Setup Tool 圖 1:多重網域下自動拓蹼系統架構圖 (一) Auto-Topology Subprocess Auto-Topology Subprocess Auto-Topology Subprocess Auto-Topology Subprocess Auto-Topology Subprocess Database Manager Database Manager Local Database Database Manager Database Manager Database Manager Database Manager Local Database Local Database NV Database Daemo n NV Database Daemon Synchronous Mechanism Synchronous Mechanism NV Topology Daemo n NV Topology Daemon Map DataBase Object DataBase Netview Graphic User Interface

Netview Graphic User Interface

End User

End User End User_{End User} End User_{End User}

Socket Socket Socket

Read Read Read

圖 2:多重網域下自動拓蹼系統架構圖 (二) 三、結果與討論 140.112.20.22 140.112.20.30 140.112.20.17 140.112.20.25 140.112.20.26 140.112.20.27 Subnet 140.112.20.16 Subnet 140.112.20.24 Subnet 140.112.20.0 圖 3: 實驗網路架構圖 圖 3 是我們的實驗網路架構,其中包 含了兩部 Fore ATM Switch,四部插有 Fore ATM 網路卡的主機,IP 位址 140.112.20.30 的 交 換 機 接 有 三 部 ATM 主 機 ,IP 位 址 140.112.20.22 的交換機則只接了一部主 機,連接線路則是使用 OC3 單模光纖。在實 驗中,我們將網路切割成兩個網域 網域一 網域二 單一網 域 資料會診 (兩個子 網路) 資料會診 (單一網 域) ATM 交換機個數 1 1 2 2 2 ATM 主機個數 1 3 4 4 4 ATM 實體 鏈結 個 數 3 5 6 6 6 加入物件資料庫 中之物件個數 41 40 花費之時間(秒) 7.45 10.10 30.57 19.62 36.45 Table 1 Table 1 可以看出網域一和網域二的 探索時間都不到單一網域的一半,而且從 各個網域中所包含的物件及其所花費的探 索時間來分析,交換機所花費的探索時間 是最多的,ATM 主機次之。造成這種結果主 要是因為大部分的拓蹼資訊都包含在交換 機的管理資訊資料庫裡,花在 ATM 主機的時 間是在 Ping 它的狀態時所費去的,而 ATM 實體鏈結的狀態資訊則包含在交換機之管 理資訊資料庫的 Port Group 中。 而在資料會診再分析的部份我們將兩 個網域的資訊蒐集在一起之後,分析出所 有的物件,並將有交集的部份(如交換機之 間的實體鏈結)捨棄一份,然後存放在物件

成網路圖的建構。從 Table 1 可以看出從 擷取網域資訊一直到會診資料然後完成網 路圖,兩個網域下所花的時間幾乎只有單 一網域所花時間的一半,從這裡可以看出 多重網域在效率上的改進。 四、計畫成果自評 在這研究中我們提出了一套 ATM 網路 組態管理之物件模型,以此為基礎實作出 ATM 網路自動拓蹼系統並且與 Netview 所 探索到的傳統以 IP 協定為主的區域網路整 合在一起。我們並且提出了多重網域的架 構以便在做自動探索時能夠獲得更好的效 率。 然而有些問題卻仍然存在並且有待解 決。首先是受限於實驗的環境,我們的自動 拓蹼系統目前所探索到的都是單一廠牌的 設備,對於由多廠牌設備所組成的網路環 境雖然有解決的方法但因為沒有第二種廠 牌的設備可供實驗所以尚未能作有效的測 試。其次是對於所蒐集到的網域資訊,目前 僅是用在組態管理方面,對於在故障管理 方面的資訊再利用,也都還有待努力。另外 在多重網域的效能方面,我們將受管網域 切割成兩個子網路之後,發現其效能幾乎 提高了一倍,但是資料會診所花費的時間 比單一網域的架構下要多一些,因此在多 個交換機的 ATM 網路環境中如何切割子網 路才能獲得較好的系統效能而不致花費太 多的會診時間也都有待更進一步的研究。 五、參考文獻

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