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2008年IEEE亚太服务计算大会

基于Web的嵌入式SNMP网络管理管理器的设计与实现

2008年IEEE亚太服务计算大会

吴信义 1朱勇 3

武汉科技大学计算机学院

中国武汉lily_wu2007@yahoo.com.cn ¹

zy@wuse.edu.cn 3

邓小龙 2

北京邮电大学电信软件工程中心

中国北京shannondeng@yahoo.com.cn ²

摘要

随着计算机技术的飞速发展，嵌入式系统已广泛应用于许多工业领域。并且这些应用使得传统的个人计算机中央计算机模式转变为嵌入式设备中心模式成为可能。如今，将基于Web的SNMP管理器嵌入嵌入式设备是网络管理研究的一个热点，具有重要意义。在本文中，我们介绍了基于SNMP Agent和Web模式的嵌入式网络管理体系结构。它将在SNMP模式下强化网络管理的丰富功能，并在有限的资源范围内扩展嵌入式设备的应用范围。然后，我们还得出了关键研究技术和发展政策的结论，以获得一些宝贵的经验，并对嵌入式网络管理中SNMP的实现有了新的认识。

关键词 - 网络管理;SNMP;基于网络的;嵌入式系统

介绍

随着计算机和通信技术的快速发展，计算机网络已经扩展到我们日常生活的几乎领域，如数字家庭中的智能家电，移动中的无线传感器网络，工业自动化中的控制网络等等。嵌入式智能网的典型应用[1]。而这一发展创造了越来越多的需求

嵌入式设备的网络管理。它已经从基于PC的纯SNMP [2]管理转变为嵌入式网络管理模式。这是因为嵌入式设备的资源有限，在嵌入式设备中实现SNMP协议会有一些困难。但本文采用嵌入式Web服务器模块，嵌入式Linux，嵌入式JVM等在嵌入式设备中实现嵌入式SNMP管理端的一些新方法。

在本文中，我们以applet形式将SNMP管理器结束模块添加到嵌入式设备中的嵌入式Web服务器，以提供SNMP管理操作的主要功能，例如Get！Set和Trap。它将丰富嵌入式的功能

SNMP Agent软件使软件功能更强大，为嵌入式领域的SNMP协议的实现提供了一些宝贵的工程经验。

背景知识

• 1. 网络管理和SNMP

OSI定义了网络管理系统的基本模型。该模型按逻辑分为三个部分：托管对象，管理器和管理协议。经理负责发送所有控制和管理命令。被管对象由剥离通信设备组成，包括设备的工作状态和工作参数，其中每个参数也是一个被管理对象。在OSI定义的网络管理系统模型中，

有一个代理负责在每个网元（称为OSI管理对象）上执行管理任务。在整个网络中对集中式网络管理进行计费存在一个或多个管理者，通常称为网络控制中心。网络管理协议用于统一网络控制中心与被管理对象的管理代理进程之间的通信，网络管理进程通过SNMP协议和其他网络管理协议对网元进行管理。

自从它发生在20世纪80年代以来，SNMP的使用已经非常国外，并且它已经成为事实上的计算机网络管理的标准。SNMP是一种基于TCP / IP网络的应用层协议[6]。SNMP定义管理器和托管对象代理之间的关系，即社区。运行管理器进程与其他网元通信并通过SNMP管理网元的网管站使用的软件称为SNMP应用实体。几个应用程序实体和SNMP组成了社区。SNMP的管理信息结构在Internet上定义了SMI（管理信息结构）和MIB（管理信息库）。脉冲SNMP的两部分组成了整个SNMP协议。

嵌入式系统

嵌入式系统由微处理器，微控制器，一些硬件和软件组成，作为PC中的操作系统（OS），具有价格便宜，性能高的优点。它已广泛应用于手机，PDA和其他电子产品的控制核心。在不久的将来，嵌入式系统将成为智能数字家庭，移动和其他智能设备执行PC的关键核心。

根据嵌入式系统的定义

由英国电子工程师学会和IEEE提供的嵌入式系统是一些装置结合硬件和软件，用于控制，监控某些机器或工厂的运行，具有如下特点：

1. 执行某些特定功能。
2. 用周围的芯片构成内核。
3. 需要静态时间顺序和稳定性。
4. 自动回收操作。
5. 基于Web的嵌入式SNMP管理器的设计

在嵌入式设备中嵌入式SNMP管理器的设计中，为了管理设备中的SNMP代理并实现良好的移植，我们选择的嵌入式设备是UP-NETARM2410-S主板，由北京上升科技公司制造（http ：//www.up-tech.com）。三星制造的主板CPU为S3C2410，ARM9

支持SNMP和许多端口，如GPRS！USB！RJ45！INTER！GSM等。嵌入式Linux操作系统加载到主板的闪存中，它将在主板的内存上运行。Java虚拟机可以在Linux OS上运行，以执行嵌入式SNMP代理程序，这些程序采用Java Class文件格式。

基于Web的嵌入式SNMP管理器实现框架

根据目标系统的要求和嵌入式设备的硬件限制，我们设计了更多的管理结构细节，存储在板上运行的EWS（嵌入式Web服务器）中的SNMP管理器的管理骨架，以便在基于Web的模式下提供访问，并绘制了基于EWS的SNMP管理器网络管理实现框架，如图1所示。基于Web的SNMP管理器存储在EWS中的JAR文件中，下载到applet中的web浏览器中，包括MIB浏览器的Swing框架和Trap接收器。

图1.嵌入式SNMP管理器的实现框架

功能模型的嵌入式 SNMP管理器

在分析嵌入式SNMP管理器的性能和要求的基础上，应该涉及一些基本功能，如SNMP BER编码和解码模块，基于Web访问的UI（用户界面）模块，MIB解析和传输模块等。为满足嵌入式SNMP管理器的上述要求，其结构至少应包含五个部分（见图2）：

继续。例如，在嵌入式SNMP管理器项目中，PC的CPU是Intel处理器而目标嵌入式设备的CPU是SAMSUNG S3C2410，为了解决我们使用GNU编译器构建两个不同平台之间桥梁的平台差异。安装在PC的Redhat Linux上，在嵌入式设备上的嵌入式Linux中生成目标运行代码。

图2.嵌入式SNMP管理器的功能模型

履行 的 嵌入式 基于Web的模式中的SNMP管理器

实施政策

当前最发展的嵌入式软件模式基于主机 - 目标策略。主机 - 目标策略可以在图3中找到，其中目标嵌入式设备和主机（PC）通过串行端口，TAG或双绞线连接以进行通信。由于嵌入式设备资源有限，嵌入式软件的编码和测试总是在PC上进行，称为交叉编译和调试。在软件开发过程中，工程师编译目标软件的普通代码，如用C语言编写，Java编译成目标运行代码格式，可以在目标嵌入式设备上进行不同的CPU指令集。生成的目标运行代码不能在主机上承载，工程师使用串口线或双绞线将目标运行代码下载到目标设备。然后工程师可以通过串口输入一些命令来开始运行代码。主机 - 目标策略非常重要，它可以解决人类用于编程的PC与嵌入式设备中CPU的CPU差异，其中编程代码只能

图3.主机 - 目标实施策略

项目的真实发展情况包括以下信息：

主机操作系统：Redhat Linux 9，内核版本为2.4.20-8;

主机上的交叉编译器GCC：版本3.2.2;

JDK：版本1.5.1;

目标操作系统：内核版本为2.4.18-rmk7-pxal的嵌入式Linux。

关键技术 - 移植JVM

JVM的基本任务是加载java类文件并在类文件中执行字节码。从图4中可以看出，JVM由两部分组成：类文件加载器和承载引擎。承载引擎与设备上的操作系统密切相关，这使得PC上的普通JVM与嵌入式设备上的嵌入式JVM（EJVM）不同。为了在嵌入式设备中实现目标java SNMP代码，有必要在嵌入式设备上构建一个需要将PC上的普通JVM改编成EJVM的EJVM，这个过程通常称为“移植”。移植过程对于SNMP java代码在目标嵌入式设备（包括SNMP代理和SNMP管理器）上运行至关重要。

图4.嵌入式JVM的基本运行原理

在项目的过程中，选择用纯C代码编写的名为“Wonka”的EJVM来修改和交叉调试目标嵌入式设备，作为JVM的一部分功能，提供“Javac”命令。经过百次交叉调试，最终成功在UP-TECH2410板上执行嵌入式SNMP Agent java程序。

危急技术 - 三倍分层渐进发展

三层逐步开发模型（如图5所示）是为了满足软件工程引入的经典螺旋课程开发模型[4]。在项目开发过程中，从JDK无法获得一些所需的Java API类文件。安装在Redhat Linux 9上，我们在Redhat Linux 9中编写了一些shell脚本来运行在Windows平台上生成的已编译的java代码和JAR。这就是说在Windows中进行编程并在Redhat Linux中预先运行，在代码下载到嵌入式设备之前可以找到错误和错误以节省时间。在Redhat Linux中模拟运行SNMP管理器代码后，将其下载到实际的嵌入式设备进行最终调试，嵌入式SNMP管理器在UP-Tech嵌入式开发板上的Redhat Linux和ARM-Linux上均可运行良好在基于Web的模式下执行嵌入式网络管理。并且三层逐步开发模型是有效的，并且对于保护目标板中的重要Flash特别有用。

图5.三层渐进式开发模型

危急 技术配置 访问政策

众所周知，Java为应用程序提供了完整的安全框架，从编译到JVM，以保护Java核心API免受着名的“Sandbox”模型中的未授权访问（图6）。

图6.带签名的沙箱模型

在Java 1.0中，从Internet [5]下载的Applet被认为是不安全的，没有签名，不允许访问受保护的资源。但签名是随机访问的，并且不容易配置。SUN提出了一种基于访问策略的新安全模型（图7）。新模型通过JVM中存储的文件中的策略配置提供多层访问控制，这对于端口访问更有用，例如161和162 SNMP协议使用的端口。

图7.具有访问策略的沙箱模型

在项目的过程中，UP-Tech板上EJVM的名为“wonka.policy”的策略文件和Windows平台和Redhat Linux平台上的策略文件（ jdk jre lib security java.policy）都是配置为确保161端口和162端口可以

由Socket连接和信任，有一些细节：

//在java.policy中添加的策略

允许 java.net.SocketPermission '*: 161-', '听, 连接, 解决';

允许 java.net.SocketPermission '*: 162-', '听, 连接, 解决';

//在wonka.policy中添加了策略

允许 java.net.SocketPermission '*: 161-', '听, 连接, 解决';

允许 java.net.SocketPermission '*: 162-', '听, 连接, 解决';

//在SNMP管理器JAR文件中的my.policy中添加了策略

允许 java.net.SocketPermission '*: 161-', '听, 连接, 解决';

允许 java.net.SocketPermission '*: 162-', '听, 连接, 解决';

允许 java.security.SecurityPermission '提供';

允许 java.security.SecurityPermission '插入提供人。

总结和结论

针对嵌入式设备中SNMP网络管理技术和嵌入式Web管理技术的研究，结合当前网络管理领域的发展趋势和实验项目的需求，提出了一种新的基于Web的嵌入式SNMP管理器网络管理体系结构。及其在本文中的实现细节。

嵌入式基于Web的SNMP管理器网络管理体系结构结合了SNMP协议的良好性能和基于Web的模式的可见便利性。新的网络管理架构具有交叉平台管理，基于Web的管理，远程管理等优点。同时，网络管理架构将为嵌入式网络管理的实施提供一些有益的思路。未来基于网络模式的模型。

本文所取得的研究成果可归纳如下：

1. 本文提供了一个完整的实施框架

用于嵌入式网络管理以及将SNMP技术和Web技术结合在嵌入式设备中的关键模块和关键技术的一些细节。

1. 本文提出了基于Web模式的嵌入式网络管理各个环节的一些策略，以形成具有良好工程价值的原始模型。
2. 本文在嵌入式设备的有限资源中提供了嵌入式SNMP Agent和嵌入

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   资料编号：[19973]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word