基于MRTG的網(wǎng)絡流量監(jiān)測研究與應用
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1 SNMP協(xié)議
簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(Simple Network ManagementProtocol，SNMP)是基于TCP／IP的互聯(lián)網(wǎng)管理協(xié)議，它是由SGMP協(xié)議發(fā)展而來的。SNMP定義了傳送管理信息的協(xié)議消息格式及管理站和設備代理之間進行消息傳送的規(guī)程，能對互聯(lián)網(wǎng)中不同類型的設備進行監(jiān)控和管理。Internet上的SNMP運行在TCP／IP協(xié)議族之上，但是其傳輸層協(xié)議采用的是無連接的UDP而不是TCP。
基于SNMP的網(wǎng)絡管理模型包括四個關鍵元素：網(wǎng)絡管理站(NMS)、管理代理(Agent)、管理信息庫(MIB)和網(wǎng)絡管理協(xié)議。SNMP采用了C／S模型的特殊形式——代理／管理站模型，對于網(wǎng)絡設備的管理是通過管理工作站與SNMP代理間的交互工作完成的。其工作原理如圖1所示。
Agent是常駐在被管對象上的軟件，它接收來自NMS的指令和發(fā)送響應信息，操作MIB并對網(wǎng)絡設備進行監(jiān)控和配置。NMS和Agent通過發(fā)送SNMP消息進行通信。SNMP協(xié)議提供了Get，Set和Trap三類操作。SNMP協(xié)議利用UDP協(xié)議的161／162端口進行通信。在SNMP中，采用了符合ASN.1(AbstractSyntax Notation)規(guī)范的對象標識方法OID(ObjectIdentifier)，以此來惟一地標識網(wǎng)絡所需管理的對象或對象組。如IP協(xié)議的OID為{1，3，6，1，2，1，4}。
SNMP從產(chǎn)生到現(xiàn)在一共發(fā)展有3個主版本，分別為SNMPv1，SNMPv2和SNMPv3。其中SNMPv2又分為若干個子版本，其中SNMPv2c應用最為廣泛，它在計數(shù)時使用了64位字長，而SNMPv1使用的是32位。
2 MRTG的工作原理及組成
MRTG(多路由器流量圖示器)是一個基于SNMP協(xié)議的監(jiān)控網(wǎng)絡流量和主機資源的開放源代碼的管理工具。它通過SNMP請求得到被監(jiān)控對象的流量信息，將這些流量信息以PNG格式的圖形表示，并將包含這些圖形的HTML文檔通過Web方式顯示給用戶，非常直觀地顯示流量負載。
MRTG是用Per1和C編寫的，可以工作在Unix和Windows NT環(huán)境下。MRTG的Perl腳本用以使用SNMP來讀取路由器的流量信息，性能高的C程序則用來記錄負載數(shù)據(jù)，創(chuàng)建代表被監(jiān)控網(wǎng)絡連接的圖形，這些圖嵌入在Web頁面中。除了獲得每天的詳細信息之外，MRTG還可以創(chuàng)建前7天、前4個星期甚至前12個月內(nèi)網(wǎng)絡流量的直觀表示。
MRTG主要由4個模塊組成：
基礎模塊 包括定義SMI要求的數(shù)據(jù)結構，并提供相應的方法通過SNMP操作獲取被管對象信息的SNMP模塊和MRTG支持模塊。
日志文件 MRTG使用的日志文件以ASCII文本形式來記錄測得的流量數(shù)據(jù)，日志文件由Rate Up模塊進行更新。
日志更新和繪圖工具 在該模塊中，MRTG使用C語言程序來完成日志文件的更新和統(tǒng)計圖形的生成，與原來用Perl實現(xiàn)相比，大大提高了效率。
配置和網(wǎng)頁組織工具 MRTG提供了相關的配置文件生成工具cfgmaker和網(wǎng)頁組織工具indexmaker。通過運行cfgmaker，利用SNMP協(xié)議讀取被管設備中的對象信息，自動生成該設備的框架配置文件。Index-maker通過讀取配置文件中的Target描述獲得對象信息，并用這些信息組織成該對象的HTML頁。
3基于MRTG的流量監(jiān)測的實現(xiàn)與分析
3.1 MRTG的安裝
MRTG是用Perl編寫的，它的運行需要Perl的支持，所以在安裝MRTG之前必須下載并安裝Perl語言。由于MRTG的流量監(jiān)測是基于Web頁面的，必須安裝Web服務器軟件，在這里選擇了運用非常廣泛的Apache。在安裝MRTG時，選擇了目前比較穩(wěn)定的版本MRTG-2.12.2。
3.2 MRTG的配置
MRTG的配置是實現(xiàn)對網(wǎng)絡流量監(jiān)測的關鍵，而MRTG的配置信息都保存在mrtg.cfg文件中，對MRTG的配置實際上就是生成和配置mrtg.cfg文件。
在配置系統(tǒng)之前，需要收集以下信息：被監(jiān)控設備的IP地址或主機名；如果還想監(jiān)測除字節(jié)流量以外的其他信息，需要知道設備的SNMP OID；最后還要知道所監(jiān)控設備的SNMP共同體認證名(community string)信息，缺省值是public。
MRTG的配置信息都是保存在mrtg.cfg文件中的，創(chuàng)建該文件并且在其中定義希望的監(jiān)控特性。一般不需要直接手工編輯該配置文件，因為MRTG軟件包提供有cfgmaker配置工具，根據(jù)運行參數(shù)可以自動生成mrtg.cfg配置文件。
首先在www服務器的Document Root目錄下創(chuàng)建一個子目錄用來存放MRTG生成的統(tǒng)計文件，這里假設apache是默認安裝，因此Document Root在／var／www／html目錄下創(chuàng)建子目錄mrtg。下面就生成MRTG配置文件：
這里的一global參數(shù)表示后面的選項是對后面指定的設備都是有效的(如果希望對多個設備進行監(jiān)控時，該參數(shù)就會發(fā)生作用)。WorkDir用來指示MRTG的工作目錄；Options用來指定一些特定的選項，這里的grow-right，bits是用來指定默認options配置的，對于常見的應用來說默認options配置就可以滿足需求了。
3.3設備端口流量監(jiān)控
可以手工生成配置文件，但對于一般情況，可以使用MRTG自帶的腳本來生成配置文件，如：
前面提到，SNMPv1是使用32位字長進行計數(shù)，因此如果采集間隔是5 min，所能正確表示的最大流量應該是：
因此，如果鏈路流量在接近或超過此數(shù)值時，計算出來的結果不再準確，這時候便只能使用SNMPv2計數(shù)器，在配置MRTG腳本，可以使用public@x.x.x.x.：：：：：2來指定讀取SNMPv2的MIB值。
3.4 PING時延監(jiān)控
在進行PING時延監(jiān)控時，我們使用了另一個Perl腳本mrtg-ping，同時也可以監(jiān)控丟包率，配置文件如下：
從以上例子可以看出，MRTG的監(jiān)控對象就是Target語句后的內(nèi)容，這里可以是SNMP的MIB對象，也可是執(zhí)行腳本得到的數(shù)值。由此可以看到，MRTG監(jiān)控的可擴充性非常好，可以自己編寫腳本來獲得感興趣的數(shù)據(jù)，如服務器CPU利用率、內(nèi)存利用率、磁盤空間、DNS服務器查詢次數(shù)、Cache服務器Hit次數(shù)、甚至CPU溫度等，MRTG都可將它們用直觀圖表呈現(xiàn)出來。
4結語
綜上所述，MRTG在網(wǎng)絡管理中的應用是非常有效的。我們只要靈活運用SNMP查詢工具、系統(tǒng)狀態(tài)檢測工具，配合Per1編寫傳回字符串處理程序，即可完成MRTG的外掛程序，最后再搭配合適的MRTG配置命令即可產(chǎn)生另類實時流量統(tǒng)計圖表。因此，對MRTG的應用和持續(xù)開發(fā)，不但可以幫助網(wǎng)絡管理員隨時掌握網(wǎng)絡系統(tǒng)和設備運行狀態(tài)，還可以降低企業(yè)或組織的網(wǎng)絡設備維護成本。
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