网络管理实验指导书

实验一学习环境搭建

一、实验目的及要求：

1. 了解网络管理的基本功能。

2. 了解网络管理的基本模型和组成。

3. 了解在Eclipse中建立SNMP4J工程。

4. 了解SNMP服务的安装和配置方法。

二、实验任务：

1．学会在windows xp中安装SNMP服务并配置SNMP代理

2．学会建立SNMP4J的Java工程

3．掌握命令行程序SnmpRequest的使用方法

三、实验学时：4学时

四、实验内容：

SNMP网络管理定义了5种报文操作：

GetRequest操作：用于管理进程从管理代理上面提取一个或者多个MIB参数值，这些参数都是在管理信息库中被定义的。

GetNextRequest操作：从管理代理上面提取一个或多个参数的下一个参数值。

SetRequest操作：设置管理代理的一个或多个MIB参数值。

GetResponse操作：管理代理返回一个或多个MIB参数值，它是前面三种操作中的响应操作。

Trap操作：这是管理代理主动向管理进程发出的报文，它标记出一个可能需要特殊注意的事件的发生，例如重新启动可能就会触发一个Trap陷阱。

团体（Community）也叫做共同体，利用SNMP团体可以将管理进程和管理代理分组，同一团体内的管理进程和管理代理才能互相通信，管理代理不接受团体之外的管理进程的请求。在Windows操作系统中，一般默认团体名为“public”，一个SNMP管理代理可以是多个团体的成员。

要对安装Windows操作系统的计算机进行SNMP网络管理，则在该计算机上必须安装SNMP服务，Windows系统的SNMP的功能如下：

工作在任何运行Windows、TCP/IP、IPX/SPX的计算机上；

用主机名和IP地址识别管理工作站（报告和接收）；

处理来自SNMP管理系统的状态信息请求；

在发生陷阱的时候，将陷阱报告给一个或者多个管理工作站。

1.1 Windows提供的网络管理功能

为提供基于SNMP的Windows域服务器、Web服务器、数据库服务器以及电子邮件服务器的管理，Windows在推出TCP/IP-32 For Windows协议族时包含了一个SNMP服务软件，可以安装在Windows服务器或者工作站上，接收或者发送SNMP请求、响应或者通知。SNMP 在Windows中以系统服务组件的形式存在，可以使用“服务”管理工具来进行控制。

SNMP股务在Windows的默认安装时并不会自动安装，需要手动安装。以Windows XP 系统为例，SNMP服务的安装有以下几个步骤。

(1)右击“网上邻居”图标，在弹出的快捷菜单中选择“属性”选项，弹出“网络连接”窗；

(2) 选择“高级”一“可选网络组件”命令，弹出“Windows可选的网络组件向导”对话框，如图3-2所示。在窗口中选中“管理和监视工具”复选框。

(3)单击对话框中的“详细信息”按钮，弹出“管理和监视工具”对话框，其中包含“WMI SNMP提供程序”和“简单网络管理协议”两个复选框，如图3-3所示。

(4)将WindowsXP安装盘插入光驱中，单击“管理和监视工具”对话框中的“确定”按钮，然后单击“Windows可选的网络组件向导”窗口中的“下一步”按钮，开始安装SNMP 服务。

(5) SNMP服务安装完毕以后，可以选择“控制面板”—“管理工具”—“服务”命令，打开系统服务窗口，查看已经安装的SNMP服务，发现相关的两个服务SNMP Service和SNMP Trap Service都已经启动，如图3-4所示。

(6)可以右击“SNMP Service”选项，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，在弹出的“SNMP Service的属性”对话框中设置SNMP服务的属性或控制SNMP服务的启动，如图3-5所示。

在安装完SNMP服务以后，安装SNMP服务的主机就可以作为被管设备对外提供基于SNMP的网络管理功能，网络内的网络管理者可以利用SNMP管理该主机。

除提供SNMP服务外，还提供了应用编程接口SNMP API，主要由扩展代理编程接口、管理编程接口、实用程序编程接口和WinSNMP编程接口4部分组成。

①扩展代理编程接口：定义了SNMP服务和第三方SNMP扩展代理DLL之间的接口，用来解析由引入的SNMP PDU指定的变量绑定；

②管理编程接口：定义了第三方SNMP管理端应用程序与管理函数动态连接库之间的接口，第三方管理应用程序可以调用管理API实现发送SNMP请求报文、接收响应等管理操作；

③实用程序编程接口：简化SNMP数据结构的操作，提供在SNMP应用程序开发中有用的函数集；

④WinSNMP编程接口：为在Windows@平台下开发基于SNMP的网络管理程序提供了解决方案，提供了必须遵循的接口规范，规定了过程调用、数据结构和相关语法等。

编程接口所包含的具体函数以及具体函数的调用方法本书不详细介绍，有兴趣的读者请查阅相关资料。

1.2 SNMP4J简介

SNMP4J是Apache基于Java语言的开源项目，为SNMP编程提供了很好的框架，支持SNMPvl、SNMPv2c和SNMPv3版本。SNMP4J既支持编写客户端程序，也支持编写服务器端程序；既支持命令的产生（网络管理者），也支持命令的响应（网络管理代理）。SNMP4J 的源码包可以到www. snmp4j．org下载。

SNMP4J具有以下特征。

①SNMPv3支持基于MD5和SHA的认证和基于DES、AES 128、AES 192和AES 256的私密性支持；

②具有可插拔的消息处理模型(Message Processing Model)，支持MPvl (Message Processing version l)、MPv2c(Message Processing version 2 with community)相MPv3 (Message Processing version 3);

③具有可插拔的传输映射(Transport Mapping)，支持到传输协议UDP和TCP的映射；

④具有可插拔的超时模型(Timeout Model)；

⑤支持同步或者异步的请求；

⑥既支持命令产生器，也支持命令响应器；

⑦支持基于Log4J的日志处理；

⑧支持多线程。

SNMP4J的类能够创建、发送和接收SNMPvl／v2c／v3消息（包括消息头和PDU载荷）。在SNMP4J的包中主要包含3组类和接口。

①SNMP消息和目标(target)创建的类；

②SNMP消息发送（命令的产生）的类；

③SNMP消息分发（命令的响应）的类。

如图3-6所示的包图显示了SNMP4J核心编程接口的包之间的依赖关系。通常编程人

员只需要使用org. snmp4j包和org. snmp4j．smi包中的类。图中包含以下6个包。

①org. snmp4j．smi包：提供了表示SMIvl／v2数据类型的类，也包含一些基本的ASN.1的原始数据类型，这些类型能够以BER(Basic Encoding Rules，基本编码规则)中解码或者编码为BER；

②org. snmp4j. asnl包：提供了ASN.1格式的值和BER编码的传输语法之间的映射；

③org. snmp4j．event包：SNMP4J的事件处理包，允许内部或者外部的模块侦听SNMP4J 内部事件，如处理SNMP响应消息；

④org. snmp4j．mp包：消息处理包，负责SNMP消息的发送和分发；

⑤org. snmp4j．security包：实现SNMP消息认证和私密性的包；

⑥org. snmp4j．transport包：提供SNMP传输协议映射的包，使用传输映射指定的传输协议来发送和接收字节消息。

如图3-7所示的类图显示了org. snmp4j包中最主要的类及其之间的关系。

通过上面的介绍，可以对SNMP4J有一个概貌性的了解，其实现细节在后续章节中还会详细介绍。

1.3 建立SNMP4J的Java工程

SNMP4J是基于Java语言的SNMP实现，可以在Eclipse等Java集成开发环境中建立一个SNMP4J的工程，从而建立开发、测试和跟踪运行的Java环境，便于后续章节中SNMP 协议知识的学习。

在Eclipse中建立SNMP4J工程有以下几个步骤。

(1) 安装Java环境JDK，JDK可以到http://java. sun. com/javase/downloads/index.jsp下载。

(2) 下载并解压缩Eclipse，Eclipse可以到www. eclipse. org下载。

(3) 双击Eclipse图标，运行Eclipse，选择File—New—Project命令，弹出New Project 对话框，如图3-8所示，选择Java Project选项，然后单击Next按钮，进行下一步操作。

(4) 在转换后的New Java Project对话框中，输入新建Java工程的名称，如“SNMP”，其他采用默认选项，然后单击Next按钮，进行下一步操作，如图3-9所示。

(5) 在转换后的New Java Project对话框中选择默认设置，然后单击Finish按钮，完成新的Java工程的创建，如图3-10所示。

(6) 在新建的Java工程中，选择File—New—Folder命令，建立一个新的文件夹，用来存放Eclipse自动编译后生成的二进制类文件，例如名字为“build"，如图3-11所示。然后单击Finish按钮，完成文件夹的创建。

(7) 解压缩SNMP4J软件包，将源码目录和库文件(jar文件)通过资源管理器复制到新建的Java工程目录下，如图3-12所示。

(8) 选中新建的Java工程，选择Project—Properties命令，在弹出的Properties for SNMP 对话框中选择Java Build Path选项，在Source选项卡中的Default output folder文本框中输入“SNMP\build”，注意，“SNMP”为新建Java工程的名字，而“build”为新建文件夹的名字，如图3-13所示。

(9) 在Properties for SNMP对话框中，打开Libraries选项卡，看到需要的库只有Java 运行环境的基本库，没有SNMP4J需要的log4j．jar，单击Add Library按钮，如图3-14所示。

(10) 在弹出的Add Library对话框中选择User Library选项，然后单击Next按钮，进行下一步操作，如图3-15所示。

(11) 在转换后的Add Library对话框中，单击User Libraries按钮，如图3-16所示。

(12) 在弹出的对话框中，单击New按钮，如图3-17所示。

(13) 在弹出的New User Library对话框中，输入用户库的名称，如“log4j”，然后单击OK按钮，完成用户库的建立，如图3-18所示。

(14) 选中新建的用户库log4j，然后单击Add JARs按钮，选择新建Java工程所在文件夹下库文件所在目录中的库文件log4j．jar，如图3-19所示。

(15) 选中新建的用户库log4j前面的复选框，然后单击Finish按钮。

(16) 在Properties for SNMP对话框中，单击OK按钮，完成对新建Java工程属性设置。

实验二使用网络实用程序监视网络运行状况

一、实验目的及要求：

1. 掌握Windows系统命令行方式的使用技巧。

2. 掌握Windows系统常用网络实用程序的使用方法。

3. 能够使用Windows系统常用网络实用程序监视网络运行状况。

二、实验任务：

1. 检查链路是否工作正常

2. 测试对方计算机MAC地址

3. 实现IP地址和MAC地址绑定

4. 设置并查看当前计算机的TCP/IP参数

5. 查询域名信息

6. 使用net命令查看工作组信息

三、实验学时：2学时

四、实验内容：

相对于图形化方式而言，采用命令行方式进行主机管理简单易用、灵活方便，在Windows 系统中提供了对命令行的支持和相应的网络实用程序，使用其诊断网络故障和进行网络维护是最基本和最方便的一种方法。

1. 命令行的使用

（1）进入命令行模式

命令行工具是运行在cmd.exe命令解释程序的提示符下的，要打开命令提示符，常用的方法如下：

点击“开始”→“运行”→输入“cmd”并按回车键。

点击“开始”→“程序”→“附件”→“命令提示符”

（2）命令行中的使用技巧

Windows系统在命令行方式中附带了一些特别功能，以提高管理员的操作效率：

①在命令行查看帮助

Windows系统对相应命令提供了比较完备的帮助信息，要获得某命令的帮助信息，可以在命令行模式下，输入“CommandName /?”

②自动记忆功能

已经在命令提示符下输入的多条命令会在系统中自动记录下来，当调用前面或后面的命令时，只需要按键盘上的“↑”和“↓”两个方向键即可。

③快捷键的使用

“Esc”键可以清除当前光标所在的那行命令。

“F7”键以图形列表框形式显示曾经输入的命令，可以通过“↑”和“↓”进行选择。每个曾经输入的命令前面都有一个编号。

“F9”键会提示输入曾经命令的编号，输入后就可以直接运行该命令。

“Ctrl+C”键可以终止命令运行。

“Alt+F7”键可以删除保存命令的历史记录。

2. Ping命令

简单的说，Ping就是一个测试程序，如果Ping运行正确，大体上就可以排除网络访问层、网卡、Modem的输入输出线路、电缆和路由器等存在的故障，从而减小了问题的范围。但由于可以自定义所发数据报的大小及无休止的高速发送，Ping也被某些别有用心的人作为DDOS（拒绝服务攻击）的工具，例如许多大型的网站就是被黑客利用数百台可以高速接入互联网的电脑连续发送大量Ping数据报而瘫痪的。

Ping命令的基本使用格式是：

ping IP地址或主机名

Ping命令后还可以有其他的参数，下面对常用的几个参数进行说明。

-t：连续对IP地址执行Ping命令，直到被用户以Ctrl+C中断。

-a：以IP地址格式显示目标主机网络地址

-n count：指定要Ping多少次，具体次数由count来指定，默认值为4。

-l size：指定Ping命令中发送的数据长度，默认值是32字节。

3. ARP命令

ARP是一个重要的TCP/IP协议，并且用于确定对应IP地址的网卡物理地址。ARP命令主要用来查看本地计算机或另一台计算机的ARP高速缓存中的当前内容。此外，利用ARP 命令，也可以用人工方式输入静态的网卡物理/IP地址对，有助于减少网络上的信息量。

按照缺省设置，ARP高速缓存中的项目是动态的，每当发送一个指定地点的数据报且高速缓存中不存在当前项目时，ARP便会自动添加该项目。一旦高速缓存的项目被输入，它们就已经开始走向失效状态。

ARP命令后还可以有其他的参数，下面对常用的几个参数进行说明。

arp -a或arp –g：用于查看高速缓存中的所有项目。-a和-g参数的结果是一样的，多年来-g一直是UNIX平台上用来显示ARP高速缓存中所有项目的选项，而Windows用的是arp -a（-a可被视为all，即全部的意思），但它也可以接受比较传统的-g选项。

arp –a IP：如果有多个网卡，那么使用arp -a加上接口的IP地址，就可以只显示与该接口相关的ARP缓存项目。

arp -s IP 物理地址：可以向ARP高速缓存中人工输入一个静态项目。该项目在计算机引导过程中将保持有效状态，或者在出现错误时，人工配置的物理地址将自动更新该项目。

arp -d IP：使用本命令能够人工删除一个静态项目。

4. Netstat命令

Netstat命令有助于我们了解网络的整体使用情况。它可以显示当前正在活动的网络连接的详细信息，例如显示网络连接、路由表和网络接口信息，可以让用户得知目前总共有哪些网络连接正在运行。

netstat –n：显示所有已建立的有效连接。

netstat –s：本选项能够按照各个协议分别显示其统计数据。如果应用程序（如Web浏览器）运行速度比较慢，或者不能显示Web页之类的数据，那么我们就可以用本选项来查看一下所显示的信息。我们需要仔细查看统计数据的各行，找到出错的关键字，进而确定问题所在。

netstat –e：本选项用于显示关于以太网的统计数据。它列出的项目包括传送的数据报的总字节数、错误数、删除数、数据报的数量和广播的数量。这些统计数据既有发送的数据报数量，也有接收的数据报数量。这个选项可以用来统计一些基本的网络流量）。

netstat –r：本选项可以显示关于路由表的信息，除了显示有效路由外，还显示当前有

效的连接。

netstat –a：本选项显示一个所有的有效连接信息列表，包括已建立的连接（ESTABLISHED），也包括监听连接请求（LISTENING）的那些连接。

5. Net Services

许多服务使用的网络命令都以“net”开头。使用net命令可以轻松的管理本地或者远程计算机的网络环境，完成各种服务程序的运行和配置，也可进行用户管理和登陆管理等。要看到所有可用的net命令的列表，可以在命令提示行键入“net /?”。

在命令行键入“net help command”，可以在命令行获得net命令的语法帮助。例如，关于net accounts命令的帮助信息，可键入“net help accounts”。

所有net命令都接受/y（是）和/n（否）命令行选项。例如，net stop server命令将提示用户确认停止所有依赖的服务器服务，而net stop server /y通过自动回答“是”而无需确认并关闭服务器服务。

如果服务名包含空格，需使用引号将文本引起来。

6. PathPing命令

该路由跟踪命令结合了ping和tracert命令的功能，可提供这两个命令都无法提供附加信息。经过一段时间pathping命令将数据包发送到最终目标位置途中经过的每个路由器，然后根据从每个跃点返回的数据包统计结果。因为pathping显示指定的所有路由器和链接的数据包的丢失程度，所以用户可据此确定引起网络问题的路由器或链接。

pathping命令的基本使用格式是：

pathping IP地址或主机名

实验三使用系统监视工具监视网络性能

一、实验目的及要求

1. 了解网络的性能指标和网络性能的测量方法。

2. 掌握Windows性能监视器的使用方法。

3. 掌握Windows网络监视器的使用方法。

二、实验任务

1. 使用Windows性能监视器。

2. 使用Windows网络监视器。

三、实验学时：2学时

四、实验内容

1. 网络性能指标

网络性能测量工具可用于评价和分析网络性能，不同的测量工具可能采用不同的测量指标。ITU的SG13工作组和IETF的IPPM WG工作组对IP网络性能参数的定义进行了标准化，并将其不断完善。

其中，ITU的SG13工作组对IP网络性能参数的定义有：

业务可用性（IP Service Availability）

IP包传输延迟（IP Packet Transfer Delay，IPTD）

IP包丢失率（IP Packet Lass Rate，IPLR）

IP包时延变化（IP Packet Delay Variation，IPDV）

IP包误差率（IP Packet Error Rate，IPER）

虚假IP包率（Spurious IP Packet Rate）

流量参数（Flow Related Parameters）

2. 网络性能测量方法

（1）主动测量

主动测量是在测量点上利用测量工具有目的的将探测包注入IP网络来判断服务器或应用从网络所能够获得的服务能力从而分析网络的性能。主动测量可以查验端到端的IP网络的可用性、延迟和吞吐量等性能参数。采用主动测量的工具有IxChariot、PingER等。

主动测量能够根据不同的需要控制探测包，如包大小、包类型、流量特征、采样频率、调度方法、被监视的路径和函数等，所以主动测量可以灵活、机动的进行端到端的性能测量。

（2）被动测量

被动测量是指在路由器、交换机或服务器等设备上利用测量工具监视经过它的流量的测量方法，不需要产生多余流量。采用被动测量的测量工具可以是专用的，如Sniffer、Ethereal、MRTG等；也可以是嵌入到路由器、交换机或服务器系统中的，如Cisco Enterprise Accounting for NetFlow，或使用RMON、SNMP的网络管理软件等。

从理论上讲被动测量不增加网络上的流量，不会增加网络负担。但实际上由于被动测量采用轮询的方法采集数据、陷阱或告警等因素，并且实时采集到的数据可能会非常大，因此也会产生很大的流量。

实验四基于snmp4j的mib浏览器的设计与实现

一、实验目的及要求

1、进一步加深对于网络管理和SNMP协议知识的理解

2、掌握MIB浏览器的使用方法，了解了信息模型的组织结构

二、实验任务

在开源软件JMIBBrowser的基础上，设计并实现一个基于SNMP4J的MIB浏览器，为网络管理员提供可视化的界面，按照SNMP协议中规定的操作来操纵被管设备的MIB的值，使网络管理员可以方便地管理网络中的设备。

三、实验学时：8学时

四、实验内容（自由开发）

1. 功能分析

●能够访问指定网络设备的指定端口提供的SNMP服务

●能够解析定义MIB规范的RFC文档，生成MIB树的结构

●支持以标准的方式操作MIB树中的MIB对象

●对MIB对象的标准操作方式支持SNMP多个版本中的常见操作

●提供方便网络管理员操作的图形化用户界面

●基于SNMP4J设计与开发，充分利用SNMP4J提供的编程接口

2. 系统设计

被管设备被管设备被管设备