周松斌 史孝波 吴熠铭 黄可嘉

（1.华南理工大学机械与汽车工程学院 2.广东省自动化研究所）

1 引言

近年来，互联网呈加速发展态势，随着网络规模不断扩大，网络系统复杂性和异构性日益突出，对网络设备（如交换机、路由器、防火墙等）管理提出了新的挑战。并且我国已成为网络攻击的最大受害国，网络安全形势严峻，使得网络设备管理的重要性更加突出。

网络设备管理通常采用带内管理（In-Band Management），常见的网络管理方式有 SNMP协议管理、RMON管理、基于WEB的网络管理、Telnet方式等[1～3]。带内管理是基于有线方式接入的，管理与数据共用同一通道，若病毒、黑客攻击、设备掉电、宕机导致网络堵塞或系统瘫痪，则无法实施管理。

带外管理（Out-of-Band Management）的提出为设备管理维护提供了新的手段和方法[4]。它提供了网络管理的紧急通道，可以避免数据通道堵塞、设备管理失效等问题。

此外，随着网络建设的高速发展，网络设备所在地分散，缺乏统一的管理平台，人工管理维护效率低、成本高，这对网络管理提出新的要求。

通过物联网技术中的无线方式，可以远程连接各种设备，使在任何地点都可以轻松管理各类物联设备。针对一些网络设备具有Console控制端口，利用该端口可以对该网络设备进行配置、故障诊断、安装调试、日常监测和维护。本文提出一种网络设备物联技术，基于该技术实现网络设备的带外管理，解决数据通道堵塞、设备管理失效和设备分散管理难题。

2 网络设备物联技术

2.1 基于物联技术的网络设备连接方法

一般网络设备都有 Console控制端口，通过Console线连接至配置用计算机的串口，配置用计算机通过超级终端软件连接后，可以对Console控制台进行操作。数据传输单元（Data Transfer Unit，DTU）一般指内部集成TCP/IP协议栈，用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据，通过无线通信网络进行传送的无线透明传输终端设备。它也是物联网（Machine-To-Machine，M2M）技术常用的设备。

结合上述设备特点，采用DTU设备对网络设备实现远程连接。如图1所示，DTU通过232串口连接网络设备的Console端口，通过无线通信网络上网，使用TCP/IP协议与后台网络设备管理软件连接。

图1 网络设备连接方法

2.2 连接流程

后台网络设备管理软件内嵌TCP/IP服务端，使用无线Modem模块发送包含服务器IP地址和TCP/IP服务端接收端口的启动短信给网络设备连接的DTU；该DTU接收到启动短信后，解析出IP地址和服务端接收端口，使用TCP/IP协议进行连接；DTU与后台网络设备管理软件建立起连接后，后台网络设备管理软件就可以对网络设备的 Console口进行操作。

网络设备管理软件输送的命令，由TCP/IP协议进行打包，利用透明传输协议送到网络设备的Console口。利用DTU设备和其内嵌的透明传输协议远程输送命令，就像直接使用超级终端软件在控制台上输入一样。

3 测试及分析

3.1 兼容性问题

网络设备的Console端口及协议都是基于有线方式设计，而物联网技术的无线方式，是基于无线通信网络，存在网络数据分包、通讯延时不一致等问题。因此，网络设备的物联技术需要测试无线通信技术、透明传输技术与有线Console端口协议的兼容性。

3.2 测试和分析

为测试网络设备无线物联方式的有效性和兼容性，采用路由器CISCO2600，进行无线物联方式下和有线连接方式下的实验。

无线物联方式下，DTU采用基于移动通信网络的 GPRS制式，按照图 1所示方法连接，路由器Console端口和DTU串口波特率设置一致，后台网络设备管理采用TCP/IP服务端软件模拟。TCP/IP服务端软件实现与DTU的连接、路由器命令输入和路由器回传信息的显示。有线连接方式下，用串口线直接连接路由器Console端口和配置用计算机的串口，采用超级终端软件进行路由器命令输入和路由器回传信息的显示。

串口波特率设置为 9600b/s。无线物联方式下，启动路由器，TCP/IP服务端软件接收字符数为2679，接收窗口收到信息如图2 所示。与有线方式比较，接收的字符数是一致的。

图2 TCP/IP服务端软件截图

通过TCP/IP服务端软件传送命令，计算路由器回传信息的字符数和命令的有效性，测试结果如表1所示。

表1 无线物联方式下路由器常用命令的测试

其中，命令有效性是指在TCP/IP服务端软件上输入该命令，路由器正确响应。通过与有线方式比较，接收的字符数是一致的。实验还分别进行了 4800b/s和19200b/s波特率下的测试，接收数据与有线方式一致，所测试命令都有效。

测试结果表明网络设备无线物联方式是可行和有效的。

4 技术展望

结合物联技术和移动通信技术，利用网络设备自带的Console端口和管理协议，以及DTU的无线透明传输功能，采用DTU连接网络设备Console控制端口，实现网络设备无线物联。

实验验证了该技术的可行性和有效性，基于该技术可组建网络设备智能管理系统。通过对网络设备进行物联组网，对分散各地的网络设备进行统一管理。如图3 所示，后台网络设备管理软件实现对多台DTU接入和网络设备的管理。

图3 基于物联网技术的网络设备管理系统

智能管理系统可实现以下功能：

① 集中式管理：统一下达管理配置命令；

② 实时监测：实时监测运行状况、流量等；

③ 远程重启：重启设备、远程维护。

此外，还可开展分级授权管理、故障告警、网络攻击分析等新型的智能维护和故障诊断功能。网络管理系统变被动服务为主动服务，这将提高网络设备管理维护效率，降低运营成本，提高网络服务的质量。

[1]李晓宾,李淑珍.一种基于SNMP的WEB网络管理系统的设计与实现[J].微计算机信息,2010(6):142-146.

[2]李馥娟.SMON技术在交换式网络管理中的应用研究[J].计算机时代,2009(7):11-14.

[3]葛蓁.基于 Telnet协议的网络设备自动管理系统研究[J].软件导刊,2011(6):100-102.

[4]金鑫.IT设备带外管理研究与实践[J].电信科学,2011(9):114-121.