基于EoC局终端网络管理的设计与实现

秦 琼，代少升，程鹏程

（重庆邮电大学 信号与信息处理重庆市重点实验室，重庆 400065）

0 引言

目前，随着电视业务的多方位扩展和三网融合的迫切需求，有线电视网的双向改造成为一种趋势，而EP⁃ON＋EoC[1]方案的提出，使得EoC技术在整个有线电视的双向改造中起到巨大作用。

现在，EPON＋EoC的网络管理方式未能达成一致。目前市场上采用的EPON＋EoC网络管理方式多样，主要分为两种方式：独立管理和综合管理。由于EoC的数量过多，独立网管方式在出现故障时需要较多维护人员手工判断故障原因，成本偏高。本文是在EPON＋EoC综合管理的情况下，提出一种将Agentx（Agent Extensibility）协议的主/副代理形式作为EoC局端与终端的代理方案，以实现对EoC的综合管理。该方案使EoC设备在不同的网元管理系统（Element Management System，EMS）中能高效、稳定地运行。

1 EoC网络模型

EoC是一种利用同轴电缆承载以太网解决最后100 m的技术，它主要是利用OFDM调制方法将由以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network，EP⁃ON）传来的以太网信号调制成与有线电视信号不同频段的信号[2]，在EoC局端加入信号混合器，将两种不同频段的信号进行混合，混合信号经过同轴电缆和分支分配器到达用户端，终端EoC将混合信号分离，输出信号分别接入PC和机顶盒，实现两种网络的融合与分离。

EoC采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用广电已有的同轴电缆实现数据、业务和视频的传输。各种EoC技术的网络拓扑结构大体相同，在对网络管理进行讨论时可以使用EoC局端设备和EoC终端设备这一模型。

2 Agentx协议的系统框架

由于简单网络管理协议（Simple Network Manage⁃ment Protocol，SNMP）扩展代理的分布广泛，加上各种扩展代理在此领域缺乏统一的标准，使它们很难在SNMP管理应用中占一席之地，Agentx协议[3-4]的出现则解决了这一问题。Agentx协议的引入，大大增强了网络管理系统对网络设备和应用管理的控制能力。Agentx协议扩展方式灵活，在网络管理中可随时添加或删除网络设备。

Agentx扩展代理由主代理和副代理组成。主代理能够接收标准的SNMP协议信息和多个复用的副代理信息，各副代理可以单独管理一个设备。SNMP扩展代理Agentx协议的结构框图如图1所示。

在Agentx协议中，主代理主要负责对网管发送的请求进行接收和应答，并对与之相连的各个副代理进行管理，副代理主要负责向主代理发起会话，并向主代理注册自己的MIB区域。Agentx协议提供了一种有效的注册和分发机制，副代理只负责完成注册区域内的代理功能。Agentx协议的作用是：对扩展代理结构的管理和对副代理所维护的管理信息库（Management Information Base，MIB）的管理。

除了Agentx以外，还有一种比较常用的扩展代理，即SNMP多路复用协议（SNMP MUltipleXing protocol，SMUX）。接下来将对上述两种协议进行对比。

3 Agentx协议的优势

Agentx协议是目前较先进的代理协议，它的引入顺应了网络管理系统的发展趋势，能大大提高网络系统的管理性能。

3.1 SMUX协议

SMUX协议结构图如图2所示。

SMUX协议[5]主要用来实现SNMP代理与用户进程的通信，它是通过面向连接的多路数据流，向应用层提供通信管道的会话管理协议。在SMUX协议中，用户进程被称为SMUX对等实体（SMUX Peer），负责对某个MIB模块进行管理。当网管发出请求信息时，客户端的主代理收到SNMP请求，根据SNMP请求中包含的MIB区域查找到相关变量并对SMUX Peer进行定位，最后将SNMP请求转换为SMUX Peer请求，发送给相应的SMUX Peer。SMUX Peer与SNMP代理是通过TCP端口199进行通信的。

3.2 Agentx与SMUX协议的比较

从运行效率、灵活性、可靠性和兼容性4个方面将Agentx协议和SMUX协议进行分析与比较：

1）在系统运行时，Agentx的效率更高。虽然SMUX比Agentx协议简单，但SMUX的编码更复杂，解码过程则耗时更多，并且不支持SNMPV2的Get-Bulk操作，而使用Get-Bulk就是为了更加有效地从SNMP Agent获取数据，SMUX的包格式与SNMP相似。Agentx规定了4类PDU用于进行主、子代理间的数据交换，使得扩展机制的管理更加灵活，而且它的包格式比SNMP的格式简洁，使得通信效率进一步提高。

2）在副代理在主代理上进行MIB注册时，Agentx的灵活性更好。首先Agentx协议将注册过程与索引分离，并采取自动分配索引；其次它可以随时添加或删除MIB模块，而SMUX协议需要网管在注册前必须把索引分配好。

3）在主代理与副代理通信时，Agentx的可靠性更高。Agentx有两种通信模式，一种是UNIX套接字模式，采取这种方式时，可以直接利用UNIX系统的安全机制来完成主代理与副代理的通信。另一种是TCP模式，采用这种方法时，主代理可以通过传输层来保证与子代理的通信。SMUX则采用明文密码传送的方式来完成代理与SMUX Peer之间的通信。很明显，前者的通信方式比后者的可靠性更高。

4）在与SNMP协议兼容方面，Agentx的开放性更好。Agentx协议与SNMP版本无关，不管主代理工作在哪个版本的SNMP，只要是符合Agentx协议的子代理，都可以正常工作。

当前普遍使用的是SMUX扩展代理，但是SMUX协议的安全性低、扩展性差等缺点使它不能满足EoC网管系统高可靠性的需求。根据以上对Agentx协议和SMUX协议的比较分析，可以看出Agentx具有的这些优势使它更适合应用在EoC的网管代理中。

4 Agentx在EoC局终端网管上的实现

如上一节所述，在EoC网管代理上使用Agentx协议能使整个EoC的网管系统更加高效与可靠。根据Agentx的主/副代理的形式，可以将局端作为主代理，各个终端作为不同的副代理。图3是EoC网络管理的整体框图。

图3 EoC网络管理图

Agentx协议有自己的协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU），与SNMP PDU采用误码率编码传输不同，Agentx使用连续的字节流传输。

图3中，注册OID库储存向主代理注册的副代理的OID；SNMP引擎接收或发送SNMP-PDU，并对其进行编解码；主代理接收SNMP-PDU，将其转换为AGENTX-PDU传输给副代理，或接收来自副代理的AGENTX-PDU，将其转换为SNMP-PDU传输给网管；副代理接收或发送AGENTX-PDU；用户数据包协议（User Datagram Proto⁃col，UDP）用于监听SNMP-PDU。

4.1 EoC局端

EoC局端在网络中主要是与网络管理者进行通信，以及对EoC终端进行管理。具体流程如下：

1）局端作为SNMP管理系统中的代理，通过SNMP标准端口（UDP 161）来发送和接收SNMP的协议信息，实现了SNMP协议要求的安全访问控制的功能。

2）接受相关终端注册MIB区域，进行索引分配和能力声明的请求。

3）接受来自终端创建或取消会话的请求。

4）维护终端注册的MIB区域库和索引对象库。

5）当接收到网管发来的SNMP请求信息时，局端根据信息的内容查询MIB库，判断是否为局端的信息。如果是局端的信息，则直接处理，如果不是，则将SNMP信息转换为Agentx信息发送给终端，对各个终端发来的Agentx响应信息进行分析后，以SNMP报文形式回送给网管。

6）将所收到终端发出的陷阱转发给管理者。

当局端收到SNMP需要获得信息的请求时，局端会使用访问控制功能对请求信息进行检查，检查到信息合法后，才对信息进行传送。

4.2 EoC终端

EoC终端主要管理自己负责的MIB区域，各个终端相互不通信，具体工作包括：

1）与局端主动建立会话；

2）向局端注册其维护的MIB区域；

3）当收到局端关于MIB变量操作的Agentx请求时，调用相应的操作流程并读取设置变量，返回相应的信息；

4）在发生异常事件时，向局端发陷阱通知；

5）在注册的实体标识（Object Identifier，OID），区域绑定OID到实际变量。

局端和终端是通过OID通信的，终端实现的每一个功能与唯一的OID绑定，当终端在局端上注册时，终端会把自己支持功能的所有OID都告知局端。那么局端收到请求时，就会检测这个请求对应的OID是哪个终端注册的，并把信息发送给终端，完成局端与终端之间的通信。

4.3 EoC局端与终端之间的信息交互

EoC局端与终端的信息交互示意图见图4。

1）两者建立会话

某个终端与局端连接后，终端向局端发送Agentx-Open-PDU来完成与局端一个或多个会话的申请。当局端收到终端的Agentx-Open-PDU后，会给终端分配一个新的会话标识符，产生Agentx-Response-PDU信息回送给终端。

终端会随时向局端发送Agentx-Close-PDU来终止两者间的会话，局端也可以向终端发送Agentx-Close-PDU信息。当局端收到Agentx-Close-PDU时，会取消此次终端对MIB区域的注册，并向终端发送Agentx-Close-PDU来关闭会话。

2）索引分配和MIB注册

局端是通过索引分配来实现终端对MIB区域的注册。在进行索引分配时，终端向局端发送Agentx-Index⁃allocate-PDU，请求局端给它分配索引，局端根据请求的内容向终端分配索引。局端通过向终端发送Agentx-Re⁃sponse-PDU来完成与终端索引分配的会话。

当完成索引分配后，终端向局端发送Agentx-Regis⁃ter-PDU在局端注册，由于终端所要注册的区域可能和其他终端的区域相重合，在这种情况下，局端会对终端之间的区域冲突问题进行裁定，拒绝相同区域的注册。当终端想取消先前注册的MIB区域时，终端会向局端发送Agentx-Unregister-PDU。终端也可向局端发送取消索引分配信息，使局端释放先前终端得到的索引值。一般而言，只发送关闭会话就可取消先前的索引分配和注销MIB区域。

3）通知陷阱

通知陷阱一般用在终端发生异常现象时。当终端出现异常情况时，会主动向局端发送陷阱报文，局端将收到的陷阱报文转发给SNMP网管。

EoC网管代理主要工作流程：局端从UDP的161端口监听并接收SNMP请求信息，经解码、团体名验证、分析后得到管理变量在MIB树中的具体区域，判断是局端（的信息还是终端的信息，如果是局端的信息，则直接进行处理，如果是终端的，则将接收的SNMP信息转换为Agentx协议信息传送给终端，完成EoC局端和终端的代理工作。

5 测试与分析

测试目的：验证与SMUX协议相比，Agentx协议在处理上的高效性。在测试过程中，采用的模型是1个EoC局端和1个EoC终端，PC机作为管理站。图5所示为整个设备网络连好后，在网管界面中形成的拓扑图。

为了验证高效性，在采用Agentx协议时，管理站向局端连续3次发送获取终端的请求信息，并记录从发送信息到接收应答消息的时间间隔t1。在采用SMUX协议时，记录相同情况的时间间隔t2，结果如表1所示。

表1 实验结果

根据结果显示，Agentx协议3次处理包所需时间的平均值约为 1403.2 μs，SMUX 协议则为 1588.9 μs，Agentx协议比SMUX协议约提前了185.7 μs，可见Agentx协议处理包的速度更快，效率更高。

6 小结

将Agentx扩展代理应用到EoC网络管理上，主要是考虑到Agentx的这几种优点：可随时动态添加或删除相关设备的扩展灵活性；支持不同SNMP版本的高兼容性；一次提取多个MIB变量的数据获取高效性；采取两种工作模式实现的可靠性。将两种协议的测试结果进行验证和对比，证明Agentx在整个系统的性能明显优于SMUX协议。对使用Agentx作为网络代理的EoC网络设备进行测试后，效果良好。

[1]冯忠庆，陈丹苗.EPON＋EoC技术在有线电视网络改造的应用[J].科技信息，2008（16）：86.

[2]金立标，张乃谦，李鉴增.面向NGB的EoC接入网分析[J].电视技术，2010，34（6）：57-59.

[3]RFC2741，Agent extensibility（Agentx）protocol version 1[S].2000.

[4]肖容梅，杜旭.基于AgentX主副代理网络管理模型的分析与改进[J].微型机与应用，2005（5）：26-28.

[5]RFC1227，SNMP mux protocol and MIB[S].1991.