基于Web 的可视化网络管理系统的设计与实现

张瑜　张涛　李营那

摘要：随着网络的快速发展，网络设备已成为企事业单位的重要资产之一。为了有效地管理企事业单位内部网络及相关的硬件设备，构建了基于Web的网络管理系统。充分利用Web系统的便捷性和基于SNMP的通用性，构建一套集设备管理、网络拓扑、机房监控、智能报警、故障报修等功能的可视化管理系统，以加强对网络设备的全方位管理。

关键词：网络管理；SNMP；网络拓扑；RESTful

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）34-0099-03

Abstract： With the development of network technology， network equipments have become one of the most important assets in many company. In order to manage the intranet of company and network equipments effectively， this paper presents the visualization network management system based on web.The system takes advantage of the convenience of web system and the universality of SNMP to implement a visualization system that include devices management， network topology management， machine room monitoring， intelligent alarm， repairing management.

Key words： network management； SNMP； network topology； RESTful

随着网络的快速发展，网络设备已成为各单位的重要资产之一，网络的安全性、可用性严重影响着企业单位工作环境，对网络的使用不当有可能会给单位带来巨大的损失。网络设备的管理和故障的快速修复也影响着企事业的竞争力。另一方面，Web技术由于其良好的兼容性，扩展性及便捷性已经逐渐取代C/S架构的技术，成为软件开发的主流。基于Web的可视化网络管理系统就是利用了Web技术，构建了集设备管理、网络拓扑、机房监控、智能报警、故障报修等功能的可视化管理系统。

1 系统需求分析

基于Web的可视化网络管理系统的用户角色主要分为四类：系统管理员、资产管理员、网络运维员、普通员工，其中：

1）系统管理员：主要负责保障系统的正常运行，包括对用户的权限进行调整，系统参数的设置等功能。

2）资产管理员：主要负责对网络设备及网络相关设备进行登记，利用可视化的界面对机房及网络设备的位置进行维护。

3）普通员工：主要是单位的网络设备使用者，通过系统申请网络设备，申请保修网络设备。

4）网络运维员：主要负责对设备故障进行检修，及时发现网络中的故障，并进行处理。

在对于不同的用户角色的需求进行分析后，基于Web的可视化网络管理系统的主要功能如图1所示。

1）设备管理的主要用户是资产管理员，主要包括设备的基本信息管理和生命周期管理。基本信息包括了设备的名称、种类、型号及在网络中的位置。生命周期管理包括了设备的入库、分配、使用、维修、报废的完整生命周期。

2）网络拓扑管理的主要用户是网络运维员，网络运维员能够通过Web方式对网络拓扑进行分层维护，能够通过Web直观地展现企业内部的完整网络拓扑结构。在后期的运维过程中，能够通过可视化的网络拓扑结构，快速发现和解决网络故障和设备故障问题。

3）机房监控的主要用户是网络运维员，机房监控主要利用传感器和摄像头将机房内的环境数据和实时画面通过Web的方式展现。及时发现机房内的温湿度环境变化。

4）智能报警分为阈值报警和发现报警，阈值报警通过对设备及环境设置阈值，当通过传感器收集的数据超过了阈值的范围，触发报警事件。发现报警是通过SNMP协议[1]主动发现网络中的未知设备进行报警。报警方式分为管理系统弹出、邮件通知、短信通知等。

5）故障保修功能是对设备产生故障后的保修流程管理，主要的使用用户是普通员工和网络运维员。普通员工可以对正在使用的网络及相关设备进行报修申请，网络运维员接到系统的申请提示后对故障进行排查和检修，并在系统中记录维修情况并及时回馈用户。网络运维员也可以通过智能报警主动发现设备故障，并发起报修。

6）统管理主要是对系统的基本设置进行维护。为了保证系统正常运行，可以对系统的参数进行设置，设置的内容包括报警短信的网关接口，报警电子邮件的发送地址，发送用户和密码，通过SMTP/POP3协议发送和接受电子邮件，传感器和摄像头的IP地址配置等。

7）用户权限的管理是维护系统的用户及角色信息，针对不同的角色分配不同的权限功能。

2 系统设计

2.1 系统架构设计

基于Web的可视化网络管理系统采用Tomcat作为应用服务器，MySQL作为数据库存储。

系统主要采用B/S的三层架构[2]，JAVA语言编写，使用RESTful风格[3]的架构方式，将整个系统分为表现层，业务逻辑层，数据访问层，如图2所示。

系统还提供RESTful的开放接口提供各类传感器向系统报送实时数据。

2.1 使用框架

1）RESTEasy：JBoss的一个开源框架，用于构建REST风格的Web服务，本系统中，通过使用RESTEasy框架，为表现层提供统一的REST风格Web服务，通过JSON进行数据交互。同时为传感器提供标准接口上报实时数据。

2）Hibernate：用Hibernate作为ORM框架，用作数据与实体之间的映射，由于系统主要采用面向对象的设计方法，为了消除面向对象方法与关系型数据库之间的差异，采用Hibernate作为数据操作的基本框架。

3）jQuery：在展示层使用HTML+CSS+JS的组合方式，jQuery是JS的框架。在网页形式下提供各种前端特效，使操作更人性化，便捷化。

4）jTopo：jTopo是基于Web的图形化展示框架，主要用于展示网络拓扑效果。

3 系统实现及技术

本系统主要使用的技术是利用REST架构与传感器等进行交互，利用jTopo实现基于Web的网络拓扑功能。

3.1 RESTful架构

REST即表述性状态传递（英文：Representational State Transfer，简称REST）是Roy Fielding博士在2000年他的博士论文中提出来的一种软件架构风格。它是一种针对网络应用的设计和开发方式，可以降低开发的复杂性，提高系统的可伸缩性。在REST架构中，没一个URI都是一种资源的标识，在对系统功能进行实现时，将每个网络设备都作为一种网络资源通过唯一的URI进行标识，在利用HTTP的不同的请求方式对资源进行状态改变。

定义资源标识[4]的规则如下：

http：//IP：PORT/{系统名称}/{应用名称}/{设备类型}/{设备ID}

系统名称为本系统的英文标识，应用名称针对系统中的不同应用进行标识，设备类型是以小写英文字母的方式对设备进行枚举标识，设备ID是系统为每个设备分配的唯一标识。例如，在监控系统中的ID为s001的服务器对应的URI标识为：http：//IP：PORT/system/monitor/server/s001。利用HTTP的不同的请求方式，可对该资源进行状态改变。不同的请求方式分别是：

1）GET请求：获取资源，查看资源的信息

2）POST请求：创建资源，新建所需要的资源对象

3）PUT请求：更新资源，对资源信息进行修改

4）DELETE请求：删除资源，将资源删除

对资源属性的说明采用JSON的数据格式，以键值对的方式构成，属性名称记为PNi，属性值记为PVi，格式如下：

{PN1：PV1， PN2：PV2，......，PNn：PVn}

以服务器s001为例，当采集到服务器的CPU占用率为34%，内存占用率为27%时，需要将数据更新到系统中时，对http：//IP：PORT/system/monitor/server/s001的URI进行PUT请求，请求的内容大致为：

{cpu：0.34，memory：0.27，......}

3.2 网络拓扑图框架jTopo

jTopo（Javascript Topology library）是一款完全基于HTML5 Canvas的关系、拓扑图形化界面开发工具包。利用jTopo可以构建基于Web的网络拓扑图[5]。jTopo分为四层：画布（Canvas），舞台（Stage），场景（Scene），对象（Object），画布是整个绘画的容器，一个画布上可以有多个场景，每个场景可以有许多对象，舞台是画布中当前展示的场景。

在系统中充分利用了这四层关系对网络拓扑进行展示，首先在画布中建立了各个不同的场景，包括机房、机柜、服务器，在进行不同场景切换时展现的内容也不同，在机房场景中展现的是机房整体结构，机柜、空调的位置等，如图3所示。

在机柜场景中，展示的是机柜内服务器，交换机，路由器等设备的位置，如图4所示。

利用场景在舞台上的切换达到各个拓扑图之间的转换。

3.3 主要功能界面

网络拓扑功能可以维护查看各类网络设备的位置及状态，对不同的设备可以设置阈值报警，当设备发生异常时网络拓扑图中会以红色标识设备发出告警。

系统提供折现图，柱状图，仪表盘等方式对网络的实时数据和历史数据进行展示，效果如图6，图7所示：

4 结束语

基于Web的软件系统是目前软件开发的主流方式，本文实现了基于Web的可视化网络管理系统，并在实际应用中获得了较满意的效果。在此系统的基础上，能够有效地管理各类网络设备，快速发现网络及设备故障并解决故障。方便了运维人员对网络状况的实时掌握及故障排查。系统中的基于Web方式展示网络拓扑的技术可以为相关技术人员提供借鉴。

参考文献：

[1] 刘振山， 徐孟春， 程玮玮. 基于SNMP协议的网络拓扑结构发现[J]. 信息工程大学学报， 2003， 4（4）： 44-46.

[2] 张驰， 罗铁坚， 王相根. 基于Web的信息可视化系统的设计与实现[J]. 计算机系统应用， 2009（12）： 5-9.

[3] Roy Thomas Fielding.Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures[D]. Ph.D.， Information and Computer Science， UC Irvine， 2000.

[4] Markus Lanthaler，Christian Gütl，Nabil Tabbane.Seamless Integration of RESTful Services into the Web of Data[Z]. Advances in Multimedia， 2012.

[5] 李天剑，曾文方. 基于Web的网络拓扑图自动构造的研究与实现[J]. 计算机工程与设计， 2001， 22（1）： 45-47.