SNMP（简单网络管理协议）详解

小乔

SNMP简介

介绍SNMP的定义、目的、版本演进以及受益。

定义简单网络管理协议SNMP（Simple Network Management Protocol）是广泛应用于TCP/IP网络的网络管理标准协议。SNMP提供了一种通过运行网络管理软件的中心计算机（即网络管理工作站）来管理设备的方法。SNMP的特点如下：

• 简单：SNMP采用轮询机制，提供最基本的功能集，适合小型、快速、低价格的环境使用，而且SNMP以UDP报文为承载，因而受到绝大多数设备的支持。
• 强大：SNMP的目标是保证管理信息在任意两点传送，以便于管理员在网络上的任何节点检索信息，进行故障排查。
  
  

目的随着网络技术的飞速发展，在网络不断普及的同时也给网络管理带来了一些问题：

• 网络设备数量成几何级数增加，使得网络管理员对设备的管理变得越来越困难；同时，网络作为一个复杂的分布式系统，其覆盖地域不断扩大，也使得对这些设备进行实时监控和故障排查变得极为困难。
• 网络设备种类多种多样，不同设备厂商提供的管理接口（如命令行接口）各不相同，这使得网络管理变得愈发复杂。
  
  

在这种背景下，SNMP应运而生。通过“利用网络管理网络”的方式，SNMP实现了对网络设备的高效和批量的管理；同时，SNMP协议也屏蔽了不同产品之间的差异，实现了不同种类和厂商的网络设备之间的统一管理。

版本演进

1990年5月，RFC 1157定义了SNMP的第一个版本SNMPv1。RFC 1157提供了一种监控和管理计算机网络的系统方法。SNMPv1基于团体名认证，安全性较差，且返回报文的错误码也较少。

1996年，IETF颁布了RFC 1901，定义了SNMP的第二个版本SNMPv2c。SNMPv2c中引入了GetBulk和Inform操作，支持更多的标准错误码信息，支持更多的数据类型（Counter64、Counter32）。

鉴于SNMPv2c在安全性方面没有得到改善，IETF又颁布了SNMPv3的版本，提供了基于USM（User Security Module）的认证加密和基于VACM（View-based Access Control Model）的访问控制。

受益

• 网络管理员可以利用SNMP平台在网络上的任意节点完成信息查询、信息修改和故障排查等工作，工作效率得以提高。
• 屏蔽了设备间的物理差异，SNMP仅提供最基本的功能集，使得管理任务与被管理设备的物理特性、网络类型相互独立，因而可以实现对不同设备的统一管理，管理成本低。
• 设计简单、运行代价低，SNMP采用“尽可能简单”的设计思想，其在设备上添加的软件/硬件、报文的种类和报文的格式都力求简单，因而运行SNMP给设备造成的影响和代价都被最小化。
  
  

SNMPv1/SNMPv2cSNMPv1/SNMPv2c报文结构

如图1-3所示，SNMPv1/SNMPv2c报文主要由版本、团体名、SNMP PDU三部分构成。

图1-3  SNMPv1/SNMPv2c报文结构

报文中的主要字段定义如下：

• 版本：表示SNMP的版本，如果是SNMPv1报文则对应字段值为0，SNMPv2c则为1。
• 团体名：用于在Agent与NMS之间完成认证，字符串形式，用户可自行定义。团体名包括“可读”和“可写”两种，执行GetRequest、GetNextRequest操作时，采用“可读团体名”进行认证；执行Set操作时，则采用“可写团体名”认证。
• SNMPv1/SNMPv2c PDU：包含PDU类型、请求标识符、变量绑定列表等信息。其中SNMPv1 PDU包括GetRequest PDU、GetNextRequest PDU、SetRequest PDU、Response PDU和Trap PDU几种类型，SNMPv2c PDU在SNMPv1的基础上新增了GetBulkRequest PDU。
  为了简化起见，SNMP操作今后叫做Get、GetNext、Set、Response、Trap和GetBulk操作。
  
  

SNMPv1/SNMPv2c操作类型

如表1-1所示，SNMPv1/SNMPv2c规定了6种操作类型，用来完成NMS和Agent之间的信息交换。

表1-1  SNMPv1/SNMPv2c中涉及的操作

操作

描述

Get

Get操作可以从Agent中提取一个或多个参数值。

GetNext

GetNext操作可以从Agent中按照字典序提取下一个参数值。

Set

Set操作可以设置Agent的一个或多个参数值。

Response

Response操作可以返回一个或多个参数值。这个操作是由Agent发出的，它是GetRequest、GetNextRequest、SetRequest和GetBulkRequest四种操作的响应操作。Agent接收到来自NMS的Get/Set指令后，通过MIB完成相应的查询/修改操作，然后利用Response操作将信息回应给NMS。

Trap

Trap信息是Agent主动向NMS发出的信息，告知管理进程设备端出现的情况。

GetBulk

GetBulk操作实现了NMS对被管理设备的信息群查询。

SNMPv1/SNMPv2c工作原理SNMPv1和SNMPv2c的工作原理基本一致。SNMPv1/SNMPv2c的工作原理如图1-4所示。图1-4  基本操作类型

• Get操作
  假定NMS想要获取被管理设备MIB节点sysContact的值，使用可读团体名为public，过程如下所示：
  • NMS：向Agent发送Get请求报文。报文中各字段的设置如下：版本号为所使用的SNMP版本；团体名为public；PDU中PDU类型为Get类型，绑定变量填入MIB节点名sysContact。
  • Agent：首先对报文中携带版本号和团体名进行认证，认证成功后，Agent根据请求查询MIB中的sysContact节点，得到sysContact的值并将其封装到Response报文中的PDU，向NMS发送响应；如果查询不成功，Agent会向NMS发送出错响应。
    
    
  
  
• GetNext操作
  假定NMS想要获取被管理设备MIB节点sysContact的下一个节点sysName值，使用可读团体名为public，过程如下所示：
  • NMS：向Agent发送GetNext请求报文。报文中各字段的设置如下：版本号为所使用的SNMP版本；团体名为public；PDU中PDU类型为GetNext类型，绑定变量填入MIB节点名sysContact。
  • Agent：首先对报文中携带版本号和团体名进行认证，认证成功后，Agent根据请求查询MIB中的sysContact的下一个节点sysName，得到sysName的值并将其封装到Response报文中的PDU，向NMS发送响应；如果查询不成功，Agent会向NMS发送出错响应。
    
    
  
  
• Set操作
  假定NMS想要设置被管理设备MIB节点sysName的值为HUAWEI，使用可写团体名为private，过程如下所示：
  • NMS：向Agent发送Set请求报文。报文中各字段的设置如下：版本号为所使用的SNMP版本；团体名为private；PDU中PDU类型为Set类型，绑定变量填入MIB节点名sysContact和需要设置的值HUAWEI。
  • Agent：首先对报文中携带版本号和团体名进行认证，认证成功后，Agent根据请求设置管理变量在管理信息库MIB中对应的节点，设置成功后向NMS发送响应；如果设置不成功，Agent会向NMS发送出错响应。
    
    
  
  
• Trap操作
  Trap不属于NMS对被管理设备的基本操作，它是被管理设备的自发行为。当被管理设备达到告警的触发条件时，会通过Agent向NMS发送Trap消息，告知设备侧出现的异常情况，便于网络管理人员及时处理。例如被管理设备热启动后，Agent会向NMS发送warmStart的Trap。
  这种Trap信息是受限制的。只有在设备端的模块达到模块预定义的告警触发条件时，Agent才会向管理进程报告。这种方法有其好处是仅在严重事件发生时才发送Trap信息，减少报文交互产生的流量。
  
  

SNMPv2c新增的操作如图1-5所示。图1-5  SNMPv2c新增操作

• GetBulk操作
  基于GetNext实现，相当于连续执行多次GetNext操作。在NMS上可以设置被管理设备在一次GetBulk报文交互时，执行GetNext操作的次数。
• SNMPv3SNMPv3报文结构
  SNMPv3定义了新的报文格式，其报文结构如图1-6所示。
  图1-6  SNMPv3报文结构
  
  
  
  SNMP报文中的主要字段定义如下：
  • 版本：表示SNMP的版本，SNMPv3报文则对应字段值为2。
  • 报头数据：主要包含消息发送者所能支持的最大消息尺寸、消息采用的安全模式等描述内容。
  • 安全参数：包含SNMP实体引擎的相关信息、用户名、认证参数、加密参数等安全信息。
  • Context EngineID：SNMP唯一标识符，和PDU类型一起决定应该发往哪个应用程序。
  • Context Name：用于确定Context EngineID对被管理设备的MIB视图。
  • SNMPv3 PDU：包含PDU类型、请求标识符、变量绑定列表等信息。其中SNMPv3 PDU包括GetRequest PDU、GetNextRequest PDU、SetRequest PDU、Response PDU、Trap PDU和GetBulkRequest PDU。
    
  
  SNMPv3的体系结构
  SNMPv3提出了一个新的SNMP体系结构，这个体系结构为各种基于SNMP的NMS提供了一个通用的实现模型，即SNMPv3实体。SNMPv3实体可以分为SNMPv3引擎（SNMPv3 Engine）和SNMPv3应用程序（SNMPv3 Application），引擎与应用程序均由多个小模块组成。
  SNMPv3实体这种模块化的结构有以下优点：
  • 适应性强：适用于多种操作环境，既可以管理最简单的网络，又能够满足复杂网络的管理需求。
  • 方便管理：SNMP框架体系由多个功能相对独立的子系统或应用程序集合而成，因而可以很方便地对其进行管理。例如，若系统发生了故障，可以根据发生故障的功能类型，定位到相应的子系统。
  • 扩展性好：通过SNMP实体，可以很方便地进行系统扩展。比如，为了应用新的安全协议，就可以在安全子系统中为其定义单独的模块，从而在SNMP中支持该协议。
    
  
  SNMPv3由于采用了用户安全模块USM（User Security Model）和基于视图的访问控制模块VACM（View-based Access Control Model），在安全性上得到了提升。
  • USM：提供身份验证和数据加密服务。实现这个功能要求NMS和Agent必须共享同一密钥。
    • 身份验证：身份验证是指Agent或NMS接到信息时首先必须确认信息是否来自有权限的NMS或Agent并且信息在传输过程中未被改变。HMAC是一种使用安全哈希函数和密钥来产生信息验证码的有效工具，在互联网中得到了广泛的应用。SNMP使用的HMAC可以分为两种：HMAC-MD5-96和HMAC-SHA-96。前者的哈希函数是MD5，使用128位authKey作为输入。后者的哈希函数是SHA-1，使用160位authKey作为输入。
    • 加密：加密算法实现主要通过对称密钥系统，它使用相同的密钥对数据进行加密和解密。加密的过程与身份验证类似，也需要管理站和代理共享同一密钥来实现信息的加密和解密。SNMP使用以下二种加密算法：
      • DES：使用56bit的密钥对一个64bit的明文块进行加密。
      • AES：使用128bit、192bit或256bit密钥长度的AES算法对明文进行加密。
        
      
      
  • VACM：对用户组或者团体名实现基于视图的访问控制。用户必须首先配置一个视图，并指明权限。用户可以在配置用户或者用户组或者团体名的时候，加载这个视图达到限制读写操作或Trap的目的。
    
    
  
  
  SNMPv3的工作原理
  SNMPv3的实现原理和SNMPv1/SNMPv2c基本一致，唯一的区别是SNMPv3增加了身份验证和加密处理。下面以Get操作为例介绍下SNMPv3的工作原理。
  假定NMS想要获取被管理设备MIB节点sysContact的值，使用认证加密方式，过程如图1-7所示：图1-7  SNMPv3的Get操作
  
  
  
  • NMS：向Agent发送不带安全参数的Get请求报文，向Agent获取Context EngineID、Context Name和安全参数（SNMP实体引擎的相关信息）。
  • Agent：响应NMS的请求，并向NMS反馈请求的参数。
  • NMS：再次向Agent发送Get请求报文，报文中各字段的设置如下：
    • 版本：SNMPv3版本。
    • 报头数据：指明采用认证、加密方式。
    • 安全参数：NMS通过配置的算法计算出认证参数和加密参数。将这些参数和获取的安全参数填入相应字段。
    • PDU：将获取的Context EngineID和Context Name填入相应字段，PDU类型设置为Get，绑定变量填入MIB节点名sysContact，并使用已配置的加密算法对PDU进行加密。
      
    
    
  • Agent：首先对消息进行认证，认证通过后对PDU进行解密。解密成功后，Agent根据请求查询MIB中的sysContact节点，得到sysContact的值并将其封装到Response报文中的PDU，并对PDU进行加密，向NMS发送响应。如果查询不成功或认证、解密失败，Agent会向NMS发送出错响应。
    
    
  
  
  
  
  
  
  
  
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怪兽Cyx

谢谢楼主分享

jinxinjzy

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zwf枫

orioner

原理太深的话看不懂噢

yang11

xlwasdzxc

xlwasdzxc

里面的有些命令有错误，害我不浅啊。。。。。