智能化網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)概述范文
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[摘要]故障管理是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理最基本、最重要的功能。文中針對網(wǎng)絡(luò)故障管理進(jìn)行研究，并提出了網(wǎng)絡(luò)故障管理智能化的方法，為網(wǎng)絡(luò)故障智能化的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)故障智能化事件知識庫
一個網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)有五大功能域：故障管理、配置管理、性能管理、計費管理和安全管理其中，故障管理是最基本，也是最重要的功能。目的是保證網(wǎng)絡(luò)能夠連續(xù)可靠地運行。如果網(wǎng)絡(luò)服務(wù)意外中止，將會對生產(chǎn)、生活造成很大影響，這就需要一套科學(xué)的故障管理策略，及時發(fā)現(xiàn)故障、排除故障。
現(xiàn)在一些網(wǎng)管軟件趨向于將專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)引入到網(wǎng)絡(luò)故障診斷和排除中。提高網(wǎng)絡(luò)故障的智能水平有助于網(wǎng)絡(luò)高效、可靠地運行。網(wǎng)絡(luò)管理的智能化也是發(fā)展的必然趨勢。為此本文針對網(wǎng)絡(luò)故障智能化管理進(jìn)行研究，并提出了建立事件知識庫提高故障管理的智能水平的方法，為網(wǎng)絡(luò)故障智能化的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
1.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障管理技術(shù)研究
（1）故障管理概述
故障是指軟、硬件的缺陷；錯誤則是軟硬件的不正確輸出；失效是指所有和某故障有關(guān)的錯誤造成的網(wǎng)絡(luò)的非正常運行。網(wǎng)絡(luò)故障按生命周期可分為永久故障、暫時故障和瞬間故障三類；按故障對網(wǎng)絡(luò)造成的空間失效范圍的大小，可將失效分為四類：任務(wù)失效、基本網(wǎng)絡(luò)部件失效、結(jié)點失效和子網(wǎng)失效。故障管理的主要任務(wù)是及時發(fā)現(xiàn)并排除網(wǎng)絡(luò)故障。一般說來，故障管理包括以下幾個內(nèi)容：故障監(jiān)測和捕獲故障產(chǎn)生相關(guān)的事件和報警；定位分析故障、記錄故障日志；如有可能排除故障等。
（2）故障管理的類型
故障類型指的是具有某種特征的故障的分類。通常我們可以根據(jù)故障發(fā)生來源的不同，將它們劃分為兩大類，即硬故障(harderrors)和軟故障(softerrors)。
硬故障是指網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的各種錯誤。這些錯誤與該設(shè)備的作用有密切關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜性也正是由于設(shè)備的多樣性而體現(xiàn)出來的。根據(jù)這網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的作用，我們也可以將故障簡單分為以下三類:
①連接設(shè)備故障
這種故障的現(xiàn)象主要是網(wǎng)絡(luò)的物理連接出現(xiàn)問題，也可以稱為通路故障。造成故障的原因可能是電纜線斷開、收發(fā)器斷開或不能正常工作以及其它連接設(shè)備間的接口出問題等等。根據(jù)這類故障的來源不同，我們又可以將該類型的故障細(xì)分為線路故障、網(wǎng)絡(luò)接口故障、收發(fā)器故障、路由器故障等等，該類故障是故障管理的最主要對象。
②共享設(shè)備故障
這種故障的表現(xiàn)是用于資源共享的設(shè)備出現(xiàn)問題，不能提供或享受所需的服務(wù)。同樣，該類型的故障也可以細(xì)分為服務(wù)器故障(打印機(jī)故障、文件服務(wù)器故障等)、工作站故障等等。
③其它設(shè)備故障。包括電源故障、監(jiān)控器故障、測試儀故障、分析儀故障等等。
軟故障是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件運行出錯。軟故障的發(fā)現(xiàn)和處理是在管理過程中逐漸被人們所認(rèn)識的，因為軟件屬于一種無形的東西，問題的表現(xiàn)不如硬件那么直觀。從這個意義上看，軟故障的識別和診斷更加困難。故障管理中所處理的軟故障主要針對與網(wǎng)絡(luò)通訊和服務(wù)有關(guān)的系統(tǒng)軟件，它可以直接根據(jù)網(wǎng)絡(luò)軟件來劃分，包括通訊協(xié)議軟件故障、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(FNS)故障、文件傳輸軟件故障、域名服務(wù)系統(tǒng)(DNS)等等，其中通訊協(xié)議軟件故障是系統(tǒng)研究的重點。這種錯誤通常是在協(xié)議軟件運行時遇到某個異常條件(如緩沖隊列滿)或協(xié)議軟件本身未提供可靠機(jī)制而導(dǎo)致傳輸失敗，報文丟失。
故障類型并不是一成不變的，隨著網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜性和規(guī)模上提高，網(wǎng)絡(luò)故障管理的要求也在不斷增加。新的技術(shù)、設(shè)備的應(yīng)用使故障的類型、故障原因、故障源等各方面都發(fā)生了變化，這就要求故障管理系統(tǒng)必須增加新的內(nèi)容。
（3）故障管理的功能
故障管理的根本目標(biāo)在于排除網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的各種故障，達(dá)到這一目標(biāo)要求系統(tǒng)至少必須具備檢測、隔離和糾正故障的能力。
故障檢測(detection)是指對系統(tǒng)的性能和狀態(tài)進(jìn)行檢查和測試，根據(jù)結(jié)果和一定的識別規(guī)則判斷系統(tǒng)是否故障。故障檢測要求管理系統(tǒng)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的工作，考查網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)及其變化，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障馬上進(jìn)行報警。
故障隔離(isolation)是指確定故障發(fā)生的位置，通俗地說就是指出誰發(fā)生了故障，如哪個子網(wǎng)、哪個設(shè)備或者設(shè)備的哪個部件，對于軟故障則指明哪個系統(tǒng)出了問題。由于網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，故障類型、原因、故障源多種多樣，而且不同故障的表現(xiàn)可能完全相同，這就導(dǎo)致了故障隔離的復(fù)雜性。隔離系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡可能地縮小故障源的范圍。
故障糾正(correction)是指糾正所發(fā)生的錯誤，恢復(fù)系統(tǒng)的正常工作。故障糾正建立在前兩者的基礎(chǔ)之上，目前所采取的手段除了進(jìn)行硬件維修、系統(tǒng)重啟、一定程度的恢復(fù)外，還包括一些非技術(shù)性的活動，如人員的使用和技術(shù)培訓(xùn)以及設(shè)備生產(chǎn)廠商的支持等。
（4）影響故障管理的因素
與網(wǎng)絡(luò)管理一樣，故障管理也必須考慮三方面的因素:過程、設(shè)備和工具、人員。成功的故障管理策略是這三者的完整結(jié)合，而不僅僅是其中的某一個方面。
過程主要指為實現(xiàn)故障管理功能而進(jìn)行的操作，下一節(jié)介紹的內(nèi)容就屬于故障管理的過程。了解管理的一般過程是開發(fā)一個實用的故障管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
設(shè)備和工具指的是進(jìn)行故障管理的軟硬件工具，包括故障檢測設(shè)備、維修設(shè)備、實用的故障管理系統(tǒng)等。設(shè)備和工具在故障管理中起著非常重要的作用，它可以幫助管理員和工程師實施管理功能，排除故障，保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。下面介紹的就是幾種專用的物理設(shè)備:
①時間域反射測量儀(TDR)。通過顯示物理介質(zhì)傳輸信號的波形表明設(shè)備或鏈路是否故障。
②網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視器。監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)上各結(jié)點的狀態(tài)，得到網(wǎng)絡(luò)的各種統(tǒng)計數(shù)字，以確定是否故障。
③網(wǎng)絡(luò)分析儀。實時分析結(jié)點的收發(fā)報文，幫助管理者跟蹤和隔離故障。管理人員在故障管理中的任務(wù)主要是維護(hù)管理系統(tǒng)和工具的運行，并在它們的幫助下完成故障排除和系統(tǒng)恢復(fù)工作。
2.智能化網(wǎng)絡(luò)管理的概述
為了能夠更有效地對各種大型復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，許多研究人員將人工智能技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域。雖然全面的智能化的網(wǎng)絡(luò)管理距離實際應(yīng)用還有相當(dāng)長的一段路要走，但是在網(wǎng)絡(luò)管理的特定領(lǐng)域?qū)嵤┲悄芑?，尤其是基于專家系統(tǒng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理是可行的。
用于故障管理的專家系統(tǒng)由知識庫、推理機(jī)、知識獲取模塊和解釋接口四大主要部分組成。專家系統(tǒng)以其實時性、協(xié)作管理、層次性等特點，特別適合用在網(wǎng)絡(luò)的故障管理領(lǐng)域。但同時專家系統(tǒng)也面臨一些難題:
(1)動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)變化可能需要經(jīng)常更新知識庫。
(2)由于網(wǎng)絡(luò)故障可能會相關(guān)到其它許多事件，很難確定與某一癥狀相關(guān)的時間的開始和結(jié)束，解釋和綜合消息復(fù)雜。
(3)可能需要大量的指令用以標(biāo)識實際的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并且專家系統(tǒng)需要和它們接口。
(4)專家系統(tǒng)的知識獲取一直以來是瓶頸所在，要想成功地獲取網(wǎng)絡(luò)故障知識，需要經(jīng)驗豐富的網(wǎng)絡(luò)專家。
在實現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)時，還必須把握系統(tǒng)復(fù)雜性與系統(tǒng)性能的關(guān)系。不僅要利用將較為成熟的人工智能技術(shù)，而且要考慮實現(xiàn)上的復(fù)雜度和引入人工智能技術(shù)對系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性的影響。
3.事件知識庫的研究
在專家系統(tǒng)中，知識的表示有邏輯表示法、語義網(wǎng)絡(luò)表示法、規(guī)則表示法、特性表示法、框架表示法和過程表示法。產(chǎn)生式表示法，即規(guī)則表示法，是最常見的一種表示法。其特點是模塊性、一致性和自然。知識庫是知識的集合，嚴(yán)格意義上的知識庫包括概念、事實和規(guī)則只部分，缺一不可。
為了提高故障管理的智能水平，可以建立事件知識庫(EKB,EventKnowledgeBase，用于存儲所有己知事件的類型、產(chǎn)生事件的原因和所造成的影響，以及應(yīng)該采取什么樣的措施等一些細(xì)節(jié)的靜態(tài)描述。這個EKB并不是真正意義上的知識庫，它的數(shù)據(jù)僅僅包含了屬性值與元組，而屬性值表示概念，元組表示事實。但研究EKB可以為今后建立完善的知識庫奠定基礎(chǔ)。
在EKB中存儲了己經(jīng)確定事件。最初，被確定的事件僅限于一些標(biāo)準(zhǔn)事件和措施。隨著網(wǎng)絡(luò)的運行和系統(tǒng)的反饋，EKB的內(nèi)容將不斷增加。
理想狀態(tài)是能夠確定所有的事件。
下面是EKB涉及到的只種基本的數(shù)據(jù)庫表:
(1)事件類型表:該表中主要存儲了事件的靜態(tài)定義。
EKB中保存了己確定的事件可能涉及的相關(guān)知識，如事件類別(如:性能、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用事件或其它)、嚴(yán)重程度（如：嚴(yán)重、主要、次要、警告等）、產(chǎn)生事件的設(shè)備標(biāo)識、指明設(shè)備的類型、事件造成什么影響（如：影響網(wǎng)速、單個用戶不能訪問等）、故障排除參考策略、上次更新的時期/時間、關(guān)于這個事件的備注信息、事件的詳細(xì)描述等。
(2)實時事件表:描述了正在運行的網(wǎng)絡(luò)中的實時事件。
實時事件表中提供可能用的一些字段，用于記錄網(wǎng)絡(luò)運行中發(fā)生的事件，如：設(shè)備的ID（從IP地址或查詢設(shè)備表可以獲得）、實時事件的狀態(tài)（如：新增、確認(rèn)、清除等）、根據(jù)故障票ID獲得的相應(yīng)的故障票信息等。
(3)設(shè)備信息表:存儲了網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的實際參數(shù)。
設(shè)備信息表主要記錄了每個設(shè)備的相關(guān)參數(shù)。例如，設(shè)備ID號、IP地址、設(shè)備名稱、廠商、類型、重要性級別等。
EKB中存儲的相關(guān)事件的知識主要來源于專家。開發(fā)人員將獲得的知識應(yīng)用到與故障管理相關(guān)的系統(tǒng)中，根據(jù)不同系統(tǒng)的需要分配相應(yīng)的知識，以提高系統(tǒng)性能。雖然EKB并不是嚴(yán)格意義上的知識庫，但在開發(fā)過程中，可以通過不斷地增加和修正EKB的內(nèi)容，在一定程度上提高系統(tǒng)的智能水平。
4.結(jié)論
文中分析了網(wǎng)絡(luò)故障的類型，提出將事件知識庫用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障的智能管理。實驗表明，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障的智能管理提供了基于知識的決策手段，比傳統(tǒng)的管理方式具有更高的決策水平，為專家系統(tǒng)技術(shù)在故障的檢測和隔離方面更加廣泛的應(yīng)用，奠定了一定基礎(chǔ)。
