TcpIP课程论文：基于wireshark的SNMP协议分析

基于Wireshark的SNMP 协议分析

摘要:SNMP可以用于管理很多类型的设备,其核心是帮助网络管理员简化对一些支持SNMP设备设置的操作（也包括这些信息的收集）。例如，使用SNMP可以关闭路由器的一个端口，也可以查看以太网端口的工作速率。SNMP还可以监控交换机的温度，在出现过高现象时进行报警。

关键词:SNMP；网络管理；网络监控；

The SNMP Protocol Analysis Based on Wireshark

Abstract:SNMP can be used to manage many types of equipments, its core is to help a network administrator to simplify support for some SNMP equipment set of operations, (including the information collection). For example, using SNMP can shut down a router port, you can also view the Ethernet port work rate. SNMP can also monitor the temperature of the switch, in the event of a phenomenon to the alarm.

Keywords:SNMP;Network management;Network monitoring;

1 引言

S NMP(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)的前身是简单网关监控协议(SGMP)，用来对通信线路进行管理。随后，人们对SGMP进行了很大的修改，特别是加入了符合Internet定义的SMI和MIB：体系结构，改进后的协议就是著名的SNMP。SNMP的目标是管理互联网Internet上众多厂家生产的软硬件平台，因此SNMP受Internet 标准网络管理框架的影响也很大。现在SNMP已经出到第三个版本的协议，其功能较以前已经大大地加强和改进了。

2 SNMP协议的发展

2.1 第一版

SNMP第一版和SMI规格的资料型态SNMP第一版SMI指定许多SMI规格的资料型态，它们被分为两大类：

简单资料型态

泛应用资料型态

SNMPv1使用基于团体名进行报文认证

2.2第二版

SNMP第二版和管理资讯结构SNMP第二版SMI在RFC 2578之中描述，它在SNMP第一版的SMI规格资

料型态上进行增加和强化，例如位元串（bit strings）、网络地址（network addresses）和计数器（counters）。

SNMP协定在OSI模型的应用层（第七层）运作，在第一版中指定五种核心PDU：GET REQUEST

GET NEXT REQUEST,GET RESPONSE,SET REQUEST,TRAP。

其他PDU在SNMP第二版加入，包含：GETBULK REQUEST，INFORM

SNMP第二版SMI资讯模块SNMP第二版SMI也指定了资讯模块来详细说明一群相关连的定义。有三种SMI资讯模块：MIB模块、回应状态、能力状态。

2.3第三版

SNMP第三版SNMP第三版由RFC 3411-RFC 3418定义，主要增加SNMP在安全性和远端配置方面的强化。

SNMP第三版提供重要的安全性功能：

信息完整性：保证封包在传送中没有被篡改。

认证：检验信息来自正确的来源。

封包加密：避免被未授权的来源窥探。

SNMPv3定义了基于用户的安全模型，使用共享密钥进行报文认证。

SNMPv3中引入了下列三个安全级别。

noAuthNoPriv：不需要认证，不提供隐私性（加密）。

authNoPriv：基于HMAC-MD5或HMAC-SHA的认证，不提供加密。

authPriv：除了认证之外，还将CBC-DES加密算法用作隐私性协议。[1]

3 MIB

MIB，Management Information Base：管理信息库，由网络管理协议访问的管理对象数据库，它包括SNMP可以通过网络设备的SNMP管理代理进行设置的变量。SMI，Structure of Management Information：管理信息结构，用于定义通过网络管理协议可访问的对象的规则。SMI定义在MIB中使用的数据类型及网络资源在MIB中的名称或表示。使用SNMP进行网络管理需要下面几个重要部分：管理基站，管理代理，管理信息库和网络管理工具。

管理基站通常是一个独立的设备，它用作网络管理者进行网络管理的用户接口。基站上必须装备有管理软件，管理员可以使用的用户接口和从MIB取得信息的数据库，同时为了进行网络管理它应该具备将管理命令发出基站的能力。

管理代理是一种网络设备，如主机，网桥，路由器和集线器等，这些设备都必须能够接收管理基站发

来的信息，它们的状态也必须可以由管理基站监视。管理代理响应基站的请求进行相应的操作，也可以在没有请求的情况下向基站发送信息。

MIB是对象的集合，它代表网络中可以管理的资源和设备。每个对象基本上是一个数据变量，它代表被管理的对象的一方面的信息。

最后一个方面是管理协议，也就是SNMP，SNMP的基本功能是：取得，设置和接收代理发送的意外信息。取得指的是基站发送请求，代理根据这个请求回送相应的数据，设置是基站设置管理对象(也就是代理)的值，接收代理发送的意外信息是指代理可以在基站未请求的状态下向基站报告发生的意外情况。

SNMP为应用层协议，是TCP/IP协议族的一部分。它通过用户数据报协议(UDP)来操作。在分立的管理站中，管理者进程对位于管理站中心的MIB的访问进行控制，并提供网络管理员接口。管理者进程通过SNMP 完成网络管理。SNMP在UDP、IP及有关的特殊网络协议(如，Ethernet, FDDI, X.25)之上实现。

管理信息库MIB指明了网络元素所维持的变量（即能够被管理进程查询和设置的信息）。MIB给出了一个网络中所有可能的被管理对象的集合的数据结构。SNMP的管理信息库采用和域名系统DNS相似的树型结构，它的根在最上面，根没有名字它又称为对象命名树（objectnamingtree）。

对象命名树的顶级对象有三个，即ISO、ITU-T和这两个组织的联合体。在ISO的下面有4个结点，其中的一个（标号3）是被标识的组织。在其下面有一个美国国防部（DepartmentofDefense）的子树（标号是6），再下面就是Internet（标号是1）。在只讨论Internet中的对象时，可只画出Internet以下的子树（图中带阴影的虚线方框），并在Internet结点旁边标注上{1.3.6.1}即可。

在Internet结点下面的第二个结点是mgmt（管理），标号是2。再下面是管理信息库，原先的结点名是mib。1991年定义了新的版本MIB-II，故结点名现改为mib-2，其标识为{1.3.6.1.2.1}，或{Internet(1).2.1}。这种标识为对象标识符。

最初的结点mib将其所管理的信息分为8个类别，见表4。现在demib-2所包含的信息类别已超过40个。

应当指出，MIB的定义与具体的网络管理协议无关，这对于厂商和用户都有利。厂商可以在产品（如路由器）中包含SNMP代理软件，并保证在定义新的MIB项目后该软件仍遵守标准。用户可以使用同一网络管理客户软件来管理具有不同版本的MIB的多个路由器。当然，一个没有新的MIB项目的路由器不能提供这些项目的信息。

这里要提一下MIB中的对象{1.3.6.1.4.1}，即enterprises（企业），其所属结点数已超过3000。例如IBM为 {1.3.6.1.4.1.2}，Cisco为{1.3.6.1.4.1.9}，Novell为{1.3.6.1.4.1.23}等。

4 SMI

管理信息结构SMI（structure of management information)

它是简单网络管理协议（SNMP）的一部分，指定了在 SNMP 的 MIB 中用于定义管理目标的规则。

SMI 是一种语言，是为了确保网络管理数据的语法和语义明确和无二义性而定义的语言。

它是定义被管理网络实体中特定数据的语言。

它定义了数据类型、对象模型，以及写入和修改管理信息的规则。

SNMP中，数据类型并不多。这里我们就讨论这些数据类型，而不关心这些数据类型在实际中是如何编码的。

INTEGER

一个变量虽然定义为整型，但也有多种形式。有些整型变量没有范围限制，有些整型变量定义为特定的数值（例如，IP的转发标志就只有允许转发时的或者不允许转发时的这两种），有些整型变量定义一个特定的范围（例如，UDP和TCP的端口号就从0到65535）。

OCTER STRING

0或多个8 bit字节，每个字节值在0～255之间。对于这种数据类型和下一种数据类型的BER编码，字符串的字节个数要超过字符串本身的长度。这些字符串不是以NULL结尾的字符串。

DisplayString

0或多个8bit字节，但是每个字节必须是ASCII码。在MIB-II中，所有该类型的变量不能超过255个字符（0个字符是可以的）。

OBJECT IDENTIFIER

对象识别符，由一列整数组件组成，用于识别一个对象，如算法、属性类型、或定义了其他对象识别符的注册机构。

NULL

代表相关的变量没有值。例如，在get或get-next操作中，变量的值就是NULL，因为这些值还有待到代理进程处去取。

IpAddress

4字节长度的OCTER STRING，以网络序表示的IP地址。每个字节代表IP地址的一个字段。

PhysAddress

OCTER STRING类型，代表物理地址（例如以太网物理地址为6个字节长度）。

Counter

非负的整数，可从0递增到232—1（）。达到最大值后归0。

Gauge

非负的整数，取值范围为从0到(或增或减)。达到最大值后锁定直到复位。例如，MIB中的tcpCurrEstab 就是这种类型的变量的一个例子，它代表目前在ESTABLISHED或CLOSE_WAIT状态的TCP连接数。

TimeTicks

时间计数器，以0.01秒为单位递增，但是不同的变量可以有不同的递增幅度。所以在定义这种类型的变量的时候，必须指定递增幅度。例如，MIB中的sysUpTime变量就是这种类型的变量，代表代理进程从启动开始的时间长度，以多少个百分之一秒的数目来表示。

SEQUENCE

这一数据类型与C程序设计语言中的“structure”类似。一个SEQUENCE包括0个或多个元素，每一个元素又是另一个ASN.1数据类型。例如，MIB中的UdpEntry就是这种类型的变量。它代表在代理进程侧“激活”的UDP数量（“激活”表示2013年被应用程序所用）。在这个变量中包含两个元素：

IpAddress类型中的udpLocalAddress，表示IP地址。

INTEGER类型中的udpLocalPort，从0到65535，表示端口号。

SEQUENDEOF

这是一个向量的定义，其所有元素具有相同的类型。如果每一个元素都具有简单的数据类型，例如是整数类型，那么我们就得到一个简单的向量（一个一维向量）。但是我们将看到，SNMP在使用这个数据类型时，其向量中的每一个元素是一个SEQUENCE（结构）。因而可以将它看成为一个二维数组或表。

SMI 是 WMP专用字幕文件格式，如果在播放的文件目录中有格式正确且与歌曲同名的SMI文件，那么WMP都会识别。

SMI 和 SRT一样都是文本字幕格式，可以用记事本或者Ultraedit打开进行编辑。使用时候先安装字幕插件VobSub软件，再下载SMI字幕，将其与影片放置在同一目录下并且保证文件名相同，这样用Media Player观看时 VobSub 会自动调用相应字幕。

5 SNMP的数据单元

SNMP规定了5种协议数据单元PDU（也就是SNMP报文），用来在管理进程和代理之间的交换。

get-request操作：从代理进程处提取一个或多个参数值

get-next-request操作：从代理进程处提取紧跟当前参数值的下一个参数值

set-request操作：设置代理进程的一个或多个参数值

get-response操作：返回的一个或多个参数值。这个操作是由代理进程发出的，它是前面三种操作的响应操作。

trap操作：代理进程主动发出的报文，通知管理进程有某些事情发生。

前面的3种操作是由管理进程向代理进程发出的，后面的2个操作是代理进程发给管理进程的，为了简化起见，前面3个操作今后叫做get、get-next和set操作。下图描述了SNMP的这5种报文操作。请注意，在代理进程端是用熟知端口161俩接收get或set报文，而在管理进程端是用熟知端口162来接收trap报

文。

6 SNMP Wireshark 抓包分析

6.1 实验环境的搭建

分别在局域网两台装有win7系统的PC上启用SNMP服务，其中一台模拟为客户端，另一台模拟为服务器，在服务器上装上MIB Browser管理软件，开启Wireshark，打开管理软件向服务器端发送get-request 查询报文，抓包截图如下图所示：

6.2从图中可以对SNMP的get-request报文进行进一步分析，如下表所示：

7 结论

现在，几乎所有的网络设备生产厂家都实现了对SNMP的支持。领导潮流的SNMP是一个从网络上的设备收集管理信息的公用通信协议。设备的管理者收集这些信息并记录在管理信息库（MIB）中。这些信息报告设备的特性、数据吞吐量、通信超载和错误等。MIB有公共的格式，所以来自多个厂商的SNMP管理工具可以收集MIB信息，在管理控制台上呈现给系统管理员。

通过将SNMP嵌入数据通信设备，如路由器、交换机或集线器中，就可以从一个中心站管理这些设备，并以图形方式查看信息。现在可获取的很多管理应用程序通常可在大多数当前使用的操作系统下运行，如Windows95、Windows98、WindowsNT和不同版本UNIX的等。

一个被管理的设备有一个管理代理，它负责向管理站请求信息和动作，代理还可以借助于陷阱为管理站主动提供信息，因此，一些关键的网络设备（如集线器、路由器、交换机等）提供这一管理代理，又称

SNMP代理，以便通过SNMP管理站进行管理。

参考文献

[1]Richard Froom,Balaji Sivasubramanian,Erum Frahim．CCNP SWITCH（642.-813）：人民邮电出版社，2011年2月

[2] 李霞,王建民.基于SNMP的网络计费系统的实现[J].电脑知识与技术(技术论坛), 2005(12): 67-68.

[3] 马飞,刘峰. SNMPv3网管系统的安全机制研究[J].现代电子技术, 2007, 30(17): 105-107.