支持SNMP V3的代理平台的设计方案

     简单网络管理协议(SNMP)是目前TCP/IP网络中应用为广泛的网络管理协议。目前SNMP协议主要包括三个版本：SNMP V1、SNMP V2以及的SNMP V3。SNMP V3采用了新的SNMP扩展框架，解决了SNMP协议以前版本在安全性和管理方面表现不理想的问题，支持SNMP V3是网络设备的趋势。网络设备通过代理平台处理SNMP协议，设计一种支持SNMPV3的代理平台，对于路由器、交换机等网络设备具有重要意义。

　　代理平台的结构和SNMP V3处理机制

　　代理平台的结构

　　基于SNMP的管理体系架构中，存在着SNMP管理实体(系统网管)和SNMP代理实体(被管网元)两种基本元素。管理实体和代理实体按系统功能可进一步细分为SNMP引擎和SNMP应用，见图1的SNMP管理体系架构。

图1 SNMP管理体系架构

　　SNMP引擎主要实现SNMP的协议相关的处理，包括SNMP消息的收发，SNMP消息的解析，SNMP的PDU处理等工作。在一个管理域的范围内，一个SNMP引擎snmpEngineID作为标识。SNMP引擎中，针对V1、V2、V3版SNMP消息，提供三种消息处理模型，当SNMP消息进入SNMP引擎后，根据SNMP消息的版本号，将SNMP消息分派给不同的消息处理模型处理。

　　SNMP应用主要实现不同的管理功能(如配置，性能，告警管理)。在代理实体，主要存在着命令应答器(用于对SNMP引擎接受到的SNMP请求，产生SNMP应答)，通知生成器(用于代理实体主动产生的TRAP，通知的生成)两种应用。

　　SNMP V3消息处理机制

　　SNMP V3消息中加入了安全级别、安全模型、安全参数、访问OID的上下文名和访问OID的contextEngineID等参数。在SNMP引擎的V3消息处理模型的消息处理过程中，需要引入安全子系统，用于清除SNMP消息被篡改，消息源伪装，SNMP消息隐私暴露，SNMP消息过时等问题;需要加入访问控制子系统，防止对未授权的OID进行非法操作。

　　SNMP引擎在接收到传入的SNMP V3消息后，先通过安全子系统USM模块的处理，将SNMP消息被解析成SNMP PDU;然后SNMP PDU经过访问控制子系统的VACM模块和命令应答器，经过处理生成应答PDU，然后交给安全子系统USM模块产生SNMP V3应答消息。对于通知生成器，在原始通知提交到SNMP引擎后，先经过访问控制子系统VACM模块的处理，通过后再交给安全子系统USM模块，加工成SNMP V3消息，由SNMP引擎发送出去。

　　在SNMP引擎中，USMS模块和VACM模块运行之前，需要在本地配置数据库(LCD)中配置相关参数。管理实体与代理实体的USM配置需要保持一致，为了实现数据的同步，代理实体提供访问USM，VACM的LCD的SNMP访问接口，以实现对USM、VACM的远程配置。

　　关键技术实现方法

　　USM与私密化流程：

　　USM是SNMP V3代理框架中安全子系统中的一种基于用户的安全模型，来解决SNMP消息在网络传输过程中可能遭受的安全威胁。USM对应三种安全级别，分别是：无无私密化，无私密化和且私密化。USM与私密化过程如下：

　　⒈管理实体选择的安全级别为 “且私密”，安全模型为“USM”，管理实体需要在LCD中选择一个与本安全级别匹配的用户名。

　　⒉管理实体USM模块根据LCD中该用户的私密化算法，对SNMP消息中的范围PDU部分进行加密，并将私密化参数填入到SNMP消息中。

　　⒊管理实体USM模块根据LCD中该用户的算法，密钥，计算出待的SNMP消息的参数，将该参数填充到SNMP V3消息中。

　　⒋代理实体的SNMP引擎接收到管理实体的SNMP　V3消息后，解析出消息中的安全级别、安全模型、用户名、参数、私密化参数，交付给USM模块

　　⒌代理实体的USM模块根据用户名查询LCD，得到该用户的算法、密钥，计算出待的SNMP消息的参数，同原SNMP消息所携带的参数相比较，如相同则通过，否则失败。

　　⒍代理实体的USM模块根据SNMP消息中的私密化参数，以及LCD中用户的私密化算法，对PDU进行解密。

　　⒎USM模块将通过，并解密的SNMP消息，提供给SNMP引擎进一步处理。

　　⒏代理实体的SNMP引擎生成了SNMP消息，准备发送给管理实体之前的“且私密”过程，与上述过程类似。

　　对于“无私密”的处理过程，则可省略上述过程的2、6两步。

　　VACM的验证流程

　　在通常的网管实践中，常常遇到一系列安全问题，如非法的管理者，对某OID进行操作;合法的管理者，对某未授权的OID进行操作等等。这些问题实际上是代理实体中的SNMP应用(包括命令应答器，通知生成器)在处理SNMP消息中的PDU时需要控制的，VACM(基于视图的访问控制模型)是这样一种访问控制方案，通过在代理实体的VACM MIB定义的用户所能访问的MIB视图的对应关系，来决定一个SNMP协议操作，是否能够访问一个MIB对象。VACM LCD的表格如表1所示。

表1 VACM LCD的表格

　　除此之外，IPV4和IPV6的兼容设计、SNMP并发处理机制等也非常重要。

　　结语

　　支持SNMP V3的代理平台能提供SNMP消息在网络传输中的安全保护，支持基于用户的安全模型(USM)，提供SNMP消息在代理平台内部处理时的安全控制;支持SNM基于视图的访问控制模型(VACM);支持SNMP消息的并发处理;并支持在IPV4和IPV6环境下运行，该代理平台使网络设备的管理更安全、更容易、更有效率。