基于web的网络综合管理系统的研究与实现

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武汉理工大学硕士学位论文
用Delphi6.0设计的邮件服务器、采用VisualC++6.0设计的附件上传模块与采用kSP设计的网络管理系统相嵌套,并使以后可能采取的二期开发更加方便、灵活。

1.2论文研究的目的和意义
基于Web的网络综合管理系统的研究具有很重要的实际意义。

首先,它的应用领域十分广阔,如:电子政务、校园网管理系统、远程教育、企业网络管理系统等等。

电子政务在提高行政办公效率、健全管理系统、加强内外各政能部门之间的联系等方面具有十分重要的意义;校园网管理系统是各大高校向社会展示自己一个重要窗口,也是招生、教学的一个重要工具。

企业网络管理系统的应用就更加广泛。

其次,基于WEB的网络管理系统在设计和实现过程中,涉及到很多技术的综合应用,如网络技术、分布式对象技术、中间件技术、组件技术等等。

再次,许多广泛使用的技术成果目前正面临严峻考验。

例如:邮件服务,它所使用的SMTF协议由于其自身在最初设计上的种种缺陷,使得垃圾邮件的问题变得越来越严重。

所有这些都需要我们进一步的研究和解决。

此外,邮件服务也是用户所需要的最重要的网络服务。

Web的通信量很大,但邮件主要用于个人之间的通信,而人与人之间的通信是商务的基础。

没有邮件服务的网络是不完整的网络。

电子邮件在使用数量和重要性方面都在飞速的发展,随之而来的就产生了许多新问题。

如垃圾邮件的处理、电子邮件的安全,以及在实际应用中不同用户对不同邮件服务器的正确选择、配置等等,都需要进一步的深入研究。

在项目的具体实现中,不但考虑了一个通用的基于1】『EB的网络管理系统的构建和具体实现,还在此基础上研究了邮件服务的各种现有技术、产品,以及出现的一些问题,最后做出了一个网络管理系统和邮件服务器的实例,实现了内外发邮件、附件上传、垃圾邮件过滤等特色服务,并提供POP3与SMTP接口,与网络管理系统嵌套紧密。

1.3论文研究的主要内容
本文从理论到实践比较详细深刻地讨论了基于WEB的网络综合管理系统,以及邮件服务的相关问题。

首先,探讨了构建一个功能完备的网站的主要组

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成部分和其中的核心技术。

这是实现网络管理系统和邮件服务的基础知识。

接着介绍了基于WEB的网络管理系统的相关技术问题,这是系统平台的搭建。

然后讲述了电子邮件的基本概念、格式、传输机制等内容,详细地分析了当前邮件服务中的常见问题和解决方法,总结了当前流行的几种邮件服务器的特点和不足。

最后采用基于WEB的管理系统为应用平台,实现了~个完整功能的邮件服务系统,与管理平台嵌套紧密,并且介绍了程序中主要功能模块的流程和实现原理。

第2章网站构建基础
第2章网站构建基础
2.1基于TCPIIP的Internet网络结构…2】
2.1.1概述
我们通常用OSI参考模型来描述TCP/IP网络协议集。

国际标准化组织ISO提出了开放系统互联OSI模型,该模型将网络分为七层。

而TCP/IP协议集通常仅分为4层,分别对应于ISO/OSI参考模型的数据链路层、网络层、传输层和高层(包括会话层、表示层、应用层),如图所示:
5—74

2SMTPFTPTELNHTTPNSPDNS
TCPUDPNVP
lIC}APJ
IPRARP
ARP
ETHERNETARPANETPDNOTHERS图2.1TCP/IP协议体系结构
其中,第二层表示TCP/IP的实现基础,OTHERS包括MILNET,NSFNET,IEEE802.3,CSMA/CD,IEEE802.4TokenBus及IEEE802.5TokenRing等。

在第三层网络层中,IP为网际协议(InternetProtoc01),ICMP为网际控制报文协议,ARP为地址转换协议,RARP为反向地址转换协议。

在第四层传输层中,TCP为传输控制协议,UDP为用户数据报协议,NVP为网络语音协议。

5—7层中,HTTP为超文本传输协议,SMTP为简单邮件传输协议,POP3为邮件存取协议,DNS为域名服务,NSP为域名服务协议,FTP为文件传输协议,TELNET为远程终端访问。


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我们从图中不难看出,通过计算机的网络接口所发送的数据是从最高层协议开始一层层包裹起来,这每层就是某种协议的协议头,直至最后像我们上面所讨论的以太帧的格式一样,再裹上一层帧头后交给物理层去发送(前同步码与CRC是在物理层中添加的);当我们接受数据时,则相反,是一层层将底层数据解开,直至送到最高协议软件。

我们可以看出数据在发送、接受时就像内存的堆栈一样,先裹的一层协议头,到解开时要迟一些,后裹的协议头则到解开时就要早一些。

这些特征与堆栈的特征极为相似,因此我们常常把TCP/IP协议称为TCP/IP堆栈。

2.1.2应用层与网络服务
我们知道,应用层协议并不是解决用户各种具体应用的协议。

应用层位于TCP/IP协议体系结构中的最高层,在应用层之上不存在其他的层,因此应用层的任务不是为上层提供服务,而是为最终用户提供服务。

每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题,而问题的解决又往往是通过位于不同主机中的多个进程之间的通信和协同工作来完成的。

为了解决具体的应用问题而彼此通信的进程就称为“应用进程”,而应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。

应用层的一个重要特点就是它的“可扩展性”。

某个具体的应用层协议所提供的服务往往不能满足用户的所有需要,在此情况下,协议的制定者必须为用户提供对协议进行扩展的手段,使得用户可通过二次开发来满足自己的特殊需求。

TCP/IP体系采用了客户服务器模式使两个应用进程能够进行通信。

客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。

客户服务器模式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

在实际应用中,客户软件和服务器软件通常还具有以下一些主要特点:
客户软件:
·在进行通信时临时成为客户,但它也可以在本地进行其他的计算。

·被用户调用,在用户的Pc机上运行,在打算通信时主动向远程服务器发起通信。

●可与多个服务器进行通信。

·不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

服务器软件:
·是一种专门用来提供某种服务的程序,可同时处理多个远地客户的请求。

·在共享计算机上运行。

当系统启动时即自动调用,且不断地运行着。

·被动地等待并接受来自多个客户的通信请求。

客户和服务器的通信关系一旦建立,通信就可以是双向的,客户和服务器都可发送和接收信息。

大多数的应用进程都是使用TCP/IP协议进行通信。

如图,厕出了这种情况:
图2.2TCP/IP协议通信
客户首先发起连接建立请求,服务器接受连接建立请求,以后的步骤就是逐级使用下一层提供的服务。

如应用进程使用下面的TCP连接,而TCP又使用下面的IP数据报,等等。

2.1.3TCP/IP支持平台
现在大多数平台都支持TCP/IP,但其支持程度却有不同。

大多数主流操作系统都有自带的TCP/IP支持,即TCP/IP支持建立在标准的分布式操作系统中。

某些平台上的旧的操作系统则缺乏这种支持,下表描述了不同平台的TCP/IP支持。

如果平台有自身的TCP/IP支持,标以“自带”;如果没有,则列出TCP/IP应用程序的名字。


表2一lTCP/IP支持平台
平台TCP/IP
UniX自带
DOSPiper/IPbyIpswitch
WindowsTCPMANbyTrumpetSoftware
Windows95自带
WindowsNT自带
MacintoshMacTCP或OperTransport(Sys7.5+)
0S/2白带
As/40003/400自带
没有自带TCP/IP的平台还可以通过使用专用的或第三方TCP/IP程序来实现TCP/IP协议,这些第三方产品可以提供各种不同的功能,其中有些提供了非常好的支持。

如有些第三方产品仅提供用户基本的TCP/IP协议,对于多数用户来说,这已经足够了;与此相反,某些第三方的TCP/IP产品就相当复杂,它们允许压缩处理,采用多种传输方法以及其他与典型UnixTCP/IP实现相同的特点。

2.2网站的主要组成分析【3l
2.2.1WEB服务器
编写一个基本的Web服务器是非常简单的,仅仅需要监听合适的端口,建立连接,发送数据。

服务器和客户端的开发一般总是相辅相成地发展的,两者的诞生标志着WWW的开始。

当Internet不断发展时,Web服务器需要更多的功能以满足客户端对更多动态内容的需求。

当Web服务成为很多商务应用都必须面对和采用的技术时,就出现了很多不同Web服务器以满足这些不同的需求。

可伸缩性,可靠性,速度和高级动态功能都是Web服务器应该具有的关
键特征,特别是在电子商务应用环境中。

易于配置和管理对于Web服务器的应用推广来说也同样重要。

Web服务采用的是HTTP协议,它是一个应用层协议,自1990年起就广泛应用于Web服务中,耳前是]JTl‘P/L1。

我们通常用URL(UniformResourceLocator)来访问~个网站的资源,URL是在Internet上制定WWW服务信息位置的表示方法。

URL通常是以下格式:
http_URL:”http:””//”host[”:”port][abs—path[“?”query]]“http”表示通过HTTP协议访问网络资源,port端口在没有指定的情况下通常默认为80,但一般的Web服务器都提供了接口修改服务端口号。

根据]]TTP协议我们可以根据以下方法获得IJRL中的资源:
Method=”OPTIONS”
l“ttEAD”
l”POST”
‘“PUT”
I“DELETE”

“TRACE”
’”CONNECT”
lextension—method
HTTP是一个开放的协议,任何一个客户端根据这些方法都可以获取网站上的Web资源。

如果有组织地调度执行这些方法就可以获知网站所提供Web服务的性能,并可监测网站主页是否被非法篡改。

2。

2.2FTP服务器
文件传输是TCP/IP中使用最广泛的应用之一。

在一个FTP会话中,需建立一个控制连按和若干数据连接。

如下图所示:
服务器客户
主量耋H鲨控制连。

I控制进1

Ifork
fork上数据连◆
l数据传输进I·l数据传输进
图2.3FTP结构图
建立控制连接的过程是比较明了的,FTP服务器的公认端口是2l,客户控制进程申请一个随机分配的本地端口后,用常规的方法可以与服务器端口21建立一个五元组相关(协议,本地IP地址,本地端口号,远地IP地址,远地端口号)。

数据连接的建立就不那么简单了。

在建立数据连接的过程中,客户进程反客为主,成为连接的接收者,而服务器数据传输进程成了连接的请求者。

作为一个新的子进程,服务器传输进程可以申请一个新的端口号建立自己的半相关(一般利用FTP保留端El20)。

客户控制进程通过控制连接告诉服务器控制进程自己的数据连接端口号,服务器控制进程将它转告自己的数据传输进程,服务器数据传输进程便利用它与客户建立数据连接。

事实上,由于服务器数据传输进程的端口是新申请的,客户数据传输进程就不必申请新端口号了(一般接收连接请求方的子进程都不申请新端口)。

两个不同的服务器端口与一个客户端口可以构成两个完全不同的相关,分别用于控制连接和数据传输连接。

2.2.3Mail服务器
电子邮件服务也是最早出现在Internet上的服务之一,从诞生之日开始它就成为了网络上最繁忙的服务。

电子邮件与文件传输是极不相同的,虽然它们同属应用层,但为了提高邮件系统的效率,还是将它们区别开来。

邮件服务器由三部分组成:MUA、MTA、MDA
MTA(MailTransferAgent):邮件传送代理,主要负责与其它MMiServer的信息交换以及本系统邮件的收发。

MDA(UailDeliveryAgent):邮件投递代理,主要负责将信息投递到高速存储队列(Sp001)。

MUA(MailUserAgent):邮件用户代理,主要负责把信息从高速存储队列(Sp001)中传递到用户个人邮箱。

常用的有Outlook、Foxmail等流行邮件客户端软件。

电子邮件的优点是即使远地主机不可访问,发送者也可将邮件发送出去,为此TCP/IP采用Spooling缓存技术,这种划分实际上是将MUA和MTA划分的原型。

结构如下图:
用—一发送邮件Sp0011

界·1接收邮件邮f.一
图2.4邮件发送机制TCP连接TCP连接
综上所述,作为TCP/IP核心的TCP/UDP和IP等中下层协议向外提供的只是原始的编程界面,而不是直接的用户服务,用户服务要靠核外的应用程序实现。

TCP/IP核心与应用程序的关系如下图:
『fl
l应用程序|+…一叫应用程序
士:
--
网间网编程界面
j工
网间网编程界面
1£
网间网编程界面
图2.5核心与应用程序的关系
任何一个用户都可以在网络上开发自己的应用程序,而这就是一个网络应用。

因此对应用程序进行标准化,试图用一种和几种协议概括所有的应用是不可能的,但是可以针对一些具有普遍意义的、常用的应用制定协议标准。

这样就产生了一系列应用层协议,包括Web服务、文件传输与访问以及电子邮件等等。

这些应用相当于上图中的应用程序A或应用程序B,它们与一般的网络应用程序的区别在于,它们提供了开放的标准接口,而一般的网络应用程序不具备这个特点。

2.2.4DB服务器
在Internet应用中,除设计静态网页以外,通过数据库进行数据管理和根据查询生成动态网页也是其中极其重要的一部分,一方面,数据库提高了数据管理的能力,使得数据可以重用和进行必要的数据分析;另一方面,通过数据库进行动态网页的生成,大大提高了网页设计和开发的效率,减少了静态网页的设计和开发任务,并保证了Internet应用的数据一致性和设计风格的~致性,
同时数据库还大大提高了Internet应用数据维护的方便性和效率。

关系数据库最初设计目标是基于主机/终端方式的大型机上的应用,应用范围较为有限,随着客户机/服务器方式的流行和应用向客户机端的分解,关系数据库又经历了客户机服务器时代,并获得了极大的发展。

随着Internet应用的普及,由于Internet上信息资源的复杂性和不规范性,关系数据库初期在开发各种网上应用时显得力不从心,表现在无法管理各种网上的复杂的文档型和多媒体型数据资源。

后来关系数据库对于这些需求做出了一些适应性调整。

如增加数据库的面向对象成分以增加处理多种复杂数据类型的能力,增加各种中间件以扩展基于Internet应用能力,通过应用服务器解释执行各种Html中嵌入脚本来解决Internet应用中数据库数据的显示、维护、输出以及到Html的格式转换等。

此时关系数据库的基于Internet应用的模式典型表现为一种三层或四层的多层结构,即在客户端和数据库服务器端之间插入应用服务器层。

数据库服务器和Web服务器在Internet中的应用是密切相关的,在动态页面中数据库服务器的性能极大地影响着整个网站地性能。

Web服务器和数据
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库服务器的接口技术也是在不断发展,从CGI到API到ASP、JsP、PItP等。

2.3其它相关技术
2.3.1路由技术
所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。

一般来说,在路由过程中,信息至少会经过一个或多个中间节点。

通常,人们会把路由和交换进行对比,这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。

其实,路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层(数据链路层),丽路出发生在第三层,即网络层。

这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息,所以两者实现各自功能的方式是不同的。

我们通常所说的路由技术其实是由两项最基本的活动组成,即决定最优路径和传输信息单元(也被称为数据包)。

其中,数据包的传输和交换相对较为简单和直接,而路由的确定则更加复杂一些。

数据包交换
交换算法相对路由算法来说更加简单,而且绝大多数的路由协议都可以使用相同的交换技术。

当数据包的发送方通过一定的方式获取到路由器的地址之后,就会把数据包以该路由器的物理地址(MAC地址)发送出去,同时使用网络层地址标识数据包的最终目的地。

当路由器接收到数据包后将查看标明其目的地的协议地址,并决定是否按照该地址将数据包转发到下一台路由器。

如果路由器不知道如何把数据包转发到其目的地的话,一般会丢弃该数据包。

如果路由器知道数据包的转发路径,则会将其中的物理地址改为下一台路由器的地址,然后将其发送出去。

以此类推,直到数据包到达最终的目的地。

在整个过程中,数据包的物理地址会随着移动过程中所经过的不同的路由器而变化,但是代表目的地的协议地址一直保持不变。

路由算法
路由算法主要由几个关键因素决定。

首先,算法的设计意图对路由协议的实际运作具有很大的影响。

其次,目前存在许多不同类型的路由算法,每一种算法对网络和路由器资源都有不同的要求和影响。

最后,路由算法使用
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一个阶层都有其该拥有的属性。

如第二层即属于分类、第三层即属于组织、
第四层即属于主机名称等等。

根据这样的结构,NIC机构就定义出最早的六大分类:COm、edu、net、org、gov、mil。

但随着Internet的迅速发展,这个结构进行了扩充,又添加了一部分顶级域名,如jnfo、biz、name、pro等等。

当C1ient端向DNS查询有关域名时,DNS首先到缓存区寻找看看是否有对应的域名。

如果有则传回给C1ient端,如果没有就到最近的DNS主机寻找。

所以缓存区主要是暂时存放网域名称的地方,以加速查询速度。

其结构如下图所示:
图2.7缓冲区结构
2.3.3防火墙技术
防火墙能增强机构内部网络的安全性。

防火墙系统决定了哪些内部服务可以被外界访问;外界的哪些人可以访问内部的服务以及哪些外部服务可以被内部人员访问。

防火墙必须只允许授权的数据通过,而且防火墙本身也必须能够免于渗透。

尽管防火墙的发展经过好几代,但是按照防火墙对内外来往数据的处理方法,大致可以将防火墙分为两大体系:包过滤防火墙和代理防火墙(应用层网关防火墙)。

前者以以色列的Checkpoint防火墙和Cisco公司的PlX防火墙为代表,后者以美国NAI公司的Gauntlet防火墙为代表。

2.4典型的网站结构图
就网站系统本身而言,它是由网络交换设备和路由设备以及各种应用软
件通过双绞线、光纤等不同的通信介质连接而成的,由网络上的服务器提供给网上用户多种服务,并在一定的策略下进行网络管理的计算机系统。

网站的典型结构如下图所示:
图2.8典型网站结构图
2.5小结
本章主要讨论了构建基于WEB的网络管理系统的一些基础知识。

首先详细分析了Internet的网络层次结构,及其采用的TCP/IP网络协议集。

然后概括总结了网站的主要组成部分,并剖析了各组成部分的工作原理和协议标准,主要包括:WEB服务器、FTP服务器、邮件服务器、数据库服务器aInternet是一个复杂的网络环境,基于WEB的网络管理系统涉及到其中的很多方面。

本章主要讨论了与硬件相关的一些技术,并给出了一个典型的网站结构图。

第3章基于WEB的网络管理系统
第3章基于WEB的网络管理系统
3.1WBM技术的出现背景【41
基于Web的网络管理模式(Web—BasedManagement,WBM)的出现是Intranet广为流行的必然趋势。

一般Intranet都运行于TCP/IP协议之上,并且由防火墙将其从外部Internet隔离。

网络内部都建有Web服务器,它们通过与超文本标记语言(HTML)有关的协议与其它用户通信。

Intranet用户可以在任何一个网络节点或是网络平台上使用友好的、易操作的Web浏览器与服务器通信。

除此以外,Web技术还有其它好处。

因为Web浏览器对计算机的硬件要求很低,因而管理员可以把很多的计算和存储任务转移到Web服务器上去完成,而允许用户依靠简单、廉价的计算平台去访问它们。

它简化了客户端,无需像c/s模式那样在不同的客户机上安装不同的客户应用程序,而只需要安装通用的浏览器软件,不但节省了客户机的硬盘空间与内存,而且使安装过程更加简单、网络结构更加灵活。

其次,它简化了系统的开发和维护。

系统的开发者无需再为不同级别的用户设计开发不同的客户应用程序,只需把所有功能都实现在WEB服务器上,并就不同的功能为各个级别的用户设置权限就可以了。

当形式变化时,它无需再为每一个现有的客户应用程序升级,而只需对WEB服务器上的服务处理程序进行修订。

这种”瘦客户机/胖服务器”模式降低了硬件要求并且提供给用户更大的灵活性。

3.2WBM管理方式的实现
有两种基本方法可以实现WBM。

一种是代理的解决方案,即将一个基于Web的服务器加载到中间工作站(代理服务器)上,网络用户使用Web的超文本传输协议(HTTP)通过Web浏览器和代理工作站通信,而代理工作站使用SNMP协议和终端网络设备通信。

开发商提供代理的解决方案一般都通过在现成的管理产品中加载一个Web服务器,就像3Com公司的TranscendEnterpriseManager
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网络管理产品,这在诸如数据库访问、SNMP轮询方面增强了产品的性能。

第二种实现11rBM的方式是嵌入的方法,Web服务器事实上已经嵌入到终端网络设备内部。

每一个设备都有自己的Web地址,这样网络管理员就可以通过用Web浏览器访问设备的地址来管理这些设备。

代理的解决方案继承了当今传统的基于工作站的管理系统和产品的所有优点,此外它还具有访问灵活的特点。

因为代理服务器和所有的网络终端设备通信仍然通过SNMP协议,因而这种解决方法可以和只支持SNMP协议的设备协同工作。

从另一方面来看,内嵌服务器的方法带来了单独设备的图形化管理。

它提供了比命令行和基于菜单的Telnet接口更简单易用的接口,能够在不牺牲功能的前提下简化操作。

在今后的企业网络中,基于代理服务器和内嵌Web服务器的方案也许都会被用来管理网络,大型的企业将继续需要使用基于代理服务器的管理方案实现对整个企业网络的监控和管理,而内嵌式Web服务器的管理方式由于提供了高度改良的接口,因而使企业网络安装和管理新设备时更加方便。

内嵌Web服务器的方式对于小型办公室网络来说是理想的管理方式。

小型办公室网络相对来说比较简单,也不需要强大的管理系统和整个企业的网络视图。

由于小型办公室网络经常缺乏网络管理和设备控制人员,而内嵌Web服务器的管理方式就把用户从复杂的管理中解脱出来了。

另外。

基于Web的设备实现了真诋的即插即用,减少了安装时间和故障排除时间。

3.3WBM系统中几个技术问题的实现【5】【6】
3.3.1概述
本人在完成毕业设计时,采用ASP搭建基于WEB的网络管理系统平台,然后在此基础上,实现了能与此平台紧密结合的标准邮件服务,并对邮件服务的相关问题做了探讨。

因此,这里简要介绍下ASP的相关问题。

Microsoft的动态服务器网页(ActiyeServerPages,ASP)技术是用来创建Windows服务器平台上的动态Web网页、整个站点和基于WEB的应用程序的常用技术。

目前,ASP应用程序的数量正目益增多,ASP的工具也在日益增加,同时有越来越多的第三方开发商开发出一系列基于ASP或使用ASP的。

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