Snmp在Windows下的實現----WinSNMP編程原理

在Windows 下實現SNMP協議的編程，能夠採用Winsock接口，在161，162端口經過udp傳送信息。在Windows 2000中，Microsoft已經封裝了SNMP協議的實現,提供了一套可供在Windows下開發基於SNMP的網絡管理程序的接口，這就是 WinSNMP API。

3.1 什麼是WinSNMP

WinSNMP的目的是爲在Windows下開發基於SNMP的網絡管程序提供解決方案。它爲SNMP網管開發者提供了必須遵循的開放式單一接口規範，它定義了過程調用、數據類型、數據結構和相關的語法。
圖3.1顯示了一個網絡管理站（NMS）和網絡管理代理（Agent）之間端到端的SNMP鏈接中WinSNMP所處的層次。這是一個WinSNMP的參考模型。

 

圖3.1WinSNMP參考模型

總的來講，WinSNMP以函數的形式封裝了SNMP協議的各部分（在VC++6.0開發環境中體現爲wsnmp32.dll、wsnmp32.lib和winsnmp.h），且針對SNMP是使用UDP的特色而設置了消息重傳、超時機制等。

3.2 一些基本概念

在WinSNMP編程中，咱們須要考慮的基本概念主要有如下幾點：
 SNMP支持層次
 Entity/Context轉換模式
 本地數據庫
 會話
 異步模式
 內存管理
下面咱們將分別對它們做介紹。

3.2.1 SNMP支持層次（Levels of SNMP Support）
WinSNMP支持四個層次的SNMP操做：
 Level 0 = 只有消息編碼/解碼
 Level 1 = Level 0 + 與SNMPv1代理的通訊
 Level 2 = Level 1 + 與SNMPv2代理的通訊
 Level 3 = Level 2 + 與其它SNMPv2管理站的通訊
由於SNMP協議支持SNMPv1與SNMPv2的共存，因此WinSNMP實現能提供對兩個版本協議的支持。
SnmpStartup函數能返回當前WinSNMP實現所能提供的最大支持層次。

3.2.2 Entity/Context轉換模式（Entity/Context Translation Modes）
WinSNMP應用程序可以讓WinSNMP實現把entity和context參數按不一樣的方式解釋：
（1）按字面解釋爲SNMPv1代理的地址和共同體（community）字符串。
（2）解釋爲SNMPv2的party和context標識符（context IDs）。
（3）經過查詢本地數據庫將其轉換爲各自的SNMPv1或SNMPv2元素。
三種Entity/Context轉換模式以下：
SNMPAPI_TRANSLATED = 經過本地數據庫查詢轉換
SNMPAPI_UNTRANSLATED_V1 = 轉換爲地址和共同體（community）字符串
SNMPAPI_UNTRANSLATED_V2 = SNMPv2的party和context IDs.
咱們能夠經過SnmpStartup函數得到當前默認的entity/context轉換模式，SnmpSetTranslatedMode函數能夠用來設置entity/context轉換模式。
當在系統中採用SNMPv1協議時，咱們能夠將其設置爲SNMPAPI_UNTRANSLATED_V1，具體實現以下：
HSNMP_ENTITY hAgent;
HSNMP_CONTEXT hView;
LPCSTR entityName = 「202.120.86.71」;
smiOCTETS contextName;
contextName.ptr = 「public」;
contextName.len = lstrlen (contextName.ptr);
hAgent = SnmpStrToEntity (hSomeSessin, entityName);
hView = SnmpStrToContext (hSomeSession, const &contextName);
經過這樣的設置，咱們就能夠在161端口經過UDP訪問IP地址「202.120.86.71」上的SNMP代理了。

3.2.3 本地數據庫（Local Database）
本地數據庫主要存儲重傳模式（RetransmitMode）、重試次數（Retry）、超時（timeout）、轉換模式（TranslateMode）等值。咱們能夠對其中的數據進行讀（get）、寫（set）操做。

3.2.4 會話（session）
會 話是用來管理WinSNMP應用程序和WinSNMP實現之間的鏈接，由SnmpCreateSession(推薦)或SnmpOpen函數建立。會話是 資源管理的最小單位，也是WinSNMP應用程序和WinSNMP實現之間通訊管理的最小單位。一個良好的WinSNMP應用程序應該使用會話結構邏輯地 管理它的操做，並將實現中的資源需求控制在最小。
調用SnmpCreateSession或SnmpOpen函數建立一個會話時，會返回一個「session id」,這是一個句柄（handle）變量，WinSNMP用它來管理本身的資源。應用程序最終應調用SnmpClose函數將會話釋放。

3.2.5 異步模式（Asynchronous Model）
當代編程模式的一個很大特色就是消息驅動。WinSNMP採用了異步消息驅動模式，主要基於兩個緣由：
(1) 異步消息驅動模式很是適合於面向對象理論、SNMP分佈式管理模型以及Windows編程、運行環境。
(2) SNMP再管理站和代理之間傳送數據沒有什麼特別的傳輸機制，它基本上是基於數據報的，沒有在遠程實體之間創建實際通道（虛電路）。這樣的事實使得WinSNMP很是適合採用異步模式。
現代的消息驅動程序必須響應各類重要事件，有些則徹底依賴於異步關係。事實上，WinSNMP API中幾乎全部函數都有異步成分，有些則是徹底異步的。有三個很是重要的異步函數：
 SnmpSendMsg (發送數據)
 SnmpRecvMsg (接收數據)
 SnmpRegister (註冊接受trap消息)
WinSNMP的整個編程模式就是基於異步的，咱們將在後面作詳細介紹。

3.2.6 內存管理（Memory Management）
在Windows編程中，內存管理一貫是一個使人頭疼的問題。在這裏，咱們將對WinSNMP的內存管理作一個較爲詳盡的描述。
WinSNMP包括三種不一樣的內存「對象」：
 句柄式資源 (HANDLE’d Resources)
 C風格(以NULL結尾)的字符串
 WinSNMP API結構類型

3.2.6.1 句柄式資源 (HANDLE’d Resources)
有五種句柄式資源的變量：
 Sessions
 Entities
 Contexts
 Protocol Data Units (PDUs)
 VarBindLists (VBLs)
全部句柄對象都表示爲「HSNMP_<object_tag>」的形式，它爲WinSNMP實現（以DLL方式）所擁有。

3.2.6.2 C風格字符串 (C-Stytle Strings)
C 風格的字符串主要用來爲通用的字符串表示與Entity和對象標識符(OID)對象之間的轉換提供便利。WinSNMP中使用C風格字符串的函數有： SnmpStrToEntity、SnmpEntityToStr、SnmpStrToOid、SnmpOidToStr。
C風格字符串的內存分配、管理和釋放徹底由應用程序負責。所以咱們還須要傳遞「size」參數給使用它的函數。

3.2.6.3 描述符 (Descriptors)
WinSNMP中有三種結構類型：
 smiOCTETS
 smiOID
 smiVALUE
前兩種類型的定義以下：
typedef struct {
     smiUINT32 len; /*unsigned long integer 類型，表示ptr中的字節數*/
     smiLPBYTE ptr; /*指向包含octet string的字節數組的far指針*/
} smiOCTETS；

typedef struct {
smiUINT32   len; /**unsigned long integer 類型，表示ptr中無符號長整形的個數*/
     smiLPUINT32 ptr;   /*指向由OID各個標識符組成的無符號長整形數祖的far指針*/
} smiOID；

smiVALUE稍微複雜一點，它的定義以下：
typedef struct {     /* smiVALUE portion of VarBind */
smiUINT32 syntax;   /* Insert SNMP_SYNTAX_<type> */
union {
smiINT   sNumber; /* SNMP_SYNTAX_INT
          SNMP_SYNTAX_INT32 */
smiUINT32 uNumber; /* SNMP_SYNTAX_UINT32
                                SNMP_SYNTAX_CNTR32                                   SNMP_SYNTAX_GAUGE32                                   SNMP_SYNTAX_TIMETICKS */
smiCNTR64 hNumber; /* SNMP_SYNTAX_CNTR64 */
smiOCTETS string;   /* SNMP_SYNTAX_OCTETS
        SNMP_SYNTAX_BITS
        SNMP_SYNTAX_OPAQUE
        SNMP_SYNTAX_IPADDR
        SNMP_SYNTAX_NSAPADDR */
smiOID   oid;   /* SNMP_SYNTAX_OID */
smiBYTE empty;   /* SNMP_SYNTAX_NULL
        SNMP_SYNTAX_NOSUCHOBJECT
        SNMP_SYNTAX_NOSUCHINSTANCE
        SNMP_SYNTAX_ENDOFMIBVIEW */
         }   value;   /* union */
}   smiVALUE;

當一個應用程序獲得一個smiVALUE變量時，首先必須檢查它的「syntax」成員，已決定怎樣取到它的第二個成員。
當「syntax」成員變量顯示「value」值是一個smiOCTETS或smiOID對象時，咱們就應該考慮內存管理，約定以下：
(1) 當其做爲輸入參數時，應用程序負責爲變長對象分配內存；
(2) 當其做爲輸出參數時，由WinSNMP實現(表現爲DLL)爲變長對象分配
內存。

3.2.6.4 內存的釋放
WinSNMP應用程序必須負責釋放全部經過調用WinSNMP API函數所分配的資源，主要有如下三類函數：
 SnmpFree<xxx>: 釋放Entity、Context、Pdu、Vbl、Descriptor
 SnmpClose    : 關閉會話
 SnmpCleanup : 必須在程序結束以前調用，釋放全部資源
應用程序推薦使用上述的順序來釋放全部的WinSNMP資源。

3.3 WinSNMP基本編程模式

WinSNMP API按照SNMP協議封裝了各類操做，包括PDU、VarBindList以及協議操做的各項函數。咱們能夠按照SNMP協議的描述，調用 WinSNMP相關函數，完成一次完整的SNMP。咱們下面將以筆者完整的系統(採用SNMPv1協議)爲例，具體描述WinSNMP的通常編程模式。我 們分發送請求消息與接受響應消息兩部分來實現。

3.3.1 WinSNMP發送請求消息
WinSNMP發送請求消息的過程能夠分爲四個部分，主要有：WinSNMP的初始化、PDUs的建立、發送信息以及資源的釋放。

3.3.1.1 WinSNMP的初始化
(1) 調用SnmpStartup函數啓動WinSNMP。
(2) 調用SnmpCreateSession函數建立一個會話session。
(3) 調用SnmpSetRetransmitMode函數設置重傳模式。
(4) 調用SnmpSetRetry函數設置重傳次數。
(5) 調用SnmpSetTimeout函數設置超時時間。
其中第三、四、5步都是對本地數據庫的操做，完成了對WinSNMP相關參數的設置。

3.3.1.2 建立協議數據單元（PDUs）
在建立PDU以前，咱們必須先建立變量綁定表(varbindlists)。
(1) 調用SnmpStrToOid函數建立讀取對象的OID，例如，咱們建立MIB變量ipInReceives(一個實例的OID爲1.3.6.1.2.1.4.3.0)，咱們能夠採用下面的代碼：
LPCSTR name="1.3.6.1.2.1.4.3.0"；
smiOID Oid;
SnmpStrToOid(name,&Oid)；

(2) 調用SnmpCreateVbl函數建立變量綁定表。
HSNMP_VBL m_hvbl=SnmpCreateVbl(session,&Oid,NULL);/*NULL表示該OID的值爲空*/
(3) 調用SnmpSetVb函數往變量綁定表中添加變量綁定，咱們需先創
建一個OID,命名爲Oid。
SnmpSetVb(m_hvbl,0,&Oid,NULL)；/*0表示往變量綁定表中添加變量綁定，非0值表示修改此位置的變量綁定*/
建立好了變量綁定表後，咱們調用SnmpCreatePdu函數建立協議數據單元，在這個函數中，咱們必須設定error_index、error_status、request_id參數，它們都與協議中相應的量對應。
HSNMP_PDU m_hpdu=SnmpCreatePdu(session,SNMP_PDU_GET,
NULL,NULL,NULL,m_hvbl);

3.3.1.3 發送信息
咱們首先調用SnmpStrToContext和SnmpStrToEntity函數建立共同體(community)字符串和代理entity,具體實現見3.2.2。
而後，咱們調用SnmpSendMsg函數發送信息。
SnmpSendMsg(session,NULL,hAgent,hView,m_hpdu)；

3.3.1.4 資源的釋放
最後，咱們應該釋放全部分配的資源。

3.3.2 WinSNMP接受響應消息
還記得前面的SnmpCreateSession函數嗎？它能夠說是WinSNMP異步消息驅動模式的一個關鍵，讓咱們先來看看它的函數原型：
HSNMP_SESSION SnmpCreateSession(
HWND hWnd,                    // handle to the notification window
UINT wMsg,                    // window notification message number
SNMPAPI_CALLBACK fCallback,   // notification callback function
LPVOID lpClientData           // pointer to callback function data
);
它提供了兩種方式的異步消息驅動，咱們可讓WinSNMP在有響應消息到達時發送一個消息給系統，也可讓它自動調用一個函數。筆者採用了第一種方式，實現以下：
session=SnmpCreateSession(m_hWnd,wMsg,NULL,NULL);
咱們能夠給消息wMsg建立一個消息處理函數，在這個函數裏處理消息的接收、信息的提取與處理等事務。
下面咱們將具體描述WinSNMP接受響應消息的步驟。
(1) 調用SnmpRecvMsg函數接收數據
(2) 調用SnmpGetPduData函數從PDU中析取出數據，
(3) 調用SnmpCountVbl得到變量綁定列表中變量綁定的個數
(4) 調用SnmpGetVb函數取得PDU變量綁定表中每一個變量綁定的OID及其對應的值，能夠指明該變量綁定在變量綁定表中的位置。參考實現以下：
int nCount=SnmpCountVbl(varbindlist)；
for(int index=1;i<=nCount;i++)
SnmpGetVb(varbindlist,index,&Oid,value[i]);
其中，index指定了變量綁定的位置，value[i]表示接收到的OID變量的值，是smiLPVALUE類型的，Oid表示接收到的變量綁定的OID。
對於value[i]，咱們能夠參考3.2.6.3節，按照它的syntax成員，用select case語句，分別轉換爲字符串或整數類型。
(5) 調用SnmpOidToStr函數將Oid轉換爲字符串。並將接收到的Oid與發送數據包的各OID作比較，已決定各自值的歸屬。引用一段代碼
if(strcmp(m_sOid[i],m_initOid[1])==0)
   m_sDesr= str[i];
else if (strcmp(m_sOid[i],m_initOid[2])==0)
   m_sSysOid=str[i];
else if (strcmp(m_sOid[i],m_initOid[3])==0)
   m_sSysTime=str[i];
else if (strcmp(m_sOid[i],m_initOid[4])==0)
   m_sName=str[i];
else if (strcmp(m_sOid[i],m_initOid[5])==0)
   {m_sIpin=str[i];
   m_nIpin=nIpin;}
else if(strcmp(m_sOid[i],m_initOid[6])==0)
   m_sIpout=str[i];
當咱們比較發送的OID與接收到的OID時，咱們就知道了這個str[i]是屬於哪一個OID的值，應當放在哪裏顯示，以m_s開頭的變量都表明了不一樣的label,這樣，相應的值就在相應的字符串中顯示。

通 過這樣的步驟，咱們就完成了一個簡單的SNMP網絡管理程序的設計。可是，在具體的應用中，咱們應該考慮更多的問題，如內存管理、錯誤處理等問題，還有很 多問題須要咱們在系統開發的過程當中去發現、解決。下面，我將描述幾個我在系統開發中遇到的問題，有的已經解決，有的還在探索中，但願能爲同仁提供參考。

3.4 幾個問題

3.4.1 讀IP地址
前面講到，IpAddress是SMIv1的一個應用數據類型，表示IP地址，它的定義爲：
IpAddress::=[APPLICATION 0] IMPLICIT OCTET STRING(SIZE(4))
當咱們讀取一個表示IP地址的OID時，咱們應該分別讀出IpAddress四個字節的值，再將它們處理成咱們平時見到的IP地址的形式。代碼以下：
case SNMP_SYNTAX_IPADDR:
strIp.Format("%d",*m_value[i]->value.string.ptr);
   strIp+=".";
   strTemp.Format("%d",*(m_value[i]->value.string.ptr+1));
   strIp+=strTemp;
   strIp+=".";
   strTemp.Format("%d",*(m_value[i]->value.string.ptr+2));
   strIp+=strTemp;
   strIp+=".";
   strTemp.Format("%d",*(m_value[i]->value.string.ptr+3));
   strIp+=strTemp;

3.4.2 GETNEXT操做的實現
GETNEXT是SNMP中用來讀取表格變量的一個操做。在WinSNMP中，咱們能夠經過SnmpCreatePdu(session,SNMP_PDU_GETNEXT,NULL,NULL,NULL,m_hvbl)來建立一個GETNEXT操做的PDU。
關鍵的問題是咱們如何對這個表格做遍歷。(1).如何判斷表格的結束；(2).在接收到響應消息時如何處理。
咱們下面將以筆者系統爲例，說明這些問題。咱們將得到本機的路由表的一部分。先構造一個函數，代碼以下：
void CSnmpManagerDlg::Next(LPTSTR Oid)
{
CString str(Oid);
if(!strcmp(str.Left(20),"1.3.6.1.2.1.4.21.1.7"))
{
  file://處理接收到的數據
   pSnmp.CreateVbl(Oid,NULL);
   pSnmp.CreatePdu(SNMP_PDU_GETNEXT,NULL,NULL,NULL);
   pSnmp.Send("127.0.0.1","public");
}
else 
{
   m_bNext=FALSE;
  file://送去顯示
}
}
咱們把接收到的OID的前20位與路由next hop MIB變量（"1.3.6.1.2.1.4.21.1.7"）做比較，假如不等，就說明這一列已經結束。把數據送去顯示或進一步處理。
咱們能夠爲這一操做建立一個新的會話(session)，或繼續使用前面GET操做的會話。建立一個新的會話時，咱們爲這個會話指定一個消息處理函數，並在這個函數中，處理接收到的數據，以及調用Next(LPTSTR Oid)函數繼續發送GETNEXT操做。
假如繼續使用之前的會話，咱們要依靠標誌m_bNext，判斷m_bNext的真假以決定是否繼續發GETNEXT數據包。
void CSnmpManagerDlg::OnRecv()
{ file://接收、處理消息
if(m_bNext==TRUE)
   Next(m_sOid);
}
這 樣，咱們就完成了對錶格中一列的遍歷。一樣，咱們能夠完成對整個表格的遍歷，咱們只需strcmp(str.Left(18), "1.3.6.1.2.1.4.21.1")，就能夠得到整個表格的結束。再在Next(LPTSTR Oid)函數中用switch-case語句按各個MIB變量的值分類，就能夠獲得整個表格。

3.4.3 對錶格變量的SET操做在整個系統的開發中，咱們曾經對SysName變量進行SET操做。證實是可行的。但當咱們SET一個表格變量時，報告變量綁定（VB）錯誤，類型爲bad value。可能有兩個緣由。(1). 代理進程(Agent)不支持對這些表格變量的SET操做。(具體見RFC1212)(2). 當SET一個表格變量時，咱們應該對錶格中的全部變量都賦值，並封裝成一個PDU發出去。由於當咱們用route add添加路由表時，必須指定全部的參數。而且，表格變量只容許添加與刪除兩種操做。