网络协议篇之SNMP协议（三）—— 不同版本（SNMPv1、v2c、v3）报文区别

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SNMP协议数据单元

在SNMP管理中，管理站（NMS）和代理（Agent）之间交换的管理信息构成了SNMP报文，报文的基本格式如下图1：

                                                              图 1

SNMP主要有SNMPv1、SNMPV2c、SNMPv3几种最常用的版本。

1、SNMPv1

 

SNMPv1是SNMP协议的最初版本，提供最小限度的网络管理功能。SNMPv1的SMI和MIB都比较简单，且存在较多安全缺陷。

SNMPv1采用团体名认证。团体名的作用类似于密码，用来限制NMS对Agent的访问。如果SNMP报文携带的团体名没有得到NMS/Agent的认可，该报文将被丢弃。

报文格式如下图2：

                                                                 图 2

从上图可以看出，SNMP消息主要由Version、Community、SNMP PDU几部分构成。其中，报文中的主要字段定义如下：

Version：SNMP版本

Community：团体名，用于Agent与NMS之间的认证。团体名有可读和可写两种，如果是执行Get、GetNext操作，则采用可读团体名进行认证；如果是执行Set操作，则采用可写团体名进行认证。

Request ID：用于匹配请求和响应，SNMP给每个请求分配全局唯一的ID。

Error status：用于表示在处理请求时出现的状况，包括noError、tooBig、noSuchName、badValue、readOnly、genErr。

Error index：差错索引。当出现异常情况时，提供变量绑定列表（Variable bindings）中导致异常的变量的信息。

Variable bindings：变量绑定列表，由变量名和变量值对组成。

enterprise：Trap源（生成Trap信息的设备）的类型。

Agent addr：Trap源的地址。

Generic trap：通用Trap类型，包括coldStart、warmStart、linkDown、linkUp、authenticationFailure、egpNeighborLoss、enterpriseSpecific。

Specific trap：企业私有Trap信息。

Time stamp：上次重新初始化网络实体和产生Trap之间所持续的时间，即sysUpTime对象的取值。

用Wireshark抓取的SNMPv1版本的报文格式如下图3：

                                                                                                      图 3

192.168.2.1是Agent的ip地址，192.168.2.110是NMS的ip地址

从上图可以看到，SNMPv1版本的安全性不太好，可以抓取到community也即是团体名；tarp操作只有发送报文没有响应报文。

 

2、SNMPv2c

SNMPv2c也采用团体名认证。在兼容SNMPv1的同时又扩充了SNMPv1的功能：它提供了更多的操作类型（GetBulk和inform操作）；支持更多的数据类型（Counter32等）；提供了更丰富的错误代码，能够更细致地区分错误。

在v1版本中只有数据类型的错误码，而v2c版本中增加了不少，如下图4：

                                             图 4

SNMPv2报文格式如下图5：

                                                               图 5

 

比较SNMPv1而言，SNMPv2c新增了GetBulk操作报文和inform操作报文。GetBulk操作所对应的基本操作类型是GetNext操作，通过对Non repeaters和Max repetitions参数的设定，高效率地从Agent获取大量管理对象数据。而inform操作也就是相当于Trap的升级操作，但是二者又有什么不同之处呢？Trap报文发出去之后不会收到响应报文，而inform报文在发出报文之后能收到响应报文。

抓取的报文格式如下：

（1）GetBulk操作，批量获取数据，如下图6：

                                                                                               图 6

（2）inform操作，可以看到它与trap操作的区别，有个响应报文，如下图7：

                                                                                              图 7

 

SNMPv2c修改了Trap报文格式。SNMPv2c Trap PUD采用SNMPv1 Get/GetNext/Set PDU的格式，并将sysUpTime和snmpTrapOID作为Variable bindings中的变量来构造报文（可参照上图3的get-next的response和下图9SNMPv2的trap进行对比），报文格式如下：

（1）SNMPv1版本的tarp报文格式如下图8：

                                                                                           图 8

（2）SNMPv2的trap报文格式如下图9：

                                                                                           图 9

3、SNMPv3

 

SNMPv3主要在安全性方面进行了增强，它采用了USM和VACM技术。USM提供了认证和加密功能，VACM确定用户是否允许访问特定的MIB对象以及访问方式。

USM（基于用户的安全模型）

USM引入了用户名和组的概念，可以设置认证和加密功能。认证用于验证报文发送方的合法性，避免非法用户的访问；加密则是对NMS和Agent之间传输的报文进行加密，以免被窃听。通过有无认证和有无加密等功能组合，可以为NMS和Agent之间的通信提供更高的安全性。

VACM（基于视图的访问控制模型）

VACM技术定义了组、安全等级、上下文、MIB视图、访问策略五个元素，这些元素同时决定用户是否具有访问的权限，只有具有了访问权限的用户才能管理操作对象。在同一个SNMP实体上可以定义不同的组，组与MIB视图绑定，组内又可以定义多个用户。当使用某个用户名进行访问的时候，只能访问对应的MIB视图定义的对象。

 

1、SNMPv3的消息格式如下图1：

                                                                      图 1

 

其中，整个SNMPv3消息可以使用认证机制，并对EngineID、ContextName、PDU消息体部分进行加密。RequestID、MaxSize、Flags、SecurityModel、SecurityParameters构成SNMPv3消息头。

报文中的主要字段定义如下：

RequestID：请求报文的序列号。

MaxSize：消息发送者所能够容纳的消息最大字节，同时也表明了发送者能够接收到的最大字节数。

Flags：消息标识位，占一个字节。

SecurityModel：消息的安全模型值，取值为0～3。0表示任何模型，1表示采用SNMPv1安全模型，2表示采用SNMPv2c安全模型，3表示采用SNMPv3安全模型。

ContextEngineID：唯一识别一个SNMP实体。对于接收消息，该字段确定消息该如何处理；对于发送消息，该字段在发送一个消息请求时由应用提供。

ContextName：唯一识别在相关联的上下文引擎范围内部特定的上下文。

安全参数SecurityParameters又包括以下主要字段：

AuthoritativeEngineID：消息交换中权威SNMP的snmpEngineID，用于SNMP实体的识别、认证和加密。该取值在Trap、Response、Report中是源端的snmpEngineID，对Get、GetNext、GetBulk、Set中是目的端的snmpEngineID。

AuthoritativeEngineBoots：消息交换中权威SNMP的snmpEngineBoots。表示从初次配置时开始，SNMP引擎已经初始化或重新初始化的次数。

AuthoritativeEngineTime：消息交换中权威SNMP的snmpEngineTime，用于时间窗判断。

UserName：用户名，消息代表其正在交换。NMS和Agent配置的用户名必须保持一致。

AuthenticationParameters：认证参数，认证运算时所需的密钥。如果没有使用认证则为空。

PrivacyParameters：加密参数，加密运算时所用到的参数，比如DES CBC算法中形成初值IV所用到的取值。如果没有使用加密则为空。

 

2、下面根据实际操作，用Wireshark抓取的报文来讲解SNMPv3协议的工作的过程：

说明：192.168.2.110是NMS的ip地址，192.168.2.1是Agent的ip地址

（1）由于SNMPv3进行数据交互的过程中要进行加密和认证，所以NMS首先要从Agent获取AuthoritativeEngineID（标识一个SNMP实体）、AuthoritativeEngineBoots和AuthoritativeEngineTime（同步NMS和Agent时间，保证消息接收的时效性，同时也是用来进行数据认证和加密的参数），如下图2：

                                                                                     图 2

（2）Agent回复NMS请求的参数，回复报文如下图3：

                                                                               图 3

（3）NMS继续向Agent获取AuthoritativeEngineBoots和AuthoritativeEngineTime参数，如下图4：

                                                                                  图 4

（4）Agent对NMS的请求进行响应，如下图5：

                                                                           图 5

（5）下面开始正常数据操作，如下图6：

                                                                              图 6

（6）Agent向NMS响应数据请求，如下图7，传输的数据都进行了加密，可见SNMPv3的安全性：

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