uSNMP:微型SNMP开源

描述

uSNMP（“micro-SNMP”）是用于开发 SNMPv1 代理和管理器的小型便携式“C”库。Arduino IDE、Windows 和 *nix 的端口包含在源代码中，并已在 Arduino 兼容 (AVR ATmega328p) 和 Arduino Mega 与 Ethernet Shield、NodeMCU v0.9 (Expressif ESP8266)、Windows（使用 Embarcadero BCC32C C++ 编译）上进行了测试编译器）和 Cygwin（使用 gcc）。

uSNMP 有多小？

在带有 Ethernet Shield 的 Arduino ATmega328p 上，一个实现mib-2::system表格的 uSNMP 代理，三个极简表格，包括 2 个数字输入（状态切换时发送陷阱）、2 个数字输出和 1 个模拟输入，大约 20kB，包括 SPI ，以太网，UDP，DNS例程。它支持Get、GetNext、Set操作，并在数字输入切换时发送Trap 。2kB SRAM 限制了 MIB 条目的数量和网络数据包的大小（从而限制了请求和响应的长度）。通过放弃该mib-2::system表，可以将更多的数字和模拟 I/O 引脚添加到相应的表中。在 Arduino Mega 或 ESP8266 上，可以支持更大的缓冲区和更多的 I/O 引脚，因为 SRAM 更大。

uSNMP 能做什么？

该库包括按字典顺序存储和遍历 MIB 树的函数；支持回调函数获取和设置 MIB 叶节点的值，发出 SNMPv1 Get、GetNext、Set请求；构建和处理响应；创建和解析一个 varbind 列表，发送一个Trap并处理 Endianness。

为什么使用 SNMP？

SNMP（简单网络管理协议）是 IT 设备中的事实标准，并在工业和建筑环境领域得到很好的支持：网络设备、服务器和存储、UPS、整流器、远程保护或保护信号设备、RTU、远程 I/ O 等等。它的管理信息库 (MIB) 概念，在 ASN.1 符号的文本文件中定义，是它的超能力。MIB 文件的工作方式类似于数据字典或设备描述语言。它们可以轻松地将新设备载入基于 SNMP 的管理软件，其中有许多包括开源软件，具有地理和拓扑地图覆盖、仪表板、图表、事件日志、事件操作过滤器、故障单等功能。

此设置非常适合物联网应用程序或资产管理，其中有许多相同的站点和设备，但点数很少。相比之下，SCADA/HMI 软件适用于具有多点的单站点，例如过程工厂或建筑物，并具有高度可视化的特征，例如 3D 和动画。

那么，为什么是 SNMPv1，而不是 SNMPv2 或 v3？

SNMP 协议，尽管它的名字，实际上并不容易实现，也不适合小型处理器，即使对于 SNMPv1 也是如此。SNMPv1 与 v2/v3 相比，您失去了什么？主要针对批量数据查询和安全特性的操作。但是考虑一下：设备的 MIB 仍然可以通过 SNMPv1 操作完全遍历。大多数（如果不是全部）工业协议，包括 Modbus、BACnet 和 Profinet 等占主导地位的协议，都没有内置或安全功能较弱。这不是轻视安全，而是在情况允许的情况下提倡务实。

uSNMP 如何工作？

uSNMP 库扩展了 M. Tim Jones (Charles River Media, 2002. ISBN 1-58450-247-9) 所著的“嵌入式系统的 TCP/IP 应用层协议”一书的第 8 章中介绍的嵌入式 SNMP 服务器，他非常雄辩地写了

“...... SNMP 消息生成的问题是......转发（未知）TLV 长度......为这个问题选择的解决方案是使用预测解析器解析 SNMP 请求并构建响应......我们通过 SNMP PDU 进行预测性解析，当我们到达最终 TLV 时，我们通过函数调用链返回并根据需要更新 TLV 的长度值。”

如何使用 uSNMP？

代理和命令行实用程序的代码示例可用作开发 SNMPv1 代理、发出 SNMPv1 请求和处理响应以及发送陷阱的模板。用于 Windows 和 *nix的示例 uSNMP 代理程序 usnmpd.c从文件中读取 OID 和值对，并且可以用作 SNMPv1 网关，方法是让轮询程序格式化并将其接收到的数据写入此文件。另一个代理示例usnmpd.ino将 Arduino 板转换为具有数字和模拟 I/O 的支持 SNMP 的控制器。MIB 文件位于mibs目录中。ARDUINO.MIB文件用于Arduino 软件 (IDE) 管理板，私有企业编号 (PEN) 是Armadino 的 38644。

usnmpd.ino - Arduino 的 SNMP 代理

让我们更深入地研究一下usnmpd.ino 。对于 NodeMCU 等第 3 方硬件包，首先需要在 Arduino IDE 中添加其 Boards Manager JSON 文件的 URL。URL 指向 Arduino IDE 用来构建可用已安装板的列表的 JSON 索引文件。这可以通过File...Preferences和 NodeMCU 等 ESP8266 板完成：

usnmpd.ino的前几行设置了网络连接（以太网或 WiFi）、IP 地址和代理配置。

// Agent's IP configuration. Retain these global variable names.
IPAddress hostIpAddr( 192, 168, 1, 177 ),
   dnsServer( 192, 168, 1, 1 ),
   hostGateway( 192, 168, 1, 1 ),
   hostNetmask( 255, 255, 255, 0 );
#ifdef ARDUINO_ETHERNET
unsigned char hostMacAddr[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
#else // assume ARDUINO_WIFI
char staSSID[] = "Wifi_SSID";
char staPSK[] = "Wifi_Password";
#endif
// SNMP agent configuration.
#define ENTERPRISE_OID  "P.38644.30"  // used as sysObjectID and in trap
#define RO_COMMUNITY    "public"                  
#define RW_COMMUNITY    "private"
#define TRAP_DST_ADDR   "192.168.1.170"

uSNMP 为对象 ID 定义了三个前缀，每个有效的 OID 都需要以这些前缀开头：

B denotes Mgmt-Mib2 - 1.3.6.1.2.1
E denotes Experimental - 1.3.6.1.3
P denotes Private-Enterprises - 1.3.6.1.4.1

因此，sysDescr.0 (1.3.6.1.2.1.1.1.0) 将被编码为“B.1.1.0”，“1.3.6.1.4.1.38644.30”的企业 OID 将被编码为“P.38644.30”

setup() 初始化板和代理“引擎”，包括构建 MIB 树和发送冷启动陷阱。引脚 D2 到 D5 设计为数字输入，D6 到 D8 是数字输出，A0 和 A1 是模拟输入，具体取决于目标微控制器上可用的 SRAM 数量。包含 mib-2::system 表后，带有 ATmega328p 的 Arduino UNO 可以具有 D2、D3、D6、D7 和 A0，而 Arduino Mega 可能会超出 D5、D8 和 A1（如果愿意的话）。否则，省略系统表将释放 UNO 上的空间以容纳更多引脚。

initSnmpAgent(SNMP_PORT, ENTERPRISE_OID, RO_COMMUNITY, RW_COMMUNITY);
initMibTree();
trapBuild(&request, enterpriseOID, hostIpAddr, COLD_START, 0, NULL); // cold start trap
trapSend(&request, trapDstAddr, TRAP_DST_PORT, roCommunity);

MIB 树是用函数构建的miblistadd()，即按照字典顺序将 MIB 离开节点嫁接到它上面。如果需要，随后设置节点的值，并附加回调函数以响应 SNMP Get 和 Set 操作。在下面的摘录中，sysDescr分配了一个已经包含系统描述的字符串。在用 BER（基本编码规则）编码后用sysObjectID初始化。设置了回调以在请求获取操作时填写系统正常运行时间。EnterpriseOIDsysUpTimeget_uptime()

/* System MIB */
// sysDescr Entry
thismib = miblistadd(mibTree, "B.1.1.0", OCTET_STRING, RD_ONLY,
   sysDescr, strlen(sysDescr));
// sysObjectID Entry
thismib = miblistadd(mibTree, "B.1.2.0", OBJECT_IDENTIFIER, RD_ONLY,
   entOIDBer, 0);  // set length to 0 first
i = str2ber(enterpriseOID, entOIDBer);
mibsetvalue(thismib, (void *) entOIDBer, (int) i);  // proper length set
// sysUptime Entry
thismib = miblistadd(mibTree, "B.1.3.0", TIMETICKS, RD_ONLY, NULL, 0);
i = 0; mibsetvalue(thismib, &i, 0);
mibsetcallback(thismib, get_uptime, NULL);

数字和模拟 I/O 引脚显示在 SNMP 表中。为了节省内存，这些表是极简的，仅包含索引和引脚值。需要回调函数，以便在响应 Get 或 Set 请求时及时检索值。因此，例如，对于数字输出 D6，

// Digital output #6 index
thismib = miblistadd(mibTree, "P.38644.30.2.1.1.6", INTEGER, RD_ONLY, NULL, 0);
i = 6; mibsetvalue(thismib, &i, 0);
// The value of Digital #6
thismib = miblistadd(mibTree, "P.38644.30.2.1.2.6", INTEGER, RD_WR, NULL, 0);
i = 0; mibsetvalue(thismib, &i, 0);
mibsetcallback(thismib, get_dio, set_dio);

代理被设计为在检测到数字输入中的状态变化时发送陷阱。由于 uSNMP 代理不可重入，因此只能在主循环中构建和发送陷阱。

if ( x & 0x01 ) {
  vblistReset(&response); dInIndex[17]='0'+y; // use response buffer to build trap
  if ( lastDIN & 0x01 ) { // input pin y was 1
    i = 0;          // it is thus 0 now
    vblistAdd(&response, dInIndex, INTEGER, &i, 0);
    trapBuild(&request, enterpriseOID, hostIpAddr, ENTERPRISE_SPECIFIC, 1, &response);
  }
  else {
    i = 1;
    vblistAdd(&response, dInIndex, INTEGER, &i, 0);
    trapBuild(&request, enterpriseOID, hostIpAddr, ENTERPRISE_SPECIFIC, 2, &response);
  }
  trapSend(&request, trapDstAddr, TRAP_DST_PORT, rwCommunity);
}

同样，如果代理在处理 SNMP 请求时遇到不匹配的社区字符串，它会发送一个身份验证失败陷阱。

if ( processSNMP() == COMM_STR_MISMATCH ) {
       trapBuild(&request, enterpriseOID, hostIpAddr, AUTHENTICATE_FAIL, 0, NULL);
       trapSend(&request, trapDstAddr, TRAP_DST_PORT, rwCommunity);
}

试验结果

仅此而已。uSNMP 库具有发出 SNMP 请求和处理响应的功能；并包括用于测试 usnmpd.imo 代理的命令行示例，例如 usnmpget 和 usnmpset。另一种方法是使用 Net-SNMP 二进制文件。两组测试如下所示：

使用此 uSNMP 库构建的命令行实用程序进行测试

 

使用来自 Net-SNMP (www.net-snmp.org) 的实用程序进行测试。