CN102117210A - 一种ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法。在该方法中，ForCES网络件内的各种资源在用户界面上以树的形式显示与管理，树的层次结构,从上层到下层依次为：网络件、转发件、逻辑功能块类、逻辑功能块实例、元素，其中元素对应树的叶子节点，每个叶子节点所指向的参数都有全局的唯一编号，其编号方式的点分式表示为：转发件标识号、逻辑功能块类标识号、逻辑功能块实例号、元素号。叶子节点用于表示逻辑功能块的属性、能力或事件，以实现用户对属性的配置、对能力的查看或对事件的订阅操作。本发明的方法通过图形化的用户界面对网络件进行配置管理，提高了工作效率,与ForCES中间件低耦合，提高了系统的适用性和可维护性。

Description

一种ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法

技术领域

本发明涉及计算机及通信领域，尤其涉及一种ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法。

背景技术

无论对于互联网还是电信网的发展，面向三网融合的新一代网络都被认为应该具有分组化、多业务、QoS、宽带化、开放性、兼容性、移动性、泛在性、安全性、可管理/可运营性等特征。但是现有传统网络体系架构及设备在满足上述众多需求面前显得力不从心。对此，国际上出现了对新型网络架构研究，比如美国NSF资助的GENI（Global Environment for Network Innovation）计划、FIND（Future Internet Network Design）计划、ITU-T 的NGN 计划、日本的AKARI计划、韩国的下一代网络BcN（Broadband Convergence Network）计划、中国科技部863计划“新一代高可信网络”等。这些研究计划试图以革新或演变方式改变已有网络和分布式系统设计，让未来的互联网更加安全、可靠、可管理，而且更适合于未来的计算环境。

一般认为，一种设备技术的发展都是围绕提高设备“性能”和扩展“功能”两个方面展开的。然而，过去十几年来，路由交换技术发展的线路则是以“性能”提高为主，即以提高报文转发速度、扩充信息交换容量等为关键技术研究内容。全球主要核心网络设备提供商如Cisco、Juniper、以及国内的华为等都将研究重点放在各种快速交换技术、高速转发处理手段和高速包处理芯片等上面，转发性能成为企业间竞争的焦点，并一度达到白热化程度。在这个思路下，网络设备的交换能力迅速从Mbit级提高到Gbit级、直到目前已经商用的几十Tbit级，端口线速也已提高到几十Gbit/s（如OC-768端口）。网络设备的性能甚至一度被描述成国家间竞争力指标之一。路由交换性能的快速提高和带宽容量的扩展对互联网和基于IP其它网络的广泛布置和业务应用产生了巨大的推动作用。

目前，随着路由交换设备Tbit级交换和Gbit带宽端口在骨干网络中的常规化布置，使得带宽供需矛盾得到有效缓解，基于IP协议的网络在规模上的发展进入一个相对平稳期。在这种情况下，人们开始更多地关注起网络设备本身在“功能”方面的提高问题，因为包括新型网络研究者、网络运营商、服务/内容提供商、最终用户以及网络设备企业自身都深深体会到了目前网络设备在“功能”方面的许多不尽人意，主要表现为用户不能根据业务需要基于底端资源灵活构建定义新的应用层，这使得目前设备对各种新业务的适应能力非常弱，不能从功能角度对各种设备商设计范围外的业务提供支持，一个普通的新业务更新都可能需要依赖于厂家的升级软件、更换设备或刀片来完成，这使得网络运营商和服务/内容提供商布置一个新业务速度慢，而且投入大、风险也大，限制了运营商对新业务应用的追求。这极其不适应于当今网络应用新技术新业务日新月异出现的时代。此外从用户角度看，包含语音、视频、数据等多业务融合的应用无疑是重大需求方向，从单一应用多网体制向多应用单网体制（多网融合）发展是必然趋势。这方面的实现虽然在技术上仍有许多需要解决的问题，但目前阶段的产品在体系结构上并未提供灵活柔性的可以想象的解决空间。

目前比较一致的看法是，实现面向新一代网络高度灵活需求的路由交换节点的途径可以归纳为实现开放性、可编程性和支持多服务的高度业务可配置性。用户业务可配置指的是对网络节点设备内部的软件模块和部分硬件资源进行重构组合，实现网络功能的灵活扩展和更换，在基本不改变网络硬件设备的情况下，部署产生支持不同业务功能或相同业务的不同指标需要的业务承载网。业务可配置网络设备即为在开放性、可编程性、支持多业务服务的高度业务可配置性特征基础上实现的网络设备。它可望克服如上所述的传统网络设备在满足当前市场和新一代网络发展需求方面的不足，表现出对各种新业务的高效、快速和低风险的支持能力，对多网络融合和新型网络体系研究的高度可支持潜力和研究推进力，对推动网络设备商间的高度兼容性、加速技术进步、如同PC产业一样加速中小企业参与网络设备业、降低设备价格的能力。ForCES网络件由于其高度的灵活性和和优越的性能满足了上述要求从而得到了广泛研究。

ForCES技术是下一代网络研究领域中的一个热门课题，国外有多家研究机构对其展开了研究。ForCES网络件有关研究目前主要在互联网标准制定组织IETF 引导下开展，IETF成立了专门的ForCES（Forwarding and Control Element Separation, 转发和控制件分离）工作组，工作组针对一般网络设备提出了转发件－控制件分离的基本结构（RFC3654，RFC3746）。网络件由控制件和一个或多个转发件组成。转发件由各类标准化的逻辑功能块组成，并可由控制件根据需要构造数据包处理拓扑结构。转发件的编程性具体表现为逻辑功能块间的拓扑构造和逻辑功能块的属性控制（如配置/查询/上报）。典型的逻辑功能块如IPv4/IPv6 转发, 分类,调度等。逻辑功能块的格式由“转发件模型”（RFC5812）文件定义，而各种逻辑功能块的内容由“逻辑功能块定义库”（参见ForCES草案 http://datatracker.ietf.org/doc/draft-ietf-forces-lfb-lib/）文件制定。控制件和转发件间的信息交换按照“ForCES协议”（RFC5810）实现。该体系能充分体现开放架构的优点，即简洁的积木式开发以及不同控制件和转发件设备商间的可互操作性。

ForCES中间件的出现是ForCES技术发展过程中的里程碑式的事件。为了更好地推进ForCES的产业化进程，业内相关的研究机构开发了ForCES协议栈并以中间件的形式对外发布，各家提供的ForCES中间件虽然在实现技术上有所不同，但是它们都遵循了互联网标准文档关于ForCES框架（RFC3746）、转发件模型(RFC5812) 、ForCES需求（RFC3654）的定义。ForCES中间件的存在降低了网络设备开发的门槛，对于转发件的开发者而言，他们只需关注数据接收、发送、转发等模块的实现并使它们符合ForCES 转发件模型（RFC5812）的定义，ForCES中间件通过这些模块内的各种可控资源进行抽象形成可管控的逻辑功能块；对于控制件的开发者来说，ForCES中间件将提供各种API，用户可以通过调用这些API来达到控制转发件中各逻辑功能块的目的，最终实现对网络设备内部资源的灵活配置。本发明所公布的用户操作管理系统就是通过调用这些API来实现对ForCES网络件的配置管理。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法。

ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法的步骤如下：

1）启动时用户操作管理系统导入预先定义的ForCES中间件API和用户操作请求的关系描述文件，并建立两者的映射关系；

2）初始化时用户界面查询ForCES网络件内的所有资源并以树的形式显示；

3）当用户操作树上节点时，用户界面将根据用户操作请求创建操作对象，操作对象中包含的信息有序列号、方式、目标、值；

4）业务重构从操作对象中的提取如下信息：目标、方式、值，查表确定用户操作请求对应的ForCES中间件API；

5）适配件执行具体的ForCES中间件API。

所述的初始化时用户界面查询ForCES网络件内的所有资源并以树的形式显示步骤，包括：树的层次结构,从上层到下层依次为：网络件、转发件、逻辑功能块类、逻辑功能块实例、元素，其中元素对应树的叶子节点。所述的树的每个叶子节点所指向的参数都有全局的唯一编号。所述树的叶子节点的编号方式的点分式表示为：转发件标识号.逻辑功能块类标识号.逻辑功能块实例号.元素号。所述树的叶子节点用于表示逻辑功能块的属性、能力或事件，以实现用户对属性的配置、对能力的查看或对事件的订阅操作。

目前在IETF的ForCES工作组中，并没有针对ForCES网络件的用户操作管理系统给出一种解决方案，本发明的方法有原始创新性，且至少具备三个优点：一是遵循了互联网标准文档关于ForCES框架（RFC3746）、转发件模型(RFC5812) 、ForCES需求（RFC3654）定义；二是通过图形化的用户界面对网络件进行配置管理，提高了工作效率；三是与ForCES中间件低耦合，提高了系统的适用性和可维护性。本发明是一种ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法，已经被实际系统使用证明是切实可行的，具有良好的应用前景。

附图说明

图1 是本发明的用户界面上的树结构图；

图2 是本发明的用户操作管理系统的结构示意图；

图3 是本发明的用户操作管理系统的软件结构图；

图4 是基于本发明的一种用户操作管理系统实施例的用户界面示意图；

图5 是基于本发明的一种用户操作管理系统实施例的工作流程图。

具体实施方式

本发明申请人从2002年开始就进行ForCES相关技术的研究，是IETF中ForCES工作组的核心成员，参与了相关标准的制定并形成了RFC。目前，ForCES工作组已完成大部分标准的制定，主要有ForCES框架（RFC3746）、转发件模型(RFC5812)、 ForCES需求（RFC3654），然而关于如何实现ForCES的网络件仍只是以一个技术报告的形式出现，尚未形成最后的标准。尽管ForCES网络件的实现技术还没有形成国际标准，但是有一点可以明确的是，只要是ForCES的网络件，其必定遵循上述三个标准RFC文档的约定，这也使得我们抛开ForCES网络件的具体实现技术进行其用户操作管理系统的设计成为可能。用户操作管理系统作为ForCES的网络件与用户之间的交互接口，其友好的界面、操作便捷、易维护性将直接影响广大用户的认知度，进而影响到转发和控制分离技术的产业化进程。

ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法的步骤如下：

1）启动时用户操作管理系统导入预先定义的ForCES中间件API和用户操作请求的关系描述文件，并建立两者的映射关系；

2）初始化时用户界面查询ForCES网络件内的所有资源并以树的形式显示；

3）当用户操作树上节点时，用户界面将根据用户操作请求创建操作对象，操作对象中包含的信息有序列号、方式、目标、值；

4）业务重构从操作对象中的提取如下信息：目标、方式、值，查表确定用户操作请求对应的ForCES中间件API；

5）适配件执行具体的ForCES中间件API。

所述的初始化时用户界面查询ForCES网络件内的所有资源并以树的形式显示步骤，包括：树的层次结构,从上层到下层依次为：网络件、转发件、逻辑功能块类、逻辑功能块实例、元素，其中元素对应树的叶子节点。所述的树的每个叶子节点所指向的参数都有全局的唯一编号。所述树的叶子节点的编号方式的点分式表示为：转发件标识号.逻辑功能块类标识号.逻辑功能块实例号.元素号。所述树的叶子节点用于表示逻辑功能块的属性、能力或事件，以实现用户对属性的配置、对能力的查看或对事件的订阅操作。

实施例

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细描述。

用户操作管理系统作为控制件的组成部分，图2给出了一种控制件的结构示意图。用户操作管理系统由用户界面、消息管理、业务重构、适配件四部分组成，并针对转发和控制分离网络件内部资源的特点，用户界面以树的形式显示整个网络件的资源。此外，考虑到不同转发件的ForCES中间件的实现技术（主要是开发语言）差异很大，如何降低用户操作管理系统和ForCES中间件之间的耦合度对用户操作管理系统的适用性是至关重要的，采用适配件来连接ForCES中间件，这样一来针对不同的ForCES中间件只需要修改适配件即可实现两者之间的无缝连接。

用户界面是用户操作管理系统向用户提供的图形化的交互接口。用户界面上把窗口分为三个部分，上面是菜单栏, 中间是多Tab页面板，下面则是状态栏。所述多Tab页面的第一个Tab页是主体面板，在主体面板的左边显示树，其中的树的结构见图1，右边是树上节点的详细信息；其它Tab页显示的是逻辑功能块拓扑图。所述状态栏的左边是状态灯，中间是状态信息显示，它显示每一次与底层交互后的交互结果，右边是进度条。

消息管理模块负责将用户界面发出的操作请求以消息的形式交付于业务重构模块。

业务重构模块根据从所述消息管理模块接收到的消息的内容，将用户界面上的操作映射为对相应的ForCES中间件API的调用。

适配件桥接业务重构模块和ForCES中间件，依据业务重构的处理结果最终完成ForCES中间件API的调用。

消息管理模块采用分布式设计，分为客户端和服务端，之间通过Http对象流的方式进行交互。

接下来参照图3，详细描述根据本发明的第一实施例。在本实施例中，以java为开发语言，采用Applet/Servlet结构设计。客户端applet由用户界面和消息通信端点1组成，两者通过函数调用的方式连接。服务端由消息通信端点2、业务重构、适配件主控部分组成，以一个Servlet容器的形式存在于Tomcat服务器中，其中消息通信端点1和消息通信端点2是对等的通信对端，完成的是客户端和服务端之间的通信，之间以HTTP对象流的形式进行信息交互；消息通信端点2、业务重构、适配件主控之间以API的方式直接连接。上述客户端和服务端就组成一个用户操作管理系统。

ForCES中间件是转发和控制分离网络件的核心部件，它通过网络件内部的各种可控资源进行抽象，对外呈现出各种函数接口供上层的用户操作管理系统调用，然而不同开发商提供的ForCES中间件的实现技术差异很大，因此为了降低用户操作管理系统和控制件中ForCES中间件的耦合度，本实施例采用了一种适配件代理的方式。适配件代理的研发依ForCES中间件的实现而定，其存在方式类似于网络设备中的SNMP代理，其主要功能如下：

1、将用户操作管理系统发出的各种操作管理请求转化为对ForCES中间件API的调用。

2、以Socket消息的形式与用户操作管理系统中的适配件主控进行通信。

3、等待并处理用户操作系统中适配件主控部分发出的连接请求。

适配件代理的存在使得控制件本身变得更加分布式。用户操作管理系统和ForCES中间件可以运行于两台独立的计算机之上，而不必共存于同一台计算机内部，从而为用户操作管理系统进行更快、更复杂的数据处理奠定了基础。

为了更好描述实施例的工作过程，结合图5并以树上一叶子节点的值修改为例进行详细说明。

步骤1，图4所示的用户界面上触发了叶子节点值修改操作。

步骤2, 用户界面创建一叶子节点操作对象，该对象是可以被序列化的且里面包含了所选的叶子节点信息、用户的操作信息等。

步骤3，用户界面向消息通信端点1发出获取http流对象的请求。如果成功则进步步骤4和步骤5，其中步骤4和步骤5是并行执行的；如果失败，则继续尝试直到成功。

步骤4，用户界面开启线程,等待底层返回的操作结果，如果定时器超时则本次操作失败并结束。

步骤5，消息通信端点1以步骤2中所述的叶子节点操作对象和步骤3中的所述流对象为参数，执行发送函数。

步骤6，消息通信端点2接收上述叶子节点操作对象。

步骤7，业务重构模块对接收到的叶子节点操作对象进行解析，提取出叶子节点信息和操作信息。

步骤8，以步骤7提供的叶子节点信息和操作信息为关键字，通过查表将其映射到ForCES中间件中的树节点属性修改API，映射后的内容表现为ForCES中间件的API编号、参数。

步骤9，适配件主控构造Socket消息，消息内容包含步骤8中所述函数的编号、参数。

步骤10，适配件主控发送Sokcet消息至适配件代理。

步骤11，适配件代理接收Socket消息。

步骤12，适配件代理解析出步骤8中所述API编号及其参数，并将API编号翻译成对应的API调用。

步骤13，适配件代理执行相应地ForCES中间件API并捕获其返回值。

步骤14，适配件代理在步骤10所述的Socket消息的基础上，将步骤11中所述的返回值写入该消息。

步骤15,适配件代理将Socket消息发送给适配件主控，该Socket消息为步骤9所述Socket消息的确认消息。

步骤16，适配件主控接收Socket确认消息。

步骤17，适配件主控根据Socket确认消息中的确认序列号，以回调函数的形式向业务重构索取步骤7中所述的叶子节点操作对象

步骤18，适配件主控从Socket确认消息中解析出执行结果。

步骤19，业务重构模块并将执行结果回写至步骤17所述的叶子节点操作对象。

步骤20，消息通信端点2通过http协议将步骤17中的所述的叶子节点操作对象发送至消息通信端点1。

步骤21，消息通信端点1接收叶子节点操作对象。

步骤22，用户界面解析叶子节点操作对象，提取出操作返回结果。

步骤23，等待线程得到返回结果，触发界面刷新。

步骤24，用户界面根据返回结果，重画用户界面并刷新。

本实施例中，用户操作管理系统中的服务端整个系统的中心，由于该服务端以Servlet容器的形式存在于Tomcat服务器中，因此只需要开启Tomcat服务器即可。至于客户端的获取，用户通过ie浏览器访问Tomcat服务器，下载客户端的Applet，该Applet显示的就是用户界面。然而用户管理系统的正常运行并不意味着用户已经可以对网络件进行管理了，还需在用户界面上选择要访问的ForCES中间件的IP地址，从而使得适配件主控和适配件代理建立Socket连接。适配件主控和适配件建链成功后，用户界面发出挂载整个网络件资源树的请求，并将返回结果显示于用户界面。

树挂载成功后，用户界面上可以对树上叶子节点进行值和属性、能力的查看、修改等操作。NE树上的节点反映的是网络件内所有的可控、可管的参数资源，隶属于特定的逻辑功能块实例，表现为逻辑功能块的的属性、能力、事件，或者它们的一部分。

任何一种业务操作，如路由表的添加和删除、接口IP的查看和修改等，都可以由对若干个上述节点的操作来完成。一般说来树上的节点操作专业性很强且容易出错，因此为了更方便用户的使用，用户操作管理系统的用户界面上可以有针对性地增加一些常见业务。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (5)

1.一种ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法，其特征在于它的步骤如下：

1）启动时用户操作管理系统导入预先定义的ForCES中间件API和用户操作请求的关系描述文件，并建立两者的映射关系；

2）初始化时用户界面查询ForCES网络件内的所有资源并以树的形式显示；

3）当用户操作树上节点时，用户界面将根据用户操作请求创建操作对象，操作对象中包含的信息有序列号、方式、目标、值；

4）业务重构从操作对象中的提取如下信息：目标、方式、值，查表确定用户操作请求对应的ForCES中间件API；

5）适配件执行具体的ForCES中间件API。

2.根据权利要求1所述的ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法，其特征在于所述的初始化时用户界面查询ForCES网络件内的所有资源并以树的形式显示步骤，包括：树的层次结构,从上层到下层依次为：网络件、转发件、逻辑功能块类、逻辑功能块实例、元素，其中元素对应树的叶子节点。

3.根据权利要求2所述的ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法，其特征在于所述的树的每个叶子节点所指向的参数都有全局的唯一编号。

4.根据权利要求2所述的ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法，其特征在于所述树的叶子节点的编号方式的点分式表示为：转发件标识号.逻辑功能块类标识号.逻辑功能块实例号.元素号。

5.根据权利要求2所述的ForCES网络件的用户操作管理系统的实现方法，其特征在于所述树的叶子节点用于表示逻辑功能块的属性、能力或事件，以实现用户对属性的配置、对能力的查看或对事件的订阅操作。

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