CN103281197A - 一种基于NETCONF的ForCES配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于NETCONF的ForCES配置方法。本发明将ForCES预配置信息，以YANG树形式进行信息建模，以YANG模块的形式进行数据建模，以读写本地配置文件的方式维护本地YANG信息。基于NETCONF软件包实现NETCONF客户机和服务器。远程网管机运行客户机，各CE和FE运行服务器。在建立连接、加载ForCES模块后，远程网管机能够使用标准的NETCONF操作远程高效的配置各CE和FE。本发明有着更高效、安全、标准化、易扩展等优点。本发明具有优异的网管流量和响应时间性能，适应SDN环境下大批量配置管理需求，为ForCES向SDN扩展提供了远程配置管理上的技术储备。

Description

一种基于NETCONF的ForCES配置方法

技术领域

本发明属于远程配置技术领域，具体涉及一种基于NETCONF的ForCES配置方法。

背景技术

如今互联网已经是人们日常生活和工作中不可分割的一部分，但随着社会以及网络技术的发展，其弊端日益凸显，尤其是在安全性上。另外，由于基于IP协议，现有互联网的核心架构很难被改变，所有新的功能与开发只能禁锢于现存的体系架构上。所以，当前的互联网已经越来越难以支持安全、可靠性、内容分发、移动性等新兴需求。因此，国际上达成共识，要重新设计并建立一个全新的体系架构来适应未来网络的发展。

SDN(Software Defined Network, 软件定义网络)是一种出现不久的新一代网络体系架构，目前已经迅速成为研究热点。SDN采用应用层、控制面和数据面分离的开放接口方法和虚拟化技术，既能实现对众多网络设备集中统一而又高度灵活的控制，又支持各种新业务的高效和低成本部署。

ForCES是一种可以实现SDN的强有力的竞争技术，ForCES把转发件（Forwarding Element，FE）和控制件（Control Element，CE）分离，并制定ForCES协议用于转发件和控制件之间的通信，ForCES技术应用于SDN环境时，需要为CE和FE的配置管理寻求一种既标准又高效的方法。

最简单的方法是以本地命令行接口CLI的方式，该方式简便易行，使得设备管理切实有效。但是其最大的问题在于，管理者必须身处机房，受到了空间和时间上的局限，消耗了大量的人力。

通过Telnet远程登录受管设备进行配置管理，解决了本地管理的局限性，但是Telnet同样有着不足。首先，Telnet本身没有安全保证。其次，Telnet只提供了一种传送命令的方式，并不包含管理信息的统一抽象描述，无法适应多厂商异构网络环境。

简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol, SNMP)是现在被广泛应用于网络管理的工业标准。SNMP采用管理信息结构(Structure of Management Information, SMI)定义标准的管理信息库(Management Information Base, MIB)，能适应多厂商异构网络环境。但是，SNMP存在先天性的配置管理缺陷，具体表现在实际开放的可写的MIB并不多，SNMP的非连接特性、以及并非基于会话的特点，限制了其配置管理的效率，另外，最广泛应用的SNMPv2没有提供足够的安全保障。

NETCONF是一种针对SNMP配置管理方面的先天不足而设计产生的新一代网络管理协议。NETCONF 是基于XML(Extensible Markup Language，扩展标记语言)的网络配置协议，因而所有NETCONF的配置数据和协议消息均用XML表示。另外，由于它是W3C提出的国际标准，因而受到广大软件提供商的支持。

YANG是一种抽象描述语言，YANG语言的功能强大、可读性好、信息完整、可扩展性较强，它不仅可以将数据以树型结构进行数据建模，以模块作为基本数据单元，而且还定义了内置的数据类型和派生类型的派生方法。另外，作为新兴的数据建模语言，YANG向下很好地兼容了SMIv2，被业界认为是最适合NETCONF的数据建模语言。

发明内容

本发明的目的是针对传统的CLI、Telnet和SNMP方法进行配置的不足，提供了一种基于NETCONF的ForCES配置方法，以适应ForCES向SDN扩展时面临的远程配置管理需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤1：根据ForCES的控制件（Control Element，CE）和转发件（Forwarding Element，FE）的本地配置文件所描述的预配置信息，建立YANG树形式的信息模型。

所述的本地配置文件分别为CE的TML层配置文件、CE的PL层配置文件、FE的TML层配置文件和FE的PL层配置文件。

所述预配置信息包含CE的TML层和PL层的信息，以及FE的TML层和PL层信息。CE的TML层信息包括本CE的IP地址、本地TCP端口号、本地UDP端口号、FE的UDP端口号、工作类型、安全类型、优先等级、消息到达事件、拥塞控制机制、允许与该CE建立连接的FE的ID和IP列表；CE的PL层信息包括CE的ID、允许与该CE建立连接的FE的ID和IP列表；FE的TML层信息包括本FE的IP地址、本地UDP端口号、CE的TCP端口号、工作类型、安全类型、优先等级、消息到达事件、拥塞控制机制、允许建立连接的CE的ID和IP列表；FE的PL层信息包括FE的ID、允许建立连接的CE的ID和IP列表。

所述的建立YANG树形式的信息模型，包含如下步骤：

1-1将四个本地配置文件抽象成四个相对独立的容器；所述的容器是YANG中的概念，一个容器将一系列相关信息组合起来，形成相对独立的信息组。

1-2确定各容器中信息的数据类型、读写属性；所述的数据类型包含YANG内置数据类型以及需要自定义的数据类型；所述读写属性包括不可访问、只读、可读可写。

1-3确定列表的索引；所述的索引是列表中的一个或多个列对象，索引应当能唯一定位列表的行。

1-4将节点描述成YANG树的形式；所述的YANG树形式是一种树状的图，树图中的每个节点代表一个信息，节点内容包含信息的读写属性、名称和数据类型；若节点是列表信息，还包含索引。

步骤2：根据信息模型，选用YANG描述语言定义YANG模块形式的抽象数据模型，形成描述ForCES的YANG文件；所述YANG文件是一种文本文档，以标准的YANG描述语言规范书写，具体包含如下步骤：

2-1 用YANG语言描述模块相关信息，包含命名空间、定义组织、模块描述、版本信息。

2-2 用YANG语言描述步骤1所述的YANG树中的各容器，容器包含容器名称、读写属性以及该容器的相关描述信息。

2-3 用YANG语言描述步骤1所述的容器中的各节点信息，各节点信息包含节点信息名称、描述信息、类型、读写属性；若为列表节点，还应描述索引。

步骤3：基于NETCONF软件包实现NETCONF服务器和客户机，服务器和客户机均扩展ForCES的YANG模块；所述的扩展ForCES的YANG模块是指将步骤2所述的YANG文件转换成某种机器语言文件（例如C语言文件），该机器语言文件应当遵循选用的NETCONF软件包的代码框架。

步骤4：以读写本地配置文件的方式实现抽象数据模型的本地维护；所述的抽象数据是NETCONF协议所能理解的YANG信息，具体步骤如下：

4-1获取NETCONF操作要配置的对象，即要配置的YANG信息；

4-2确定与该YANG信息相对应的ForCES配置文件；

4-3打开ForCES配置文件，若ForCES配置文件打开成功，则确定该YANG信息对应的ForCES配置文件中的配置信息，定位该配置信息在ForCES配置文件中的位置，将对应的配置参数设置为新配置的值，最后保存并关闭ForCES配置文件；若打开失败，则提示打开出错的消息。

步骤5：ForCES网络中的所有CE和FE运行NETCONF服务器，远程网管机运行NETCONF客户机，在NETCONF服务器和NETCONF客户机运行过程中，均加载ForCES的YANG模块；远程网管机与CE或FE建立连接，互通能力。

步骤6：远程网管机用标准的NETCONF操作对CE或FE实施远程配置。

所述的远程网管机和ForCES的CE和FE之间的通信，遵循标准的NETCONF协议。

所述的NETCONF的内容层，采用YANG来保证易扩展性，所述的NETCONF的传输层，采用SSH来保证安全性。

所述的信息模型建模，采用YANG树形式。

所述的抽象数据模型建模，采用YANG抽象描述语言，建模为YANG模块。

所述的CE和FE的本地YANG信息维护，采用读写本地配置文件的方式。

本发明将ForCES预配置信息，以YANG树形式进行信息建模，以YANG模块的形式进行数据建模，以读写本地配置文件的方式维护本地YANG信息。基于NETCONF软件包实现NETCONF客户机和服务器。远程网管机运行客户机，各CE和FE运行服务器。在建立连接、加载ForCES模块后，远程网管机能够使用标准的NETCONF操作远程高效的配置各CE和FE。

本发明有益效果如下：

本发明所适用于不同厂商的CE和FE，只需根据不同厂商的配置信息扩展YANG模块和NETCONF操作即可，具有良好的灵活性和可扩展性。本发明已经在ForCES原型机上使用，证明是切实可行的。本发明的显著特点是基于NETCONF提供了一种ForCES的配置方法，相比传统的本地命令行方式、Telnet方式和SNMP方式，有着更高效、更安全、标准化、易扩展等优点。本发明所提供的方法具有优异的网管流量和响应时间性能，适应SDN环境下大批量配置管理需求，为ForCES向SDN扩展提供了远程配置管理上的技术储备。本发明具有广阔的应用前景。

附图说明

图1 本发明配置管理体系框架；

图2 本发明配置流程图；

图3 本发明中ForCES的YANG树信息模型示意图；

图4 本发明中ForCES的YANG信息的本地维护流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，一种基于NETCONF的ForCES配置方法，包括以下步骤：

步骤1：根据ForCES的控制件（Control Element，CE）和转发件（Forwarding Element，FE）的本地配置文件所描述的预配置信息，建立YANG树形式的信息模型。

所述的本地配置文件分别为CE的TML层配置文件、CE的PL层配置文件、FE的TML层配置文件和FE的PL层配置文件。

所述预配置信息包含CE的TML层和PL层的信息，以及FE的TML层和PL层信息。CE的TML层信息包括本CE的IP地址、本地TCP端口号、本地UDP端口号、FE的UDP端口号、工作类型、安全类型、优先等级、消息到达事件、拥塞控制机制、允许与该CE建立连接的FE的ID和IP列表；CE的PL层信息包括CE的ID、允许与该CE建立连接的FE的ID和IP列表；FE的TML层信息包括本FE的IP地址、本地UDP端口号、CE的TCP端口号、工作类型、安全类型、优先等级、消息到达事件、拥塞控制机制、允许建立连接的CE的ID和IP列表；FE的PL层信息包括FE的ID、允许建立连接的CE的ID和IP列表。

所述的建立YANG树形式的信息模型，包含如下步骤：

1-1将四个本地配置文件抽象成四个相对独立的容器；所述的容器是YANG中的概念，一个容器将一系列相关信息组合起来，形成相对独立的信息组。

1-2确定各容器中信息的数据类型、读写属性；所述的数据类型包含YANG内置数据类型以及需要自定义的数据类型；所述读写属性包括不可访问、只读、可读可写。

1-3确定列表的索引；所述的索引是列表中的一个或多个列对象，索引应当能唯一定位列表的行。

1-4将节点描述成YANG树的形式；所述的YANG树形式是一种树状的图，树图中的每个节点代表一个信息，节点内容包含信息的读写属性、名称和数据类型；若节点是列表信息，还包含索引。

步骤2：根据信息模型，选用YANG描述语言定义YANG模块形式的抽象数据模型，形成描述ForCES的YANG文件；所述YANG文件是一种文本文档，以标准的YANG描述语言规范书写，具体包含如下步骤：

2-1 用YANG语言描述模块相关信息，包含命名空间、定义组织、模块描述、版本信息。

2-2 用YANG语言描述步骤1所述的YANG树中的各容器，容器包含容器名称、读写属性以及该容器的相关描述信息。

2-3 用YANG语言描述步骤1所述的容器中的各节点信息，各节点信息包含节点信息名称、描述信息、类型、读写属性；若为列表节点，还应描述索引。

步骤3：基于NETCONF软件包实现NETCONF服务器和客户机，服务器和客户机均扩展ForCES的YANG模块；所述的扩展ForCES的YANG模块是指将步骤2所述的YANG文件转换成某种机器语言文件（例如C语言文件），该机器语言文件应当遵循选用的NETCONF软件包的代码框架。

步骤4：以读写本地配置文件的方式实现抽象数据模型的本地维护；所述的抽象数据是NETCONF协议所能理解的YANG信息，具体步骤如图4所示：

4-1获取NETCONF操作要配置的对象，即要配置的YANG信息；

4-2确定与该YANG信息相对应的ForCES配置文件；

4-3打开ForCES配置文件，若ForCES配置文件打开成功，则确定该YANG信息对应的ForCES配置文件中的配置信息，定位该配置信息在ForCES配置文件中的位置，将对应的配置参数设置为新配置的值，最后保存并关闭ForCES配置文件；若打开失败，则提示打开出错的消息。

步骤5：ForCES网络中的所有CE和FE运行NETCONF服务器，远程网管机运行NETCONF客户机，在NETCONF服务器和NETCONF客户机运行过程中，均加载ForCES的YANG模块；远程网管机与CE或FE建立连接，互通能力。

步骤6：远程网管机用标准的NETCONF操作对CE或FE实施远程配置。

所述的远程网管机和ForCES的CE和FE之间的通信，遵循标准的NETCONF协议。

所述的NETCONF的内容层，采用YANG来保证易扩展性，所述的NETCONF的传输层，采用SSH来保证安全性。

所述的信息模型建模，采用YANG树形式，如图3所示。

所述的抽象数据模型建模，采用YANG抽象描述语言，建模为YANG模块。

所述的CE和FE的本地YANG信息维护，采用读写本地配置文件的方式。

本发明将ForCES预配置信息，以YANG树形式进行信息建模，以YANG模块的形式进行数据建模，以读写本地配置文件的方式维护本地YANG信息。基于NETCONF软件包实现NETCONF客户机和服务器。远程网管机运行客户机，各CE和FE运行服务器。在建立连接、加载ForCES模块后，远程网管机能够使用标准的NETCONF操作远程高效的配置各CE和FE。

实施例

本发明所述一种基于NETCONF的ForCES配置方法的体系结构如图1所示，ForCES应用于SDN架构时，CE位于控制层，FE位于基础设施层，CE和FE之间通过ForCES协议通信。位于管理面的网管系统通过标准的NETCONF协议管理各CE和FE。在各CE和FE运行之前或运行时，远程网管机均可通过NETCONF操作对它们实施远程配置管理，并且支持大规模信息的高效配置管理。

本发明所述的一种基于NETCONF的ForCES配置方法的流程如图2所示。首先将ForCES预配置信息，以YANG树形式进行信息建模，以YANG模块的形式进行数据建模。然后基于NETCONF软件包实现NETCONF客户机和服务器。然后以读写本地配置文件的方式维护本地YANG信息。远程网管机运行客户机，各CE和FE运行服务器。最后，在建立连接、加载ForCES模块后，远程网管机即可使用标准的NETCONF操作远程高效的配置各CE和FE。

本例中ForCES的CE和FE的预配置信息均以本地配置文件的方式存于本地。分别有forces-ce-tml1.conf、forces-fe-tml1.conf、forces-ce-pl.conf和forces-fe-pl.conf，分别对应CE的TML层配置信息、FE的TML层配置信息、CE的PL层配置信息和FE的PL层配置信息。以CE的TML层配置信息为例，主要包含本地IP地址、本地TCP端口号、本地UDP端口号、FE的UDP端口号、工作类型、安全类型、优先等级、消息到达事件、拥塞控制机制、允许与该CE建立连接的FE的ID和IP列表等。

首先，分析上述四个配置文件的配置信息，以YANG树的形式建立信息模型。本实施例中，用四个容器抽象四个配置文件的配置信息。以CE的TML层配置信息为例，对应的YANG树信息模型如图3所示。用容器cetml1config抽象CE的TML层配置信息，其中允许与该CE建立连接的FE的ID和IP列表抽象为一个peers_FE_ID_IP_list表，该表结构包含两个列对象FE_ID和FE_IP，其中FE_ID作为该表的索引。其他的配置信息均抽象为简单的叶子节点。由于各信息均为可配置信息，所以各信息的读写属性均为rw，表示既可读也可写。详细的CE的TML层信息对应的YANG树各节点的数据类型如图3所示。

然后，根据YANG树信息模型，用YANG抽象描述语言定义ForCES信息的YANG模块，如下所示，命名为forcesconfig。模块体的前部分为模块的宏观信息描述，包含命名空间、定义组织、模块描述、版本信息等。模块体的核心部分是四个容器的定义。以下仅列出CE的TML层配置信息对应的容器cetml1config的具体定义，包含各叶子节点定义（仅罗列了Local_IP_Address和Local_TCP_Port）和表节点定义（FE_ID_IP_list）。

module forcesconfig {

    namespace "http://netconfcentral.org/ns/forcesconfig";

    prefix "forces";

    organization "ITL laboratory";

    contact "jinrong <jinrongzjgsu.edu.cn>.";

    description

        "ForCES configuration information.";

    revision 2012-07-15 {

        description

            "Initial version.";

    } 

    container cetml1config {

        config true;

        description

            "Container for configuration information of CE TML .";

        leaf Local_IP_Address {

            description "IP address of CE ";

            type ipv4-address;

            config true;

        }

        leaf Local_TCP_Port {

            description "TCP port of CE ";

            type int32;

            config true;

        }

        list FE_ID_IP_list {

            key FE_ID;

            leaf FE_ID{

                description "FE ID who can connect with this CE";

                type int32;

                config true;

            }

            leaf FE_IP {

                description "IP of a FE who can connect with this CE";

                type ipv4-address;

                config true;

            }

        }

    }

}

接着，实现YANG信息的本地维护。本实施例采用的方式是读写本地配置文件的方式，如图4所示。首先，获取NETCONF操作所要设置的数据库管理对象的新的值，然后确定与之联系的ForCES配置文件，打开该配置文件，定位该信息在配置文件中的位置，将对应的配置参数设置为新的值，最后保存并关闭配置文件结束。

最后，选用NETCONF软件包二次开发实现配置系统。NETCONF的实现方式有多种，本实施例选择yuma软件包来搭载NETCONF环境框架。具体配置过程如下，各CE和FE运行代理服务进程netconfd，远程管理机运行客户端程序yangcli，两者均加载扩展的信息模块“forcesconfig”。首先客户端发出会话连接请求，服务器端监听等待连接。会话成功建立后，双方将立刻通过<hello>报文相互通告各自所支持的能力。之后，客户端即可通过标准的NETCONF操作来实施远程配置，例如：用get-config操作获取CE的当前配置信息，用edit-config操作配置CE的部分或全部配置信息等。以上配置操作，包括会话连接，均基于SSH协议来保障信息传输的安全性，同时依赖远程过程调用协议RPC来发送和反馈操作信息。

本实施例是在本发明的基础上的一种应用方式，它实现了ForCES的YANG信息抽象，基于软件包二次开发实现了基于NETCONF的ForCES配置管理。本发明可适用于管理各种CE和FE，只需要根据不同厂商的CE或FE的配置信息，进行YANG扩展即可，具有良好的灵活性和扩展性。

通过实施例描绘了本发明，但是本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化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 (2)

1. 一种基于NETCONF的ForCES配置方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：根据ForCES的控制件和转发件的本地配置文件所描述的预配置信息，建立YANG树形式的信息模型；

所述的本地配置文件分别为CE的TML层配置文件、CE的PL层配置文件、FE的TML层配置文件和FE的PL层配置文件；

所述预配置信息包含CE的TML层和PL层的信息，以及FE的TML层和PL层信息；CE的TML层信息包括本CE的IP地址、本地TCP端口号、本地UDP端口号、FE的UDP端口号、工作类型、安全类型、优先等级、消息到达事件、拥塞控制机制、允许与该CE建立连接的FE的ID和IP列表；CE的PL层信息包括CE的ID、允许与该CE建立连接的FE的ID和IP列表；FE的TML层信息包括本FE的IP地址、本地UDP端口号、CE的TCP端口号、工作类型、安全类型、优先等级、消息到达事件、拥塞控制机制、允许建立连接的CE的ID和IP列表；FE的PL层信息包括FE的ID、允许建立连接的CE的ID和IP列表；

所述的建立YANG树形式的信息模型，包含如下步骤：

1-1将四个本地配置文件抽象成四个相对独立的容器；所述的容器是YANG中的概念，一个容器将一系列相关信息组合起来，形成相对独立的信息组；

1-2确定各容器中信息的数据类型、读写属性；所述的数据类型包含YANG内置数据类型以及需要自定义的数据类型；所述读写属性包括不可访问、只读、可读可写；

1-3确定列表的索引；所述的索引是列表中的一个或多个列对象，索引应当能唯一定位列表的行；

1-4将节点描述成YANG树的形式；所述的YANG树形式是一种树状的图，树图中的每个节点代表一个信息，节点内容包含信息的读写属性、名称和数据类型；若节点是列表信息，还包含索引；

步骤2：根据信息模型，选用YANG描述语言定义YANG模块形式的抽象数据模型，形成描述ForCES的YANG文件；所述YANG文件是一种文本文档，以标准的YANG描述语言规范书写，具体包含如下步骤：

2-1 用YANG语言描述模块相关信息，包含命名空间、定义组织、模块描述、版本信息；

2-2 用YANG语言描述步骤1所述的YANG树中的各容器，容器包含容器名称、读写属性以及该容器的相关描述信息；

2-3 用YANG语言描述步骤1所述的容器中的各节点信息，各节点信息包含节点信息名称、描述信息、类型、读写属性；若为列表节点，还应描述索引；

步骤3：基于NETCONF软件包实现NETCONF服务器和客户机，服务器和客户机均扩展ForCES的YANG模块；所述的扩展ForCES的YANG模块是指将步骤2所述的YANG文件转换成某种机器语言文件，该机器语言文件应当遵循选用的NETCONF软件包的代码框架；

步骤4：以读写本地配置文件的方式实现抽象数据模型的本地维护；所述的抽象数据是NETCONF协议所能理解的YANG信息，具体步骤如下：

4-1获取NETCONF操作要配置的对象，即要配置的YANG信息；

4-2确定与该YANG信息相对应的ForCES配置文件；

4-3打开ForCES配置文件，若ForCES配置文件打开成功，则确定该YANG信息对应的ForCES配置文件中的配置信息，定位该配置信息在ForCES配置文件中的位置，将对应的配置参数设置为新配置的值，最后保存并关闭ForCES配置文件；若打开失败，则提示打开出错的消息；

步骤5：ForCES网络中的所有CE和FE运行NETCONF服务器，远程网管机运行NETCONF客户机，在NETCONF服务器和NETCONF客户机运行过程中，均加载ForCES的YANG模块；远程网管机与CE或FE建立连接，互通能力；

步骤6：远程网管机用标准的NETCONF操作对CE或FE实施远程配置。

2.如权利要求1所述的一种基于NETCONF的ForCES配置方法，其特征在于：

所述的远程网管机和ForCES的CE和FE之间的通信，遵循标准的NETCONF协议；

所述的NETCONF的内容层，采用YANG来保证易扩展性，所述的NETCONF的传输层，采用SSH来保证安全性；

所述的信息模型建模，采用YANG树形式；

所述的抽象数据模型建模，采用YANG抽象描述语言，建模为YANG模块；

所述的CE和FE的本地YANG信息维护，采用读写本地配置文件的方式。

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