WO2014166247A1 - 一种虚拟网络管理的实现方法和系统 - Google Patents

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WO2014166247A1
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顾忠禹
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中兴通讯股份有限公司
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    • H04L41/40—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks using virtualisation of network functions or resources, e.g. SDN or NFV entities

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications, and more particularly to a method and system for implementing virtual network management.
  • Figure 1 is a structural diagram of the data center virtual network service provisioning of the NV03.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a method and system for implementing virtual network management, which supports efficient service provisioning by a cloud computing provider.
  • VN virtual network
  • the VN service development and management function entity sends a configuration management command to the network device and the computer system
  • the physical network device and the computer system execute the configuration management command, and return execution result information to the VN service development and management function entity.
  • the VN service development and management function entity sends a configuration management command to the computer system by using a computing resource management system, wherein the computing resource management system is a centralized computing resource management system.
  • the VN parameter includes at least one or more of the following information: a number of computing nodes, a characteristic of a computing node, a computing node access bandwidth, a network interconnection bandwidth, and an access point accessing the Internet. And bandwidth, the number of access points and access points of users in the VN network, the number of media access control (MAC) addresses and IP addresses, the number of virtual local area networks (VLANs), the number of firewalls and performance indicator parameters, and the size of storage space. And access points, Dynamic Host Setup Protocol (DHCP) server functional requirements, Domain Name System (DNS) server functional requirements, number of access points for virtual private networks (VPNs), and access parameters;
  • DHCP Dynamic Host Setup Protocol
  • DNS Domain Name System
  • CPU Central processing unit
  • the network device to be configured includes an edge control device, where the edge control device includes but is not limited to: a carrier/server edge (PE) blade, and a network virtualization edge (NVE) ) Equipment, Autonomous System Border Router (ASBR, AutonomousSystem BorderRouter), Security Gateway, Data Center Gateway.
  • PE carrier/server edge
  • NVE network virtualization edge
  • ASBR Autonomous System Border Router
  • ASBR AutonomousSystem BorderRouter
  • Security Gateway Data Center Gateway.
  • the edge control device is configured to implement Internet access, and/or a network address translation (NAT) function is configured to implement internal IP address to public network IP address translation.
  • NAT network address translation
  • the edge control device is configured to implement access from the Internet to the VN, and the configuration of the secure tunnel endpoint can be further implemented to implement secure access of the VN.
  • the configuration management command includes one or more of the following: configuring, modifying the configuration, deleting the configuration, and displaying the running status of the device.
  • the invention also discloses a virtual network management system, comprising:
  • the VN service development and management function entity is configured to: determine the VN parameter according to the VN deployment requirement, and obtain the available network resource information. If the available network resource meets the VN deployment requirement, determine the mapping relationship between the VN and the physical network resource, and determine that the configuration needs to be configured. Network device and computer system, and send configuration management commands to the network device and computer system;
  • the network device is configured to: execute the received configuration management command, and return the execution result information to the VN service development and management function entity.
  • the VN service development and management function entity is configured to: send a configuration management command to the computer system by using a computing resource management system, where the computing resource management system is a centralized computing resource management system. .
  • the determined VN parameter includes at least one or more of the following information: the number of computing nodes, the characteristics of the computing node, the computing node access bandwidth, the network interconnection bandwidth, and the access point accessing the Internet. Quantity and bandwidth, bandwidth and number of access points for users of the VN network, number of media access control (MAC) addresses and IP addresses, number of virtual local area networks (VLANs), number of firewalls and performance indicator parameters, storage space Size and access point, Dynamic Host Setup Protocol (DHCP) server functional requirements, server function requirements such as Domain Name System (DNS), number of access points for virtual private networks (VPNs), and access parameters;
  • MAC media access control
  • VLANs virtual local area networks
  • DHCP Dynamic Host Setup Protocol
  • DNS Domain Name System
  • VPNs virtual private networks
  • the characteristics of the computing node include one or more of the following: Central processing unit (CPU) rate, memory size.
  • CPU Central processing unit
  • the network device includes an edge control device, and the edge control device includes, but is not limited to, a PE, an NVE, an ASBR, a security gateway, and a data center gateway.
  • the VN parameter further includes a routing protocol supported by the virtual router and the virtual router.
  • the VN service development and management function entity is further configured to: perform a virtual router selection, determine a connection between the virtual router and the edge control device of the VN, and determine the virtual router And configuring the interface of the connection;
  • the virtual router When the virtual router is selected, the virtual router is directly selected through the available network resource information, or the virtual router software is prepared by selecting the VM, thereby implementing the virtual router selection.
  • the VN service development and management function entity is configured to: configure the edge control device to implement access from the Internet to the VN, configure the secure tunnel endpoint, and implement secure access of the VN. .
  • the configuration management command includes one or more of the following: configuring, modifying the configuration, deleting the configuration, and displaying the running status of the device.
  • Figure 1 The data center virtual network service provision structure diagram of NV03;
  • FIG. 2 is a schematic diagram of personal access users and enterprise users accessing a virtual network based on NV03;
  • Figure 3 is a schematic diagram of the virtual network configuration management process of NV03; 5 is a schematic structural diagram of a network system according to Embodiment 2 of the present invention;
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the network system architecture of the fifth embodiment.
  • VN virtual network
  • MPLS MPLS
  • VPLS virtual network implementation of NV03
  • the present invention provides a general VN automatic configuration management implementation solution, and provides a detailed solution for a specific implementation technology.
  • this embodiment implements access of a personal access user and an enterprise user of a virtual network based on the NV03.
  • the core technical point of this embodiment is that, first, in the data center, according to the distribution of the VN, an appropriate NVE (Network Virtualization Edge) device is selected.
  • the NVE may be a top.
  • Switch ToR, or VMM/Hypervisor (virtual machine manager) or other related network devices and connect all required VMs to the relevant NVE, and configure the VNE accordingly.
  • VMM/Hypervisor virtual machine manager
  • the preparation of the VM also requires a corresponding configuration process, which is generally configured by the virtual machine providing and management system in FIG. 1, specifically, the application/configuration generates a VM, and the VM is required according to requirements. Configure/set the MAC address and IP address.
  • the data center gateway is selected as the access point of the user, so the configuration of the VN needs to be performed on the data center gateway.
  • the access point of the VN user may be a device other than the data center gateway, and the similar configuration may be performed on the access point device.
  • the process of implementing virtual network management in this embodiment is as shown in FIG. 3, and includes the following steps 301 to 310:
  • Step 301 the VN requirement and the VN parameter are determined.
  • VN parameter information including but not limited to: the number of compute nodes, the characteristics of compute nodes (including CPU speed and/or memory size), compute node access bandwidth, and network interconnect bandwidth, depending on the size of the VN network and different application scenarios.
  • the number and bandwidth of access points accessing the Internet the bandwidth and number of access points accessed by users of the VN network, the number and address range of MAC addresses and IP addresses, the number of VLANs, the number of firewalls, and performance indicator parameters.
  • it also includes related routing protocols and the like.
  • Step 302 The service development and management function entity acquires physical resource information, and specifically includes computing resource information and related resource information such as network resources and storage resources, and determines whether the acquired computing and network resources can meet the deployment requirements of the VN.
  • the mapping between the VN and the physical resource is determined, including the mapping of the VM to a specific physical server, and the implementation of the related network connection to a specific network device, and the like.
  • the physical resources that need to be configured including the server/computer system and network equipment, are determined accordingly.
  • the physical locations of servers, network devices, etc. need to be numbered and passed.
  • the management network or the service network itself, implements a basic network connection, enabling the service development and management system to directly access related devices and perform automatic configuration and management functions.
  • network resources it is possible to know the usage information of network resources by tracking which service configurations and service parameters are performed. Or further, obtaining resource usage information by performing real-time query on the network device.
  • Step 303.1 the virtual network VN/NaaS service development and management function entity obtains and manages the system/computing resource management system through the virtual machine, obtains the corresponding VM, and allocates the MAC address and the IP address information, thereby implementing VM generation and related.
  • the configuration of the parameters The configuration of the parameters.
  • the method further includes selecting/assigning VLAN information for the VM.
  • the VM automatic generation command may be sent through the virtual machine providing and management system/computing resource management system and further provided by the virtual machine providing and managing the system/computing resource management system
  • the relevant commands are sent to the corresponding computer system, and the corresponding computer system generates the required VM to implement, or the VM may be generated by manually configuring the relevant information, and the relevant information is fed back to the NaaS service development and management function entity.
  • the NaaS service development and management function entity can directly send related commands to the required computer system/server, generate the required VMs, and configure relevant parameters.
  • Step 303.2 Send a configuration management command to the edge control device NVE; according to different mechanisms implemented by the VN, different parameters and operations may be performed.
  • the configuration may include generating a VRF, and at least including parameter VN-ID information.
  • the NVE can be a VMM (Virtual Machine Manager)/Hypervisor, or a TOR (Top of Rack, a top-of-rack switch), or other network devices, such as a data center gateway.
  • VMM Virtual Machine Manager
  • Hypervisor or a TOR (Top of Rack, a top-of-rack switch)
  • TOR Top of Rack, a top-of-rack switch
  • the NVE can forward the packets from the VM according to the VRF, so that the network function of the VN can be implemented.
  • Step 304 Each related NVE completes execution of the configuration management command, and forms execution result information
  • the execution result information includes: whether the execution of the configuration operation is successful or not, and optionally includes some parameter information.
  • Step 305 Each related NVE returns an execution result to the NaaS service development and management function entity
  • Step 306 the NaaS service development and management function entity forms a VN deployment result information report;
  • Step 307 the NaaS service development and management function entity returns a VN deployment execution result report to VN user;
  • the status information may include, but is not limited to, the operating status of each virtual machine/physical machine, the information traffic on each network connection interface, the number of VRF entries of the NVE, the number and duration of possible VMs, and the firewall. Processing traffic, QoS policy enforcement;
  • Step 309 (the operation of this step is optional) periodically returns a VN status and resource usage information report
  • step 310 (the operation of this step is optional) steps 403-405, a plurality of different configuration information or configuration commands may be repeatedly executed.
  • the specific configuration includes, but is not limited to, for example, adjusting the bandwidth parameter of the access; or deleting the VRF on the specific NVE according to the VN user requirement.
  • the data center gateway device needs to be configured to form a VRF of the corresponding VN to implement external connection of the VN.
  • the security tunnel may be configured according to the security requirements of the user subscription, and the specific one may be an IPsec tunnel. This enables a secure tunnel connection for VN users.
  • the corresponding access point needs to be one or more NVEs.
  • the NVE of the data center gateway can be selected as the INTERNET access point and related configuration, including access. INTERNET interface configuration and related routing configuration.
  • the VN since the VN will use a private IP address, it may also involve the startup and configuration of the NAT function.
  • a secure VN can be formed for the VN user and the related network functions can be completed.
  • this embodiment implements access of an existing VPN network user of a virtual network based on the NV03.
  • the difference between this embodiment and the first embodiment lies in the need to further generate the virtual data generated in the data center.
  • the NVE of the data center gateway of the network acts as a CE device and is configured to connect to the PE device of the existing VPN. Specifically, configure the sub-interface/interface between the CE and the PE, including the IP address selection and configuration between the CE and the PE, and configure the routing protocol or static route on the interface.
  • This embodiment provides a method for combining the implementation of the first and second embodiments, and can be further extended to an MPLS VPN-based virtual network configuration implementation scenario.
  • the basic idea is to implement the VN through the NVE configuration.
  • the VMs in the specific VN are configured to access the NVE through VLANs.
  • One problem here is that the VN is a flat network, or a VN is a subnet.
  • security policies such as firewalls.
  • one solution is to use VN as a subnet and connect a firewall to the outside of the subnet. If the VN is a large network, it needs to provide services for different departments. At the same time, it is better to isolate and restrict the access between these different departments. It is more difficult to implement, for example, adding functions related to firewalls on the NVE. This can seriously affect the implementation of other network functions, especially the performance impact. Therefore, further equipment, such as routers, needs to be introduced to isolate different parts of the VN.
  • a feasible solution is provided to form a virtual router by installing functions such as some VMs in the server and installing routing programs. And make the corresponding network connection, as shown in Figure 5. Then connect the virtual router to the TOR through the VLAN. In this way, hierarchical virtual network management can be achieved. Different departments can be arranged under the appropriate virtual router.
  • the virtual router is implemented by the VM, the function of the firewall can be further increased to implement more strict security measures.
  • the levy can also be implemented by a separate VM. From the perspective of network connection, it is usually connected in series on the network connection link.
  • the cloud computing service provider can deploy one or multiple virtual routers in the server when the VN user needs it.
  • Virtual machines, and virtual routers, and virtual routers and TORs are isolated and interconnected by VLANs. Specific to the network configuration, you need to select a specific interface, and choose the appropriate virtual switch to achieve the connection.
  • the virtual router can support multiple virtual network interfaces.
  • the VMs can directly connect to the virtual router through these virtual interfaces without connecting through the virtual switch.
  • this embodiment further increases the need for virtual routers and the related configuration of network connections related to the introduction of virtual routers. With the implementation of this embodiment, more customer application requirements can be met.
  • the main process is consistent, and the added part mainly needs to map the virtual router to the virtual machine in the specific physical server according to the requirements of the VN. Configure the interface configuration and other related virtual routers. The other steps are the same.
  • the virtual router in this embodiment may also be implemented by other network devices, not just a virtual machine.
  • VMs and VNs can be connected to the same VLAN. In the configuration, you need to do some special processing. Generally, for the sake of simplicity, it is better to use different VLANs.
  • this implementation case and implementation case 4 are slightly different. Specifically, the deployment location of the VM and the virtual router is different, and thus the starting point of the related configuration connection is different. The other implementation methods are the same.
  • This embodiment provides a virtual network management system, which can implement the solutions of the foregoing embodiments.
  • the system includes at least a VN service development and management functional entity, a computer system, and a network device. The functions of each part are described below.
  • the VN service development and management function entity determines the VN parameters and obtains the available network resource information according to the VN deployment requirements. If the available network resources meet the VN deployment requirements, determine the mapping relationship between the VN and the physical network resources, and determine the network to be configured. a device and a computer system, and transmitting configuration management commands to the network device and the computer system;
  • the determined VN parameter includes at least one or more of the following information:
  • the number of compute nodes, the characteristics of the compute nodes, the compute node access bandwidth, the network interconnect bandwidth, the number and bandwidth of access points accessing the INTERNET, the bandwidth and number of access points accessed by the user, the number of MAC addresses and IP addresses, Number of VLANs, number of firewalls, and performance indicator parameters, storage The size of the space and the access point, the server function requirements such as DHCP and DNS, the number of access points of the VPN, and the access parameters, wherein the characteristics of the computing node include the CPU speed and the memory size.
  • the computer system executes the received configuration management command to form execution result information, and returns the execution result to the VN service development and management function entity;
  • the VN service development and management function entity may send a configuration management command to the computer system through the computing resource management system, where the computing resource management system may be a centralized computing resource management system.
  • the network device executes the received configuration management command and returns the execution result information to the VN service development and management function entity.
  • the network device includes an edge control device, and the edge control device includes one or more of the following:
  • the VN service development and management function entity configures the edge control device to implement Internet access and/or configure NAT function to implement internal IP address to public network IP address translation. Or the VN service development and management function entity configures the edge control device to implement access from the Internet to the VN, and configures the secure tunnel endpoint to implement secure access of the VN.
  • the configuration management commands include one or more of the following:
  • the determined VN parameters may also include routing protocols supported by virtual routers and virtual routers.
  • the VN service development and management function entity also performs selection of the virtual router, determines the connection between the virtual router and the edge control device of the VN, and configures the virtual router and the connected interface. When the virtual router is selected, the virtual router is directly selected, or the virtual router software is prepared by selecting the VM, thereby implementing the virtual router selection.
  • the technical solution of the present application can support efficient service provisioning of a cloud computing provider, and provides a universal VN automatic configuration solution.

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Abstract

虚拟网络（VN）管理的实现方法和系统，涉及通信领域。该方法包括：VN业务开展和管理功能实体根据VN部署需求，确定VN参数；所述VN业务开展和管理功能实体获取可用网络资源信息，若可用网络资源满足VN部署需求，则确定VN到物理网络资源的映射关系，确定需要配置的物理网络设备和计算机系统；所述VN业务开展和管理功能实体向所述网络设备和计算机系统发送配置管理命令；所述物理网络设备和计算机系统执行所述配置管理命令，并将执行结果信息返回给所述VN业务开展和管理功能实体。本申请还公开了一种虚拟网络管理系统。本申请技术方案可支持云计算提供商的高效的业务提供，并提供了一种通用的VN自动配置方案。

Description

一种虚拟网络管理的实现方法和系统
技术领域
本发明涉及通信领域， 更具体地涉及一种虚拟网络管理的实现方法和系 统。
背景技术
随着云计算业务的普遍开展， 云业务的特性越来越高级。 例如， 早期的 IaaS业务， 一般提供单独的计算机资源和存储资源等。 但是， 一个云计算的 用户往往需要的是这些计算和存贮资源组成一个网络， 来实现用户的应用功 能或者提供 /开展服务。 进一步， 这些资源一般都在云计算业务提供商的数据 中心中，云计算的用户，还需要能够通过 INTERNET等网络，实现远程访问， 或者数据中心的这些客户的网络， 可以接入到用户的现有的网络中， 特别是 用户的企业网络或者 VPN中。
图 1是 NV03的数据中心虚拟网络业务提供结构图。
相关技术中， 为实现虚拟网络 VN的部署， 需要云计算提供商的网络管 理员， 配置具体的服务器和 /或服务器中的虚拟机 VM, 和网络设备， 并要将 这些服务器或 /和虚拟机与有关的网络设备进行关联，来实现具体的 VN部署。 一般来说， 这个过程比较繁瑣， 涉及到虚拟机管理平台和网络管理平台， 需 要比较长的配置时间， 且易于出错。 这对面向大量用户的公共云计算服务提 供商来说， 业务的发展效率会受到严重限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是， 提供一种虚拟网络管理的实现方法和系 统， 支持云计算提供商的高效的业务提供。
为了解决上述技术问题， 本发明公开了一种虚拟网络（VN )管理的实现 方法， 包括：
VN业务开展和管理功能实体根据 VN部署需求， 确定 VN参数； 所述 VN业务开展和管理功能实体获取可用网络资源信息， 若可用网络 资源满足 VN部署需求， 则确定 VN到物理网络资源的映射关系， 确定需要 配置的物理网络设备和计算机系统；
所述 VN业务开展和管理功能实体向所述网络设备和计算机系统发送配 置管理命令；
所述物理网络设备和计算机系统执行所述配置管理命令， 并将执行结果 信息返回给所述 VN业务开展和管理功能实体。
较佳地， 上述方法中， 所述 VN业务开展和管理功能实体通过计算资源 管理系统向所述计算机系统发送配置管理命令， 其中， 所述计算资源管理系 统为集中的计算资源管理系统。
较佳地， 上述方法中， 所述 VN参数至少包括如下一种或几种信息： 计算节点的数量、计算节点的特性、计算节点接入带宽、网络互联带宽， 接入互联网的接入点数量和带宽、 VN网络的用户接入的带宽和接入点数量、 介质访问控制（ MAC )地址和 IP地址的数量、虚拟局域网（ VLAN )的数量、 防火墙的数量和性能指标参数、 存贮空间大小和接入点、 动态主机设置协议 ( DHCP )服务器功能需求、 域名系统 （DNS )服务器功能需求、 虚拟专用 网络（VPN ) 的接入点的数量和接入参数；
其中， 计算节点的特性包括如下一种或几种：
中央处理器（CPU )速率、 内存大小。
较佳地， 上述方法中， 所述需要配置的网络设备包括边缘控制设备， 所 述边缘控制设备包括但不限于： 运营商 /服务商边缘（PE, Provider Edge )路 由器， 网络虚拟化边缘 （NVE )设备， 自治系统边界路由器 （ ASBR , AutonomousSystemBorderRouter ) , 安全网关， 数据中心网关。
较佳地， 上述方法中， 所述 VN参数， 还包括虚拟路由器和虚拟路由器 支持的路由协议。
较佳地， 上述方法还包括： 进行虚拟路由器的选择， 确定所述虚拟路由 器和所述 VN的边缘控制设备的连接， 并对所述虚拟路由器和所述连接的接 口进行配置；
其中， 进行虚拟路由器的选择时， 可以通过可用网络资源信息直接选择 虚拟路由器， 或者通过选择 VM, 进行虚拟路由器软件的准备， 从而实现虚 拟路由器的选择。
较佳地， 上述方法中， 配置所述边缘控制设备， 实现互联网接入， 和 / 或配置网络地址转换（ NAT ) 功能实现内部 IP地址到公网 IP地址转换。
较佳地， 上述方法中， 配置所述边缘控制设备， 实现从互联网到 VN的 接入， 并可以进一步进行安全隧道端点的配置， 实现 VN的安全接入。
较佳地， 上述方法中， 所述配置管理命令包括如下一种或多种： 配置， 修改配置， 删除配置， 显示设备的运行状态。 本发明还公开了一种虚拟网络管理系统， 包括：
VN业务开展和管理功能实体， 设置为： 根据 VN部署需求， 确定 VN 参数， 并获取可用网络资源信息， 若可用网络资源满足 VN部署需求， 则确 定 VN到物理网络资源的映射关系，确定需要配置的网络设备和计算机系统， 并向所述网络设备和计算机系统发送配置管理命令；
计算机系统， 设置为： 执行所接收到的配置管理命令， 形成执行结果信 息， 并返回执行结果给所述 VN业务开展和管理功能实体；
网络设备， 设置为： 执行所接收到的配置管理命令， 并将执行结果信息 返回给所述 VN业务开展和管理功能实体。
较佳地， 上述系统中， 所述 VN业务开展和管理功能实体设置为： 通过 计算资源管理系统向所述计算机系统发送配置管理命令， 其中， 所述计算资 源管理系统为集中的计算资源管理系统。
较佳地，上述系统中，所确定的 VN参数至少包括如下一种或几种信息： 计算节点的数量、计算节点的特性、计算节点接入带宽、网络互联带宽， 接入互联网的接入点数量和带宽、 VN网络的用户接入的带宽和接入点数量、 介质访问控制（ MAC )地址和 IP地址的数量、虚拟局域网（ VLAN )的数量、 防火墙的数量和性能指标参数、 存贮空间大小和接入点、 动态主机设置协议 ( DHCP )服务器功能需求、 域名系统 （DNS )等服务器功能需求、 虚拟专 用网络（VPN ) 的接入点的数量和接入参数；
其中， 计算节点的特性包括如下一种或几种： 中央处理器（CPU )速率、 内存大小。
较佳地， 上述系统中， 所述网络设备包括边缘控制设备， 所述边缘控制 设备包括但不限于： PE, NVE, ASBR, 安全网关， 数据中心网关。
较佳地， 上述系统中， 所述 VN参数还包括虚拟路由器和虚拟路由器支 持的路由协议。
较佳地， 上述系统中， 所述 VN业务开展和管理功能实体， 还设置为： 进行虚拟路由器的选择， 确定所述虚拟路由器和所述 VN的边缘控制设备的 连接， 并对所述虚拟路由器和所述连接的接口进行配置；
其中， 进行虚拟路由器的选择时， 通过可用网络资源信息直接选择虚拟 路由器， 或者通过选择 VM, 进行虚拟路由器软件的准备， 从而实现虚拟路 由器的选择。
较佳地， 上述系统中， 所述 VN业务开展和管理功能实体， 设置为： 配 置所述边缘控制设备， 实现互联网接入和 /或配置网络地址转换（NAT )功能 实现内部 IP地址到公网 IP地址转换。
较佳地， 上述系统中， 所述 VN业务开展和管理功能实体， 设置为： 配 置所述边缘控制设备， 实现从互联网到 VN的接入， 进行安全隧道端点的配 置， 实现 VN的安全接入。
较佳地， 上述系统中， 所述配置管理命令包括如下一种或多种： 配置， 修改配置， 删除配置， 显示设备的运行状态。
本申请技术方案可支持云计算提供商的高效的业务提供， 并提供了一种 通用的 VN自动配置方案。
附图概述
图 1 ^^于 NV03的数据中心虚拟网络业务提供结构图；
图 2是基于 NV03实现虚拟网络的个人接入用户和企业用户接入的示意 图；
图 3 ^^于 NV03的虚拟网络配置管理流程示意图； 图 5是本发明实施例二网络系统的架构示意图；
图 6是本实施例五的网络系统架构示意图。
本发明的较佳实施方式
下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
在现有技术体制和网络部署实践中， 可以有多种实现虚拟网络（VN )的 方案，例如 MPLS VPN, VPLS, NV03的虚拟网络实现，等等。为此本发明， 提供一种通用的 VN自动配置管理实现方案， 并针对具体的实现技术提供详 细的方案。
实施例一
如图 2所示， 本实施例基于 NV03实现虚拟网络的个人接入用户和企业 用户接入。
本实施例的核心技术点在于， 第一， 在数据中心内部， 根据 VN的分布 情况， 选择合适的 NVE ( Network Virtualization Edge, 网络虚拟化边缘）设 备， 根据 NV03 的实现机制， NVE 可以是架顶交换机 ToR , 或者 VMM/Hypervisor (虚拟机管理器）或者其他有关的网络设备， 并将所有需要 的有关 VM连接到相关的 NVE, 并对 VNE进行相关的配置。 需要进一步说 明的是， VM的准备也需要一个对应的配置过程， 一般通过图 1中的， 虚拟 机提供和管理系统来配置实现， 具体的是申请 /配置生成一个 VM, 并根据需 要对 VM的 MAC地址和 IP地址进行配置 /设定。 第二， 可选的， 根据 VN 的用户接入属性， 选择数据中心网关， 作为用户的接入点， 因此需要在数据 中心网关上， 也进行该 VN的配置。 可选的， 如果用户需要进行安全的、 或 者与其他网络进行隔离的网络连接， 需要引入安全连接隧道， 则进一步数据 中心网关上， 需要进行安全封装， 或者需求进行安全有关的配置工作。 进一 步， VN用户的接入点可以是除上述数据中心网关以外的设备， 则需要对该 接入点设备， 进行上述类似的配置即可。 具体的， 本实施例实现虚拟网络管理的过程如图 3所示， 包括如下步骤 301至步骤 310:
步骤 301 , VN需求和 VN参数确定。
VN用户和服务提供商确定 VN的具体需求和有关参数。 根据 VN网络 的规模， 和不同的应用场景， VN参数信息， 包括但不限于： 计算节点的数 量、计算节点的特性 (包括 CPU速率和 /或内存大小）、计算节点接入带宽、 网络互联带宽， 接入 INTERNET的接入点数量和带宽、 VN网络的用户接入 的带宽和接入点数量、 MAC地址和 IP地址的数量和地址范围、 VLAN的数 量、 防火墙的数量和性能指标参数、 存贮空间大小和接入点、 DHCP服务器 功能需求和 DNS等服务器功能需求、 VPN的接入点的数量和接入参数、 针 对 VPN接入。 可选的， 还包括有关路由协议等。
步骤 302, 业务开展和管理功能实体获取物理资源信息， 具体的包括计 算资源信息和相关的网络资源、 存贮资源等资源信息， 并判断所获取的计算 和网络资源是否可以满足 VN的部署需求。 在满足部署需求的情况下， 确定 VN到物理资源的映射关系， 具体的， 包括 VM映射到具体的物理服务器， 以及相关的网络连接落实到具体的网络设备， 等等。 在确定映射关系的过程 中， 需要配置的物理资源， 包括服务器 /计算机系统和网络设备等随之确定； 为方便实现管理和自动化配置， 需要对服务器、 网络设备等的物理位置 进行编号， 并通过管理网络， 或者业务网络本身实现基本的网络连接， 使得 业务开展和管理系统， 可以直接访问到相关的设备， 并开展自动配置和管理 功能。 而有关的网络资源使用情况， 可以通过跟踪进行了哪些业务配置及业 务的参数获知网络资源的使用信息。 或者进一步， 通过对网络设备进行实时 查询获得资源使用信息。
步骤 303.1 , 虚拟网络 VN/NaaS业务开展和管理功能实体， 通过虚拟机 提供和管理系统 /计算资源管理系统， 获得对应的 VM, 并分配 MAC地址和 IP地址信息等， 从而实现 VM的生成和有关的参数的配置。
需要说明的是在本步骤中， 可选的， 还包括为 VM选择 /分配 VLAN信 息。
具体的， 可以是通过虚拟机提供和管理系统 /计算资源管理系统发送 VM 自动生成命令并进一步由通过虚拟机提供和管理系统 /计算资源管理系统将 有关命令发送到对应的计算机系统， 有对应的计算机系统生成所需的 VM来 实现， 也可能是通过手工配置有关信息生成 VM, 并将有关信息反馈给 NaaS 业务开展和管理功能实体。 进一步， 也可以由 NaaS业务开展和管理功能实 体直接向需要的计算机系统 /服务器发送相关的命令， 生成所需的 VM, 并对 有关参数进行配置。
步骤 303.2, 向边缘控制设备 NVE发送配置管理命令； 根据 VN实现的 机制不同， 可以有不同的参数和操作。 具体的， 可以包括配置生成 VRF, 至 少包括参数 VN-ID信息。
其中， NVE可以是 VMM (虚拟机管理器） /Hypervisor, 或者 TOR ( Top ofRack, 架顶交换机） ， 或者其他网络设备， 例如数据中心网关等。
另外， 还需要根据步骤 303.1中的有关 VM的 MAC地址， 或者 IP地址 信息 , 以及可选的 VLAN信息 , 对 NVE的 VRF进行 VM的的接口 /子接口 配置。 并需要将 VRF中的对应的 MAC地址， 或者 IP地址表项和所连接的 接口 /子接口对应起来。
还需要配置 VRF的 NVE的 IP地址信息， 用于不同的 VN的隧道封装。 对于使用 MP-BGP协议实现，或者通过集中服务器实现不同 NVE之间的 VRF 信息交互时， 还要对协议和服务器的参数， 进行配置。
对 VN中的所有相关 NVE都配置完成后 , NVE之间进行路由交互， 形 成所需的虚拟网络及其全部路由。
至此， NVE可以根据 VRF对从 VM中来的报文进行转发， 从而可以实 现 VN的网络功能。
步骤 304, 各相关的 NVE完成配置管理命令的执行， 并形成执行结果信 息；
所述执行结果信息， 包括： 有关配置操作的执行成功与否， 以及可选的 包括一些参数信息。
步骤 305, 各相关的 NVE返回执行结果到 NaaS业务开展和管理功能实 体；
步骤 306, NaaS业务开展和管理功能实体形成 VN部署结果信息报告； 步骤 307, NaaS业务开展和管理功能实体返回 VN部署执行结果报告给 VN用户；
步骤 308, (此步骤的操作是可选的） NaaS业务开展和管理功能实体通 过各 NVE收集 VN运行状态信息，及 VN的资源占用情况信息， 并形成状态 和用量信息报告；
其中， 状态信息， 可以包括但不限于： 各虚拟机 /物理机器的运行状态， 各网络连接接口上的信息流量， NVE的 VRF表项数量， VM的可能宕机的 数量和持续时间， 防火墙的处理流量， QoS策略执行情况；
步骤 309, (此步骤的操作是可选的） 定期返回 VN状态和资源用量信 息报告；
步骤 310, (此步骤的操作是可选的）步骤 403-405 , 可以重复执行多个 不同的配置信息或配置命令。 具体的配置， 包括但不限于， 例如调整接入的 带宽参数； 或者根据 VN用户需求， 删除特定的 NVE上的 VRF等。
除了上述操作外， 还可以支持数据中心外的使用者， 对 VN的接入， 需 要配置数据中心网关设备，形成对应的 VN的 VRF,以实现 VN的外部连接。 并且， 还可以进一步根据用户签约的安全需求， 配置生成安全隧道， 具体的 可以是 IPsec隧道。 从而可以实现 VN用户的安全隧道连接。
另外， 对需要进行 INTERNET接入的 VN用户， 需要选择对应的接入点 一般是一个或多个 NVE , 优选的可以选择数据中心网关的 NVE 作为 INTERNET接入点 , 并进行相关配置， 包括接入 INTERNET的接口配置和 相关的路由配置等。 可选的， 由于 VN—般会使用私有 IP地址， 可能还涉及 到有关 NAT功能的启动和配置。
在完成涉及 VM 的 NVE 配置， 及有关数据中心网关 NVE 的配置、 INTERNET接入配置， 和安全隧道的配置后， 可以形成一个安全的 VN提供 给 VN用户， 并完成相关的网络功能。
实施例二
如图 4所示， 本实施例基于 NV03实现虚拟网络的已有 VPN网络用户 的接入。
本实施例与实施例一的区别在于， 需要进一步将数据中心中生成的虚拟 网络的数据中心网关的 NVE作为 CE设备， 配置连接到现有的 VPN的 PE 设备。 具体的， 配置 CE和 PE之间的子接口 /接口， 包括 CE和 PE之间的 IP 地址选择和配置， 并配置接口上的路由协议， 或者静态路由。
根据实际部署策略的不同， CE设备也可以选择 VN的其他 NVE。 具体 的配置同上述数据中心网关 NVE配置。
实施例三
本实施例提供一种实施案例一和二结合起来的方法， 可以进一步推广到 基于 MPLS VPN的有关虚拟网络的配置实施应用场景。 具体的， 包括对与 VN相关的 PE设备的配置， 以及和 /或可选的 CE的配置。 具体的包括 VRF 的配置， CE-PE之间的接口和支持协议的配置。
实施例四
在目前的 NV03等的技术体制下， 基本的思路是通过 NVE配置来实现 VN, 具体的 VN中的 VM通过 VLAN等措施来配置接入到 NVE。 这里有一 个问题是， VN是一个扁平的网络，或者说一个 VN是一个子网，一般而言， 不可以对 VN中的不同部门的子网进一步进行安全隔离工作。 对有关的防火 墙等安全策略的执行， 还有一定的限制， 例如一种解决方案是将 VN作为一 个子网， 在子网的外部接防火墙。 如果 VN是一个大型网络， 需要为不同的 部门提供服务， 同时最好能对这些不同的部门之间的访问做一定的隔离和限 制， 则比较难以实现， 例如在 NVE上增加有关防火墙的功能， 这会严重影 响其他网络功能的实现， 特别是性能上的影响。 因此， 需要引入进一步的设 备， 例如路由器， 来进行 VN内的不同部分的隔离。
本实施例针对上述问题，提供一种可行的方案是，将服务器中的一些 VM, 安装路由程序等功能形成虚拟的路由器。 并进行相应的网络连接， 如图 5所 示。 再将虚拟路由器通过 VLAN实现和 TOR的连接。 这样， 就可以实现层 次化的虚拟网络管理。 可以将不同的部门安排在合适的虚拟路由器下。
进一步， 由于虚拟路由器是通过 VM实现的， 还可以进一步增加有关防 火墙的功能， 从而实现更严密的安全措施。 当然， 根据防火墙的功能部署特 征 , 也可以由独立的 VM来实现。 从网络连接来看 , 一般是串接在网络连接 链路上。
从具体的网络部署来看， 需要做一些准备工作。 具体的， 云计算业务提 供商， 可以在 VN用户有需要的时候， 在服务器中部署一台， 或者多台虚拟 路由器。 虚拟机， 和虚拟路由器， 以及虚拟路由器与 TOR之间， 通过 VLAN 进行隔离和互联。 具体到网络配置方面， 需要选择特定的接口， 以及选择合 适的虚拟交换机， 从而实现连接。
从自动配置管理角度看， 则需要进一步准备虚拟路由器， 以及 VM分布 所涉及到的虚拟交换机， 以及 VM-虚拟交换机 -虚拟路由器 -TOR之间的连接 接口配置和相关的 VLAN配置。
根据具体的实现方法， 也可以是虚拟路由器支持多个虚拟的网络接口， VM直接通过这些虚拟的接口连接到虚拟路由器， 而不需要再通过虚拟交换 机进行连接。
从网络业务提供和部署的角度看， 本实施例， 进一步增加了有关虚拟路 由器的需求， 以及与虚拟路由器的引入有关网络连接的相关配置的需求。 而 通过本实施例的实施， 可以满足更多的客户的应用需求。
具体的， 对应到实施例一的 VN的具体部署流程， 主体流程是一致的， 增加出来的部分， 主要是根据 VN的需求， 需要对虚拟路由器到具体的物理 服务器中的虚拟机的映射工作。 并对选定的虚拟路由器进行有关的接口配置 等配置工作。 其他步骤相同。
需要进一步说明的是， 本实施例中的虚拟路由器， 也可以由其他网络设 备来实现， 而不仅仅是虚拟机实现。
实施例五
在实施案例四的案例中， 一个假设是有关用户网络的所有有关虚拟机和 虚拟路由器都在一台服务器内。 这可以满足性能要求不高的用户的需求。 如 果 VN的 VM的需求，以及路由器的性能要求比较高，则一台服务器来实现， 可能不能满足用户的性能要求。 因此， 要求 VN的 VM, 或者虚拟路由器 VR 部署在不同的服务器中。 如图 6所示。
假设， VN的 VM, 由于性能的要求和可靠性要求等原因， VM分别部署 在服务器 1 , 服务器 2, ... ... , 服务器 N-1中， 而虚拟路由器部署在服务器 N 中。 每台相关的服务器中的 VM都通过 TOR的特定 VLAN连接到服务器 N 中的虚拟路由器。 虚拟路由器再通过另外一个 VLAN连接到 TOR, 实现 VN 的连接。考虑到 VLAN资源的节省， VM和 VN连接，可以使用同一个 VLAN。 在配置上， 需要做些特别的处理。 一般为了简化起见， 使用不同的 VLAN比 较好。
从配置实现的角度看， 本实施案例和实施案例 4略有不同。 具体的， 是 在 VM和虚拟路由器的部署位置不同， 因而有关的配置连接的起始点不同。 而其他的实现方法一样。
简单归纳一下， 本方面的不同实施例， 可以进行统一的表述， 具体的特 征包括， 可以考虑如下几个因素， 例如 VM, NVE和虚拟路由器等网络设备 及其不同的部署位置， 以及 VM与网络设备之间的连接， 这是各不同实施例 中， 牵涉到的配置的主要方面。 其他如 INTERNET接入、 安全隧道配置， VPN接入等方面， 可以进行类似的处理。
实施例六
本实施例提供一种虚拟网络管理系统， 可实现上述各实施例的方案。 具 体地， 该系统至少包括 VN业务开展和管理功能实体、 计算机系统和网络设 备。 下面介绍各部分的功能。
VN业务开展和管理功能实体， 根据 VN部署需求， 确定 VN参数， 并 获取可用网络资源信息，若可用网络资源是否满足 VN部署需求，则确定 VN 到物理网络资源的映射关系， 确定需要配置的网络设备和计算机系统， 并向 所述网络设备和计算机系统发送配置管理命令；
其中， 所确定的 VN参数至少包括如下一种或几种信息：
计算节点的数量、计算节点的特性、计算节点接入带宽、网络互联带宽， 接入 INTERNET的接入点数量和带宽、用户接入的带宽和接入点数量、 MAC 地址和 IP地址的数量、 VLAN的数量、 防火墙的数量和性能指标参数、存贮 空间大小和接入点、 DHCP和 DNS等服务器功能需求、 VPN的接入点的数 量和接入参数， 其中， 计算节点的特性包括 CPU速率和内存大小。
计算机系统， 执行所接收到的配置管理命令， 形成执行结果信息， 并返 回执行结果给 VN业务开展和管理功能实体；
具体地， VN 业务开展和管理功能实体可以通过计算资源管理系统向计 算机系统发送配置管理命令， 其中， 计算资源管理系统可以是一个集中的计 算资源管理系统。
网络设备，执行所接收到的配置管理命令，并将执行结果信息返回给 VN 业务开展和管理功能实体。
其中， 网络设备包括有边缘控制设备， 而边缘控制设备又包括如下一种 或几种：
PE, NVE, ASBR, 安全网关， 数据中心网关。
具体地， VN 业务开展和管理功能实体， 配置所述边缘控制设备， 实现 互联网接入和 /或配置 NAT功能实现内部 IP地址到公网 IP地址转换。 或者 VN业务开展和管理功能实体， 配置所述边缘控制设备， 实现从互联网到 VN 的接入， 进行安全隧道端点的配置， 实现 VN的安全接入。
而配置管理命令包括如下一种或多种：
配置， 修改配置， 删除配置， 显示设备的运行状态。
另外， 所确定的 VN参数还可能包括虚拟路由器和虚拟路由器支持的路 由协议。 此时， VN业务开展和管理功能实体， 还进行虚拟路由器的选择， 确定所述虚拟路由器和所述 VN的边缘控制设备的连接， 并对虚拟路由器以 及连接的接口进行配置。 其中， 进行虚拟路由器的选择时， 直接选择虚拟路 由器， 或者通过选择 VM, 进行虚拟路由器软件的准备， 从而实现虚拟路由 器的选择。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序 来指令相关硬件完成， 所述程序可以存储于计算机可读存储介质中， 如只读 存储器、 磁盘或光盘等。 可选地， 上述实施例的全部或部分步骤也可以使用 一个或多个集成电路来实现。 相应地， 上述实施例中的各模块 /单元可以釆用 硬件的形式实现， 也可以釆用软件功能模块的形式实现。 本申请不限制于任 何特定形式的硬件和软件的结合。
以上所述， 仅为本发明的较佳实例而已， 并非用于限定本发明的保护范 围。 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
工业实用性
本申请技术方案可支持云计算提供商的高效的业务提供， 并提供了一种 通用的 VN自动配置方案。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种虚拟网络（VN ) 管理的实现方法， 包括：
VN业务开展和管理功能实体根据 VN部署需求， 确定 VN参数； 所述 VN业务开展和管理功能实体获取可用网络资源信息， 若可用网络 资源满足 VN部署需求， 则确定 VN到物理网络资源的映射关系， 确定需要 配置的物理网络设备和计算机系统；
所述 VN业务开展和管理功能实体向所述网络设备和计算机系统发送配 置管理命令；
所述物理网络设备和计算机系统执行所述配置管理命令， 并将执行结果 信息返回给所述 VN业务开展和管理功能实体。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其中，
所述 VN业务开展和管理功能实体通过计算资源管理系统向所述计算机 系统发送配置管理命令， 其中， 所述计算资源管理系统为集中的计算资源管 理系统。
3、 如权利要求 1所述的方法， 其中， 所述 VN参数至少包括如下一种或 几种信息：
计算节点的数量、计算节点的特性、计算节点接入带宽、网络互联带宽， 接入互联网的接入点数量和带宽、 VN网络的用户接入的带宽和接入点数量、 介质访问控制（ MAC )地址和 IP地址的数量、虚拟局域网（ VLAN )的数量、 防火墙的数量和性能指标参数、 存贮空间大小和接入点、 动态主机设置协议 ( DHCP )服务器功能需求、 域名系统 （DNS )服务器功能需求、 虚拟专用 网络（VPN ) 的接入点的数量和接入参数；
其中， 计算节点的特性包括如下一种或几种：
中央处理器（CPU )速率、 内存大小。
4、如权利要求 1至 3任一项所述的方法， 其中， 所述需要配置的网络设 备包括边缘控制设备， 所述边缘控制设备包括如下一种或几种： 运营商 /服务 商边缘（PE )路由器， 网络虚拟化边缘（NVE )设备， 自治系统边界路由器 ( ASBR ) , 安全网关， 数据中心网关。
5、 如权利要求 1至 3任一项所述的方法， 其中， 所述 VN参数， 还包括 虚拟路由器和虚拟路由器支持的路由协议。
6、 如权利要求 5所述的方法， 其中， 该方法还包括：
进行虚拟路由器的选择， 确定所述虚拟路由器和所述 VN的边缘控制设 备的连接， 并对所述虚拟路由器和所述连接的接口进行配置；
其中， 进行虚拟路由器的选择时， 通过可用网络资源信息直接选择虚拟 路由器， 或者通过选择 VM, 进行虚拟路由器软件的准备， 从而实现虚拟路 由器的选择。
7、 如权利要求 4所述的方法， 其中， 配置所述边缘控制设备， 实现互联 网接入， 和 /或配置网络地址转换（ NAT )功能实现内部 IP地址到公网 IP地 址转换。
8、 如权利要求 4所述的方法， 其中， 配置所述边缘控制设备， 实现从互 联网到 VN的接入， 进行安全隧道端点的配置， 实现 VN的安全接入。
9、如权利要求 1至 3任一项所述的方法， 其中， 所述配置管理命令包括 如下一种或多种： 配置， 修改配置， 删除配置， 显示设备的运行状态。
10、 一种虚拟网络管理系统， 包括：
虚拟网络（ VN )业务开展和管理功能实体，设置为：根据 VN部署需求， 确定 VN参数， 并获取可用网络资源信息， 若可用网络资源满足 VN部署需 求， 则确定 VN到物理网络资源的映射关系， 确定需要配置的网络设备和计 算机系统， 并向所述网络设备和计算机系统发送配置管理命令；
计算机系统， 设置为： 执行所接收到的配置管理命令， 形成执行结果信 息， 并返回执行结果给所述 VN业务开展和管理功能实体；
网络设备， 设置为： 执行所接收到的配置管理命令， 并将执行结果信息 返回给所述 VN业务开展和管理功能实体。
11、 如权利要求 10所述的系统， 其中， 所述 VN业务开展和管理功能实 体设置为： 通过计算资源管理系统向所述计算机系统发送配置管理命令， 其 中， 所述计算资源管理系统为集中的计算资源管理系统。
12、 如权利要求 10所述的系统， 其中， 所确定的 VN参数至少包括如下 一种或几种信息：
计算节点的数量、计算节点的特性、计算节点接入带宽、网络互联带宽， 接入互联网的接入点数量和带宽、 VN网络的用户接入的带宽和接入点数量、 介质访问控制（ MAC )地址和 IP地址的数量、虚拟局域网（ VLAN )的数量、 防火墙的数量和性能指标参数、 存贮空间大小和接入点、 动态主机设置协议 ( DHCP )服务器功能需求、 域名系统 （DNS )等服务器功能需求、 虚拟专 用网络（VPN ) 的接入点的数量和接入参数；
其中， 计算节点的特性包括如下一种或几种：
中央处理器（CPU )速率、 内存大小。
13、 如权利要求 10至 12任一项所述的系统， 其中， 所述网络设备包括 边缘控制设备， 所述边缘控制设备包括如下一种或几种： 服务商边缘（PE ) 路由器， 网络虚拟化边缘（NVE )设备， 自治系统边界路由器 （ASBR ) ， 安全网关， 数据中心网关。
14、 如权利要求 12所述的系统， 其中， 所述 VN参数还包括虚拟路由器 和虚拟路由器支持的路由协议。
15、 如权利要求 14所述的系统， 其中，
所述 VN业务开展和管理功能实体，还设置为：进行虚拟路由器的选择， 确定所述虚拟路由器和所述 VN的边缘控制设备的连接， 并对所述虚拟路由 器和所述连接的接口进行配置；
其中， 进行虚拟路由器的选择时， 通过可用网络资源信息直接选择虚拟 路由器， 或者通过选择 VM, 进行虚拟路由器软件的准备， 从而实现虚拟路 由器的选择。
16、 如权利要求 13所述的系统， 其中， 所述 VN业务开展和管理功能实 体， 设置为： 配置所述边缘控制设备， 实现互联网接入和 /或配置网络地址转 换（ NAT )功能实现内部 IP地址到公网 IP地址转换。
17、 如权利要求 13所述的系统， 其中， 所述 VN业务开展和管理功能实 体， 设置为： 配置所述边缘控制设备， 实现从互联网到 VN的接入， 进行安 全隧道端点的配置， 实现 VN的安全接入。
18、 如权利要求 10至 12任一项所述的系统， 其中， 所述配置管理命令 包括如下一种或多种：
配置， 修改配置， 删除配置， 显示设备的运行状态。
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