SDN的网络模型及北向接口.docVIP

SDN的网络模型及北向接口 　　摘要：网络模型及北向接口（NBI）是软件定义网络（SDN）中的关键问题。根据业界标准发展情况，提出了网络模型分为网络业务模型、网管模型、功能模型和网络设备模型，并指出了不同的模型对应了不同的需求。认为运营商、大型厂商等应定义统一的SDN模型和接口，能够推动产业链的成熟和统一。 　　关键词： 网络模型；业务模型；网管模型；功能模型 　　1 网络模型定义和特征 　　1.1 多层次、多视角的网络需求 　　不同角色的网络用户，对网络的需求是不同的。比如对于一个公有云租户，或者一个运营商网络业务的设计者来说，更加关注的是网络业务相关的指标（模型和接口），如何帮助他们快速定义自己的云网络或者短时间内推出一个新业务，而不关注网络实现的细节。对于网络架构设计者和运维人员来说，如何快速定位故障，如何设计出更加稳定、灵活和可扩展的网络，进而具体选择哪种网络技术实现是更重要的问题。 　　因此，同一张网络对应不同的需求，在模型和接口上也需要有层次的划分，如图1所示。 　　1.2 网络的多层模型 　　网络模型是多层次的，可以分为网络业务模型、网管模型、功能模型和设备模型，如图2所示。 　　网络业务模型是网络业务、应用驱动，面向用户需求，与实现技术无关，与物理网络无关的抽象模型。网络业务模型主要包括逻辑网络之间相互交互、网络策略、业务服务等级（SLA）、业务调度策略等。 　　网管模型在软件定义网络（SDN）中，是专注于网络的运维（OAM），运维需求驱动，面向具体运维技术相关的抽象模型，如网管模型能够看到具体的交换机、路由器设备，以及端口信息。 　　网络功能模型是具体网络技术的功能模型抽象，如为了实现租户隔离，将采用第3层虚拟专用网络（L3 VPN）或第2层虚拟专用网络（L2 VPN）等具体技术。 　　网络设备模型指对各个厂家单台网络设备的抽象，如该设备路由表项采用何种隧道以及封装、解封装描述，服务质量（QoS）队列描述，访问控制策略，以及转发协议采用OpenFlow、边界网关协议（BGP）等。 　　网络多层模型之间有着映射关系，业务模型中的具体指标会映射为网络功能模型中的具体技术，部分业务还需要读取网管模型中的监测控制及告警指标，触发调度策略生效。 　　1.3 网络模型和SDN北向接口 　　北向接口（NBI）是网络业务模型、网络功能模型和网管模型的一种使用方式。 　　在SDN网络中，控制器以上部分的接口称为NBI，通常以RESTful应用程序编程接口（API）方式与控制器交互。目前SDN的NBI主要分为基于意图的NBI和功能型NBI两大类。 　　结合SDN网络的层次架构，网络模型有相对应的抽象。基于意图的NBI对应了网络业务模型，它主要用于描述SDN网络使用者的需求，与技术无关，目前主要包括连接服务、资源需求、访问控制、流处理、策略逻辑等几部分内容，并且仍在完善中。功能型NBI对应了网络功能模型和网管模型，面向具体的网络功能，与网络技术方案相关的NBI接口。这部分NBI在每个场景和案例中都会有区别，所以应结合场景逐一分析，目前也在完善中，如图3所示[1]。 　　结合SDN的3层架构，可以对基于意图的NBI、功能型NBI与网络模型、SDN应用程序（APP）、SDN控制器以及网管的关系总结如下，具体如图4所示。 　　（1）基于意图的NBI是网络业务模型所需要的输入消息。业务模型可以在SDN APP内部实现（图4中绿色区域），也可以在控制器上实现（图4中黄色区域）。对应地，业务模型向功能模型的映射也分为在APP完成或控制器完成两种方式，基于意图的NBI也会终结在APP或控制器上[2]。 　　（2）功能型NBI是网管模型+网络功能模型所需要的输入消息。网络功能模型主要在控制器上实现，网管模型主要在运营支撑系统（OSS）网管上实现。其中控制器和OSS网管从目前的实现看，有完全独立、互相重叠、完全包含3种方式。从近期看，控制器侧重于业务下发和流量统计，网管侧重于告警、性能监测控制和日志统计，将会继续并存。 　　1.4 网络模型和NBI的描述形式 　　网络模型主要用数据模型和协议的组合来描述，和网络模型描述有关的协议和数据模型主要包括4种。 　　?NETCONF协议：网络设备配置协议（RFC6241），包括消息层、操作层、内容层等。 　　?YANG数据模型：数据模型，为NETCONF提供通用数据格式，可以用统一建模语言（UML）、压缩树的方式展现。 　　?RESTful协议：基于HTTP协议，包括post、put、delete、get等消息。 　　?RESTCONF协议：用RESTful方式访问YANG数据。 　　网络模型的描述形式目前主要采用YANG数据模型或一系列API消