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3.3.IETF北向接口标准化

3.3.IETF北向接口标准化 这份摘要文章提到了关于SDN北向接口标准方面的最先进成果, 并且对于ONF这个组织的有关标准化工作开展状况进行了着重介绍。【作者简介】杨洋这个人, 他现在是在华为技术有限公司的那个iLab创新实验室里面工作着, 具体的工作内容嘛, 就是从事关于SDN/NFV相关技术的研究工作与标准化工作。张国颖这个人, 是在中国信息通信研究院的通信标准研究所里面工作了, 他的主要工作, 就是去研究那些和传送网的SDN有关的技术, 并且做一些标准化的工作。1.概述SDN, 这个名字是软件定义网络的意思, 它会控制功能还有转发的功能分离开, 这样做就是为了引入一个叫控制器的系统来搞集中化的管理和控制, 然后呢是通过这个控制器的北向接口这种方式, 向那些应用层或者是上层的控制器提供一种网络的抽象服务, 就是为了让整个网络具备像写软件那样进行编程的能力。所谓开放的北向接口, 它是SDN生态系统里面的核心部分。我们这篇文章的主要任务是重点介绍一下和网络北向接口有关的标准化工作的进展怎么样。2.SDN架构及北向接口简介SDN技术里面包含数据平面、控制平面以及应用平面这三个组成部分。从基于控制器这个角度来说, 它的北向接口是用来面向应用的。而南向接口则是用来面向基础架构层的。如果是在层次化控制器的场景下面, 那么控制器和控制器之间的这种接口也被称为北向接口。图1展示了软件定义网络架构以及北向接口, 第3部分讲的是软件定义网络北向接口的标准化工作, 其中第3.1小节关注的是传统电信网络的北向接口。国际电联的电信标准化部门, 也就是ITU-T, 定义了电信管理网络的分层架构原则。它提出了管理分层结构和五大功能。这些内容被应用到SDH技术、OTN技术以及MPLS-TP技术等领域。电信运营商采用了这种模型。他们引入了EMS系统、NMS系统和BOSS系统。各个系统的功能定义相对比较明确。图 2 TMN架构及产品形态TMN这个系统里面, 它提供的那个Q3接口, 它的复杂度其实是特别高的, 这是因为它在用的时候, 要涉及到一个叫做CMIP的协议, 而CMIP这个协议, 又要牵扯到OSI七层协议栈, 以及那个信息模型, 正因为这样, 所以它并没有被广泛地采纳和使用另外, 那 Qx接口, 一般情况下, 也都是各个不同的厂商自己定义的, 所以说它的标准化程度, 其实是不太高的。电信管理论坛, 也就是大家常说的TMF, 它主要关心的是网络的运营管理, 还有维护这些方面。像TOM以及e-TOM这种模型, 再加上相关的规范, 在电信网络里面被广泛地接受和采用。到了5版本的时候, 它涵盖的技术领域就更多了, 包括SDH、WDM、OTN、PTN、RTN、GPON、DSLAM, 还有ASON等等技术领域的业务模型。但是, MTNM采用的是CORBA技术, 因为这项技术的专业门槛非常高, 而且整体复杂度也特别大, 所以它已经没法适应当前这种开放式的软件架构了。而在制定MTOSI系列标准的时候, 一方面继承了MTNM里的网络资源模型, 另一方面在接口的处理上换成了XML技术, 除此之外, 还把面向业务方面的模型以及操作流程给补充进去了。因为有着各自的商业运转逻辑, 所以BOSS系统这个平台的接口标准化方面相对比较低一些。网络实现了IP化, 业务也实现了IP化, 这种普及推动运营商网络由CT向ICT转型。但是, IP网络在最初采用的时候, 使用的是分布式路由以及信令, 这种做法偏向于单个设备的配置和管理, 重点放在南向接口上面, 而北向接口缺少标准化, 各个厂商结合自身的业务实现情况, 对IP和MPLS相关的北向接口进行了定制操作, 这种操作不利于运营商系统和设备商系统进行集成。3.2.ONF北向接口标准化在二零一一年的三月, ONF也就是Open 开放网络基金会正式成立了, 这个组织的主要任务是使劲推动SDN这个技术和相关的标准, 到现在为止已经有好几个工作组了, 他们正在忙着制定北向接口。3.2.1.CIM工作组信息模型是物理资源经过抽象处理后形成的一种表示形式, 这种形式里边包含了好多东西。具体来说, 它包含了若干对象、还有对象跟对象之间存在的关系、各个对象的属性以及它们能够执行的那一类操作。北向接口在定义自己所交互的数据内容和具体操作的时候, 会依据这个信息模型来进行。尽管不同种类的网络技术各自有着不同的特点, 但是对于那些所有网络技术共同拥有的一些信息模型来说, 它们的设置应当是保持一致的。一旦采用了不同的信息模型, 结果就会使得北向接口的复杂度有所增加, 与此同时, 会降低该接口的互操作性, 还会让可扩展性受到影响而变差。所以, 这个名为Model通用信息模型的工作组, 它的主要任务是什么? 就是去定义一个模型。这个模型是干嘛用的? 它是给各种网络技术都用的, 是一个公共的信息模型。说白了, 它就是一个通用的信息模型。CIM工作组是采用了一种面向对象的方法的, 这种方法定义了和网络资源有关系的那些对象, 还定义了那些对象彼此之间的关联情况, 它是用通用建模语言来进行定义的, 也就是UML这种方式进行定义的, 它和北向接口实现所采用的那种具体的接口协议是没有关系的, CIM它是继承了ITU-T以及TMF这些标准组织对于电信网络的建模方法的。这个通用信息模型里面, 包括了核心信息模型, 这些是跟具体的网络技术没有直接关系的, 比如拓扑、转发等等的那些对象, 还包含了特定网络技术相关的一些信息模型, 拿OTN和IP等作为例子来说就行, 另外, 还有应用相关的模型, 就拿NBI工作组现在正在定义的部分接口这种事儿来举列吧。CIM工作组主要负责的那些事情是定义核心信息模型, 而这个模型的特点是与具体的技术没有关系, 在2015年3月, 还有2015年11月, CIM工作组分别发布了两个版本的模型, 这两个版本的名字叫做 CIM1.0, 还有 CIM1.1。与技术有关的信息模型, 这些模型在各个技术工作组当中进行了研究, 其中包含像NBI这样的组, 也包含OTWG这样的组。我们在定义那种面向技术的北向接口标准的时候, 会考虑到不同的应用场景, 可以对那些通用的信息模型进行剪裁或者重构, 把信息模型映射成数据编码以及接口代码。图 3 通用信息模型是由ONF这个组织来管辖其下面的开源SDN社区所搞成的这个项目, 该项目的名称叫做EAGLE项目, 成立的时间是在二〇一五年年底阶段, 其主要功能是提供自动化工具, 这类自动化工具具备的功能是能够将UML信息模型直接转化为程序代码。3.2.2.NBI工作组NBI(北向接口 )是ONF最早定义北向接口的工作组, 在NBI引入了北向接口“维度”的概念。这个概念包含两个方面。首先是底层抽象接口, 面向的是网络资源及功能。其次是上层抽象接口, 面向的则是应用。图 4 北向接口抽象维度ONF NBI的工作啊, 它是分成了两个阶段来完成的。1、功能型北向接口, 简称NBI, 其视角是自下而上地观察网络, 核心在于开放网络资源的抽象能力以及控制能力, 具体包含L2虚拟专用网络、L3虚拟专用网络等等这类接口在CIM工作ONF予以认可之后, NBI便采纳了CIM的方法论, 并尝试去集成其中部分信息模型。图 5 功能型北向接口2、我们是从上往下观察网络, 这种基于意图的接口关注的是应用或者服务方面的需求, 它跟具体的网络技术没有关系, 目前为止, 这个部分的工作还在探索里面。开源软件定义网络社区推出的项目, 提供了那种面向意思理解的北向接口软件。这款软件能够帮助掩盖掉各种不同控制器之间的差别,并且已经在开源数据平面的逻辑架构和ONOS这两个平台上进行了相应的展示工作。3.2.3.OTWG工作组OTWG, 也就是光传送工作组的这个组, 它是采纳了CIM的这个模型的, 然后去对OTN、ETH、MPLS-TP这些个传送的技术进行建模。在2016年的6月份这个时间点里面, OTWG把这个东西给发布了, 具体的版本是TR527, 版本号是1.0, 它的英文简称是TAPI, 这里面详细地描述了关于控制器间接口的所有功能需求, 同时也描述了控制器和协同器以及应用层之间的那些功能需求, 在这些功能需求里头, 还明确包括了拓扑服务、连接服务、路径计算服务, 它的路径计算的英文表达是Path, 还有虚拟网络服务, 这一块的英文补充内容是for, 最后也包括了通告服务等等这些内容。与此同时, OTWG启动了关于制作2.0版本的工作。这个工作包含了节点配置的内容。同时还涉及保护以及OAM方面的内容。另外也包含多点、多层和多域这些内容。如图6所示, 根据OTWG的功能需求描述, 对ONF的核心信息模型以及技术信息模型进行剪裁操作后, 生成北向接口的UML信息模型。EAGLE项目提供了一组工具, 这些工具能够将UML最终转化为代码。项目计划于2016年7月发布北向接口软件开发包, 也就是SDKv1.0。图 6 T-API相关项目在2015年9月期间, 华为在开源SDN社区推动成立了一个项目, 该项目提供一个平台无关的抽象层, 来把各种控制器实现的差异给屏蔽掉, 如图7所示。图 7 项目软件架构3.3.IETF北向接口标准化互联网工程任务组的英文名称是IETF, 它肩负着制定关于互联网方面的技术规范的职责。在最初的时候, 该组织所关注的重点内容是分布式路由以及信令协议方面的事情, 并且还制定了被称为SNMP的这样一种协议, 同时也涉及了MIB以及其他的南向接口方面的内容。在互联网软件定义网络领域之中, 最早时候存在两个专门的工作组, 其中一个就是和什么的组合, 另一个则是ALTO工作组, 其相关描述为层次相关的含义。伴随着那种叫作软件定义网络的构想慢慢地被行业里面的人给看重, 成立的工作小组变得越来越多, 这里面包括了那个叫作I2RS的东西, 还有那个名字里带in SFC的, 也有BIER这个东西, 它的后面跟着的是比特的字, 还有一个Data开头的东西, 以及L3SM这个叫法, 它代表的就是三层虚拟专用网络连接模型这样的意思。IETF 里面并没有专门为了北向接口而设立的一个独立的工作组, 它是这样来做的情况呢, 各个不同的工作组都在忙着去制定那些和网络功能有关系的接口方面的内容, 并且大家统一都会采用 YANG 这种数据模型的样子去把接口给进行描述的。现在这个叫做 TEAS 的工作组正在开展一些工作, 比如说网络拓扑还有业务隧道这些北向接口相关的 YANG 模式的标准制定工作, 另外还有一个工作组叫 CCAMP, 它呢则是开展了跟具体的传送技术有直接关系的那些北向接口的 YANG 模式的标准的这种研究工作。在2015年, 华为公司采取了行动, 推动了建立SUPA工作组, 关于该组全称为Use of 的使用这一事项, 其核心的目标被设定为制定一套通用的模型, 与此同时, 还将把相关的重要内容纳入到作为其中重要的研究内容之内进行探索。3.4.MEF北向接口标准化MEF这个全称叫城域以太网论坛的机构, 把以太网看做是一种业务形式, 并且给它定义了需求方面的东西、属性方面的内容, 还有OAM这样的管理方法相关的标准, 只要是提供了这种类型业务的网络设施, 都有机会拿到MEF方面颁发的认证证书, 至于当前MEF所定义的那些以太网服务接口, 这些接口从某种角度上去理解的话, 可以被看作是那种基于意图来设计的连接方式。3.5.各标准模型演进北向接口被开放出来了, 并且进行了标准化处理这件事, 对于SDN这个产业来说, 发展起来可是非常非常重要的。行业里面的各种厂商还有那些标准组织, 甚至包括了一些顶顶厉害的技术专家, 都在努力让北向接口的形态变得统一。经过了两年多没完没了的努力, 现在ITU-T、TMF、ONF、MEF这些组织, 基本上算是已经达成共识了, 它们决定使用统一的网络资源信息模型。同时呢, 在IETF里面, 也渐渐冒出来一些提案, 建议大家去采用通用那套信息模型。图 8 信息模型演进历史4.总结因为SDN这类应用场景实在太多, 各种各样的情况都有, 所以北向接口那边需要的东西也是变来变去, 这样弄的, 就让北向接口想要标准化变得很难, 面临着很大的挑战, 各个搞标准的那个组织呢, 慢慢也就都倾向于用同一个信息模型这个东西, 看着是挺好的, 前景也很美好, 但是这个路还长得很, 要做的任务很艰巨, 任重而道远。
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