NETCONF+Yang配置TSN

NETCONF用来替换SNMP，是一个网管协议。YANG是NETCONF的数据建模语言，可以使用Yang模式的文本配置网关，从而通过NETCONF协议管理网关。

NETCONF+Yang可用于TSN（实时性网络，time-sensitive network）网络，控制网络实时性。

背景介绍

　　NETCONF起源于IAB（Internet Architecture Board）组织的几次吐槽大会。时间倒退回2001、2002年，网管和协议开发者聚在一起，原本只是打算喝喝茶、聊聊天，没想到却演变成一场“撕逼大战”。网管向协议开发者吐槽当前的网管协议并没有解决他们的问题，特别是在配置管理方面。

　　吐槽大会的成果有2个。一个是梳理了当前使用的网管协议及其优缺点，例如SNMP、CLI等；另一个是理清了网管的痛点，也就是他们最想要的功能。

　　在当时SNMP已被广泛使用，它的优势在于设备监测；但是不适合大规模应用，例如获取路由信息（数据量大）会很慢。

　　网管罗列的痛点包括：

易用性

区分配置数据和状态数据

面向服务和网络进行配置管理，而不是单一的网络设备

…

　　吐槽大会的成果详细记录在RFC 3535中，感兴趣的读者可以进一步阅读。

　　针对RFC 3535中罗列的网管需求，2003年成立了NETCONF工作组，NETCONF的设计遵循RFC 3535。2006年NETCONF核心RFC 4741发布，2011年更新版的RFC 6241发布（废除RFC 4741）。

　　作为新一代的网络设备的配置管理协议，NETCONF使用YANG作为它的数据建模语言。用户可以使用这套机制增加、修改、删除网络设备的配置，获取网络设备的配置和状态信息。通过NETCONF协议，网络设备可以提供规范的应用程序编程接口API（Application Programming Interface），应用程序可以直接使用这些API，向网络设备发送和获取配置。

　　我们可以类比SNMP/SMI来理解NETCONF/YANG。对比如下：

　　NETCONF协议与SNMP协议相比，NETCONF的优点如下表所示

　　特性 SNMP NETCONF

　　配置管理 SNMP在进行设备数据操作时，如果多个用户对同一个配置量进行操作，协议没有提供保护锁定机制。 NETCONF提供保护锁定机制，防止多用户操作产生冲突。

　　查询 SNMP能够对某个表的一条或多条记录进行操作，查询中需要多次交互才能够完成。 NETCONF针对整个系统的配置数据可直接进行操作，且定义了过滤功能。

　　扩展性扩展性差扩展性好：

　　协议模型采取分层定义，各层之间相互独立，当对协议中的某一层进行扩展时，能够最大限度不影响到其上层协议。

　　协议采用了XML编码，使得协议在管理能力上和系统兼容性方面也具有一定的可扩展性。

　　安全性以目前最新的SNMPv3为例，SNMPv3在安全上存在的主要问题是，SNMPv3全部自己定义，未有扩展的余地。 NETCONF利用现有的安全协议提供安全保证，并不与具体的安全协议绑定。在使用中，NETCONF要比SNMP更灵活。

　　NETCONF协议采用Client/Server结构。在SDN领域，SDN控制器作为NETCONF客户端（NETCONF Manager），网络设备作为NETCONF服务端（NETCONF Agent）。通过NETCONF，SDN控制器对网络设备进行配置管理。

2协议特点

2.1区分配置数据和状态数据

　　为了便于网管识别出配置数据，明确区分配置数据和状态数据是必要的。一些设备将配置数据和状态数据不做区分，网管不得不“人肉”识别它们。NETCONF协议将数据区分为配置数据和状态数据，并分别提供不同的操作进行数据的增删改查。

　　配置数据（configuration data）是对网络设备进行配置的数据，例如创建VLAN的数据。配置数据一般是可读写的。

　　状态数据（state data）是反映设备状态的数据，例如端口的up/down状态，报文统计等。状态数据一般是只读的。

2.2存在多个配置数据库

　　网络设备通常有一个配置数据库，记录设备当前的配置。并且这个配置数据库一般提供持久化操作的指令（例如锐捷交换机的write指令），用于设备重启后的配置恢复。NETCONF协议定义了running配置数据库，保存设备当前的配置；同时扩展支持startup和candidate配置数据库。

　　在对设备进行配置时，你可能有过类似的经历，“到底是先配置A还是先配置B”？这种时候你肯定想“要是有个练手的闲置设备就好了” 。有了candidate，就相当于多了一个练手的闲置设备。你可以先在candidate配置数据库上反复操作，直到得到想要的结果。然后用candidate的配置覆盖running配置数据库。

　　Startup配置数据库用于设备重启后的配置恢复。

2.3分层模型

　　在系统或协议的设计中，关注点分离（separation of concern）原则无所不在。我们也经常听到“模块化”、“分层”、“解耦”等名词，这些都是关注点分离原则的具体实践。NETCONF协议使用了“分层”的方法实现关注点分离，分层给予了NETCONF强大的易用性、维护性和扩展性。NETCONF在逻辑上可以划分为4层。

　　第一层：传输层

　　传输层为NETCONF Manager和NETCONF Agent之间交互提供安全的通信路径。当前，锐捷交换机设备使用SSH协议作为NETCONF协议的承载协议。

　　第二层：消息层

　　消息层提供了一种简单的、不依赖于传输协议的RPC和通告封装机制。client采用<rpc>元素封装操作请求信息，并通过一个安全的、面向连接的会话将请求发送给服务器，而服务器将采用<rpc-reply>元素封装RPC请求的响应信息（即操作层和内容层的内容），然后将此响应信息发送给请求者。另外，服务器可以采用notification向客户端通告事件。

　　第三层：操作层

　　操作层定义了一系列在RPC中应用的基本操作（增删改查），这些操作组成了NETCONF基本能力。

　　第四层：内容层

　　内容层描述了网络管理所涉及的配置数据，使用YANG语言进行建模。

2.4YANG

　　YANG是一种数据建模语言，是专门为NETCONF内容层建模而设计的。你可能在想什么是数据模型？数据模型准确定义了数据的结构、语法和语义。例如，我们用的手机中通讯录的模板，可以看做是联系人的数据模型。新增联系人时，需要根据模板的定义填入相关信息。同理，YANG定义了网络设备配置数据的模板。例如我们对网络设备上的接口建模后，通过NETCONF下发到网络设备的数据要符合YANG模型的定义。

　　YANG具有以下特点：

　　可读性好，易学习

　　层级树形结构

　　可扩展

　　可复用

　　可以直接映射到XML

2.5创建接口

　　了解了NETCONF和YANG的基本概念后，我们来使用它们进行一次接口创建的操作。

　　NETCONF Manager向NETCONF Agent发送一个RPC请求。RPC请求中使用edit-config操作配置running数据库，edit-config缺省的operation是merge（如果接口存在则更新；如果不存在则创建）。配置数据包括接口名称、接口描述和接口类型。