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                SDN南向接口協議有哪些類型?

                時間:2020-10-10 13:01 發布:http://www.netchimney.com 點擊量:53

                SDN控制器必須能很好的進行網絡資源調度和控制,因此,SDN的南向網絡控制技術需要對整個網絡中的設備層進行管控與調度,包括鏈路發現、拓撲管理、策略制定、表項下發等。其中鏈路發現和拓撲管理主要是控制其利用南向接口的上行通道對底層交換設備上報信息進行統一監控和統計;而策略制定和表項下發則是控制器利用南向接口的下行通道對網絡設備進行統一控制。

                OpenFlow

                OpenFlow是由斯坦福大學的Nick 

                McKeown教授首先提出,創造之初用來研究新型校園網網絡架構、協議,考慮到實際的網絡創新思想驗證,故而提出OpenFlow的控制轉發分離架構,將控制邏輯從網絡設備盒子中引出來,研究者可以對其進行任意的編程從而實現新型的網絡協議、拓撲架構而無需改動網絡設備本身。

                OpenFlow是最早在SDN網絡中定義的一個控制層面與轉發層面之間的通信接口協議標準,從2009年發布第一個1.0版本以來,先后經歷了1.1版本、1.2版本、1.3版本、1.4版本、1.5版本、1.5.1版本等演進過程。OpenFlow允許SDN控制器訪問和配置網絡設備轉發層面,其中網絡設備可以是硬件設備,也可以是虛擬化。

                OpenFlow作為最早應用在SDN網絡中的協議,其本質是將網絡設備的轉發層和控制層面徹底分離,OpenFlow作為轉發層面和控制層面之間使用標準的協議通信使用;控制層面由集中的SDN控制器進行網絡管理和流表的下發,轉發層面從SDN控制器獲取流表后,基于流的方式進行數據的轉發。

                OpenFlow網絡中由OpenFlow網絡設備和控制器組成,并通過安全通道(OpenFlow channel)連接。OpenFlow網絡設備與控制器之間通過TLS或者TCP建立安全通道,進行OpenFlow消息友好交互,實現相應表項的靈活下發、實時查詢及運行狀態上報等功能。

                NETCONF

                NETCONF (Network Configuration Protocol)協議由RFC 6241進行定義和規范,為網絡設備安裝、操作、配置信息以及刪除等提供相關工作機制。NETCONF本質上是基于XML的協議類型,支持可編程,實現對網絡設備配置管理,使用簡單的基于RPC (Remote Procedure Call)機制實現客戶端和服務器之間的通信,完成網絡設備的設置、參數獲取、信息統計、設備狀態等。

                NETCONF具有靈活的可編程能力,數據項均含有特定元素名稱和方位,多個廠家之間網絡設備通過映射XML,可以獲得相似效果從而大大增強開發的便利性。目前業內主流廠家的網絡設備之中均已支持NETCONF協議。在SDN網絡中,SDN控制器通過使用NETCONF協議可以方便靈活地對網絡設備進行管理和配置,為傳統網絡像SDN網絡遷移提供便利。

                NETCONF協議為分層架構:內容層、操作層、RPC層和通信協議層。其中基于RPC協議確定了一套各客戶端激活的用戶操作配置數據庫RPCs,比如get-config(獲取配置)、edit-config(編輯配置)與copy-config(復制配置)等。由管控的設備特定額外RPCs所實施的數據模塊,可被各個客戶端用于操作特定的設備配置數據以及狀態數據。對每個數據模塊可用的RPCs被確定為整個模塊的YANG定義的一部分。

                PCEP

                PCEP (Path Computation Element Communication Protocol)路徑計算單元協議是由IETF的PCE工作組于2006年為MPLS網絡域間流量工程(即顯式路由)等應用提出的,目的是為支持集中化路徑計算而提出的用于傳遞路徑信息的標準協議,目的是為了解決MPLS TE無法自動算路的限制。

                PCEP由PCC和PCE組成。PCC作為MPLS TE隧道管理者,實現MPLS TE隧道的建立、資源預留等功能。PCE Server實現TEDB計算帶約束路徑的軟件系統。由MPLS TE隧道進入節點PCC向PCE Server請求所需要的LSP路徑,PCE Server通過計算后,將計算結果返回,PCC通過下發RSVP-TE建立對應的LSP轉發路徑。

                PCEP通過RFC 4657定義PCE和PCC之間通信標準。通過RFC 5440定義協議的實施標準。通過PCEP主要為了傳遞LSP轉發路徑信息,隨著SR (Segment Routing)源路由協議在SDN網絡中的廣泛應用,PCEP協議通過擴展支持SR。通過SDN控制器計算完路徑后,實現MPLS標簽轉換成SR標簽,并將PCEP協議下發給網絡設備,網絡設備則通過SR-TE轉發路徑進行數據包的轉發。

                BGP-LS

                BGP-LS (BGP Link-state)由RFC 7752定義的,是對BGP協議的擴展,確切的說是在MP-BGP協議的基礎之上進一步的擴展。最初的BGP協議中只能傳遞IPv4的路由信息,這顯然不能滿足當前的網絡需求,更不能滿足SDN網絡需求。因此通過對BPG協議擴展,實現了對IPv4、IPv6、LinkState以及FlowSpec路由信息的傳遞。基于鏈路狀態的IGP(內部網關協議,例如:OSPF/ISIS協議)中,各個網絡設備通過收集和交互鏈路狀態形成自己的網絡狀態數據庫并依此進行內部路由的計算,BGP-LS通過對BGP協議的擴展將IGP收集鏈路狀態信息傳遞到網絡外部的路徑計算SDN控制器中。

                在BGP-LS協議中存在對應Node、Link、Prefix三種NLRI封裝格式和其它鏈路狀態相關的屬性值。其中Node NLRI攜帶網絡節點描述信息和屬性值;Link NLRI攜帶鏈路兩端設備標識和一系列該單向鏈路的屬性值信息(例如:端口IP、鏈路對端IP、鏈路帶寬等);Prefix NLRI攜帶了對應網絡節點的網絡前綴屬性。網絡外部的路徑計算實體(例如:SDWAN中的SDN控制器)經過分析、整合后供流量調度、網絡可視化等功能組件使用。在SDN網絡中主要用于網絡拓撲收集,可以使拓撲收集更加簡單高效地進行。

                傳統網絡中由于網絡不透明,鏈路和鏈路流量可視化程度不高,造成運維管理人員很難管控整個網絡。SDN網絡中通過控制器和網絡設備建立BGP鄰居關系,從而實時的獲取網絡設備節點信息、鏈路信息和拓撲信息,并通過算法將網絡組網架構可視化。

                網絡管理人員可以通過控制器實時查看全網的拓撲結構、鏈路狀態、鏈路質量及流量路徑等信息,提升網絡綜合管控能力。

                BGP-LS主要具有如下優點:

                (1)跨IGP域的拓撲收集能力。傳統網絡拓撲收集只能基于IGP單域進行,拓撲收集有局限性。BGP-LS支持多IGP域拓撲收集,設備把收集到的鏈路狀態信息發送給控制器,實現了業務與流量的端到端管理和調度,還可以滿足需要鏈路狀態信息的各種應用需求。

                (2)強大的可擴展能力。BGP-LS協議是基于BGP協議并在MP-BGP基礎上的進一步擴展。BGP協議本身具有良好的可擴展性,BGP協議的路徑屬性由TLV三元組組成,可以將需要的信息添加到擴展TLV中,不需要對BGP協議的整個報文格式進行改動。BGP-LS對NRLI進行了擴展。

                OVSDB

                OVSDB管理協議(Open vSwitch Database Management Protocol),即開放虛擬交換機數據庫管理協議,最初由VMware提出,主要用戶負責和管理開源軟件交換機(Open vSwitch, OVS)的開放虛擬交換機數據庫(Open vSwitch Database, OVSDB),是一個用于實現對虛擬交換機可編程訪問和配置管理的SDN管理協議。

                OVSDB管理協議用來實現SDN控制器對網絡中VTEP設備的管理和部署,交換模塊支持VXLAN (Virtual eXtensible Local Area Network)和OVSDB控制協議,可以將交換模塊和VMware NSX控制器結合應用到SDN網絡中。

                OVSDB組成分為兩個模塊:

                (1) OVSDB Server:此模塊和VMware NSX控制器中的OVSDB Client及交換模塊中的OVSDB 

                Client通信,并維護OVSDB數據庫。接收OVSDB Client發送的RPC報文,根據報文內容對數據庫中的表項做相應的增、刪、改、查處理。OVSDB Client會向OVSDB Server訂閱表項,如果數據庫中的表項有變化,OVSDB Server會主動通知訂閱該表項的OVSDB Client。數據庫中這些表項即為OVSDB Schema表。

                (2) OVSDB Client:將從OVSDB Server訂閱到的OVSDB Schema表信息翻譯成交換模塊的配置和表項,也會將交換模塊的端口信息以及MAC地址信息等翻譯成OVSDB Schema表,發送給OVSDB Server。

                以上就是SDN南向接口協議有哪些類型?的介紹,

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