网络管理与编排：技术剖析与多域场景应用

### 网络管理与编排：技术剖析与多域场景应用 在当今复杂的网络环境中，网络管理与编排技术对于实现高效、灵活的网络服务至关重要。本文将深入探讨网络管理与编排的关键技术，包括网络功能虚拟化、管理与编排的支撑因素，以及多域和多技术场景下的编排方案。 #### 1. 网络管理的核心功能 网络管理涉及多个关键功能，其中路径计算和网络虚拟化服务尤为重要。 路径计算是定义端到端（E2E）服务的基础。在多域环境中，不同的控制器可能只能共享其所在域的抽象信息。而具有全局端到端视图的编排器可以改善单个控制器无法配置的端到端连接。如果没有路径计算接口，编排器只能执行回退过程，可能无法获得理想结果。此外，在考虑多种技术时，采用多层决策方法，路径计算功能也能发挥重要作用。 网络虚拟化服务允许将一部分网络资源暴露给不同的租户，这是网络切片技术的发展方向。通过网络切片，底层物理传输网络的资源和能力可以提供给不同的用户或租户，使其在全局网络切片组合中呈现为专用资源。 #### 2. 网络功能虚拟化（NFV） 欧洲电信标准协会（ETSI）的NFV是网络功能虚拟化领域最具影响力的标准化倡议。它由一群顶级电信运营商于2012年底发起，迅速发展并吸引了众多运营商、网络供应商、信息通信技术（ICT）供应商和服务提供商的参与。目前，ETSI NFV行业规范组（ISG）已有超过270家成员公司。 ETSI NFV的路线图最初规划了两个主要阶段，第一阶段于2014年底完成，发布了一系列规范文档，涵盖功能规范、数据模型、概念验证（PoC）描述等。第二阶段发布了新版的ETSI NFV规范文档。目前，第三阶段正在进行中，主要关注架构和演进方面的工作。 ETSI NFV架构的当前规范于2014年12月最终确定，其高层架构如图所示。该规范定义了每个模块的功能特性、各自的接口以及底层数据模型。数据模型主要由虚拟网络功能（VNFs）和网络服务（NSs）的静态和动态描述符组成。网络服务被定义为单个VNF的组合，通过指定的网络转发图相互连接，并封装在一个服务中。 ETSI NFV框架规定了所有VNF的通用架构特性，但并不限制具体哪些网络功能可以或应该被虚拟化，这一决策留给了NF提供商（除了概念验证建议的用例）。该架构支持多点存在（PoP）配置，PoP被定义为网络功能实例化的物理位置，可以映射到数据中心或与外界隔离的数据中心分段。 ETSI NFV架构各模块的简要描述如下表所示： | 模块 | 描述 | | --- | --- | | 虚拟网络功能（VNF） | 传统上在物理网络设备上实现的网络功能的虚拟化实例 | | 元素管理（EM） | 执行运行中的VNF请求的典型网络管理功能（故障、配置、计费、性能和安全 - FCAPS） | | NFV基础设施（NFVI） | 构建VNF部署、管理和执行环境的所有硬件/软件组件，可跨越多个位置，包括提供这些位置之间连接的网络 | | 虚拟基础设施管理器（VIM） | 提供控制和管理VNF与硬件资源交互的功能，以及资源的虚拟化。典型示例包括云平台（如OpenStack）和SDN控制器（如OpenDaylight） | | 资源 | 物理资源（如计算、存储和网络）以及虚拟化层 | | NFV编排器（NFVO） | 负责NFVI和软件资源的编排和管理，以及在NFVI上提供网络服务 | | VNF管理器 | 负责VNF的生命周期管理（如实例化、更新、查询、扩展和终止），可以与VNF是一对一或一对多的关系 | #### 3. 管理与编排的支撑因素 SDN和NFV提供的管理和编排能力需要从资源和服务的角度得到一些支撑因素。 ##### 3.1 开放和标准化接口 开放和标准化接口对于实现统一、高效的网络管理至关重要。一方面，需要开放和标准的接口，以实现对资源和服务的统一、同质访问，并便于与OSS和BSS等支持系统集成。另一方面，需要一套信息和数据模型，以方便、灵活地定义、配置、管理和操作服务和网络元素。 目前，从编排器的角度来看，NBI接口的定义尚未取得实质性进展，现有的NBI接口都依赖于特定平台，行业内尚未形成通用的方法。然而，对于SBI接口，已经达成了一些共识。 NETCONF提供了对网络元素进行统一配置和管理的强大功能。它独立于传输协议，允许将配置数据与操作数据分离，支持事务操作，确保配置任务的完成，并便于进行回滚操作。因此，NETCONF被视为管理和编排多供应商基础设施的有效方式。 YANG作为一种数据建模语言，补充了NETCONF，它定义了可应用于节点的信息的读写方式，提供了网络资源的明确抽象，简化了配置管理。目前，互联网工程任务组（IETF）等组织正在大力定义通用和标准的YANG模型。 RESTCONF协议基于超文本传输协议（HTTP）事务，为访问YANG中定义的数据提供了一个编程接口，支持创建、读取、更新和删除（CRUD）操作，允许基于Web的应用程序以模块化和可扩展的方式访问网络设备中的配置数据、状态数据、特定于数据模型的远程过程调用（RPC）操作和事件通知。 在服务编排和VNF生命周期管理方面，云应用的拓扑和编排规范（TOSCA）是较为可靠的选择。ETSI NFV ISG正在考虑将其作为描述语言，并开始制定基于TOSCA的描述符。TOSCA是一种面向服务的描述语言，用于描述基于云的Web服务的拓扑、组件、关系以及管理它们的过程。它支持资源需求和VNF生命周期管理，包括工作流的定义和VNF的FCAPS管理。 NETCONF/YANG和TOSCA可以相互补充。TOSCA可用于VNF的生命周期管理，而NETCONF/YANG可用于在运行时动态配置VNF。这种交互通过NFV框架中面向租户和面向基础设施的集成SDN控制等架构方案得到促进。 ```mermaid graph LR classDef process fill:# ```