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SDN南向接口协议有哪些类型?

2020-08-25 17:17云杰小编阅读:200

SDN南向接口协议有哪些类型?

SDN控制器必须能很好的进行网络资源调度和控制,因此,SDN的南向网络控制技术需要对整个网络中的设备层进行管控与调度,包括链路发现、拓扑管理、策略制定、表项下发等。其中链路发现和拓扑管理主要是控制其利用南向接口的上行通道对底层交换设备上报信息进行统一监控和统计;而策略制定和表项下发则是控制器利用南向接口的下行通道对网络设备进行统一控制。

OpenFlow

OpenFlow是由斯坦福大学的Nick McKeown教授首先提出,创造之初用来研究新型校园网网络架构、协议,考虑到实际的网络创新思想验证,故而提出OpenFlow的控制转发分离架构,将控制逻辑从网络设备盒子中引出来,研究者可以对其进行任意的编程从而实现新型的网络协议、拓扑架构而无需改动网络设备本身。

OpenFlow是最早在SDN网络中定义的一个控制层面与转发层面之间的通信接口协议标准,从2009年发布第一个1.0版本以来,先后经历了1.1版本、1.2版本、1.3版本、1.4版本、1.5版本、1.5.1版本等演进过程。OpenFlow允许SDN控制器访问和配置网络设备转发层面,其中网络设备可以是硬件设备,也可以是虚拟化。

OpenFlow作为最早应用在SDN网络中的协议,其本质是将网络设备的转发层和控制层面彻底分离,OpenFlow作为转发层面和控制层面之间使用标准的协议通信使用;控制层面由集中的SDN控制器进行网络管理和流表的下发,转发层面从SDN控制器获取流表后,基于流的方式进行数据的转发。

OpenFlow网络中由OpenFlow网络设备和控制器组成,并通过安全通道(OpenFlow channel)连接。OpenFlow网络设备与控制器之间通过TLS或者TCP建立安全通道,进行OpenFlow消息友好交互,实现相应表项的灵活下发、实时查询及运行状态上报等功能。

NETCONF

NETCONF (Network Configuration Protocol)协议由RFC 6241进行定义和规范,为网络设备安装、操作、配置信息以及删除等提供相关工作机制。NETCONF本质上是基于XML的协议类型,支持可编程,实现对网络设备配置管理,使用简单的基于RPC (Remote Procedure Call)机制实现客户端和服务器之间的通信,完成网络设备的设置、参数获取、信息统计、设备状态等。

NETCONF具有灵活的可编程能力,数据项均含有特定元素名称和方位,多个厂家之间网络设备通过映射XML,可以获得相似效果从而大大增强开发的便利性。目前业内主流厂家的网络设备之中均已支持NETCONF协议。在SDN网络中,SDN控制器通过使用NETCONF协议可以方便灵活地对网络设备进行管理和配置,为传统网络像SDN网络迁移提供便利。

NETCONF协议为分层架构:内容层、操作层、RPC层和通信协议层。其中基于RPC协议确定了一套各客户端激活的用户操作配置数据库RPCs,比如get-config(获取配置)、edit-config(编辑配置)与copy-config(复制配置)等。由管控的设备特定额外RPCs所实施的数据模块,可被各个客户端用于操作特定的设备配置数据以及状态数据。对每个数据模块可用的RPCs被确定为整个模块的YANG定义的一部分。

PCEP

PCEP (Path Computation Element Communication Protocol)路径计算单元协议是由IETF的PCE工作组于2006年为MPLS网络域间流量工程(即显式路由)等应用提出的,目的是为支持集中化路径计算而提出的用于传递路径信息的标准协议,目的是为了解决MPLS TE无法自动算路的限制。

PCEP由PCC和PCE组成。PCC作为MPLS TE隧道管理者,实现MPLS TE隧道的建立、资源预留等功能。PCE Server实现TEDB计算带约束路径的软件系统。由MPLS TE隧道进入节点PCC向PCE Server请求所需要的LSP路径,PCE Server通过计算后,将计算结果返回,PCC通过下发RSVP-TE建立对应的LSP转发路径。

PCEP通过RFC 4657定义PCE和PCC之间通信标准。通过RFC 5440定义协议的实施标准。通过PCEP主要为了传递LSP转发路径信息,随着SR (Segment Routing)源路由协议在SDN网络中的广泛应用,PCEP协议通过扩展支持SR。通过SDN控制器计算完路径后,实现MPLS标签转换成SR标签,并将PCEP协议下发给网络设备,网络设备则通过SR-TE转发路径进行数据包的转发。

BGP-LS

BGP-LS (BGP Link-state)由RFC 7752定义的,是对BGP协议的扩展,确切的说是在MP-BGP协议的基础之上进一步的扩展。最初的BGP协议中只能传递IPv4的路由信息,这显然不能满足当前的网络需求,更不能满足SDN网络需求。因此通过对BPG协议扩展,实现了对IPv4、IPv6、LinkState以及FlowSpec路由信息的传递。基于链路状态的IGP(内部网关协议,例如:OSPF/ISIS协议)中,各个网络设备通过收集和交互链路状态形成自己的网络状态数据库并依此进行内部路由的计算,BGP-LS通过对BGP协议的扩展将IGP收集链路状态信息传递到网络外部的路径计算SDN控制器中。

在BGP-LS协议中存在对应Node、Link、Prefix三种NLRI封装格式和其它链路状态相关的属性值。其中Node NLRI携带网络节点描述信息和属性值;Link NLRI携带链路两端设备标识和一系列该单向链路的属性值信息(例如:端口IP、链路对端IP、链路带宽等);Prefix NLRI携带了对应网络节点的网络前缀属性。网络外部的路径计算实体(例如:SDWAN中的SDN控制器)经过分析、整合后供流量调度、网络可视化等功能组件使用。在SDN网络中主要用于网络拓扑收集,可以使拓扑收集更加简单高效地进行。

传统网络中由于网络不透明,链路和链路流量可视化程度不高,造成运维管理人员很难管控整个网络。SDN网络中通过控制器和网络设备建立BGP邻居关系,从而实时的获取网络设备节点信息、链路信息和拓扑信息,并通过算法将网络组网架构可视化。

网络管理人员可以通过控制器实时查看全网的拓扑结构、链路状态、链路质量及流量路径等信息,提升网络综合管控能力。

BGP-LS主要具有如下优点:

(1)跨IGP域的拓扑收集能力。传统网络拓扑收集只能基于IGP单域进行,拓扑收集有局限性。BGP-LS支持多IGP域拓扑收集,设备把收集到的链路状态信息发送给控制器,实现了业务与流量的端到端管理和调度,还可以满足需要链路状态信息的各种应用需求。

(2)强大的可扩展能力。BGP-LS协议是基于BGP协议并在MP-BGP基础上的进一步扩展。BGP协议本身具有良好的可扩展性,BGP协议的路径属性由TLV三元组组成,可以将需要的信息添加到扩展TLV中,不需要对BGP协议的整个报文格式进行改动。BGP-LS对NRLI进行了扩展。

OVSDB

OVSDB管理协议(Open vSwitch Database Management Protocol),即开放虚拟交换机数据库管理协议,最初由VMware提出,主要用户负责和管理开源软件交换机(Open vSwitch, OVS)的开放虚拟交换机数据库(Open vSwitch Database, OVSDB),是一个用于实现对虚拟交换机可编程访问和配置管理的SDN管理协议。

OVSDB管理协议用来实现SDN控制器对网络中VTEP设备的管理和部署,交换模块支持VXLAN (Virtual eXtensible Local Area Network)和OVSDB控制协议,可以将交换模块和VMware NSX控制器结合应用到SDN网络中。

OVSDB组成分为两个模块:

(1) OVSDB Server:此模块和VMware NSX控制器中的OVSDB Client及交换模块中的OVSDB Client通信,并维护OVSDB数据库。接收OVSDB Client发送的RPC报文,根据报文内容对数据库中的表项做相应的增、删、改、查处理。OVSDB Client会向OVSDB Server订阅表项,如果数据库中的表项有变化,OVSDB Server会主动通知订阅该表项的OVSDB Client。数据库中这些表项即为OVSDB Schema表。

(2) OVSDB Client:将从OVSDB Server订阅到的OVSDB Schema表信息翻译成交换模块的配置和表项,也会将交换模块的端口信息以及MAC地址信息等翻译成OVSDB Schema表,发送给OVSDB Server。

文章标题:《SDN南向接口协议有哪些类型?》

作  者:云杰小编。本文部分资料来源于网络,转载目的在于传递更多信息及学习参考:https://www.gdyunjie.cn/showinfo-114-2846-0.html

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