NETCONF YANG 技术集成信息图解

本文还有配套的精品资源，点击获取

简介：NETCONF和YANG是网络配置管理的关键技术，通过PDF文件详细介绍这两种技术的协同作用，以及如何实现网络设备配置的高效、安全和标准化。NETCONF基于XML，具备状态数据模型、配置数据模型、通知机制和安全机制，允许通过SSH进行远程配置和管理。YANG作为NETCONF的数据建模语言，提供数据建模、简化复杂性、跨平台兼容和工具支持。结合二者，实现了网络设备的自动化配置和管理。该信息图包含NETCONF和YANG如何相互作用的可视化表示，帮助读者直观理解其工作原理和应用。

1. NETCONF的XML基础和远程配置管理

简介

在本章中，我们将初步探讨NETCONF（Network Configuration Protocol）的XML基础，并介绍如何通过这一协议进行远程配置管理。NETCONF是IETF制定的用于网络设备配置的标准协议，它使用XML（eXtensible Markup Language）来表示配置数据，从而实现网络设备的自动化管理。

XML基础

XML是一种标记语言，用于存储和传输数据。在NETCONF中，XML的主要作用是描述和交换网络设备的配置信息。通过使用标准的XML模式（XML schema），NETCONF协议能够定义设备配置的数据模型，从而确保配置数据的结构化和标准化。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<config xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:netconf:base:1.0">
  <interfaces xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:yang:ietf-interfaces">
    <interface>
      <name>eth0</name>
      <type>ianaift:ethernetCsmacd</type>
      <enabled>true</enabled>
      <ipv4>
        <address>
          <ip>192.0.2.1</ip>
          <prefix-length>24</prefix-length>
        </address>
      </ipv4>
    </interface>
  </interfaces>
</config>

上例展示了如何使用XML来配置一个网络接口。

远程配置管理

使用NETCONF进行远程配置管理，管理员可以远程连接到网络设备，获取其配置状态，以及修改、更新和删除配置项。通过这种方式，网络配置和管理变得更加灵活和高效。这不仅减少了手动操作的错误，还提高了网络配置的一致性和可靠性。

# 使用NETCONF协议连接到设备
<rpc xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:netconf:base:1.0">
  <get-config>
    <source>
      <running/>
    </source>
  </get-config>
</rpc>

# 修改设备配置
<rpc xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:netconf:base:1.0">
  <edit-config>
    <target>
      <running/>
    </target>
    <config>
      <interfaces xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:yang:ietf-interfaces">
        <!-- 省略接口配置 -->
      </interfaces>
    </config>
  </edit-config>
</rpc>

通过上述的NETCONF操作，管理员可以远程地对设备进行配置，确保网络的一致性和可管理性。在后续的章节中，我们将深入探讨NETCONF和YANG的数据模型、通知机制、安全机制等核心要素，以进一步了解如何利用这些技术进行有效的网络设备管理和自动化配置。

2. NETCONF的状态数据模型和配置数据模型

2.1 状态数据模型的结构和功能

2.1.1 状态数据模型的定义和分类

NETCONF（Network Configuration Protocol）协议是用于网络设备配置的一种基于XML的协议。在NETCONF中，状态数据模型是指网络设备上当前配置的状态信息，它反映了设备的实时运行状况。状态数据模型通常通过数据存储来表示，这些存储被称作数据仓库（Datastore）。状态数据模型分为几种类型，包括运行（running）、启动（startup）和候选（candidate）数据仓库。

• 运行（running）数据仓库包含了设备上当前生效的配置信息，这些配置信息被用于指导设备的行为和操作。
• 启动（startup）数据仓库包含了设备启动时将要加载的配置信息。
• 候选（candidate）数据仓库提供了一种机制，用于构建、测试和验证新的配置，然后通过提交操作将其转换为运行配置。

2.1.2 状态数据模型的使用方法和注意点

在使用状态数据模型时，必须了解如何从网络设备获取这些信息，并明白如何处理和使用这些数据。获取状态数据通常涉及执行诸如 <get-config> 或 <get> 的NETCONF操作。这些操作允许管理器请求特定的数据仓库中的信息，或者获取设备的整个配置状态。

在使用状态数据模型时，需要注意以下几点：

• 确保在获取状态数据时遵循正确的数据仓库类型，以便能够获取所需的配置信息。
• 理解不同数据仓库之间的差异以及它们在配置管理中的用途。
• 注意到在修改配置之前，通常会先从候选数据仓库中读取当前配置，进行必要的更改，然后通过 <copy-config> 或 <edit-config> 操作进行提交。
• 考虑到网络设备的安全性，合理配置和管理状态数据模型，避免泄露敏感信息。

2.2 配置数据模型的设计和实现

2.2.1 配置数据模型的构建过程

配置数据模型是用于描述和管理网络设备配置的模型。它的构建过程涉及到数据的定义、配置的规划和数据结构的设计。在NETCONF中，这些配置被记录在候选数据仓库中，以供管理员审查和批准。构建过程通常遵循以下步骤：

1. 定义所需的数据结构和组织方式，这通常通过使用YANG（Yet Another Next Generation）建模语言来完成。
2. 利用YANG定义文件中的模块来创建或更新设备的配置数据结构。
3. 在网络设备上加载这些配置，并确保它们能够被正确解析和应用。
4. 通过网络配置协议（NETCONF）实现配置数据的验证和提交。

配置数据模型的设计需要详细考虑数据的组织结构、数据类型、数据间的关系以及数据的约束条件，以便为网络配置提供清晰、一致的结构。

2.2.2 配置数据模型的管理和维护

配置数据模型建立之后，需要通过适当的管理和维护保证其准确性与有效性。管理和维护工作通常包括：

• 定期审核配置数据模型，确保它反映了网络设备的最新配置和业务需求。
• 实施变更控制流程，确保对配置的任何更改都经过了适当的审批。
• 采用自动化工具对配置数据进行版本控制，方便跟踪配置变更历史。
• 定期备份配置数据，以便在出现故障时能够快速恢复。
• 考虑到数据的保密性，应用加密和访问控制等安全措施，防止未经授权的访问。

此外，还应该采用持续监控和报警机制，以便在发生配置错误或者网络异常时能够及时发现并采取应对措施。

3. NETCONF的通知机制和SSH安全机制

3.1 通知机制的原理和应用

3.1.1 通知机制的工作流程

NETCONF协议的通知机制是一种异步通信机制，允许网络设备主动向管理站报告其状态的变化。通知机制的设计减少了对轮询机制的依赖，从而提高了网络管理的效率和响应速度。

通知机制的工作流程大致如下：

1. 事件触发 ：网络设备上的特定事件发生时，NETCONF服务器（通常是一个网络设备）会检测到这一变化。
2. 构建通知消息 ：检测到事件后，NETCONF服务器会构建一个包含该事件信息的通知消息。这一消息通常遵循RFC 5277定义的NETCONF通知格式。
3. 发送通知 ：通过网络传输，该通知消息被发送到管理站，管理站接收到通知后可以进行相应的处理，如日志记录、警报触发等。

3.1.2 通知机制在实际场景中的应用

通知机制在实际网络管理场景中具有广泛的应用，特别是在需要实时监控网络状态变化的环境中。例如，在大规模数据中心或云计算环境中，通知机制可用于及时响应虚拟机的创建、销毁事件或负载均衡器的健康状态变化。

一个具体的应用实例是网络故障的主动告警。传统的网络管理系统可能需要定时查询各个节点的状态，而通过NETCONF的通知机制，网络设备在发生故障时可以立即通知管理站，从而快速响应并解决问题，降低故障的影响。

3.2 SSH安全机制的配置和优化

3.2.1 SSH安全机制的基本原理

NETCONF协议的安全传输可以通过多种方式实现，而SSH（Secure Shell）是最常用的传输层加密协议之一。SSH安全机制的工作原理如下：

1. 加密通信 ：SSH为NETCONF传输层提供加密通道，确保数据在传输过程中的机密性和完整性。
2. 认证机制 ：SSH支持多种认证方法，如密码认证、公钥认证等，确保只有合法的用户或管理站能够与设备通信。
3. 重协商和重连机制 ：在通信过程中，如果发现安全问题，SSH可以重协商加密参数或在断线后自动重新建立连接。

3.2.2 SSH安全机制的配置和优化方法

配置和优化SSH安全机制通常涉及以下几个方面：

1. 密钥管理 ：管理好服务器和客户端的SSH密钥对，确保密钥的安全性，避免使用默认密码或弱密码。
2. 端口和IP限制 ：限制SSH连接的IP地址和端口号，以减少未授权访问的风险。
3. 日志记录和审计 ：开启SSH服务的日志记录功能，对连接和操作进行详细审计。

以下是一个基本的SSH服务配置代码块示例，用于说明如何优化SSH安全设置：

# 编辑SSH配置文件 /etc/ssh/sshd_config
nano /etc/ssh/sshd_config

# 1. 确保SSH协议版本2是唯一允许的版本
Protocol 2

# 2. 禁用root用户登录
PermitRootLogin no

# 3. 更改默认端口（例如2222）来减少扫描器的自动发现
Port 2222

# 4. 使用密钥认证，禁用密码认证
PasswordAuthentication no
PubkeyAuthentication yes

# 5. 限制特定用户
AllowUsers user1 user2

# 重启SSH服务
service ssh restart

在执行上述配置时，每一行的配置项都是经过精心选择的，旨在提高系统的安全性。例如，禁用root登录是为了避免潜在的高风险操作；更改默认端口和限制特定用户是为了减少攻击面。

SSH安全机制的优化是一个持续的过程，需要根据实际的网络环境和安全威胁持续调整配置策略。定期更新SSH软件和密钥，以及对SSH访问日志进行分析，是提高网络设备安全性的重要手段。

4. YANG的数据建模语言特性

4.1 YANG数据建模语言的基本语法和特点

YANG（Yet Another Next Generation）是一种用于建模网络设备配置和状态数据的数据建模语言。它的设计目的是为了标准化网络设备的配置接口，特别是在NETCONF协议的使用上下文中。YANG提供了一种清晰的、可扩展的方式来描述复杂的配置数据结构，状态信息，以及它们之间的关系。

4.1.1 YANG数据建模语言的结构和元素

YANG定义了多种结构和元素，如模块、节点、类型、语句等。这些元素组合起来，构成了网络设备的数据模型。在YANG模块中，可以定义数据节点，这些节点可以是配置参数，也可以是只读的状态信息。

• 模块（Module） ：YANG的基本组织单元。一个YANG模块定义了一个数据模型，该模型可以包含配置和状态数据的结构，以及相关的操作。
• 节点（Nodes） ：数据模型的基本单元，包括叶子（leafs）、列表（lists）、容器（containers）等。
• 类型（Types） ：定义节点可以存储的数据类型，YANG支持多种类型如整数、字符串、布尔值等。
• 语句（Statements） ：在YANG中，语句用于定义模块的结构和行为。例如， leaf 语句用于定义叶子节点， list 语句用于定义列表等。

module example-leaf-types {
  yang-version 1.1;
  namespace "urn:example:leaf-types";
  prefix "ex-leaf";

  leaf my-leaf {
    type string;
  }
}

上述代码中定义了一个名为 example-leaf-types 的模块，并定义了一个类型为 string 的 my-leaf 叶子节点。

4.1.2 YANG数据建模语言的特点和优势

YANG的语法设计考虑到了网络设备数据的特性，使它具有了以下特点和优势：

• 模块化和可重用性 ：模块可以被其他模块引入和重用，从而实现数据模型的模块化。
• 层次性 ：YANG采用层次结构来组织数据，非常适配于网络设备的配置和状态信息的组织方式。
• 扩展性 ：YANG提供机制来扩展数据模型，允许在现有模型的基础上添加新的元素。
• 验证能力 ：YANG模型可以包含数据验证规则，确保数据的正确性和一致性。

4.2 YANG数据建模语言的实际应用

YANG在实际项目中的应用包括但不限于网络设备的配置和状态数据表示，以及通过NETCONF协议进行远程管理等场景。

4.2.1 YANG数据建模语言在实际项目中的应用

在项目实施中，YANG通常用于描述网络设备的配置模式，例如接口配置、路由协议配置等。通过这些数据模型，网络管理员可以更加直观地理解设备配置，并通过NETCONF协议进行配置的推送或查询。

module interface-config {
  yang-version 1.1;
  namespace "urn:example:interface-config";
  prefix "ex-if";

  list interface {
    key "name";
    leaf name {
      type string;
    }
    leaf enabled {
      type boolean;
      default true;
    }
    // ... 其他接口配置项 ...
  }
}

这段代码定义了一个接口配置模块，其中包括一个接口列表。每个接口可以启用或禁用，并具有其他可配置的属性。

4.2.2 YANG数据建模语言的应用技巧和注意事项

使用YANG进行数据建模时，需要注意以下几点：

• 理解设备能力 ：在进行数据建模之前，需要充分理解网络设备的能力和限制，以确保所建立的模型能够被设备所支持。
• 合理使用模块化 ：通过模块化，可以创建可重用的通用数据模型，减少重复定义，提高维护效率。
• 注意数据验证 ：合理地设置数据验证规则，如类型、范围、模式等，以确保配置的正确性。
• 持续测试和优化 ：随着项目的进展，可能会发现数据模型的不足，因此需要持续进行测试和优化以提高数据模型的可用性和健壮性。

YANG作为一种强大的数据建模语言，其在定义网络设备配置和状态数据方面的灵活性和功能性已经得到了业界的广泛认可。它不仅使得网络设备配置更加标准化，还为自动化网络管理提供了坚实的基础。随着网络技术的不断演进，YANG作为其核心的数据建模语言，将会发挥越来越重要的作用。

5. YANG的数据类型、结构化数据和模块化定义

5.1 YANG的数据类型和结构化数据

5.1.1 YANG的数据类型介绍和使用

YANG (Yet Another Next Generation) 是一种数据建模语言，它用于在网络设备中描述配置和状态数据。YANG 数据模型是由数据类型、数据结构和行为规则所组成的规范。数据类型是 YANG 中的基本构造块，对于定义和区分数据节点的性质至关重要。YANG 定义了多种数据类型，如字符串、整数、布尔值、十六进制字符串、二进制、枚举以及一系列用于网络特定用例的类型。

在 YANG 中使用数据类型时，可以指定节点的类型为 int32 、 string 、 boolean 等。例如：

leaf myInteger {
  type int32;
}

leaf myString {
  type string;
}

leaf myBoolean {
  type boolean;
}

在这个例子中，我们创建了三个叶子节点，每个节点分别使用不同的基本数据类型。YANG 语言也支持结构化数据类型，如列表和容器，允许构建更复杂的数据结构来表达复杂的配置和状态信息。

5.1.2 YANG的结构化数据介绍和应用

结构化数据类型允许 YANG 模型定义更为复杂的数据结构。最常用的结构化数据类型包括容器 (containers)、列表 (lists)、选择 (choices)、和多个列表项 (leaf-lists)。

容器可以看作一个命名空间，用于将多个相关联的数据节点组合在一起。列表则是容器的一种特殊形式，它用于存储一组具有相同结构的数据项，每个列表项可以包含多个叶子节点和/或容器。

选择类似于编程语言中的 switch/case 语句，它允许在模型中定义一组互斥的分支，每个分支包含一组特定的节点。

leaf-list 是一种特殊的列表，列表项由叶子节点构成，叶子节点的数据类型必须是可排序的，这允许模型存储有序的值集合。

container interface-config {
  leaf name {
    type string;
  }
  leaf enabled {
    type boolean;
  }
  list ip-addresses {
    key address;
    leaf address {
      type string;
    }
    leaf prefix-length {
      type uint8;
    }
  }
  choice connection-type {
    case ethernet {
      leaf ethernet-type {
        type uint16;
      }
    }
    case atm {
      leaf vpi {
        type uint16;
      }
      leaf vci {
        type uint16;
      }
    }
  }
}

在这个例子中，我们定义了一个名为 interface-config 的容器，其中包含了接口的名称、是否启用、IP 地址列表以及连接类型选择。结构化数据类型使模型能够表达丰富的数据结构，这对于描述复杂的网络设备配置和状态信息是必不可少的。

5.2 YANG的模块化定义和应用

5.2.1 YANG的模块化定义和优点

模块化是 YANG 数据建模语言的核心概念之一，它允许网络设备和系统的配置数据被分解成一系列逻辑上分离但又彼此关联的模块。模块化定义的优势在于它提高了模型的可维护性、可重用性和可扩展性。

一个 YANG 模块通常包含一系列的节点定义，可以包括容器、叶子、列表、选择等。模块化设计使得不同开发者可以独立开发和维护模块，并在需要时将它们组合使用。这种设计也有助于减少数据模型间的冗余，并有助于模型的版本控制和演进。

module system-config {
  yang-version 1.1;
  namespace "http://example.com/ns/system";
  prefix "sys";

  container system {
    leaf system-name {
      type string;
    }
    leaf system-location {
      type string;
    }
  }
  // ... 其他配置节点 ...
}

5.2.2 YANG的模块化定义在实际项目中的应用

在实际项目中，模块化定义可以帮助工程师设计和实现可扩展的网络管理策略。例如，可以为网络设备的不同部分定义不同的模块，如接口配置、路由协议配置、服务质量(QoS)配置等。

通过使用模块化方法，可以在多个项目或多个设备之间共享通用的模块，降低维护成本，同时在需要添加新功能时更容易进行扩展。

module interface-config {
  yang-version 1.1;
  namespace "http://example.com/ns/interface";
  prefix "ifc";

  container interface {
    list interfaces {
      key name;
      leaf name {
        type string;
      }
      // ... 其他接口配置项 ...
    }
  }
}

// ... 在其他模块中可以引用 interface-config 模块 ...

上述示例中，我们定义了一个名为 interface-config 的模块，该模块描述了网络接口的配置信息，其他模块（如系统配置、路由协议配置）可以引用这个模块来构建其特定的配置数据。

模块化设计的另一个重要应用是在定义复杂的网络功能时，通过引入模块间的依赖关系来构建完整的网络模型，从而实现对网络设备及其配置的全面管理。

以上章节深入探讨了 YANG 语言在数据类型和结构化数据定义上的应用，以及如何通过模块化设计提高网络模型的可维护性和可扩展性。这些概念和实践是理解 YANG 在现代网络管理中作用的关键。

6. YANG的网络资源抽象和跨平台互操作性

在现代网络管理中，网络资源的抽象和跨平台互操作性是提升网络灵活性和可维护性的关键。YANG作为一种数据建模语言，其对网络资源的抽象能力以及它所提供的跨平台互操作性，正是实现这一目标的关键所在。

6.1 YANG的网络资源抽象

6.1.1 YANG的网络资源抽象的原理和方法

YANG的网络资源抽象原理指的是将网络设备上的物理和逻辑资源通过YANG模型进行描述，使得这些资源能够以统一的、结构化的方式被管理和控制。YANG通过定义数据模型的方式，使得网络设备和其配置信息可以被抽象成一系列的配置节点，这些节点是网络抽象的具体体现。

在具体实施YANG网络资源抽象时，通常需要以下几个步骤：

1. 识别网络设备中需要抽象的资源。
2. 为这些资源定义数据节点，包括叶子节点（leaf）、列表节点（list）、容器节点（container）等。
3. 通过这些节点之间的关系来定义资源之间的逻辑和配置依赖。

6.1.2 YANG的网络资源抽象在实际项目中的应用

在具体项目中，YANG的网络资源抽象帮助我们以统一的接口和数据结构来操作不同的网络资源。例如，在实现一个网络自动化管理项目时，通过YANG模型定义的抽象，可以不依赖于特定网络设备的实现细节，从而对各种不同厂商的设备进行统一管理。

举个例子，如果我们抽象了网络接口（interface）这个资源，那么不管这个接口是如何在不同的交换机或路由器上实现的，都可以通过YANG模型中的同一个接口节点来统一操作。

6.2 YANG的跨平台互操作性

6.2.1 YANG的跨平台互操作性的原理和方法

YANG的跨平台互操作性原理依赖于YANG模型的标准化和开放性，这允许不同的网络管理系统（NMS）、编排器（orchestrator）或者其他管理实体可以通过标准化的协议（如NETCONF）进行通信。这些系统可以读取和操作YANG模型定义的数据，而无需关心具体的设备实现。

实现YANG跨平台互操作性的关键步骤有：

1. 确保所有相关的系统都支持YANG语言和NETCONF协议。
2. 所有系统必须遵循YANG模型定义的统一数据结构。
3. 实现数据的序列化和反序列化机制，例如XML或JSON的转换。
4. 为了数据一致性和错误处理，使用如NETCONF事务机制。

6.2.2 YANG的跨平台互操作性在实际项目中的应用

在实践中，YANG的跨平台互操作性使得网络管理能够实现真正的开放性和可扩展性。例如，在多云环境中，不同云服务提供商的网络资源往往需要统一管理。通过YANG模型定义的跨平台接口，可以构建一个统一的网络管理平台，实现对各个云平台上网络资源的统一抽象和管理。

例如，一个YANG模型可以定义云环境中虚拟网络、子网、路由表等资源，并且这个模型可以在任何支持YANG和NETCONF的平台上应用。这样，不论云服务提供商的底层技术如何，网络管理员都可以使用相同的工具和流程来进行网络的部署、监控和维护。

总的来说，YANG的网络资源抽象和跨平台互操作性是网络管理现代化的重要组成部分，它们通过标准化的方法，极大提升了网络管理的灵活性和扩展性。

本文还有配套的精品资源，点击获取

简介：NETCONF和YANG是网络配置管理的关键技术，通过PDF文件详细介绍这两种技术的协同作用，以及如何实现网络设备配置的高效、安全和标准化。NETCONF基于XML，具备状态数据模型、配置数据模型、通知机制和安全机制，允许通过SSH进行远程配置和管理。YANG作为NETCONF的数据建模语言，提供数据建模、简化复杂性、跨平台兼容和工具支持。结合二者，实现了网络设备的自动化配置和管理。该信息图包含NETCONF和YANG如何相互作用的可视化表示，帮助读者直观理解其工作原理和应用。

本文还有配套的精品资源，点击获取