閱讀冗長的NETCONF/YANG的RFC文檔是相當乏味枯燥的，結合開發(fā)實踐，本文試圖刪其繁，撮其要，給出NETCONF/YANG的輪廓和要點。

引子

NETCONF和YANG的目的是以可編程的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡配置的自動化，從而簡化和加快網(wǎng)絡設備和服務的部署，為網(wǎng)絡運營商和企業(yè)用戶節(jié)約成本。NETCONF和YANG對應的RFC文檔分別是RFC6241和RFC6020，而RFC6244描述了一個實現(xiàn)NETCONF/YANG的參考架構。

按照RFC6241的定義，NETCONF是安裝、編輯和刪除網(wǎng)絡設備配置的標準協(xié)議。RFC6020指出，YANG是一種數(shù)據(jù)模型語言(Data Modeling Language)，用來描述NETCONF相關的網(wǎng)絡配置和網(wǎng)絡狀態(tài)的數(shù)據(jù)模型，包括NETCONF支持的RPC(Remote Procedure Call)消息和異步通知(Notification)。請注意，YANG本身不是數(shù)據(jù)模型，而是定義數(shù)據(jù)模型的語言。YANG和NETCONF是相伴而生的，雖然，原則上YANG也能夠用于其他的協(xié)議和不同的領域，但基本上可以認為YANG就是為NETCONF量身定做的。

2002年，IAB(Internet Architecture Board)召集了一次關于網(wǎng)絡管理的專題工作會議(Workshop)，最終形成了RFC3535。在這份文檔中，針對當時網(wǎng)絡管理中存在的問題，提出了14項需求，我們不妨列出其中關鍵的幾項：

簡單好用。這何須說？！嚴格區(qū)分網(wǎng)絡可配置的數(shù)據(jù)和運行時的狀態(tài)數(shù)據(jù)?？膳渲玫臄?shù)據(jù)如靜態(tài)IP地址和VLAN，用來改變設備的行為；狀態(tài)數(shù)據(jù)如接收、丟棄、轉發(fā)的數(shù)據(jù)包的計數(shù)統(tǒng)計，用來監(jiān)控設備的行為。PicOS的Cli就有Operational模式和Configure模式，分別用于輸出系統(tǒng)狀態(tài)和改變系統(tǒng)配置?？梢詫⒄麄€網(wǎng)絡作為配置的對象，而不僅僅是單獨的設備。所謂SDN的集中式管理不就是這樣嗎？很多SDN的Controller平臺如OpenDaylight本身也是基于整個網(wǎng)絡視圖的開發(fā)平臺。支持多個網(wǎng)絡設備配置的transaction機制。比如，給定一個網(wǎng)絡，利用Dijkstra算法得到兩個主機之間的最短路徑，將正確路由配置到這一路徑上的每個交換設備。若某個交換設備配置失敗，那么所有的交換設備都應該恢復到原來狀態(tài)。這個說起來簡單，做起來恐怕并不容易。網(wǎng)絡設備可保留多份配置拷貝，不同配置之間可以自由切換，以適配不同的應用場景。這樣，交換機就可以切換到特殊的配置來應對流量高峰期的到來。

另外，更為重要的是，是否支持可編程配置的API不是問題，問題是以怎樣的方式來支持。這也是自動化配置的基礎。顯然，已有的網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP和上述的需求比較起來就大大的力所不逮了：盡管具有一些配置的功能，但SNMP本身并不是面向配置的協(xié)議，也不適合開發(fā)用于配置的客戶端應用，更談不到Transaction機制的支持。要滿足這些需求，設計新的替代的網(wǎng)絡管理協(xié)議就不可避免了。于是NETCONF和YANG的1.0版本分別于2006年和2010年正式發(fā)布。

總的來說，NETCONF/YANG并不規(guī)范配置的內容，支持NETCONF/YANG的設備供應商可保留自己的特有的配置內容，但需要轉換成用YANG定義的數(shù)據(jù)模型。然后，NETCONF通過定義標準的操作接口，必須用統(tǒng)一的方法來安裝、編輯、刪除配置內容，獲取設備運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)。也就是說，數(shù)據(jù)內容可以不同，但定義數(shù)據(jù)(YANG)和操作數(shù)據(jù)(NETCONF)的方法必須一致統(tǒng)一。

相對來講，NETCONF和YANG都不是很新的東西。SDN(Software Defined Network)在學術界和工業(yè)界的發(fā)展和影響賦予了這兩項技術老樹吐新芽，迎來第二春的機會。大家都知道，SDN不能僅僅停留在抽象的概念層面上，必須找到應用的切入點， 并向更廣泛的領域逐漸展開，才會具有真正的生命力。目前來看，虛擬網(wǎng)絡和自動化配置是SDN應用的兩個重要支柱。自動化配置讓人們重新發(fā)現(xiàn)了NETCONF和YANG的價值。

NETCONF和YANG相互交織纏繞在一起，剪不斷，理還亂，很難把它們分開來一一描述清楚。所以本文從自動化網(wǎng)絡設備配置的功能為切入點，用實際的用例，來說明NETCONF/YANG是如何相互配合完成這些功能的。

組成和交互

NETCONF的自動化配置系統(tǒng)采用Client/Server架構。Client和Server之間由面向連接的傳輸協(xié)議建立會話。SSH(Secure Shell)是NETCONF強制支持的傳輸協(xié)議，其他的傳輸協(xié)議如TLS和SOAP也能滿足NETCONF的要求。Client和Server通信的內容是NETCONF定義的雙向的XML格式的RPC(Remote Procedure Call)消息，包括從Client發(fā)送到Server的請求消息，以及Server的響應消息。這樣，Client就可以獲取并修改Server的配置數(shù)據(jù)(configuration datastore)。

下圖描述了NETCONF配置系統(tǒng)的結構。NETCONF Server是要配置的網(wǎng)絡設備，除了硬件之外，NETCONF引擎是和NETCONF Client建立會話的軟件模塊，當然，Server上面還會運行自身設備的軟件系統(tǒng)。配置數(shù)據(jù)由NETCONF引擎維護并傳遞給Server的軟件系統(tǒng)，最終應用到硬件的芯片。正如上文所述，配置數(shù)據(jù)的語法結構是用YANG語言定義的數(shù)據(jù)模型來描述的，包括數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結構。這和XML的Schema與對應的應用域數(shù)據(jù)的關系完全類似。YANG分層的樹狀結構非常適用于網(wǎng)絡設備的配置數(shù)據(jù)的定義。YANG的另外一個優(yōu)點是沒有晦澀的內容，簡單易懂。用戶拿到YANG的數(shù)據(jù)模型文件，即可明白如何寫NETCONF Client程序來配置網(wǎng)絡設備。YANG語言的數(shù)據(jù)模型可以無信息丟失的轉換為XML的格式，稱為YIN(YANG Independent Notation)，主要是為了利用隨手可得的標準的XML解析器。開源的NETCONF工具庫libnetconf提供了轉換的工具lnctool。NETCONF引擎和Client程序用YIN檢查配置數(shù)據(jù)的合法性。下文將用一個簡單的例子來說明YANG是如何定義配置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型。

一般地，Client和Server經過如下的步驟來完成配置的獲取和改變：

Client和Server建立面向連接的傳輸協(xié)議的會話；通過Hello消息協(xié)商彼此支持的功能(Capability)，如都支持的NETCONF的最高級版本，從而避免解析時的歧義；Client向Server發(fā)送的請求；Server接收并解析請求；通過YANG數(shù)據(jù)模型的定義來驗證RPC請求的合法性；執(zhí)行RPC的請求；執(zhí)行結果作為響應消息返回給Client；Client接收并解析響應消息。

由此可見，用戶能夠以任何編程語言實現(xiàn)遠端網(wǎng)絡設備的定制化配置的需求，所做的無非是與Server建立會話連接，封裝發(fā)送請求消息，接收解析消息。重要的是，用戶可以通過這種簡單的交互模式，實現(xiàn)自己的業(yè)務邏輯，比如，可根據(jù)網(wǎng)絡的負載和設備的狀態(tài)，應用不同的配置。這也許就是可編程的自動化配置的內涵，也是YANG和NETCONF設計的目標。

模型和數(shù)據(jù)

METCONF Server上面的配置叫做配置存儲。配置存儲是設備完整的合法的一份配置數(shù)據(jù)拷貝，使能某個配置存儲可以把設備從缺省的初始狀態(tài)轉換到特定的運行狀態(tài)。在同一個設備上，NETCONF可支持三種配置存儲,包括：

運行時配置(running configuration datastore)是設備當前激活狀態(tài)的運行中的配置，和運行的狀態(tài)完全一致。重啟時配置(startup configuration datastore)是系統(tǒng)下次重啟時的配置，可以和運行時配置不一樣?？蛇x配置(candidate configuration datastore)是沒有生效的候選配置，可使用commit命令將可選配置應用到設備，從而，可選配置變?yōu)楫斍暗倪\行時配置。

無論是運行時配置，重啟時配置還是可選配置的數(shù)據(jù)，都是用YANG定義的數(shù)據(jù)模型來描述的。下面給出一個關于網(wǎng)絡設備接口的極度簡化的例子。

　　YANG語言是非常直觀的模型語言，理解了上面代碼中YANG語言的一些關鍵詞，如module，container，list，leaf等，就基本可以清楚的知道代碼的含義了。解釋如下：

module定義了一種分層的配置樹結構，一個module是自包含的(self-contained)，可重用的。它可以使能NETCONF的所有功能，如配置操作(operation)，RPC和異步通知(notification)。開發(fā)者可根據(jù)配置數(shù)據(jù)的語義來定義不同的module。(1)namespace用于唯一的標識module，等同于xml文件中的namespace。(2)container節(jié)點把相關的子節(jié)點組織在一起。(3)list節(jié)點可以有多個實例，每個實例都有一個key唯一標識。(4)(5)leaf是葉子節(jié)點，具有數(shù)據(jù)類型和值，如葉子結點name的數(shù)據(jù)類型(type)是string，它唯一的表示list節(jié)點interface。(6)(7)另一個布爾類型的葉子節(jié)點，缺省值是true。(8)(9)

配置和操作

上文已說明，NETCONF Client和NETCONF Server通過RPC交互完成網(wǎng)絡設備的配置。下面給一個具體的例子，NETCONF Client向NETCONF Server發(fā)送一個xml編碼的請求(1)，在Server的運行時配置(2)上通過操作(operation)create新建一個網(wǎng)絡接口(3)。

如果操作成功，NETCONF Server將返回。

異步通知(notification)

通知類似于SNMP的trap機制，當NETCONF Client訂閱(subcribe)通知時，通知所對應的事件發(fā)生之后，NETCONF Client就可以得到事件的信息。如下面的例子，NETCONF Client從NETCONF Server那里得到一個網(wǎng)絡接口的link-up事件。

參考文獻

Network Configuration Protocol (NETCONF)
https://tools.ietf.org/html/rfc6241

YANG - A Data Modeling Language for the Network Configuration Protocol
https://tools.ietf.org/html/rfc6020

An Architecture for Network Management Using NETCONF and YANG
https://tools.ietf.org/html/rfc6244

Network Configuration Management with NETCONF and YANG
https://www.ietf.org/edu/documents/2012-ietf-84-netconf-yang.pdf

NETCONF toolset Netopeer
https://github.com/cesnet/netopeer

Overview of the 2002 IAB Network Management Workshop
http://www.rfc-base.org/txt/rfc-3535.txt

作者簡介：賈彥民，2008年畢業(yè)于中科院軟件所，曾供職于IBM和AVOS從事軟件開發(fā)工作，目前是Pica8 Inc.高級網(wǎng)絡軟件工程師。