（计算机应用技术专业论文）基于yang语言的netconf网络管理数据建模的研究与实现.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 摘要 计算机网络在生产生活中扮演着越来越重要的角色，而网络需要有网络设备的 支持，使用网络设备构成网络后，才能运行各种专用服务和终端。随着信息时代的 发展，网络设备的种类繁多，数量众多，地理位置分布广泛，使得网络管理十分复 杂。现有的网络管理协议s n m p 在网络配置，传输效率，安全等方面的问题日异突 出，已经不能满足大型异构网络的网络管理，急需一个新的网络管理协议来解决这 些问题，n e t c o n f 就是在这样的背景下提出来的。 n e t c o n f 是基于x m l 的网络管理协议，在监控管理的基础上提供了强大的配 置管理功能，它采用h t t p 来保证报文传输，具有很高的安全性和可扩展性，被公 认为是s n m p 的最好的替代品。迄今为止，n e t c o n f 协议的传输层、r p c 层和操作 层都做了明确的说明，但并没有标准的数据建模语言和数据模型，这成为制约 n e t c o n f 协议真正普及到实际网络管理中的重要因素。近年来，y a n g 的建模框架 被i e t f 推荐作为标准的n e t c o n f 建模框架，它不仅可以对配置数据进行建模，还 对各种操作和通知进行建模，具有良好的可读性和可扩展性。本文就是在y 删g 语 言的基础上对n e t c o n f 内容层进行数据建模。 本文首先关注于数据模型的选取，现阶段，只有少数设备厂商用y a n g 自定义 数据模型，用以n e t c o n f 协议开发的内容层测试，标准的n e t c o n f 数据模型尚未 出现。然而，i e t f 定义的大量标准m i b 却已广泛使用于现有网络管理，因此，我们 选择重用现有m i b 的语义。m i b 是用a s n 1 的形式来描述，这势必需要一个s m im i b 到y ：a n g 模块的转换做为中间桥梁。另一方面，无论是转换后的y a n g 模块还是自 定义的y a n g 模块，都不能直接用于x m l 实例文档的验证，而n e t c o n f 的发展却 在不断强调满足用户对于数据的多层次需求，这就势必提高了验证x m l 文档的重要 性，对其提出了更高的要求。 基于以上问题的考虑，本文提出了一套完整的s m im i b 到w n g 模块的转换算 法，从数据类型、宏结点等方面进行转换，并在原有的组织结构上进行改进，最终 实现该转换器。与此同时，本文借助d s d l 的强大验证功能来弥补气n g 模块在x m l 文档验证方面的不足，将y a n g 模块转换成为d s d l 规范集，从语法检查和语义约束 两方面保证对x m l 实例文档的有效验证，从而确保后续操作得以有序进行。 关键词：n e t c o n f ；y a n g ；d s d l ；数据模型；转换器；文档验证 a b s t r a c t c o m p u t e rn e t w o r kp l a y sm o r e a n dm o r e i m p o r t a n tr o l ei np e o p l e sl i f e ，i tn e e d st h e s u p p o r to fn e t w o r kd e v i c e ss ot h a to n l yu s i n gt h e s ed e v i c e st oc o n t r u c tn e t w o r k c a l lr u n v a r i o u se n d p o i n to rp r o f e s s i o n a ls e r v i c e s a st h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o na g e ，t h e r e i sa ne x p a n d i n gn u m b e ro fn e t w o r kd e v i c e s 谢t l ll o t so fd i f f e r e n tk i n d si n 诹d e d i s t r i b u t i o n ，w h i c hi n c r e a s e st h ec o m p l e x i t yo fc u r r e n tn e t w o r km a n a g e m e n t c u r r e n t n e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o ls n m ph a ss om a n yp r o b l e m si nn e t w o r kc o n f i g u r a t i o n , t r a n s p o r te f f i c i e n c y a n ds e c u r i t ym a n a g e m e n tt h a ti tc a n ts a t i s f yt h en e e do f c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n to fm u l t i p l ed e v i c e si nh i g h l yi n t e r o p e r a b l en e t w o r k s i ti s n e c e s s a r y t od e v e l o pe f f i c i e n tm a n a g e m e n tt e c h n i q u e st om a n a g et h en e t w o r k s b a s e do n s u c hb a c k g r o u n d ，n e t c o n fi si n t r o d u c e d n e t c o n fi sax m l - b a s e dn e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ，w h i c hn o to n l y p r o v i d e sm o n i t o r i n gm a n a g e m e n tb u ta l s o o f f e r g r e a tf u n c t i o no fc o n f i g u r a t i o n m a n g e m e n t i ta d o p t sh t t p t ot r a n s p o r tn e t c o fm e s s a g ea n di th a sh i g hs e c u r i t ya n d e x t e n s i b i l i t ys ot h a ti ti sc o n s i d e r e da st h eb e s tr e p l a c e m e n to fs n m p u pt on o w , t h e f i r s t t h r e el a y e r so fn e t c o n fn a m e do p e r a t i o nl a y e r , r p cl a y e ra n dt r a n s p o r tl a y e rh a v e b e e ns t a n d a r d i z e di nr f c 4 7 41 h o w e v e r , t h e r ei s n tas t a n d a r dd a t am o d e l i n gl a n g u a g e a n ds t a n d a r dd a t am o d e lf o rn e t c o n f , w h i c hb e c o m e st h ed e t e r m i n a t ef a c t o ro f r e s t r i c t i n gt h ew i d eu s eo fn e t c o n f i nc u r r e n tn e t w o r km a n a g e m e n t r e c e n t l y , y a n g i su s e da st h em o s ts u i t a b l ed a t am o d e l i n gl a n g u a g ef o rn e t c o n f , w h i c hc a nm o d e l c o n f i g u r a t i o na n ds t a t ed a t am a n i p u l a t e db yt h en e t c o n fp r o t o c o l ，n e t c o n fr e m o t e p r o c e d u r ec a l l sa n dn e t c o n fn o t i f i c a t i o n s t h u s ，r e s e a r c ha n dd e s i g ni nt h i sp a p e ri s b a s e d o n 恻g t i l i sp a p e rf i r s t l yf o c u so nt h es e l e c t i o no fd a t am o d e lf o rn e t c o n f c u r r e n t l y , o n l yf e wd e v e l o p e r su s ey a n gt od e f i n ed a t am o d ew h i l ean u m b e r o fs t a n d a r dm i b s d e f i n e db yi e t fh a v eb e e nw i d e l yu s e d 砀u s ，w ea r ea p tt or e u s et h es e m a n t i c so ft h e s e s t a n d a r dm i b s b e c a u s em i bi sd e s c r i b e di na s n 1f o r m , t h e r en e e d sac o m p l e t e m e t h o dt ot r a n s l a t es m im i bt o 蝌gm o d u l e o nt h eo t h e rh a n d ，n om a t t e ri ti st h e t r a n s l a t e dy a n gm o d u l eo rt h es e l f - d e f i n e dy a n gm o d u l e ，t h e ya l lc a n td i r e c t l yb e u s e dt ov a l i d a t ex m ld o c u m e n t s ，w h i c hc a n tm e e tt h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to f n e t c o n f b a s e do nt h ea b o v ep r o b l e m s ，t h i sp a p e ra i m st op r o v i d ea l la l g o r i t h mt ot r a n l a t e s m lm mt oy a n gm o d u l ew i t hm a n yi m p r o v e m e n to fs t r u c t u r e ，i n f o r m a t i o n o r g a n i z a t i o n , w h i c he n a b l et h et r a n s l a t e dy a n gm o d u l ef u l l ya p p l yi nn e t c o n f p r o t o c 0 1 a n dt h e nat r a n s l a t o ri si m p l e m e n t e d s e c o n d l y , t h i sp a p e rw i l lc o m p l e t et h e s h o r t c o m i n gi nv a l i d a t i n go fy a n gm o d u l ei nx m l d o c u m e n t sw i t ht h eh e l po fd s d l s ot h a tt h ex m ld o c u m e n t sc a nb ev a l i d a t e df r o mb o t hg r a m m e ra s p e c ta n ds e m a n t i c a s p e c t , w h i c he n s u r et h ef o l l o w i n gp r o c e s st ob ec o r r e c t k e y w o r d s ：n e t c o n f ；y a n g ；d s d l ；d a t am o d e l ；t r a n s l a t o r ；d o c u m e n t v a l i d a t i o n u l 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 黼名：南嘶吼1 年钿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 储挑鬻讲 日期：加产y 日 导师签名： 日期： 日 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l l s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的规 定享受相关权益。回童途塞堡童厦澄卮! 旦堂生；旦二生；旦三生筮查! ， 苫卷溯日 日期：y 夕犁6 月甲日 导师签名： 日期： 日 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 1 课题背景及意义 第一章绪论 随着网络的飞速发展，网络规模扩大，网络的异构性和复杂性不断增加，网络 设备的种类和数目日益增多，地理位置分布更加广泛，对网络配置管理的要求越来 越高【l 】。简单网络管理协议s n m p ( s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 是网管领 域事实上的工业标准【2 3 1 ，但s n m p 主要用于监控管理和故障管理，其配置管理功能 薄弱，不能解决大型异构网络的多需求配置问题：此外，s n m p 安全性不高，实时 性不强，在设备之间进行交互操作、设备所需要的复杂配置操作以及信息模型的表 达方面都存在一定缺陷 4 1 ，尽管经过s n m p v 2 和s n m p v 3 两个版本的改进【5 羽，但也 不能满足现阶段网络配置管理的需求 7 1 。而现有配置管理领域使用最广泛的c l i ( c o m m a n dl i n ei n t e r f a c e ) 命令方式，虽然较大程度的满足了配置管理的需求，但 却存在着不同厂商的c l i 命令，且c l i 命令种类和数量繁多，配置过程比较复杂，无 法实现标准化和自动化的配置【8 】。 近年来，x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 不断发展，它具有强大的数据表示 能力，能够安全高效地处理大批量的数据传输，已经广泛应用于网络开发的各个方 面【9 j 。为了解决s n m p 和c l i 在配置等方面的先天性不足，研究人员将x m l 技术引 入到网络管理当中来，并且在2 0 0 3 年i e t f 成立了n e t c o n f 工作组，提出了一种用 于解决异构网络设备的配置管理问题的网络管理协议n e t c o n f ( n e t w o r k c o n f i g u r a t i o np r o t o c 0 1 ) 。在经过十多个版本的修改之后，该协议于2 0 0 6 年1 2 月正式 公布为r f c 4 7 4 1 r f c 4 7 4 4 n 1 3 l ，这标志着n e t c o n f 作为新一代网络管理协议的时 代的到来。n e t c o n f 采用x m l 进行管理者和代理者之间的数据传输和模块表达， 其配置功能强大，并且兼顾监控和故障管理，安全验证和访问控制，可扩展性强。 主要特点如下： ( 1 ) 它将配置数据和状态数据分开，避免了操作时对不相关的数据进行的多余处 理，例如可以避免对状态数据进行的配置操作，进一步提高了操作的效率。 ( 2 ) 配置功能强大，不仅定义了多种取值和配置操作，还定义了错误回滚等多种 能力，并且支持能力的添加，具有较强的扩展性，可满足各种大型异构网络的配置 需求。 ( 3 ) 它规定必须采用安全的面向连接的通信传输方式，相比起s n m p 采用u d p 进行 传输的方式来说，n e t c o n f 进一步加强了系统的安全性，同时也避免了u d p 传输 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 数据最大值的局限性。 n e t c o n f 协议现在仍在逐渐完善中。作为网络管理协议非常重要的一部分， n e t c o n f 协议的数据模型和数据建模语言还没有制定统一的标准。没有标准的数 据模型语言和统一规范的数据模型，n e t c o n f 协议就无法真正体现其优越性，也 无法真正普及到实际的网络管理当中。所以，现阶段n e t c o n f t 作组主要将精力 放在n e t c o n f 数据建模问题上。迄今为止，针对n e t c o n f 数据建模的讨论主要集 中在n e t c o n f 数据建模语言的讨论，主要有s m i n g ( n e x tg e n e r a t i o ns t r u c t u r eo f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n ) 1 钔，x s d ( x m ls c h e m ad e f i n i t i o n ) f 1 5 l ，n c x ( n e t w o r k c o n f i g u r a t i o ne x t e n s i o n s ) 8 , 1 6 i 并f l y a n g ( y e ta n o t h e rn e x tg e n e r a t i o n ) 1 17 1 。其c p y a n g 语言的相关草案已经更新到第五版本，是最有可能被标准化为n e t c o n f 数据建模 语言，而i e t f 也专门成立了n e t m o d 工作组【1 8 1 来专门研究y a n g 的相关工作，以 促进标准化工作的进行。 在n e t c o n f 数据模型方面，目前广泛应用的s n m p 一直存在着配置管理方面的 缺陷，其管理信息的表示形式即数据模型m i b ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e ) 也 主要是i e t f 针对网络监控设计的，其中大多数结点是状态结点或统计结点，只有少 量的配置结点，无法适应配置管理需求。然而，到现在为止，没有任何组织机构开 发出一种基于n e t c o n f 乃至协议无关的新的数据模型。另一方面，i e t f 用近2 0 年 时间总结出大量的标准被管对象模型，各大网络设备厂商对其也进行了一定的补 充，这些数据模型现在已经广泛使用于各类网络管理的应用中。在新的数据模型没 有广泛使用的情况下，尽量保留并重用这些标准的m i b 不失为一种较好的解决方 案。i e t f 组织多次对其进行讨论，提出将m i b 转换为x s d ( 以ls c h e m ad e f i n i t i o n ) 和y a n g 等多种思路，这样标准的m i b 就可以应用于n e t c o n f 协议中。 本文将通过对基于y a n g 语言的n e t c o n f 网络管理数据建模的研究，提出一 种利用m i b 和y a n g 语言实现n e t c o n f 内容层的具体思路，来进一步完善 n e t c o n f 协议和对n e t c o n f 协议的实现。本文针对现有的s m im i b 的数据模型的 重用方面，主要将a s n 1 表示的m m 转换成为y a n g 语言描述的模块，构造符合 n e t c o n f 协议的转换规则并实现此转换器；另一方面，对于用y a n g 定义的新的 数据模型，其主要作用就是对x m l 实例文档进行验证，本文将借助于d s d l t l 9 1 ( d o c u m e n ts c h e m ad e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 的强大验证功能，用特定规则将其转换成 为d s d l 规范集一e l a x n g ( r e g u l a rl a n g u a g ef o rx m l n e x tg e n e r a t i o n ) 1 2 0 1 ， d s r l ( d o c u m e n ts e m a n t i c sr e n a m i n gl a n g u a g e ) 1 和s c h e m a t r o n l z 2 l ，在n e t c o n f 操作过程中对x m l 实例文档进行验证，以满足n e l 陀o n f 的实际应用。 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 2n e t c o n f 研究现状 自从n e t c o n f 协议被提出后，很多公司对n e t c o n f 协议进行了研究和原型 实现，并尝试运用到实际的设备当中。总体来说，在协议开发方面取得了比较显著 的进展。而对于n e t c o n f 数据模型的讨论仅从2 0 0 7 年才开始，对于数据建模语 言和数据模型的研究也没有一个统一的定论。下面就从n e t c o n f 协议开发本身和 n e t c o n f 数据模型两个方面来对国内外具有代表性的成果进行一些简单的介绍。 1 2 1n e t c o n f 协议研究与开发现状 i e t f 在2 0 0 3 年5 月成立了专门的n e t c o n f 工作组致力于n e t c o n f 协议标 准化的工作。经过十多个版本的修改，2 0 0 6 年1 2 月公布了4 个n e t c o n f 协议相 关的r f c ，其中r f c 4 7 4 1 是对n e t c o n f 协议本身的详细介绍，而 r f c 4 7 4 2 一r f c 4 7 4 4 是对三种不同的n e t c o n f 传输方式卅e e p ( b l o c k s e x c h a n g ee x t e n s i b l ep r o t o c 0 1 ) ，s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) ，s s h ( s e c u r e s h e l l ) 进行规定。在此之后，n e t c o n f 协议不断得到完善，相继又公布r f c 5 2 7 7 和r f c 5 5 3 9 ，分别对n e t c o n f 的事件通知和传输安全方面进行了标准化定义 2 3 2 4 j 。这些r f c 的发布将进一步加快n e t c o n f 在实际应用的步伐。 n e t c o n f 工作组致力于建造一个新型的功能强大的配置管理协议，工作组仍 在对n e t c o n f 协议的各个方面进行补充和完善，提出了多个草案。其中参考文献 【2 5 对部分上锁机制进行讨论，可以使得多个用户在同一时间对同一个数据模型的 不同部分进行上锁而不相互影响；参考文献【2 6 】对设置时候的默认值情况提供了处 理机制；参考文献 2 7 1 给出了基于角色的访问控制的框架。可见，n e t c o n f 协议 一直在不断的完善当中。 在关于n e t c o n f 协议原型开发方面，法国l o r i a i n r i a 研究院的 m a d y n e s 研究小组自主开发的项目e n s u i t e ( e x t e n d e dn e t c o n f s u i t e ) 是一个较为完 善的版本团j ，它是在l i n u x 环境下用p y t h o n 语言实现的一个完全基于n e t c o n f 的原型系统，它主要包含一个n e t c o n fm a n a g e r 和n e t c o n fa g e n t ，其中 n e t c o n f a g e n t 供了功能扩展模块，可进行多种针对不同需求进行能力的添加。 韩国p o s t e c h 大学也是x m l 网络管理领域的主要研究者四】，它主要是试图 将w e bs e r v i c e 的相关技术引入到n e t c o n f 协议中来，以更好地实现n e t c o n f 管理端。每一个代理都是一个w e b 服务的提供者，用w d s l ( w 曲s e r v i c e sd e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) 文件的形式到w e b 服务注册中心进行注册，一旦管理端需要代理的信息 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 诸如p 地址，端口号，支持哪些数据模型等等，即向w e b 服务注册中心发出请求， 获取相应的信息。这种方式取代了原始拓朴结构，使得对代理的查找与发现更加高 效和便捷。 砀1 f 公司一直致力于基于x m l 的网络管理方面的研究与开发。在n e t c o n f 协议提出后，t a i l f 公司对n e t c o n f 协议进行了深入的研究和分析，开发了一系 列基于n e t c o n f 的网络配置工具，其中最典型的是c o n f d 。c c n f d 是用j a v a 开 发的基于x m l 的网络管理系统，它不仅仅可以对n e t c o n f 代理进行配置，完全 实现了r f c 4 7 4 1 和r f c 4 7 4 2 中的内容，它还可以配置很多厂商开发出的x m l 代 理，并提供一个供访问的w e b 接口，访问s n m p 代理，以及传统的c l i ( c o m m a n d l i n ei n t e r f a c e ) 接1 ：3 【3 0 1 。c o n f d 是在n e t c o n f 的应用还没有完全普及的情况下的一 种较为成熟的过渡方案。另外t a i l f 公司还开发出了n e t c o n f a g e n t 和c o n f m 等 工具，成为了现阶段x m l 网络管理和n e t c o n f 协议开发的领先者。 作为全球著名的网络设备供应商，c i s c o ，j u n i p e r ，h u a w e i ，n o r t e l 等公司都积 极进行n e t c o n f 协议的研究和开发。目前c i s c o 和j u n i p e r 公司都推出了基于 n e t c o n f 协议的工具，并已经集成到最新的i o s 和j u n o s 网络操作系统中1 3 。 华为公司虽然在n e t c o n f 工作组前期没有参与标准的制定，但华为公司的科研人 员积极参与后续的研究，特别是数据建模的研究，创造性的提出利用现有数据模型 进行转换的思路，2 0 0 7 2 0 0 8 年提出多个利用已有m i b 到n e t c o n f 协议中的草案。 1 2 2n e t c o n f 数据建模研究现状 随着n e t c o n f 协议的不断完善，n e t c o n f 数据建模语言的标准化以及 n e t c o n f 数据模型的定义的工作变得十分紧迫。对于n e t c o n f 数据建模语言讨 论也主要集中在i e t f 的几个工作组中进行。 i e t f 6 9 次会议就s n m p 数据模型到其它格式的数据模型的转换做了相应的讨 论，并于2 0 0 7 年7 月正式成立x s d m i 研究小组。它的主要工作是将a s n 1 子集【3 2 】 的s m i 描述的m i b 数据模型转换为x m l 模式x s d 形式，这样标准的m i b 就可 以应用于n e t c o n f 协议中。而它的两大主要目标就是如何将s m i ( s t r u c t u r eo f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n ) 中的t c 类型转换成为x s d 表示的数据类型，以及如何 将s m i 的宏结点无缝地转换成为x s d 的表现形式。在这个转换方面一个著名的工 具就是德国b r a u n s c h w e i g 工业大学f r a n k s t r a u s s 领导的项目组开发的l i b s m i t 3 3 讲j ， 它的主要功能是将m i b 转换成多种格式的数据模型表示，例如s p p i ( s t r u c t u r eo f p o l i c yp r o v i s i o n i n gi n f o r m a t i o n ) 、x m l 、x s d 、y a n g 等。但是它在进行转换成时 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 存在很大的自主性，转换后的格式缺乏标准的支持、而且会造成原有m i b 的重要 信息丢失所以并没有被x s d m i 拿来真正采用，也没有被众多的厂商所使用。但是 它却给了正在研究转换的工作组提供了很大的可借鉴性。 另外，前n e t c o n f 工作组主席a n d yb i e r m a n 提出了一种新的数据建模语言 n c x ( n e t w o r kc o n f i g u r a t i o ne x t e n s i o n ) ，它里面自定义了一套适合于n e t c o n f 协 议的管理信息结构，主要目的是建立一个可管理的，一致性强的，互操作性强的管 理信息接f i 。a n d y 在以前的管理信息的基础上定义了自己的框架、数据模型的结 构、命名方法、代理的安全需求及其如何与n e t c o n f 协议进行交互。n c x 对 n e t c o n f 的数据建模进行了大量的有益的定义，解决了不少数据建模的难点。但 是由于其缺少通用性和普及性，n c x 语言的可读性较差，故没有得到很大的发展。 2 0 0 8 年1 月底，正t fn g o ( n e t c o n fg o e so n ) 工作组提议为即将召开的 i e t f 7 1 次会议成立c a n m o d 讨论组( c o m p a r i n ga p p r o a c h e st on e t c o n f m o d e l i n g ) 比较各种n e t c o n f 建模方法讨论组。这个讨论组旨在判断是否有足够 的兴趣和一致性去建立一个标准化n e t c o n f 网络管理数据建模语言的工作组，目 前它己推荐一个关于n e t c o n f 数据建模需求的提案作为标准化实现的输入文档。 r f c 3 5 3 5 列举出与网络管理相关的一系列技术的优缺点1 3 5 j ，但是这种度量强调的只 是一种整体的理解，并非专门针对数据建模语言，而且各种特征仅被标识为 “s t r o n g ”、“n e u t r a l ”和e a k 三类，缺乏更细致的划分。中国的研究人员尝试创建了 一个度量管理数据建模语言的通用评估体系结构，并将提出的体系结构应用于基于 n e t c o n f 的网络管理中，检验现有的网络管理数据建模语言。 上述工作组都没有提出一种公认的数据建模语言，在总结了现有数据建模语言 缺陷和配置管理需求以及n e t c o n f 工作组对数据建模的大量研究，最新成立的 i e t f 的n e t m o d ( n e t c o n fd a t am o d e l i n gl a n g u a g e ) 工作组推荐将一种新的数 据建模语言後n g 的建模框架作为标准的n e t c o n f 建模框架，并以y a n g 作为n e t c o n f 数据建模的工作起点，完成数据建模的一系列工作。y a n g 是一种 用来为n e t c o n f 协议、n e t c o n f 远程过程调用和n e t c o n f 通知等操作的配置 或状态数据建模的数据建模语言。草案“a n a r c h i t e c t u r ef o rn e t w o r km a n a g e m e n t 主 要描述了n e t c o n f 和y a n g 如何应用到网络管理的实际工作当中，并提出了一 个应用框架p 6 j 。草案“g u i d e l i n e sf o ra u t h o r sa n dr e v i e w e r so fy a n gd a t am o d e l d o c u m e n t s ”主要介绍了应该如何阅读与评价以y a n g 为基础的数据模型【3 7 1 , 草案“a y a n gm o d u l ef o r t h en e t c o n fp r o t o c o l p 8 j 用y a n g 语言定义了n e t c o n f 的数 据模型和所需操作。y a n g 在所有被列为后选的网络管理数据建模语言中脱颖而 5 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 出，对其相关知识的讨论最为激烈。 尽管对y a n g 的讨论如此激烈，就目前来说，还没有一个相关的y a n g 的应 用于n e t c o n f 的实例出现，主要存在以下几个问题： ( 1 ) 相关的数据模型还没有进行标准化定义，对它的研究也只停留在草案层面 上，n e t c o n f 在处理内容层方面的实例都侧重于将以前的m i b 进行转换加以应 用，而转换规则都是依据l i b s m i 工具提供的方法，存在配置和状态数据没有分开， 数据类型转换不全，大量原始m i b 信息的缺失，以及冗余信息等问题。 ( 2 ) 因为n e t c o n f 协议是基于x m l 语言的，所以y a n g 语言定义的数据模 型不能直接应用于n e t c o n f 协议当中进行验证，应用于n e t c o n f 协议的数据模 型必须是x m ls c h e m a 语言的格式，所以必须有一套规范的y a n g 到x m l 的相关 s c h e m a 的转换规则，而到目前为止，还没有相关的规则和转换算法来执行此步骤。 1 3 本文研究工作介绍 本文的课题受湖北省科技攻关重大项目“下一代网络管理系统及平台的研究与 开发”( 编号为2 0 0 8 b a b 0 1 2 ) 支持。此项目包括基于i t i l 的下一代网络管理系统 和基于下一代网管标准的网络管理平台。通过对目前n e t c o n f 数据建模的相关理 论，产品和资料进行大量的分析和研究，可以发现其具有很高的科研和经济价值。 本项目作为课题“下一代网络管理系统的研究与开发”的核心子课题，旨在对现有的 网络管理数据建模进行深入研究的基础上，同时借鉴国内外学者对n e t c o n f 数据 建模正在进行的工作，研究并且实现基于y a n g 语言的n e t c o n f 网络管理数据 建模。 总体来说，本篇论文的研究内容主要包括以下几个方面： 总结了国内外基于n e t c o n f 网络管理系统以及n e t c o n f 数据建模方面 的相关研究动态； 研究了y a n g 作为n e t c o n f 数据建模语言与x s d 、s m i 、r e l a xn g 等语 言相比在各个方面的优势； 深入研究了y a n g 语言的相关理论； 设计了一个完整的n e t c o n f 内容层体系框架； 设计并实现s m im i b 至i j y a n g 模块的数据模型转换器； 设计并实现一种y a n g 模块至i j d s d l 规范集的转换规则，以保证其对x m l 文档的验证。 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 4 论文章节安排 本文的结构安排如下： 第一章，介绍论文课题研究的背景和意义。在对国内外研究动态分析后，提出 论文课题的研究内容。 第二章，主要对n e t c o n f 协议进行概述，从n e t c o n f 体系结构，到n e t c o n f 功能以及n e t c o n f 的工作流程方面全面阐述n e t c o n f 协议本身；另一方面，介 绍被推荐作为n e t c o n f 建模语言的y a n g 的相关理论，以及它与其他几种语言 的比较。 第三章，设计出一个n e t c o n f 内容层总体框架，使其既兼容现有的s m im i b ， 即n e t c o n f 管理端可以访问s m i 的m i b ，也可以将y a n g 语言定义的模块直接 应用到n e t c o n f 协议开发当中，并且详细介绍各个功能模块。 第四章，设计出一套完整的s m im i b 到y a n g 模块的转换规则，并且实现此 数据模型转换器。 第五章，设计出一套基于d s d l 验证规则的y a n g 语言定义的数据模块对x m l 文档进行高效验证的方案。 第六章，总结了整个论文的研究工作，并给展望了需要进一步研究的课题和方 向。 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第二章n e t c o n f 网络配置管理 n e t c o n f 是一种提供网络数据设备配置管理的协议。它是为解决简单网络管 理协议s n m p 和命令行接口c l i 在网络配置方面的功能不足所设计的。在自动化 网络配置系统中n e t c o n f 起着关键性的作用。 2 1n e t c o n f 协议概述 2 1 1n e t c o n f 协议的产生与发展 n e t c o n f 工作组的成立主要是为了弥补现有的网络管理协议s n m p 和c l i 在配置方面的不足和不通用等问题。推动新协议产生的主要因素是希望减少在网络 设备自动化配置过程中的编程工作量。大多数设备厂商都会提供他们自己专有的配 置工具，而且用来存储和管理数据的格式以及协议都互有差异，因此，符合某个配 置标准的工具显然会使网络设备的配置工作变得更简单更高效。n e t c o n f 协议于 2 0 0 6 年1 2 月成为了标准r f c 4 7 4 1 。与此一起推出的还有r f c 4 7 4 2 r f c 4 7 4 4 ，分别 描述n e t c o n f 在三种不同的传输模式s o a p ，b e e p 和s s h 下是如何工作的。2 0 0 8 年7 月推出r f c 5 2 7 7 ，主要定义了n e t c o n f 的事件通知机制，用于故障管理。2 0 0 9 年5 月r f c 5 3 3 9 描述了n e t c o n f 如何保证传输层传输信息的安全机制，加强了 n e t c o n f 的安全体系。业界专家认为，使用n e t c o n f 协议能够方便的开发出自 动化的统一配置管理工具，大幅度的提高复杂网络中的配置管理效率。而n e t c ! o n f 在这几年的迅猛发展也正在慢慢显示下一个时代将是用n e t c o n f 实施网络配置 管理的时代。 2 1 2n e t c o n f 体系结构 n e t c o n f 主要采用四层体系结构，如图2 1 所示。 图2 1 清楚地给出了n e t c o n f 的四层体系结构，从内到外依次是内容层，操 作层，r p c 层和应用协议层，各层的主要描述如下： 8 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) 层次 内容层 操作层 r p c 层 传输层 例子 配置数据，状态数据 i ， ， i ， s o a p ，b e e p ，s s h ，s s l 图2 1n e t c o n f 层次结构图 ( 1 ) 内容层主要用于定义n e t c o n f 的被管对象。到目前为止，n e t c o n f 内 容层是唯一没有被标准化的层，没有标准的n e t c o n f 数据建模语言和数据模型， 其相关理论还在进一步讨论中。 ( 2 ) 操作层定义了一个基本的操作集，这些操作的参数为x m l 编码方式