【《基于意图的网络概述》1500字】

基于意图的网络概述1.1基于意图的网络架构虽然已经有多个标准组织着手于基于意图的网络标准制定，但是目前还没有统一的体系结构。本文总结多篇相关文献并参考了SDN的体系结构，设计了如图2.1所示的基于意图的网络体系结构。图2.1基于意图的网络体系结构Fig.2.1Intent-basednetworkarchitectureIBN的体系结构参考SDN可以分为应用层、意图层以及网络层。其中应用层和意图层通过北向意图输入接口通信，而网络层和意图层则依靠南向策略下发接口进行通信。下一小节结合基于意图的网络闭环流程对IBN的每一层进行详细介绍。

1.2基于意图的网络闭环流程应用层负责收集用户意图并将意图下发到意图层的意图引擎当中，整个IBN都是围绕意图运作，ONF发布的草案的标题《Intent：Don’tTellMeWhattoDo!TellMeWhatYouWant》REF_Ref66713206\r\h[41]很好地诠释了IBN中对于“意图”的定义。目前关于意图的表示形式分为两大类：基于自然语言的意图表示和基于意图原语的意图表示，因此对于意图的表示形式的描述成为相关工作的重要研究内容。意图层主要由意图引擎构成，意图引擎负责用户意图的分析与转译、策略验证以及策略的优化及下发。其中用户意图的分析与转译是将用户意图进行语义分析，然后利用相关技术将意图转译为可以在数据平面执行的策略。例如，当使用基于自然语言的意图表达形式，就可以使用自然语言处理的相关方法分析用户语义、挖掘用户意图，并使用基于策略模板匹配的方法生成可执行的策略；当使用基于意图原语的意图表示时，可以设计意图编译器将意图原语编译为可执行的策略。策略验证是意图引擎的重要研究内容，它可以验证生成的策略是否满足用户需求、验证策略是否违反网络底层约束等，是确保IBN平稳运行的重要保证；目前关于IBN中策略验证的相关研究并不多，本文使用基于形式化的验证方法进行策略验证，下面将介绍常用形式化方法。策略的优化及下发是根据不同意图进行的一些资源和性能上的优化，需要使用一些特定的优化算法。网络层则主要是由实际的网络基础设施组成，包括了各种广义上的交换机，负责数据包的转发、调度等。此外，相比SDN的数据平面，IBN的网络层有一个重要的作用为实时感知网络状态并向上反馈。通过反馈，形成了基于“意图获取、意图分析转译、策略验证、策略下发与执行以及实时反馈”的闭环结构，如图2.2所示。在这个闭环结构中，策略验证是十分重要的，由于相关研究资料较少，本文将基于形式化的验证方法引入到IBN的策略验证中。形式化方法是一种基于数学逻辑（如命题逻辑、谓词逻辑、一阶逻辑等等）对系统进行建模推理的方法，可以以严密的数学逻辑找到系统中的错误REF_Ref71365312\r\h[21]REF_Ref71365573\r\h[42]。常用的形式化方法有如下几种：模型检查（ModelChecking）REF_Ref66727686\r\h[43]：模型检查用来判断一个系统的模型是否满足一定的规范，或者检查系统是否违反限制条件。它主要包含3个部分：使用状态机的方法构建模型；使用时序逻辑表达式描述系统的规范；检查系统是否满足这些规范。定理证明（TheoremProving）REF_Ref66727693\r\h[44]：它包含了表示系统实现和描述系统属性的表达式。表达式包含一些公理和推导规则。它可以用于网络验证，但是不适用于大型的网络。定理证明方法又可以分为自动定理证明和交互式定理证明，其中交互式定理证明需要专业人员与系统进行交互。符号执行（SymbolicExecution）REF_Ref66727703\r\h[45]：使用符号值来表示程序的输入数据，并将程序的运算过程逐指令或逐语句地转换为数学表达式。符号执行可能会遇到“路径爆炸”问题，导致无法求解，目前很多工作致力于减少路径爆炸问题。现在符号执行已经广泛地应用于网络验证和网络测试。SAT/SMT求解器REF_Ref66727712\r\h[46]：SAT为满足性问题，SAT求解器的输入是使用命题逻辑理论表示的表达式，求解器会根据相应的算法对表示式的正确性进行判断。SMT为可满足性模理论，SMT使用的一阶逻辑表示比SAT使用的命题逻辑更具有表现力。用于网络验证时，可以把某一规则的表达