协议 - NETCONF协议
为了弥补传统命令行和SNMP的缺陷，基于可扩展标记语言XML（Extensible Markup Language）的NETCONF协议应运而生
参考资料
DANGER
TODO,待补充实践内容
概念
网络配置协议NETCONF（Network Configuration Protocol）为网管和网络设备之间通信提供了一套协议，网管通过NETCONF协议对远端设备的配置进行下发、修改和删除等操作。网络设备提供了规范的应用程序编程接口API（Application Programming Interface），网管可以通过NETCONF使用这些API管理网络设备。
NETCONF是基于可扩展标记语言XML（Extensible Markup Language）的网络配置和管理协议，使用简单的基于RPC（Remote Procedure Call）机制实现客户端和服务器之间通信。客户端可以是脚本或者网管上运行的一个应用程序。服务器是一个典型的网络设备。
为什么需要NETCONF?
云时代对网络的关键诉求之一是网络自动化，包括业务快速按需自动发放、自动化运维等。传统的命令行和SNMP已经不适应云化网络的诉求。在网络自动化方面，NETCONF越来越受欢迎，并被广泛采用。
传统命令行CLI和SNMP的缺陷
传统命令行是人机接口，配置过程复杂，厂商差异大，人工学习成本高。
- 在NETCONF出现之前，CLI脚本编写是对网络进行自动配置更改的主要方法。但由于各厂商定义的CLI各不相同，用户需要针对各厂商分别学习和开发适配脚本。同时，频繁变更的命令结构和语法，使得CLI脚本维护困难、成本高昂。
- 传统命令行输出内容是非结构化的，不可预测、容易变化，导致解析复杂，CLI脚本很难实现自动化解析。
SNMP配置效率低，不支持事务机制，更多被用来做监控类协议。
- SNMP采用UDP传输协议，无法提供可靠的、有序的数据传输，缺乏有效的安全性。
- SNMP缺乏配置事务提交机制，只能对一个一个对象单独配置，而不是面向一个业务。多个对象同时配置时，如果有些成功有些失败，会对网络造成未知影响。
- SNMP只是单个设备的管理，不支持网络级的配置和多设备配置协同。
NETCONF应运而生
为了弥补传统命令行和SNMP的缺陷，基于可扩展标记语言XML（Extensible Markup Language）的NETCONF协议应运而生。其优点如下：
- 采用分层的协议框架，更适用云化网络按需、自动化、大数据的诉求。
- 以XML格式定义消息，运用RPC机制修改配置信息，这样既能方便管理配置信息，又能满足来自不同制造商设备之间的互操作性。
- 基于YANG模型对设备进行操作，可减少由于人工配置错误引起的网络故障。
- 提供了认证、鉴权等安全机制，保证了消息传递的安全。
- 支持对数据的分类存储和迁移，支持分阶段提交和配置隔离。实现事务机制验证回滚。配置整体生效，可以缩短对网络业务的影响时间。
- 定义了更丰富的操作接口，并支持基于能力集进行扩展。不同制造商设备可以定义自己的协议操作，以实现独特的管理功能。
NETCONF是如何工作的？
NETCONF基本网络架构如下图所示，整套系统必须包含至少一个NMS（Network Management System）作为整个网络的网管中心，NMS运行在NMS服务器上，对设备进行管理。
网络管理系统中的主要元素有：
- 客户端（Client），主要作用如下：
- 利用NETCONF协议对网络设备进行系统管理。
- 向NETCONF Server发送RPC请求，查询或修改一个或多个具体的参数值。
- 接收NETCONF Server主动发送的告警和事件，以获知被管理设备的当前状态。
- 服务器（Server），主要用于维护被管理设备的信息数据并响应客户端的请求。
- NETCONF Server收到Client的请求后会进行数据解析，然后给NETCONF Client返回响应。
- 当设备发生故障或其他事件时，NETCONF Server利用Notification机制主动将设备的告警和事件通知给Client，向Client报告设备的当前状态变化。
NETCONF基本会话建立过程
NETCONF协议使用RPC通信模式，NETCONF Client和Server之间使用RPC机制进行通信。Client必须和Server成功建立一个安全的、面向连接的会话才能进行通信。Client向Server发送一个RPC请求，Server处理完用户请求后，给Client发送一个回应消息。
NETCONF会话建立和关闭的基本流程如下：
- Client触发NETCONF会话建立，完成SSH连接建立，并进行认证与授权。
- Client和Server完成NETCONF会话建立和能力协商。
- Client发送一个或多个请求给Server，进行RPC交互（鉴权）。例如：
- 修改并提交配置。
- 查询配置数据或状态
- 对设备进行维护操作。
- Client关闭NETCONF会话。
- SSH连接关闭。
NETCONF的协议框架
NETCONF协议采用了分层结构。每层分别对协议的某一方面进行包装，并向上层提供相关服务。
分层结构使每层只关注协议的一个方面，实现起来更简单，同时使各层之间的依赖、内部实现的变更对其他层的影响降到最低。
NETCONF协议划分为四层：由低到高分别为安全传输层、消息层、操作层和内容层。
安全传输层
- 提供了客户端和服务器之间的通信路径。NETCONF协议可以使用任何符合基本要求的传输层协议承载。
- NETCONF传输层首选推荐SSH协议，XML信息通过SSH协议承载。
消息层
- 提供一种简易的不依赖于传输层，生成RPC和通知消息框架的通信协议。
- 客户端把RPC请求封装在一个
元素内，发送给服务器；服务器把请求处理的结果封装在一个 元素内，回应给客户端。
操作层
- 定义一组基本的操作，作为RPC的调用方法，可以使用XML编码的参数调用这些方法。
内容层
- 由管理数据内容的数据模型定义。目前主流的数据模型有Schema模型、YANG模型等。
- Schema是为了描述XML文档而定义的一套规则。设备通过Schema文件向网管提供配置和管理设备的接口。Schema文件类似于SNMP的MIB文件。
- YANG是专门为NETCONF协议设计的数据建模语言。客户端可以将RPC操作编译成XML格式的报文，XML遵循YANG模型约束进行客户端和服务器之间通信。
NETCONF报文结构
一个完整的NETCONF YANG请求报文结构如下图所示。
XML作为NETCONF协议的编码格式，用文本文件表示复杂的层次化数据，即支持使用传统的文本编译工具，也支持使用XML专用的编辑工具读取、保存和操作配置数据。
更详细的报文字段含义可参见NETCONF报文格式 (opens new window)。
NETCONF通信模式
Client的RPC请求和Server的回应消息全部使用XML编码，XML编码的
* 元素是用来封装NETCONF Client发送给NETCONF Server的请求。 元素用来封装 请求的应答消息，NETCONF Server给每个 操作回应一个使用 元素封装的应答信息。
- NETCONF Server在处理
请求的过程中，如果发生任何错误或告警，则在 元素内只封装 元素返回给NETCONF Client。
- NETCONF Server在处理
* NETCONF Server在处理 请求的过程中，如果没有发生任何错误或告警，则在 元素内封装一个 元素返回给NETCONF Client。
配置数据库（Datastores）
所谓配置数据库是关于设备的一套完整的配置参数的集合。NETCONF定义了一个或多个配置数据库的存在，并允许对它们进行配置操作。
NETCONF基本模型中只存在
：运行配置数据库，保存网络设备上当前处于活动状态的完整配置。 - 在设备上只存在一个此类型的配置数据库，并且始终存在。
：备用配置数据库，存放设备将要提交到 的各项配置数据的集合。 - 管理员可以在
上进行操作，对 的任何改变不会直接影响网络设备。可以通过 指令将备用配置数据提交为设备运行数据。 - 设备支持此数据库，必须支持NETCONF标准能力集中的Candidate Configuration能力。
- 管理员可以在
：启动配置数据库，存放设备启动时所加载的配置数据，相当于已保存的配置文件。 - 设备支持此数据库，必须支持NETCONF标准能力集中的Distinct Startup能力。
什么是NETCONF的能力集？
能力集（Capabilities）
能力集是一组基于NETCONF协议实现的基础功能和扩展功能的集合。NETCONF能力集包括由IETF标准组织定义的标准能力集，以及由各设备制造商定义的各自的扩展能力集。设备可以通过能力集增加协议操作，扩展已有配置对象的操作范围。
NETCONF协议提供了定义能力集语法语义的规范，协议允许Client与Server交互各自支持的能力集，Client只能发送Server支持的能力集范围内的操作请求。
具体支持的能力集可以参见NETCONF支持哪些操作和能力？。
NETCONF能力集交互过程
能力协商是在会话建立阶段，双方通过发送消息给对方来通告自己支持的能力。NETCONF会话一旦建立，Client和Server端会立即向对端发送Hello消息（含有本端支持的能力集列表
能力集协商结果，对于标准能力集（除Notification外），以Server支持的能力集为协商结果，对于扩展能力集，以双方支持的能力集交集为协商结果。
一般地，Client和Server经过如下的步骤来完成配置的获取和改变：
- Client和Server建立面向连接的传输协议的会话。
- 通过Hello消息协商彼此支持的功能（Capability），如都支持的NETCONF的最高级版本，从而避免解析时的歧义。
- Client向Server发送
的请求。 - Server接收并解析
请求，通过YANG数据模型的定义来验证RPC请求的合法性。 - Server执行
的请求，执行结果作为 响应消息返回给Client。 - Client接收并解析响应消息。
NETCONF支持哪些操作和能力？
NETCONF协议提供一组基本操作，管理设备的配置数据，以及查询设备的配置和状态信息。NETCONF协议还可以根据设备支持的能力集支持附加的操作。
NETCONF基本操作
NETCONF协议定义了基本能力base，基本能力定义了一系列操作，用于修改数据库配置、从数据库获取信息等。NETCONF基本能力定义的操作只是NETCONF必须实现的功能的最小集合，而不是功能的全集。
NETCONF支持的9个基本操作如下：
：用来查询全部或部分指定配置数据。可以通过 指定不同的配置数据库。 ：用来查询配置数据和状态数据，只能从 配置数据库中获取数据。 ：用来把配置数据加载到指定的目标配置数据库（ 或 ）。设备对 中的操作进行鉴权，鉴权通过后，执行相应的修改。 ：用来将一个配置数据库的数据拷贝到另一个配置数据库。 ：用来删除一个配置数据库。其中， 配置数据库不能被删除。 ：用来锁定指定的配置数据库，独占配置数据库的修改权，防止产生冲突。 ：用来取消用户自己之前执行的 操作，但不能取消其他用户的 操作。 ：用来正常关闭当前NETCONF会话。 ：用来强制关闭另一个NETCONF会话，只有管理员用户才有权限执行 操作。
NETCONF标准能力集
除了基本操作能力，NETCONF协议还定义了一系列标准能力集。这些标准能力定义了一些新的操作，使NETCONF功能更加强大，并使其在容错性、可扩展性等方面得到加强，最终将有利于实现基于NETCONF的开放式网络管理体系结构，为设备厂商扩展功能提供有效的途径。
DETAILS
Writable-running能力
此能力指明设备支持对
Candidate Configuration能力
此能力指明设备支持
Confirmed Commit能力
此能力指明设备支持协议操作
Rollback on Error能力
此能力指明设备具备错误回滚能力。即支持在
此能力仅在设备支持Candidate Configuration能力时生效。
Distinct Startup能力
此能力指明设备具备独立启动的能力，即设备能够区分运行数据库
对
Notification能力 此能力指明设备可以通过NETCONF协议的Notification能力向客户端上报告警和事件，以便客户端及时感知设备配置等的变更。
XPath能力
此能力指明设备具备在
XPath是XML Path语言，使用路径表达式来为XML文档的各部分寻址，类似文件管理系统中的文件路径。
Validate能力
此能力指明设备具备配置顺序无关下发的能力，即在配置下发时只进行语法校验，不对配置顺序进行校验。在配置提交时进行语义校验，把下发的配置顺序调整正确后提交至
URL能力
此能力指明设备具备对自定义路径下的文件进行编辑、拷贝操作的能力，目前支持
Interleave能力 此能力指明设备支持NETCONF会话多功能重用。用户可在同一个NETCONF会话上同时对设备进行维护操作和告警、事件管理，提升管理效率。
With-defaults能力
此能力指明设备具备处理模型默认值的能力，
NETCONF扩展能力集
除了NETCONF定义的能力集，设备制造商也可以定义自己的能力集，以实现NETCONF定义以外的特色功能。