Matt Conran

對網(wǎng)絡自動化的更高要求催生了基于意圖的網(wǎng)絡（IBN）。

在過去的十年里，網(wǎng)絡經(jīng)歷了各種各樣的變革。從本質(zhì)上講，網(wǎng)絡已經(jīng)變得越來越復雜，使用傳統(tǒng)機制已經(jīng)難以管理?，F(xiàn)在用戶迫切地需要新的設計，實現(xiàn)來自多個廠商的不同設備的集成，以及采用虛擬化和云服務等新技術。

由于每個網(wǎng)絡都有著自己的獨特性，因此你永遠不會遇到兩個完全相同的網(wǎng)絡。供應商提供的產(chǎn)品是工程師設計解決方案的基石，如果我們的網(wǎng)絡都是簡單且可預測的，那么這就不會是問題。然而情況是，并沒有一個可供遵循的全球參考，不同組織機構(gòu)的設計也各不相同。即使提供類似的服務，網(wǎng)絡也會發(fā)生變化。

據(jù)估計，超過60%的用戶認為他們的IT環(huán)境比兩年前變得更為復雜。我們據(jù)此認為未來網(wǎng)絡復雜性會大大增加。

大型企業(yè)和服務提供商需要管理這種復雜性，以確保其所有流量、策略和配置都符合要求和目標。我們不能依靠手動來管理復雜的網(wǎng)絡，因為這樣總是會發(fā)生一些人為的錯誤，并最終會導致網(wǎng)絡速度緩慢，敏捷性下降。

正如我在Network Insight網(wǎng)站上撰文所寫的那樣，網(wǎng)絡復雜且容易出錯這一事實催生了自動化，以何種方式管理取決于自動化程度，因此更高層次的編排是不可或缺的。

現(xiàn)代化的需要

組織機構(gòu)現(xiàn)在正在尋求使其業(yè)務流程和網(wǎng)絡現(xiàn)代化，這使得這種復雜性變得更加錯綜復雜。傳統(tǒng)的垂直集成且龐大單一的網(wǎng)絡解決方案阻礙了網(wǎng)絡的現(xiàn)代化。這就造成了在架構(gòu)師的本意和實際運行時的行為之間出現(xiàn)了脫節(jié)。

如果檢查一下，你會發(fā)現(xiàn)設計文檔的內(nèi)容與網(wǎng)絡執(zhí)行之間是存在差距的。首先，對于如何將設計文檔轉(zhuǎn)換和應用到實際設備，并沒有結(jié)構(gòu)化的流程。如何實現(xiàn)它們?nèi)珣{個人的理解。

這些網(wǎng)絡是在不同時代建立的。因此我們現(xiàn)在必須將重點從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡規(guī)范轉(zhuǎn)向基于意圖的網(wǎng)絡（IBN）。作為一種能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡現(xiàn)代化并按照總體業(yè)務目標進行處理的技術，IBN可使設計規(guī)則與網(wǎng)絡緊密結(jié)合在一起。

對新工具的需求

毫無疑問，我們需要新的工具，不僅僅是站在物理設備的角度，而且從流量的角度出發(fā)。手動驗證方式將不再有效。當數(shù)據(jù)包中有100個比特，那么這意味著流量可以一次執(zhí)行多次對話，使用人工方法跟蹤端到端流是不可能的。

在配置方面，CLI是最常用的配置更改方法，但是它們存在許多缺點。首先，它們提供了錯誤的抽象層。它們針對的是人類，工程師是否會遵循正確的程序無法得到驗證。

此外，跨多個供應商的CLI語言沒有實現(xiàn)標準化。業(yè)界針對此問題推出了NETCONF。但是，NETCONF在供應商操作系統(tǒng)中存在許多不一致之處。許多企業(yè)都會使用自己的專有格式，這導致難以跨多個供應商網(wǎng)絡編寫NETCONF應用程序。

NETCONF 的本意是為了讓自動化變得容易實現(xiàn)，但是實際上它們所呈現(xiàn)的不規(guī)則性使得自動化變得更加困難。此外，我們使用的老式故障排除工具（如ping、traceroute）并不能提供對網(wǎng)絡行為的整體評估。traceroute存在IP未編號鏈接的問題，而這在全自動網(wǎng)絡環(huán)境中是非常有用的。另一方面，ping沒有告訴我們網(wǎng)絡的運行情況。這些工具的創(chuàng)建初衷只是為了滿足之前網(wǎng)絡需求較為簡單的時代。

我們需要發(fā)展到一個與供應商無關的解決方案，該解決方案可以根據(jù)配置的策略驗證意圖。它們要與設備數(shù)量、安裝的操作系統(tǒng)、流量規(guī)則和任何其他類型的配置策略無關。我們需要的是網(wǎng)絡自動化和可預測性，而現(xiàn)有的常用工具對此毫無幫助。

簡言之，我們需要一個新的模型來計算出所有的設備和流量交互，不僅是在設備層面，而且是在網(wǎng)絡層面。

IBN和SDN

軟件定義網(wǎng)絡（SDN）成功吸引了人們的關注，但是部署它們的主要是大型企業(yè)。這些用戶有著構(gòu)建自己專屬硬件和軟件的資源，如谷歌和Facebook。

例如，谷歌的B4項目通過流優(yōu)化以動態(tài)方式構(gòu)建起了一個高效廣域網(wǎng)（WAN）。盡管如此，但要想在生產(chǎn)網(wǎng)絡上使用傳統(tǒng)的廣域網(wǎng)架構(gòu)，則是不可能實現(xiàn)的。

IBN是SDN的繼承者，它借用了相同的原則、體系結(jié)構(gòu)，以及應用程序和網(wǎng)絡基礎結(jié)構(gòu)之間的劃分。與SDN類似，IBN正在開發(fā)能夠控制整個網(wǎng)絡的軟件，而不再是設備到設備。

現(xiàn)在表面上的問題是，SDN作為一個概念能否盡可能多地實現(xiàn)我們的需求自動化？實際上，SDN是通過軟件來配置網(wǎng)絡，從而驅(qū)動基于軟件的網(wǎng)絡。IBN則是我們工作的下一步。基于意圖的系統(tǒng)在應用程序中擁有更高的優(yōu)先級，以提供真正的自動化。

IBN是什么？

對網(wǎng)絡自動化的更高要求催生了IBN，這是一種可提供增強的自動化和網(wǎng)絡洞察力的技術。它代表了一種范式轉(zhuǎn)換，側(cè)重于網(wǎng)絡應該做什么，而不是網(wǎng)絡組件的配置方式。它們還可用于監(jiān)控網(wǎng)絡設計是否正確運行。

IBN是通過生成設計和設備的配置來實現(xiàn)這一點。此外，它們還不斷地實時驗證和查驗是否符合最初的意圖。如果不滿足預期意圖，那么系統(tǒng)可以采取糾正措施，例如修改QoS策略、VLAN或ACL。這使得網(wǎng)絡能夠更加符合業(yè)務目標與合規(guī)性要求。

它們使用的是聲明性語句，即網(wǎng)絡應該做什么，而不是描述應該如何做的命令性語句。IBN能夠理解由一系列不同設備組成的大型異構(gòu)網(wǎng)絡集合。這些設備使用的也不是相同的API。這實質(zhì)上使得用戶能夠突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡的限制，將注意力放在業(yè)務需求上。

IBN之旅

通往IBN的第一步是將所有這些轉(zhuǎn)換成清楚的邏輯規(guī)則，這些規(guī)則本質(zhì)上是IBN軟件的一部分。你還需要了解流量狀況，看看現(xiàn)實情況是否與意圖匹配。為此，系統(tǒng)將構(gòu)建一個網(wǎng)絡模型，然后驗證該模型，這在計算機科學中稱為形式驗證。這是一種利用數(shù)學方法分析網(wǎng)絡，檢查是否符合意圖的方法。其中涉及到一些邏輯計算。

網(wǎng)絡驗證

網(wǎng)絡驗證是所有IBN系統(tǒng)的關鍵部分。它們需要一個網(wǎng)絡行為的基礎數(shù)學模型，以便分析和推理出目標網(wǎng)絡設計和策略。系統(tǒng)需要驗證所有可能的數(shù)據(jù)包流和流量模式。

雖然IBN沒有明確的體系結(jié)構(gòu)指導原則，但是數(shù)學模型可以被用來處理每個網(wǎng)絡設備。這可以被視為對每個設備層上所有數(shù)據(jù)包類型和流量進行的一組代數(shù)和邏輯操作。這使得IBN系統(tǒng)能評估和驗證所有可能的場景。

當設備接收到一個數(shù)據(jù)包時，它們可以執(zhí)行許多操作，例如可以將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到特定端口、丟棄數(shù)據(jù)包，或是在修改數(shù)據(jù)包頭后轉(zhuǎn)發(fā)到端口。這取決于數(shù)學模型對每個設備如何響應每種可能數(shù)據(jù)包類型的理解，以及對網(wǎng)絡中的（而不僅僅是在設備層級）行為評估。

原則上，驗證過程必須是端到端，并且必須從網(wǎng)絡上的每個設備收集配置文件和狀態(tài)信息。然后，在逐條的基礎上對所有可能的信息流的行為進行數(shù)學分析。IBN系統(tǒng)針對網(wǎng)絡基礎設施構(gòu)建了一個軟件模型。該模型會首先讀取Layer 2到 Layer 4的配置詳細信息，然后再從每個設備（IP路由表）收集狀態(tài)。

有了IBN，我們將從被動轉(zhuǎn)向主動。隨著我們將注意力放在業(yè)務需求和便捷性上，IBN將對網(wǎng)絡的未來產(chǎn)生深遠影響。IBN并不像有些人想象的那么遙不可及，但是如果你愿意的話，從今天開始你就可以開始自己的IBN之旅。雖然技術已經(jīng)有了，但是我們還是建議用戶分階段進行部署。如果你關注的是ID/IPS的部署，那么你會發(fā)現(xiàn)目前仍然存在著許多不穩(wěn)定因素。

本文作者Matt Conran擁有超過19年的網(wǎng)絡行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗，曾經(jīng)服務于多個初創(chuàng)企業(yè)和政府機構(gòu)。此外，他還作為高級架師參與了全球某大型服務提供商和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的建設工作。

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https：//www.networkworld.com/article/3428356/intent-based-networking-ibn-bridging-the-gap-on-network-complexity.html