网络管理之设备上线技术的发展现状和趋势

网络和网络设备无处不在

随着社会的发展和技术的进步，人类文明开始向信息时代演进，网络逐渐变成现代社会不可或缺的一部分，极大程度影响了人类的认知形式、思维方式与生活模式。从家庭网，到企业网；从无线网，到有线网；从局域网，到广域网；从光纤网络，到卫星网络，人们触手可及的地方都充斥着各种各样的网络数据的流动。

两会政府工作报告中指出，促进数字经济发展，加强数字中国建设整体布局；而数字经济和数字中国的建设，都离不开网络的建设和发展。在推进网络建设的进程中，网络设备作为网络的核心组成元素，其数量呈现指数级的增长。例如常见的智能家居的网络中就充斥着数十台网络设备，再比如一个大学校园网的园区设备少则几百台多则上千台，而更甚者一个大型的数据中心网络环境下网络设备更是动辄数千乃至上万台。网络发展日新月异，网络设备无处不在。

如何管理网络设备

面对无数的网络设备，大型网管软件和大型SDN控制软件对网络设备的管理是其核心课题。网管软件或SDN控制软件一般使用SNMP（简单网络管理协议）协议、NetConf（网络配置协议）协议等对网络设备进行纳管和运维管理。一般来说，管理网络设备分为如下几个阶段和过程：

1. 在设备上进行参数配置。最典型的如配置设备的管理IP地址，配置设备的访问用户名和密码，配置设备的访问协议参数如SNMP协议参数和Netconf协议参数等。
2. 在管理软件上添加设备。从网络管理软件界面添加设备，一般需要录入设备的IP、SNMP协议、NetConf协议参数等信息。
3. 设备上线纳管。在网络管理软件录入好设备信息后，等待设备上线成功被软件纳管即可。

网络设备的上线有多种方法。从最初的手工纳管一路发展到如今有AI加持的智能上线技术，每一个阶段的进步都是网络技术发展和客户需求结合的体现。

设备手工纳管
设备手工纳管是最基本、最原始的设备上线技术。其一般过程如下：

1. 设备出厂。设备以出厂默认配置进入机房完成设备上架。
2. 设备布线。根据物理规划将所有设备、设备与网管等进行集中布线施工，完成物理网络的搭建。
3. 设备上电。待设备就绪后，启动设备的电源。
4. 设备预配置。这是设备上线的关键步骤，通过设备串口等预登录到设备，在设备上配置设备纳管需要的管理IP地址、SNMP/NetConf访问协议参数、用户名密码鉴权信息等。
5. 录入系统。待设备预配置完成后，在网管系统中录入设备的基本信息，包括设备管理IP、用户名密码鉴权信息等。
6. 完成上线。设备预配置和设备录入系统完成后，等待设备上线完成即可。
   其中手工纳管场景中，需要循环往复至所有设备完成设备预配置和设备录入到系统，这是一项比较耗费人力的事务。

设备自动发现
相较于设备手工纳管，设备自动发现的上线技术具有了一定程度的进步。其主要从网管系统录入这一过程做了优化提升：

1. 设备批量预配置。一次性将所有需要上线的设备进行预配置，配置内容同设备手工纳管方式。
2. 在网管系统中，录入批量设备的管理IP地址的起始IP地址、结束IP地址，以及使用的访问控制协议信息和用户名密码信息，然后在网管系统启动网络扫描任务。网管系统将起始和结束IP范围内的存在于网络中的设备扫描出来并呈现到系统界面，将需要纳管的设备选中并一键添加到系统即可。
   可以看出，设备自动发现上线技术相比设备手工纳管技术，在人力操作上从循环操作两步减少到一步，效率提升了至少一倍。

零配置自动上线

设备自动发现技术虽然相对于传统的设备手工上线方法有了一定的效能提升，但仍然迈不过最繁琐和耗费人力的步骤，即对每一台设备进行参数预配置。设备零配置自动上线就是为了解决这一难题而出现的一种全自动化的上线技术，其过程如下：

1. 在网管系统规划设备模板、规划设备地址。此过程仅需要在网管系统界面统一配置即可，主要配置设备上线使用的SNMP/NetConf协议模板参数、设备基本配置、设备自动分配管理IP的IP地址池等信息。

2. 设备布线、上电，网管系统自动录入。此过程不再需要人为登录设备进行手工操作，设备只需要按照网络规划模型进行物理布线实施、上电启动即可。设备上电后自动开始上线过程并完成在网管系统的纳管。
   由此可见，设备零配置上线技术是最节省人力的上线方法。设备上零配置部署省去了大量设备逐一登录进行预配置的繁琐步骤；网管界面自动录入设备信息省去了大量设备逐一进行录入操作的繁琐步骤。
   而支撑整个过程零配置和自动化的关键在于如下技术的使用：
   

3. 设备自动通过DHCP动态请求管理IP。设备出厂情况下，上电启动后自动发起DHCP请求，DHCP请求经由网关设备中继到网管系统中的DHCP服务器组件。DHCP服务器根据预先在系统配置完毕的设备地址池信息中动态分配一个可用管理IP地址，并携带DHCP Option66、67选项并回复给设备，其中66和67选项分别为TFTP服务器地址和启动文件名。此时设备从出厂零配置状态转变为了具有管理IP的状态。

4. 设备自动通过管理IP请求启动文件。设备获取到管理IP后，同时也得到了TFTP服务器地址和启动文件名，则自动发起TFTP文件请求。TFTP服务器根据预先在系统配置完毕的设备模板信息生成设备启动文件，并回复给设备。此时设备根据启动文件重新启动，完成了设备配置的工作。

5. 网管系统自动识别录入设备信息。网管系统在进行完上述动作后，自动将准备就绪的设备信息录入到系统中，等待设备上线完成。
   设备零配置自动上线技术，从根本上解放了人力。设备端不需要逐一登录进行预配置，网管系统端也不需要逐一录入设备信息，所有的网络参数信息从网管系统界面一次配置完成后，设备上电启动后即可全自动化的完成设备的上线。

AI赋能

随着大型数据中心网络等业务的实际部署规模越来越大，以及网络实施经验的积累和对用户需求的深入理解，一种更加智能的意图网络建设方案逐渐发展起来，这就是基于用户意图的建网技术。通过AI赋能，系统自动理解用户意图并推荐网络方案，设备上线部署从零配置自动上线的基础上更进一步的自动化、智能化。
AI赋能的设备上线技术相对于零配置自动上线，将其规划设备模板、设备地址池等操作以更进一步的自动化方式来实施，主要体现在：

1. 用户意图识别。用户意图是指令性的，例如：“我要建设一个30台交换机的小型数据中心，不考虑冗余备份”。用户意图识别模块通过模式识别技术将其转换为具有实际意义的网络参数，例如：“1台出口网关，2台核心设备，27台接入设备”。
2. 网络方案推荐。根据用户意图识别出的网络参数，网络方案推荐模块自动给出网络设备的清单参数，例如每台设备的IP规划、访问协议参数、设备sysname、端口布线列表等，同时生成设备零配置自动上线需要的设备模板文件、设备地址池等信息。
3. 设备零配置自动上线。在基础数据信息准备就绪后，接下来需要进行的就是设备零配置自动化上线的过程了，这和设备零配置自动上线技术是相同的。
   可以看出，AI赋能的设备上线技术是对手工配置操作的更彻底的解放。它基于零配置自动上线，引入AI技术对用户指令进行识别和方案推荐，最终配合完成从设备出厂到网络搭建的全流程的无人工干预的网络实施方案。现阶段，虽然AI赋能的设备上线技术还在不断完善开发的过程中，但随着技术的发展与创新，该技术将成为未来设备上线技术发展的主要方向。

总结和展望

随着人工智能技术的飞速发展，网络智能化成为了网络运维的理想目标，提升整个网络智能程度是大势所趋。设备上线作为网络运维中的重要一环，其技术的发展见证了网络技术朝着自动化、智能化的方向不断演进，在未来，AI加持的意图网络建网方案，必将给我们带来更多喜人的变化。