CN112333026A - 网络设备、网管设备及网络设备零配置开局***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及网络设备管理领域，其公开了一种网络设备、网管设备及网络设备零配置开局***及方法，解决传统技术中的网络设备零配置开局方案存在配置效率低、运维成本高的问题。本发明在网管设备中集成了DHCP服务器模块和文件服务器模块，使得网管人员只需在一个软件中即可同时完成DHCP服务器和文件服务器的配置和维护，提高了运维效率；此外，在网管软件中增加了零配置开局管理模块，该模块维护一个零配置开局管理信息表，利用该表可以通过待零配置开局设备的序列号索引其零配置开局需要的版本文件和配置文件的存放路径，从而通过网络设备与网管设备之间简单的报文交互就可以快速获取零配置开局所需文件，进而提高了零配置开局的效率。

Description

网络设备、网管设备及网络设备零配置开局***及方法
技术领域
本发明涉及网络设备管理领域，具体涉及一种网络设备、网管设备及网络设备零配置开局***及方法。
背景技术
近几年来，互联网行业处于一个快速发展的快车道，数据中心作为支撑互联网业务的基础设施，其规模也随着业务的激增逐渐扩大，单集群内超过数万台服务器的情况已不再罕见。面对如此庞大的服务器数量，在网络建设之初的网络设备零配置开局(指新出厂或空配置设备上电启动时加载***文件、配置文件等过程)已成为网管人员的负担。
传统的网络设备零配置开局流程如图1所示，实施步骤包括：
步骤1、提前准备网络设备的版本文件；
步骤2、根据部署的架构场景选择对应的配置模板；
步骤3、设备拆箱集中堆放，加电启动；
步骤4、使用串口线连接网络设备，逐台进行版本升级；
步骤5、根据配置模板结合实际设备的情况对VLAN、IP、路由以及其他基本信息进行修订，然后开始刷配置，另外按照各公司要求，还会协助收集设备的序列号(SerialNumber,SN)用于资产管理；
步骤6、完成升级和配置后，将设备搬到机房并部署上架；
步骤7、基于Checklist完成连通性的测试工作。
上述流程既耗人力，又耗时间。据实际项目经验来看，在不堆叠的前提下完成一台设备的升级和配置大约在10分钟，堆叠情况下由于设备需要重启，需要30分钟才能完成。
总结来看，对于支撑数万台服务器集群的数据中心网络场景，如果按照这种传统的网络设备零配置开局模式来部署，会存在以下几点不足：效率低下，靠手工方式进行网络设备的版本升级、刷脚本，效率非常低，出错率高；重复性的工作会导致网工疲于思考，稍有不慎出现失误，需要额外的时间用于排查错误更正，产生一定的时间损耗。
对此，各厂家在零配置开局技术方面做了许多的探索。随着数据中心规模的不断增大，标准化的建设方式已经成为主流。每个集群内的服务器以及网络设备的规模都是固定的，对应到网络设备的配置策略也是一致的(当然IP等基础信息会略有不同)。因此，在这样标准化、规范化的场景下，我们可以将这些重复性的、机械性的工作编成处理逻辑，交给网络设备自己去完成上线工作，进而解放人力，同时也降低了人们出错的风险。
阿里巴巴集团为提升阿里云数据中心网络设备零配置开局效率，提供了一种新的方案，该方案的组网结构如图2所示，网络设备要实现零配置开局需要与DHCP服务器、中间文件服务器和TFTP服务器进行交互，其提出的零配置开局流程如图3所示，包括以下实施步骤：
步骤1、部署DHCP服务器：
配置DHCP服务器分配给客户端的IP地址池，并配置DHCP服务器option选项的值，option各选项RFC有明确定义，但不同厂商实现时存在差异，对部分option选项内容进行了扩展。按照RPC定义实现，通过option 66字段配置中间文件服务器地址，option 67字段配置中间文件名称。
步骤2、部署文件服务器：
编辑中间文件，使其可通过TFTP服务器下载版本文件和配置文件等；编辑待零配置开局设备的版本文件和配置文件。
步骤3、按照网络拓扑图，给待零配置开局设备插好网线，然后开电。
步骤4、待零配置开局设备通过DHCP客户端广播发送DHCP发现报文，DHCP服务器收到DHCP发现报文后，会给其分配临时IP地址，并通过DHCP应答报文携带option 66中间文件服务器地址，option 67中间文件名称等信息给DHCP客户端。
步骤5、待零配置开局设备收到DHCP服务器应答报文后，从报文中解析出中间文件服务器地址和中间文件名称，再通过中间文件服务器下载中间文件并执行。
步骤6、解析中间文件，通过本设备序列号作为索引，到TFTP文件服务器下载对应的版本文件和配置文件等。
步骤7、零配置开局成功，设备重启生效。
此方案要求阿里云数据中心中各网络设备供应商提供满足零配置开局要求的中间文件，从而屏蔽各厂商的产品差异，达到集中管理。但是编辑和维护中间文件，不仅增加了各厂商技术难度，同时在零配置开局过程中需要下载和解析中间文件，降低了零配置开局的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种网络设备、网管设备及网络设备零配置开局***及方法，解决传统技术中的网络设备零配置开局方案存在配置效率低、运维成本高的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一方面，本发明的实施例提出了一种网络设备，其包括：
报文生成模块，用于生成DHCP发现报文，所述DHCP发现报文中携带网络设备的序列号；
报文发送模块，用于通过DHCP客户端广播方式发送DHCP发现报文；
报文接收模块，用于接收网管设备反馈的DHCP应答报文；
报文接收模块，用于从DHCP应答报文中解析出文件服务器的信息和零配置开局所需文件的存储路径信息；
文件下载模块，用于根据文件服务器的信息和文件存储路径信息从对应文件服务器下载零配置开局所需文件。
作为进一步优化，所述DHCP发现报文的私有option 140字段中携带网络设备的序列号。
另一方面，本发明的实施例还提出了一种网管设备，其包括：
DHCP服务器模块，用于当收到网络设备发送的DHCP发现报文，提取所述DHCP发现报文中的网络设备的序列号，并传送给零配置开局管理模块；还用于生成DHCP应答报文，在所述DHCP应答报文中封装该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，并发送给对应网络设备；
文件服务器模块，用于存储网络设备零配置开局所需文件；
零配置开局管理模块，用于根据网络设备的序列号索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，并传送给DHCP服务器模块。
作为进一步优化，在所述DHCP应答报文中，文件服务器的信息封装在option 66字段中，网络设备对应的零配置开局所需文件的存储路径信息封装在option 67字段中。
作为进一步优化，所述零配置开局管理模块还用于维护零配置开局管理信息表，所述零配置开局管理表中的信息包括：设备序列号、文件服务器地址、配置文件存储路径和版本文件存储路径信息。
作为进一步优化，所述零配置开局管理模块，具体用于根据网络设备的序列号在所述零配置开局管理信息表中索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，并传送给DHCP服务器模块。
第三方面，本发明的实施例还提供了一种网络设备零配置开局***，包括上述网络设备和网管设备。
第四方面，本发明的实施例还提供了一种网络设备零配置开局方法，应用于上述网络设备零配置开局***，其包括以下步骤：
A、待零配置开局网络设备上电后通过DHCP客户端广播方式发送DHCP发现报文，所述DHCP发现报文中携带网络设备的序列号；
B、网管设备收到网络设备发送的DHCP发现报文时，提取所述DHCP发现报文中的网络设备的序列号；
C、网管设备根据网络设备的序列号索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，生成DHCP应答报文，在所述DHCP应答报文中封装该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息；
D、发送所述DHCP应答报文给对应网络设备；
E、对应网络设备接收到DHCP应答报文后解析出文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息；
F、对应网络设备根据解析出的文件服务器的信息和文件存储路径信息从对应文件服务模块下载零配置开局所需文件，然后重启设备，完成零配置开局。
作为进一步优化，所述文件服务器的信息包括：用户名、用户密码和文件服务器主机地址；所述零配置开局所需文件包括：配置文件和版本文件。
作为进一步优化，步骤C中，零配置开局管理模块根据网络设备的序列号在零配置开局管理信息表中索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，并传送给DHCP服务器模块。
本发明的有益效果是：
(1)在网管设备中集成了DHCP服务器和文件服务器，网管人员只需在一个软件中即可同时完成DHCP服务器和文件服务器的配置和维护，提高了运维效率；
(2)通过零配置开局管理模块的设置，可以根据设备序列号索引文件服务器地址，配置文件存放路径和版本文件存放路径等信息，从而不再需要各网络设备供应商提供中间文件，在网管软件中即可计算获得所需零配置开局信息，减少了中间文件的编辑，维护，同步和解析等流程；
(3)待零配置开局设备与网管设备之间只需简单的报文交互，即可完成零配置开局，提高了零配置开局的效率。
附图说明
图1为传统的网络设备零配置开局流程图；
图2为阿里云数据中心网络设备零配置开局组网结构图；
图3为阿里云数据中心网络设备零配置开局流程图；
图4为本发明中的网络设备结构框图；
图5为本发明中的网管设备结构框图；
图6为本发明实施例的网络设备零配置开局方法流程图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种网络设备、网管设备及网络设备零配置开局***及方法，解决传统技术中的网络设备零配置开局方案存在配置效率低、运维成本高的问题。本发明在网管设备中集成了DHCP服务器和文件服务器，使得网管人员只需在一个软件中即可同时完成DHCP服务器和文件服务器的配置和维护，提高了运维效率；此外，在网管软件中增加了零配置开局管理模块，该模块维护一个零配置开局管理信息表，利用该表可以通过待零配置开局设备的序列号索引其零配置开局需要的版本文件和配置文件的存放路径，从而通过网络设备与网管设备之间简单的报文交互就可以快速获取零配置开局所需文件，进而提高了零配置开局的效率。
在具体实施上，如图4所示，本发明中的网络设备包括：
报文生成模块，用于生成DHCP发现报文，所述DHCP发现报文中携带网络设备的序列号；
报文发送模块，用于通过DHCP客户端广播方式发送DHCP发现报文；
报文接收模块，用于接收网管设备反馈的DHCP应答报文；
报文接收模块，用于从DHCP应答报文中解析出文件服务器的信息和零配置开局所需文件的存储路径信息；
文件下载模块，用于根据文件服务器的信息和文件存储路径信息从对应文件服务器下载零配置开局所需文件。
本发明中的网管设备结构如图5所示，其包括：
DHCP服务器模块，用于当收到网络设备发送的DHCP发现报文，提取所述DHCP发现报文中的网络设备的序列号，并传送给零配置开局管理模块；
还用于生成DHCP应答报文，在所述DHCP应答报文中封装该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，并发送给对应网络设备；
文件服务器模块，用于存储网络设备零配置开局所需文件；本发明中的文件服务器包括FTP服务器，SFTP服务器和TFTP服务器，根据不同的网络场景，客户可以灵活的选择文件服务器类型；
零配置开局管理模块，用于根据网络设备的序列号索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，并传送给DHCP服务器模块。
实施例：
在网管人员零配置开局前，需要在网管设备中进行如下配置：
①配置DHCP服务器，包括临时IP分配范围，默认网关等；
②配置文件服务器，包括批量生成待零配置开局设备的配置文件和版本文件等；
③配置零配置开局管理信息表，表信息包括设备序列号，文件服务器地址，配置文件存储路径和版本文件存储路径等信息，具体格式如下表1所示，零配置开局管理模块维护该表，会根据设备序列号，索引对应设备的文件服务器地址，配置文件存储路径和版本文件存储路径等信息。
表1：零配置开局管理信息表
设备序列号 文件服务器地址 配置文件存储路径 版本文件存储路径
SN1 tftp://hostname /config/sn1.cfg /image/sn1.pck
SN2 tftp://hostname /config/sn2.cfg /image/sn2.pck
在完成上述配置工作后，就可以给待零配置开局设备按照组网结构插好网线进行开电，零配置开局方法流程如图6所示：
步骤1：待零配置开局设备发送DHCP发现报文：
本步骤中，待零配置开局设备生成DHCP发现报文，在DHCP发现报文的私有option140字段会携带该设备的唯一标识序列号(SN号)，通过DHCP客户端广播发送DHCP发现报文。
步骤2：网管设备中的DHCP服务器提取网络设备序列号：
本步骤中，网管设备中的DHCP服务器模块收到DHCP发现报文后，会提取私有option 140字段中携带的序列号，传递给零配置开局管理模块。
步骤3：零配置开局管理模块索引文件路径和文件服务器地址信息：
本步骤中，零配置开局管理模块根据序列号索引该设备对应的配置文件存放路径，软件版本存放路径和文件服务器地址等信息，然后把这些信息再返回给DHCP服务器。
步骤4：DHCP服务器封装应答报文，传送给网络设备：
本步骤中，DHCP服务器封装应答报文，具体为：
按照规定格式把文件服务器地址信息分装在option 66，格式为[文件服务器类型]：//[用户名[:用户密码]@]主机地址；
把配置文件和版本文件路径封装在option 67，格式为[配置文件路径]@[版本文件路径]，同时封装分配的临时IP地址等信息，然后将封装好的DHCP应答报文发送给网络设备。
步骤5：网络设备解析DHCP应答报文：
本步骤中，网络设备接收到DHCP应答报文后，按照约定的规则从option 66中解析文件服务器的用户名，密码和IP地址等信息，从option 67中解析配置文件远端路径，版本文件远端路径等信息。
步骤6：网络设备下载零配置开局所需文件：
本步骤中，网络设备根据解析获得的文件服务器IP地址，访问对应文件服务器，用户名和密码验证通过后，通过对应的文件客户端下载升级软件版本和配置文件，最后重启设备完成零配置开局。

Claims (10)

1.一种网络设备，其特征在于，包括：
报文生成模块，用于生成DHCP发现报文，所述DHCP发现报文中携带网络设备的序列号；
报文发送模块，用于通过DHCP客户端广播发送DHCP发现报文；
报文接收模块，用于接收网管设备反馈的DHCP应答报文；
报文解析模块，用于从DHCP应答报文中解析出文件服务器的信息和零配置开局所需文件的存储路径信息；
文件下载模块，用于根据文件服务器的信息和文件存储路径信息从对应文件服务器下载零配置开局所需文件。
2.如权利要求1所述的网络设备，其特征在于，所述DHCP发现报文的私有option 140字段中携带网络设备的序列号。
3.一种网管设备，其特征在于，包括：
DHCP服务器模块，用于当收到网络设备发送的DHCP发现报文，提取所述DHCP发现报文中的网络设备的序列号，并传送给零配置开局管理模块；还用于生成DHCP应答报文，在所述DHCP应答报文中封装该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，并发送给对应网络设备；
文件服务器模块，用于存储网络设备零配置开局所需文件；
零配置开局管理模块，用于根据网络设备的序列号索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，并传送给DHCP服务器模块。
4.如权利要求3所述的网管设备，其特征在于，
在所述DHCP应答报文中，文件服务器的信息封装在option 66字段中，网络设备对应的零配置开局所需文件的存储路径信息封装在option 67字段中。
5.如权利要求3所述的网管设备，其特征在于，所述零配置开局管理模块还用于维护零配置开局管理信息表，所述零配置开局管理表中的信息包括：设备序列号、文件服务器地址、配置文件存储路径和版本文件存储路径信息。
6.如权利要求5所述的网管设备，其特征在于，
所述零配置开局管理模块，具体用于根据网络设备的序列号在所述零配置开局管理信息表中索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，并传送给DHCP服务器模块。
7.一种网络设备零配置开局***，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的网络设备和如权利要求3-6任意一项所述的网管设备。
8.一种网络设备零配置开局方法，应用于如权利要求7所述的网络设备零配置开局***，其特征在于，包括以下步骤：
A、待零配置开局网络设备上电后，通过DHCP客户端广播发送DHCP发现报文，所述DHCP发现报文中携带网络设备的序列号；
B、网管设备收到网络设备发送的DHCP发现报文时，提取所述DHCP发现报文中的网络设备的序列号；
C、网管设备根据网络设备的序列号索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，生成DHCP应答报文，在所述DHCP应答报文中封装该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息；
D、发送所述DHCP应答报文给对应网络设备；
E、对应网络设备接收到DHCP应答报文后解析出文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息；
F、对应网络设备根据解析出的文件服务器的信息和文件存储路径信息从对应文件服务下载零配置开局所需文件，然后重启设备，完成零配置开局。
9.如权利要求8所述的网络设备零配置开局方法，其特征在于，
所述文件服务器的信息包括：用户名、用户密码和文件服务器主机地址；所述零配置开局所需文件包括：配置文件和版本文件。
10.如权利要求8或9所述的网络设备零配置开局方法，其特征在于，所述步骤具体包括扩，网管设备根据网络设备的序列号在零配置开局管理信息表中索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，根据网络设备的序列号索引该网络设备对应的文件服务器的信息以及零配置开局所需文件的存储路径信息，生成DHCP应答报文。
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