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  • 资源名称:软件定义网络(SDN)技术与实践内容简介: 《软件定义网络(SDN)技术与实践》较为全面地介绍了目前常见云计算网络架构内软件定义网络与各组件之间的关系,以及在网络环境下建置与发展路由器等基础网络...
  • 软件定义网络 SDN Software Defined Networks english version
  • 软件定义网络核心原理与应用实践_完整版,SDN与OpenFlow解析,“十二五”国家重点图书出版规划项目
  • 软件定义网络高清PDF版本

    热门讨论 2014-07-31 10:18:05
    SDN领域最新的,最有价值的权威书籍!希望在未来互联网领域感兴趣的朋友们认真研读,定会受益无穷!
  • 软件定义网络的发展历史 2008年,Nick McKeown 教授等人提出了OpenFlow 的概念,并于当年在ACM SIGCOMM 发表了题为《OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks》的论文,首次详细地介绍了OpenFlow 的概念。...

     

    • 软件定义网络的发展历史

    2008年,Nick McKeown 教授等人提出了OpenFlow 的概念,并于当年在ACM SIGCOMM 发表了题为《OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks》的论文,首次详细地介绍了OpenFlow 的概念。该篇论文除了阐述OpenFlow 的工作原理外,还列举了OpenFlow 几大应用场景。基于OpenFlow 为网络带来的可编程的特性,Nick McKeown教授和他的团队进一步提出了SDN(Software Defined Network,软件定义网络)的概念。2009年,SDN 概念入围Technology Review年度十大前沿技术,自此获得了学术界和工业界的广泛认可和大力支持。同年12月,OpenFlow规范发布了具有里程碑意义的可用于商业化产品的1.0版本。

    2011年3月,在Nick Mckeown教授等人的推动下,开放网络基金会ONF成立,主要致力于推动SDN架构、技术的规范和发展工作。ONF成员96家,其中创建该组织的核心会员有7家,分别是Google、Facebook、NTT、Verizon、德国电信、微软、雅虎。也是从这一年开始,传统公司如Cisco、HP和IBM以及初创公司Nicira、Plumgrid、Contrail等纷纷开始投资SDN。

    2012年,发生了两大SDN领域的收购,VMware以12亿美元收购额Nicira,Juniper以1.76亿美元收购Contrail。

    2013年,思科收以8.63亿美元收购Insieme。这些收购表明了各大公司非常看好SDN的发展前景。

    2014年,逐渐开始有公司声明在生产环境中应用了SDN。其中以Facebook最具有代表性,Facebook不仅公布了数据中心网络架构,还开源了FBOSS(交换机操作系统)和Wedge(TOR交换机)作为其主导的Open Compute Project的一部分。

    2015年,Google确认在其Jupiter & Andromeda项目里面采用SDN来管理大规模环境。Google指出,其SDN基于三个元素:白盒交换机,SDN控制器和Clos架构设计。这与Facebook的架构类似,大规模网络架构中,似乎都倾向于采用这些SDN元素构建网络。并且,具有一定研发实力的公司都倾向于自研自建网络架构,而不是完全依赖网络设备商。

    2017年,VMware 宣布其NSX 有2400+客户,带来10亿美元销售额。这是商用SDN领域披露的最大一笔销售额。

     

    • 软件定义网络的基本原理

    软件定义网络(Software Defined Network, 以下简称SDN )是一种新型的网络架构,它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离,从而通过集中的控制器中的软件平台去实现可编程化控制底层硬件,实现对网络资源灵活的按需调配。其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。在SDN网络中,网络设备只负责单纯的数据转发,可以采用通用的硬件;而原来负责控制的操作系统将提炼为独立的网络操作系统,负责对不同业务特性进行适配,而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。

    SDN提供一个可编程的集中式网络,其中包含 SDN 控制器、南向 API 和北向 API三部分。SDN 控制器 是网络的核心,提供针对整个网络的集中视图。南向 API 可将信息转发至网络中的交换机和路由器。北向 API 用于实现应用通信和服务部署。

    与传统网络相比,SDN的基本特征有三点:

    1. 控制与转发分离。转发平面由受控转发的设备组成,转发方式以及业务逻辑由运行在分离出去的控制面上的控制应用所控制。
    2. 控制平面与转发平面之间的开放接口。SDN 为控制平面提供开放可编程接口。通过这种方式,控制应用只需要关注自身逻辑,而不需要关注底层更多地实现细节。
    3. 逻辑上的集中控制。逻辑上集中的控制平面可以控制多个转发面设备,也就是控制整个物理网络,因而可以获得全局的网络状态视图,并根据该全局网络状态视图实现对网络的优化控制。

    SDN是一种革命性的变革,它解决了传统网络中无法避免的一些问题,包括缺乏灵活性、对需求变化的响应速度缓慢、无法实现网络的虚拟化以及高昂的成本等问题。在当前的网络架构下,网络运营商和企业无法快速提供新的业务,原因在于他们必须等待设备提供商以及标准化组织同意,并将新的功能纳入到专有的运行环境中才能实现。很显然这是一个漫长地等待过程,或许等到现有网络真正具备这一新的功能时,市场已经发生了很大变化。

    在上述这种情况下,SDN应运而生。SDN的本质是网络软件化,提升网络可编程能力,是一次网络架构的重构,而不是一种新特性、新功能。网络运营商和企业可以通过自己编写的软件轻松地决定网络功能。SDN可以让他们在灵活性、敏捷性以及虚拟化等方面更具主动性。通过OpenFlow的转发指令集将网络控制功能集中,网络可以被虚拟化,并被当成是一种逻辑上的资源,而非物理资源加以控制和管理。

    长期以来,通过命令行接口进行人工配置,一直在阻碍网络向虚拟化迈进,并且它还导致了运营成本高昂、网络升级时间较长无法满足业务需求、容易发生错误等问题。SDN使得一般的编程人员在通用服务器的通用操作系统上,利用通用的软件就能定义网络功能,让网络可编程化。SDN带来巨大的市场机遇,因为它可以满足不同客户需求、提供高度定制化的解决方案。这就使网络运营建立在开放软件的基础上,不需要依靠设备提供商的特定硬件和软件才能增设新功能。

    更为重要的是,某些网络功能的提供也变得异常简单,比如组播和负载均衡功能的实现等。另外,拓扑结构的限制也将消失。比如在传统数据中心中,由于树形拓扑导致的流量被限制等问题也将得到解决。

    总的来说,SDN所能提供的五大优点如下:

    1. SDN为网络的使用、控制以及如何创收提供了更多的灵活性。
    2. SDN加快了新业务引入的速度。网络运营商可以通过可控的软件部署相关功能,再不必像以前那样等待某个设备提供商在其专有设备中加入相应方案。
    3. SDN降低了网络的运营费用,也降低了出错率,原因在于实现了网络的自动化部署和运维故障诊断,减少了网络的人工干预。
    4. SDN有助于实现网络的虚拟化,从而实现了网络的计算和存储资源的整合,最终使得只要通过一些简单的软件工具组合,就能实现对整个网络的控制和管理。
    5. SDN让网络乃至所有IT系统更好地以业务目标为导向。

     

    • SDN的未来发展趋势

    针对网络的主要参与实体进行梳理后,SDN未来的应用对象将主要集中在电信运营商、政府及企业客户、数据中心服务商以及互联网公司。应用场景主要聚焦于数据中心网络、数据中心的互联、政企网络、电信运营商网络以及互联网公司业务部署。

    1、SDN在数据中心网络的应用

    数据中心网络SDN化的需求主要表现在海量的虚拟租户、多路径转发、VM(虚拟机)的智能部署和迁移、网络集中自动化管理、绿色节能、数据中心能力开放等几个方面。SDN控制逻辑集中的特点可充分满足网络集中自动化管理、多路径转发、绿色节能等方面的要求;同时,SDN网络能力开放化和虚拟化也可充分满足数据中心能力开放、VM的智能部署和迁移、海量虚拟租户的需求。

    数据中心的建设和维护一般统一由数据中心运营商或ICP/ISP维护,具有相对的封闭性,可统一规划、部署和升级改造,SDN在其中部署的可行性高。数据中心网络是SDN目前最为明确的应用场景之一,也是最有前景的应用场景之一。

    2、SDN在数据中心互联的应用

    数据中心之间互联的网络具有流量大、突发性强、周期性强等特点,需要网络具备多路径转发与负载均衡、网络带宽按需提供、绿色节能、集中管理和控制的能力。引入SDN的网络可通过部署统一的控制器来收集各数据中心之间的流量需求,进而进行统一的计算和调度、实施带宽的灵活按需分配、最大程度优化网络、提升资源利用率。

    3、SDN在政企网络中的应用

    政府及企业网络的业务类型丰富,网络设备功能复杂、类型多,对网络的安全性要求高,需要集中的管理和控制,需要网络的灵活性高,且能满足定制化需求。

    SDN转发与控制分离的架构,可使得网络设备通用化、简单化。SDN将复杂的业务功能剥离,由上层应用服务器实现,不仅可以降低设备硬件成本,更可使得企业网络更加简化,层次更加清晰。同时,SDN控制的逻辑集中,可以实现企业网络的集中管理与控制,企业的安全策略集中部署和管理,更可以在控制器或上层应用灵活定制网络功能,更好满足企业网络的需求。

    由于企业网络一般由企业自己的信息化部门负责建设、管理和维护,具有封闭性,可统一规划、部署和升级改造,SDN部署的可行性较高。

    4、SDN在电信运营商网络的应用

    电信运营商网络包括了宽带接入层、城域层、骨干层等层面。具体的网络还可分为有线网络和无线网络,网络存在多种方式,如传输网、数据网、交换网等。总的来说,电信运营商网络具有覆盖范围大、网络复杂、网络安全可靠性要求高、涉及的网络制式多、多厂商共存等特点。

    SDN的转发与控制分离特点可有效实现设备的逐步融合,降低设备硬件成本。SDN的控制逻辑集中特点可逐步实现网络的集中化管理和全局优化,有效提升运营效率,提供端到端的网络服务;SDN的网络能力虚拟化和开放化,也有利于电信运营商网络向智能化,开放化发展,发展更丰富的网络服务,增加收入。

    目前NTT和德国电信都开始试验部署SDN,其中NTT搭建了横跨日本和美国的试验环境,实现网络虚拟化,并建立跨数据中心的WAN网络;而德国电信已在云数据中心、无线、固定等接入环境使用SDN。

    但是,SDN技术目前尚不够成熟,标准化程度也不够高。大范围、大量网络设备的管理问题,超大规模SDN控制器的安全性和稳定性问题,多厂商的协同和互通问题,不同网络层次/制式的协同和对接问题等均需要尽快得到解决。目前SDN技术在电信运营商网络大规模应用还难以实现,但可在局部网络或特定应用场景逐步使用,如移动回传网络场景、分组与光网络的协同场景等。

    6、SDN在互联网公司业务部署中的应用

    网络的终极意义在于为上层应用提供网络服务,承载上层应用。互联网公司业务基于SDN架构部署,将是SDN的重要应用场景。

    SDN具有网络能力开放的特点,通过SDN控制器的北向接口,向上层应用提供标准化、规范化的网络能力接口,为上层应用提供网络能力服务。ICP/ISP可根据需要获得相应的网络服务,有效提升最终用户的业务体验。

    国内企业如腾讯、百度等都在加快SDN的实验室部署,例如,腾讯正利用SDN实现差异化的路径计算、流量控制和服务,为用户提供更好体验。

     

    • 总结

    在SDN技术迅速发展过程中,以网络运营商与IT产业为主的ONF组织是主要的推动者,ONF不定期地发布技术报告与技术白皮书,制定相关的标准规范并进行组织测试。另一方面来自通讯设备商和通讯服务运营商的配合也不可或缺,设备厂商和运营商希望利用SDN获得API,让网络设备得以进行控制的特性,针对IDC和云端应用服务进行SDN网络的部署,同时也在寻找SDN在云端网络和通讯网路未来的应用发展方向,期望使用者得以获得最佳服务层级的存取行为。

    SDN全新的概念将对传统网络造成冲击,现今网络设备并不兼容于OpenFlow功能,所以未来将采取渐进式部署具有OpenFlow功能的设备。网络设备商或芯片商未来也将采用具备网络虚拟化及云端运算平台能力的软件,后续SDN关键性的软件应用与硬体设备整合的技术,将成为商用化的核心价值。

     

    • 参考文献
    1. SDN入门科普.http://network.51cto.com/network/content2013/SDNkepu/
    2. 李祥敬.软件定义网络SDN的现状以及发展趋势[EB/OL].http://net.yesky.com/enterprise/187/53255687.shtml,2015-03-17
    3. 软件定义网络.Cisco.https://www.cisco.com/c/zh_cn/solutions/software-defined-networking/overview.html?dtid=osscdc000357
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  • 有目录完整版的软件定义网络核心原理与应用实践
  • 软件定义网络核心原理与应用实践_有目录完整版.part1 软件定义网络方面国内的权威著作。院士编写。内容详尽。易于上手。
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    关于锐捷网络技能大赛软件定义网络部分题目分析与探讨

    声明:写这些比赛的文章只是便于有些地区上进同学学习,博主本人只是出于好心,因此,博主没有对个人服务的义务,更何况一分钱都得不到,之所以这样讲是因为某些加我问问题的同学态度恶劣,因此我删除了很多地方我本人的联系方式,这个比赛本身和我一点关系都没有,只与你自己个人学习能力有关,看不看得懂和我一点关系都没有,懂的人自然都懂,我尽力了,你们随意!
    相关链接
    锐捷“2019年全国职业院校技能大赛”高职组计算机网络应用竞赛竞赛样题A卷(软件定义网络部分答案参考)
    锐捷“2019年全国职业院校技能大赛”高职组计算机网络应用竞赛竞赛样题B卷(软件定义网络部分答案参考)
    锐捷“2019年全国职业院校技能大赛”高职组计算机网络应用竞赛竞赛样题C卷(软件定义网络部分答案参考)
    锐捷“2019年全国职业院校技能大赛”高职组计算机网络应用竞赛竞赛样题D卷(软件定义网络部分答案参考)
    锐捷“2019年全国职业院校技能大赛”高职组计算机网络应用竞赛竞赛样题E~J卷(软件定义网络部分答案参考)
    关于锐捷网络技能大赛软件定义网络部分题目分析与探讨

    下面三个都开源在Github上 对参加网络技能大赛的同学帮助较大
    希望看到的人能给我点个star 给予更多同学帮助 谢谢大家

    锐捷网络技能大赛使用到的公共资料

    全国各省市网络技能大赛比赛样题/评分标准/解题过程

    课程设计与毕业设计

    通过这两天工作闲暇之余做做锐捷的题目发现还是比较简单的
    前几篇博客做了一下2019年全部的样题,我在使用mininet构建拓扑图的时候都使用了自定义拓扑
    因为如果我们要深入构建各种各样的拓扑图不用自定义拓扑是做不出来的
    当然,比赛的题目其实不用这么麻烦的
    例如这个拓扑图
    在这里插入图片描述
    用tree构建就可以了
    在这里插入图片描述
    在如下面这个拓扑图
    在这里插入图片描述
    可以用single构建
    在这里插入图片描述
    再如更简单的拓扑图(2018年国赛样题中有)甚至用tree和single都行
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    我们构建一个稍微复杂点的,下面这个拓扑在ovs1上面也链接了一台pc,那么tree和single就做不到了,我么就可以使用自定义拓扑
    在这里插入图片描述
    参考代码如下

    """Custom topology example
    
    Two directly connected switches plus a host for each switch:
    
       host --- switch --- switch --- host
    
    Adding the 'topos' dict with a key/value pair to generate our newly defined
    topology enables one to pass in '--topo=mytopo' from the command line.
    """
    
    from mininet.topo import Topo
    
    class MyTopo( Topo ):
        "Simple topology example."
    
        def __init__( self ):
            "Create custom topo."
    
            # Initialize topology
            Topo.__init__( self )
            ovs1 = self.addSwitch( 's1' )
            ovs2 = self.addSwitch( 's2' )
            ovs3 = self.addSwitch( 's3' )
            ovs1_h1 = self.addHost( 'h0' )
            ovs2_h1 = self.addHost( 'h1' )
            ovs2_h2 = self.addHost( 'h2' )
            ovs3_h1 = self.addHost( 'h3' )
            ovs3_h2 = self.addHost( 'h4' )
            # Add hosts and switches
            #leftHost = self.addHost( 'h1' )
            #rightHost = self.addHost( 'h2' )
            #leftSwitch = self.addSwitch( 's3' )
            #rightSwitch = self.addSwitch( 's4' )
    
            # Add links
            self.addLink( ovs1, ovs2 )
            self.addLink( ovs1, ovs3 )
            self.addLink( ovs2, ovs2_h1 )
            self.addLink( ovs2, ovs2_h2 )
            self.addLink( ovs3, ovs3_h1 )
            self.addLink( ovs3, ovs3_h2 )
    
    topos = { 'mytopo': ( lambda: MyTopo() ) }
    

    这很容易,很多不知道的都可以在官网上找到答案
    在这里插入图片描述
    今天就暂时到这里,改日再探讨ovs下发流表

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  • 软件定义网络核心原理与应用实践_有目录完整版.part2 软件定义网络方面国内的权威著作。院士编写。内容详尽。易于上手。
  • 软件定义网络(Software Defined Network, SDN)在InfoWorld于2011年11月公布的将影响未来10年的十项新技术中排名第二。2012年7月,SDN代表厂商Nicira被VMware以12.6亿美元收购,随后Google宣布成功在其全球10个IDC...

    软件定义网络(Software Defined Network, SDN)在InfoWorld于2011年11月公布的将影响未来10年的十项新技术中排名第二。2012年7月,SDN代表厂商Nicira被VMware以12.6亿美元收购,随后Google宣布成功在其全球10个IDC网络中部署SDN,这促使SDN引起业界的强烈关注。到底SDN与传统网络架构有何区别?其带来哪些颠覆性创新?

    现有网络中,对流量的控制和转发都依赖于网络设备实现,且设备中集成了与业务特性紧耦合的操作系统和专用硬件,这些操作系统和专用硬件都是各个厂家自己开发和设计的。

    SDN是一种新型的网络架构,它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离,从而通过集中的控制器中的软件平台去实现可编程化控制底层硬件,实现对网络资源灵活的按需调配。在SDN网络中,网络设备只负责单纯的数据转发,可以采用通用的硬件;而原来负责控制的操作系统将提炼为独立的网络操作系统,负责对不同业务特性进行适配,而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。

    如下图所示,与传统网络相比,SDN的基本特征有3点:

    控制与转发分离。转发平面由受控转发的设备组成,转发方式以及业务逻辑由运行在分离出去的控制面上的控制应用所控制。

    控制平面与转发平面之间的开放接口。SDN 为控制平面提供开放可编程接口。通过这种方式,控制应用只需要关注自身逻辑,而不需要关注底层更多的实现细节。

    逻辑上的集中控制。逻辑上集中的控制平面可以控制多个转发面设备,也就是控制整个物理网络,因而可以获得全局的网络状态视图,并根据该全局网络状态视图实现对网络的优化控制。

    SDN的典型架构共分三层,最上层为应用层,包括各种不同的业务和应用;中间的控制层主要负责处理数据平面资源的编排,维护网络拓扑、状态信息等;最底层的基础设施层负责基于流表的数据处理、转发和状态收集。SDN本质上具有“控制和转发分离”、“设备资源虚拟化”和“通用硬件及软件可编程”三大特性,这至少带来了以下好处。

    第一,设备硬件归一化,硬件只关注转发和存储能力,与业务特性解耦,可以采用相对廉价的商用的架构来实现。

    第二, 网络的智能性全部由软件实现,网络设备的种类及功能由软件配置而定,对网络的操作控制和运行由服务器作为网络操作系统(NOS)来完成。

    第三, 对业务响应相对更快,可以定制各种网络参数,如路由、安全、策略、QoS、流量工程等,并实时配置到网络中,开通具体业务的时间将缩短。

    细数SDN的五大价值

    在SDN已经成为网络新时代的前沿技术和新兴产业的当下,SDN将给传统网络带来怎样的冲击和价值?“SDN带来快捷的服务配置,组网灵活等优势。”这可能是很多软件定义网络(SDN)提供商的炒作。到目前为止,已经有太多的SDN言论,但有真正的实践还很少,这项新兴技术能否给企业带来效益?

    如图所示,SDN将控制平面从网络交换机和路由器中的数据平面分离出来,SDN控制器实现网络拓扑的收集、路由的计算、流表的生成及下发、网络的管理与控制等功能,网络层设备仅负责流量的转发及策略的执行。转发与控制分离带来了控制逻辑集中,SDN控制器拥有网络的全局静态拓扑、全网的动态转发表信息、全网络的资源利用率、故障状态等,从而也开放了网络能力,通过集中的SDN控制器实现网络资源的统一管理、整合以及虚拟化后,采用规范化的北向接口为上层应用提供按需的网络资源及服务,实现网络能力开放,按需提供。

    SDN是一种革命性的变革,它解决了传统网络中无法避免的一些问题,包括缺乏灵活性、对需求变化的响应速度缓慢、无法实现网络的虚拟化以及高昂的成本等。在当前的网络架构下,网络运营商和企业无法快速提供新的业务,原因在于他们必须等待设备提供商以及标准化组织同意,并将新的功能纳入到专有的运行环境中才能实现。很显然这是一个漫长的等待过程,或许等到现有网络真正具备这一新的功能时,市场已经发生了很大变化。

    有了SDN,形势则发生了改变。网络运营商和企业可以通过自己编写的软件轻松地决定网络功能。SDN可以让他们在灵活性、敏捷性以及虚拟化等方面更具主动性。SDN可以帮助网络运营商和企业,只要通过普通的软件就能随时提供新的业务。通过OpenFlow的转发指令集将网络控制功能集中,网络可以被虚拟化,并被当成是一种逻辑上的资源,而非物理资源加以控制和管理。

    SDN通过消除应用和特定网络细节——比如端口和地址之间的关联,使得无需花费时间和金钱重新编写应用和人工配置网络设备即可升级网络的物理平面成为可能。

    长期以来,通过命令行接口进行人工配置,一直在阻碍网络向虚拟化迈进,并且它还导致了运营成本高昂、网络升级时间较长无法满足业务需求、容易发生错误等问题。SDN使得一般的编程人员在通用服务器的通用操作系统上,利用通用的软件就能定义网络功能,让网络可编程化。SDN带来巨大的市场机遇,因为它可以满足不同客户需求、提供高度定制化的解决方案。这就使网络运营建立在开放软件的基础上,不需要依靠设备提供商的特定硬件和软件才能增设新功能。

    更为重要的是,某些网络功能的提供也变得异常简单,比如组播和负载均衡功能的实现等。另外,拓扑结构的限制也将消失。比如在传统数据中心中,由于树形拓扑导致的、占统治地位的东西像流量被限制的问题也将得到解决。

    总结来说,SDN所能提供的五大好处如下:

    第一、SDN为网络的使用、控制以及如何创收提供了更多的灵活性。

    第二、SDN加快了新业务引入的速度。网络运营商可以通过可控的软件部署相关功能,而不必像以前那样等待某个设备提供商在其专有设备中加入相应方案。

    第三、SDN降低了网络的运营费用,也降低了出错率,原因在于实现了网络的自动化部署和运维故障诊断,减少了网络的人工干预。

    第四、SDN有助于实现网络的虚拟化,从而实现了网络的计算和存储资源的整合,最终使得只要通过一些简单的软件工具组合,就能实现对整个网络的控制和管理。

    第五、SDN让网络乃至所有IT系统更好地以业务目标为导向。

    SDN应用场景探讨与分析


    SDN的应用场景与SDN技术本身的特点有很大的相关性,研究SDN的应用场景首先需要对SDN技术特点进行分析。

    SDN的主要技术特点

    SDN的主要技术特点体现在3方面。

    ● 转发与控制分离。SDN具有转发与控制分离的特点,采用SDN控制器实现网络拓扑的收集、路由的计算、流表的生成及下发、网络的管理与控制等功能;而网络层设备仅负责流量的转发及策略的执行。通过这种方式可使得网络系统的转发面和控制面独立发展,转发面向通用化、简单化发展,成本可逐步降低;控制面可向集中化、统一化发展,具有更强的性能和容量。

    ● 控制逻辑集中。转发与控制分离之后,使得控制面向集中化发展。控制面的集中化,使得SDN控制器拥有网络的全局静态拓扑,全网的动态转发表信息,全网络的资源利用率,故障状态等。因此,SDN控制器可实现基于网络级别的统一管理、控制和优化,更可依托全局的拓扑的动态转发信息帮助实现快速的故障定位和排除,提高运营效率。

    ● 网络能力开放化。SDN还有一个重要特征是支持网络能力开放化。通过集中的SDN控制器实现网络资源的统一管理、整合以及虚拟化后,采用规范化的北向接口为上层应用提供按需分配的网络资源及服务,进而实现网络能力开放。这样的方式打破了现有网络对业务封闭的问题,是一种突破性的创新。

    SDN控制与转发分离的特点,使得设备的硬件通用化、简单化,设备的硬件成本可大幅降低,可促进SDN的应用;但由于设备硬件的变化,转发流表的变化也存在SDN设备与现有网络设备的兼容问题,在一定时期内可能限制SDN在大规模网络中的应用。

    SDN控制逻辑集中的特点,使得SDN控制器拥有网络全局拓扑和状态,可实施全局优化,提供网络端到端的部署、保障、检测等手段;同时,SDN控制器可集中控制不同层次的网络,实现网络的多层多域协同与优化,如:分组网络与光网络的联合调度。

    SDN网络能力开放化的特点,使得网络可编程,易快捷提供的应用服务,网络不再仅仅是基础设施,更是一种服务,SDN的应用范围得到了进一步的拓展。

    SDN的五大应用场景

    针对网络的主要参与实体进行梳理后,SDN的应用场景基本聚焦到电信运营商、政府及企业客户、数据中心服务商以及互联网公司。关注的SDN应用场景主要聚焦在:数据中心网络、数据中心间的互联、政企网络、电信运营商网络、互联网公司业务部署。

    场景1:SDN在数据中心网络的应用

    数据中心网络SDN化的需求主要表现在海量的虚拟租户、多路径转发、VM(虚拟机)的智能部署和迁移、网络集中自动化管理、绿色节能、数据中心能力开放等几个方面。

    SDN控制逻辑集中的特点可充分满足网络集中自动化管理、多路径转发、绿色节能等方面的要求;SDN网络能力开放化和虚拟化可充分满足数据中心能力开放、VM的智能部署和迁移、海量虚拟租户的需求。

    数据中心的建设和维护一般统一由数据中心运营商或ICP/ISP维护,具有相对的封闭性,可统一规划、部署和升级改造,SDN在其中部署的可行性高。数据中心网络是SDN目前最为明确的应用场景之一,也是最有前景的应用场景之一。

    场景2:SDN在数据中心互联的应用

    数据中心之间互联网的网络具有流量大、突发性强、周期性强等特点,需要网络具备多路径转发与负载均衡、网络带宽按需提供、绿色节能、集中管理和控制的能力。如下图所示的SDN技术在多数据中心互联场景下的应用架构图所示,引入SDN的网络可通过部署统一的控制器来收集各数据中心之间的流量需求,进而进行统一的计算和调度、实施带宽的灵活按需分配、最大程度优化网络、提升资源利用率。

    目前Google已经在其数据中心之间应用了SDN技术,将数据中心之间的链路利用率提升至接近100%,成效显著。

    场景3:SDN在政企网络中的应用

    政府及企业网络的业务类型多,网络设备功能复杂、类型多,对网络的安全性要求高,需要集中的管理和控制,需要网络的灵活性高,且能满足定制化需求。

    SDN转发与控制分离的架构,可使得网络设备通用化、简单化。SDN将复杂的业务功能剥离,由上层应用服务器实现,不仅可以降低设备硬件成本,更可使得企业网络更加简化,层次更加清晰。同时,SDN控制的逻辑集中,可以实现企业网络的集中管理与控制,企业的安全策略集中部署和管理,更可以在控制器或上层应用灵活定制网络功能,更好满足企业网络的需求。

    由于企业网络一般由企业自己的信息化部门复杂建设、管理和维护,具有封闭性,可统一规划、部署和升级改造,SDN部署的可行性高。

    场景4:SDN在电信运营商网络的应用

    电信运营商网络包括了宽带接入层、城域层、骨干层等层面。具体的网络还可分为有线网络和无线网络,网络存在多种方式,如传输网、数据网、交换网等。总的来说,电信运营商网络具有覆盖范围大、网络复杂、网络安全可靠性要求高、涉及的网络制式多、多厂商共存等特点。

    SDN的转发与控制分离特点可有效实现设备的逐步融合,降低设备硬件成本。SDN的控制逻辑集中特点可逐步实现网络的集中化管理和全局优化,有效提升运营效率,提供端到端的网络服务;SDN的网络能力虚拟化和开放化,也有利于电信运营商网络向智能化,开放化发展,发展更丰富的网络服务,增加收入。

    例如NTT和德国电信都开始试验部署SDN,其中NTT搭建了很快日本和美国的试验环境,实现网恋过虚拟化,并故那里跨数据中心的WAN网络;而德国电信在云数据中心、无线、固定等接入环境使用SDN。

    但是,SDN技术目前尚不够成熟,标准化程度也不够高。大范围、大量网络设备的管理问题,超大规模SDN控制器的安全性和稳定性问题,多厂商的协同和互通问题,不同网络层次/制式的协同和对接问题等均需要尽快得到解决。目前SDN技术在电信运营商网络大规模应用还难以实现,但可在局部网络或特定应用场景逐步使用,如移动回传网络场景、分组与光网络的协同场景等。

    场景5:SDN在互联网公司业务部署中的应用

    SDN即软件定义网络,然而笔者认为SDN的研究重点不应放在软件如何定义网络,而应在于如何开放网络能力。网络的终极意义在于为上层应用提供网络服务,承载上层应用。NaaS是网络的最终归宿。互联网公司业务基于SDN架构部署,将是SDN的重要应用场景。

    SDN具有网络能力开放的特点,通过SDN控制器的北向接口,向上层应用提供标准化、规范化的网络能力接口,为上层应用提供网络能力服务。ICP/ISP可根据需要获得相应的网络服务,有效提升最终用户的业务体验。

    国内企业如腾讯、百度等都在加快SDN的实验室部署,例如腾讯,利用SDN实现差异化的路径计算、流量控制和服务,为用户提供更好体验。

    SDN驱动力

    SDN转发和控制分离的特点可有效降低设备硬件成本;控制逻辑集中的特点可使得网络具有全局的视图实现全局优化,实现多网融合和集中管控;网络能力开放化可促进更多的业务创新和网络服务创新。这三大驱动力推动着SDN的发展,也使得SDN有了更多的应用场景。

    目前,SDN技术尚不够成熟,适合在相对简单、相对封闭的网络中,如数据中心网络、企业网络中应用;后续随着技术的成熟和标准化,预计将会在电信运营商网络中得到规模应用。



    http://network.51cto.com/network/content2013/SDNkepu/

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                       浅谈软件定义网络(SDN)技术研究现状和发展趋势

    友情全文PDF链接:https://download.csdn.net/download/Dustin_Du/12155709

     

    长久以来,硬件在网络世界中保持着至高无上的地位。直到2008年斯坦福大学的学者提出 OpenFlow[1],并于2009年将其扩展为 SDN(software-defined networking)概念[2]之后,软件定义网络概念逐渐进入人们的视野,并作为一种新思维模式的突破慢慢改变着网络世界的格局。SDN是一种将网络控制平面与转发平面分开的技术,使得控制平面和数据平面可以独立演进,此外还设计了逻辑集中的、开放的、可编程的控制平面以及统一的、标准化的南向接口,实现了更加自动化的配置和基于策略的网络资源管理。SDN自提出以来,相关研究和产业化应用迅速展开,为未来网络的创新突破提供了新的方向。2012年4月,谷歌宣布其骨干网络整体运行在 Openflow 上,已经证明 SDN 逐步从学术概念走向实际应用。2015年,Google确认在其Jupiter & Andromeda项目里面采用SDN来管理大规模环境,并且当时具有一定研发实力的公司都逐渐倾向于自研自建网络架构,而不是完全依赖网络设备商,证明了SDN技术已经在一些大公司的实验室中逐渐发展成熟。特别是16年以来,SDN技术不断深入商业化市场并给投入公司带来了超乎预期的利润,典型的如“VMware 宣布其NSX 有2400+客户,带来了10亿美元销售额”这一重大事件。自21世纪以来,移动数据、物联网、大数据和云计算4个领域的兴起与发展,使得现代网络应用类型急剧丰富,网络规模迅速膨胀,网络需求不断增加。而作为现代计算机网络主体的互联网,其管控能力有限的弊病逐渐凸显出来,此外“新问题-打补丁-新问题”现象循环往复的出现使得当代的网络核心即路由器的功能和结构日益复杂,上述种种现象说明现有的传统网络体系结构亟待革新,而SDN作为一种理想的解决方案则顺应时代而生。

    本文第1节首先论述SDN概念的诞生与发展,以此引出SDN分层的体系结构,并将SDN与传统网络架构进行对比以及优势分析。第2节对 SDN 数据层和控制层的关键技术进行详细阐述。第3节论述了SDN在现代比较流行的几种应用。第4节针对未来发展趋势提出见解。最后给出本文结论。

    1 SDN体系架构

    1.1概念介绍

    随着网络的快速发展,传统互联网出现了如传统网络配置复杂度高等诸多问题[3],这些问题说明网络架构需要革新,可编程网络的相关研究为SDN的产生提供了可参考的理论依据[4]。主动网络[5,6]允许数据包携带用户程序,并能够由网络设备自动执行。用户可以通过编程方式动态地配置网络,达到了方便管理网络的目的。然而由于需求低、协议兼容性差等问题,并未在工业界实际部署。4D架构[7,8]将可编程的决策平面(即控制层)从数据平面分离,使控制平面逻辑中心化与自动化,其设计思想产生SDN控制器的雏形。

    SDN作为一种新型的网络架构,起源于当时的clean slate研究课题,自诞生以来,不断得到发展完善。SDN的核心技术是OpenFlow技术,实现了网络数据与网络设备的控制分离,极大促进了网络流量的可控性,从而更好地为应用提供更好网络应用。任何技术的产生和应用都有其技术背景,而软件定义网络技术则是为了解决当前网络中控制软件与网络设备的关联性,实现数据和设备的解耦,简化网络控制管理,促进网络部署速度,使得网络架构能够快速的进行迭代应用,同时提供了更为便捷以及开放的网络应用运行平台。总之,软件定义网络是对当前臃肿不堪的网络创新设计,并提供了广为广阔的网络应用平台。
           软件定义网络是由三层架构予以实现的,从上到下依次分为应用层(APP)、中间控制层以及底层设施。其中应用层主要是用下层接口来提供各种网络应用以及业务处理功能,中间控制层则是对数据平面资源的再整合,对网络拓扑的处理;最为底层主要包含了各种网络设备,主要是进行 FLOW 数据的处理、转发。软件定义网络与编程领域中的分层思想有异曲同工之妙,实现了控制转发过程的解耦。同时SDN还实现了硬件资源的虚拟化,通过编程的方式实现控制硬件设备。从此,网络设备以及网络处理控制将不再局限于各大具有绝对话语权的网络设备生产厂商,而是由通用性较强的软件系统来予以实现,从而提升了网络管理的便捷性。基于上述的因素,SDN技术被称为影响未来十年的创新型技术,目前各大网络信息公司都积极的部署其自身的SDN应用,为实现高可灵活性的网络控制进行前沿性的实验以及技术积累。

     

    1.2 体系结构

    SDN架构[9]最先由开放网络基金会提出,并已经得到学术界和产业界的普遍认可。除此之外,针对电信运营商网络, ETSI(European TelecommunicationsStandards Institute,欧洲电信标准化协会)提出的NFV(Netwrko Function Virtualization,网络功能虚拟化)架构[10]也已得到产业界的支持。开放网络基金会发布的SDN架构如图1所示,从下到上包括三个平面,即数据平面、控制平面和应用平面。控制平面和数据平面之间利用CDPI( Control-Data-Plane Interface,控制数据平面接口)进行通信。Open Flow协议[11]当前被作为控制数据平面接口统一的标准接口。控制平面和应用平面之间的利用NBI(NorthBound Interface,北向接口)进行通信。数据平面主要由交换机等网络单元构成,这些网络单元通过基于不同策略构建的网络数据通路进行连接。在数据平面,仅基于控制器分发的策略对数据包进行快速转发,以适应用户日益增长的流量需求。控制平面主要由涵盖控制器逻辑的SDN控制器组成,负责控制逻辑规则制定和管理全网视图,使得运营商能够方便地进行网络配置和新协议的部署。控制器能够为运营商等第三方提供便于使用的北向接口,该接口能够根据租户的具体需求进行定制开发,以使租户能够较为方便地定制特色私有化应用。应用平面的组成为各种各样基于SDN实现的网络应用,通过简单的编程,租户即可实现新应用的快速部署,而不需要去关注底层硬件设备的技术细节。控制数据平面接口主要负责将转发策略从网络操作系统分发到各个网络设备,同时可以进行不同厂商和型号的匹配。

    SDN给运营商的发展带来诸多机遇。首先,运营商网络带宽利用率将大幅度提高。例如,传统企业的广域网平均利用率只有40%,而谷歌公司将SDN技术运用到其内部广域网后,带宽利用率提高到了90%以上,带宽利用率的提高将降低运营商的服务成本。其次,SDN新网络服务的部署周期将大大缩短。SDN通过将传统网络设备的硬件和软件分离,从而实现了网络功能的更新独立于硬件之外,因此软件和通用交换机等设备进行联合足以取代原有管道设备,可以更方便地对设备进行升级以及对网络应用进行拓展。同时,SDN技术方便运营商对基础设施进行管理,通过单个设备即可控制所有网络组件,物理和虚拟设备都可以通过单个API进行控制,使得网络管理员的生活更加轻松。由于虚拟化、云计算和移动设备的迅猛发展给信息安全带来了严峻的挑战,而SDN控制器提供单点控制,可以在整个组织中分发信息安全策略和规则,另外SDN控制器还提供了一个附加点,可以放置安全策略来解决特定的软件和应用程序漏洞,大大提高了整体网络的安全性。此外,SDN技术具有一定的可扩展性,由于使用的协议基于开放标准,程序员可以编写公共接口并管理多个设备,而无需了解网络上每个设备的复杂功能,更加容易满足针对个性化用户的需求。

                                                                                  图1 SDN体系结构

    1.3 软件定义网络对比传统网络架构以及优势分析

    较之传统的网络架构,软件定义网络与之在许多方面都有着较大的差异,如表1所示。除此之外,从软件定义网络的硬件方式来看,其硬件仅仅实现了存储转发功能,因此其设备的廉价性优势可以充分的得以发挥,统一化和标准化的硬件设备成为软件定义网络的大趋势;从软件角度来看,软件定义网络是基于虚拟化网络资源设备的操作系统予以实现的,可以根据网络参数,实现更加个性化和优质化的网络服务,这是传统网络不具备的全局性控制优势。

                                                                          表 SDN 与传统网络的比较

    项目

    传统网络

    SDN

    网络设备

    传统路由器和交换机

    OpenFLow交换机

    数据转发控制

    分布式控制

    逻辑上集中式控制

    是否分离

    控制平面和数据平面紧耦合

    控制平面与数据平面分离

    是否可编程

    一般不具有编程接口

    具有开放的可编程接口

    是否虚化

    所有设备都是物理设备

    物理的、 虚化的、 软化的设备

    安全态势

    向多个设备发送信息进行综合评估

    实时从控制器获取全局安全态势信息

     

    软件定义网络使得新型网络使用更加灵活。软件定义网络在网络架构部署完成之后,所需要的管理控制、网络平台以及接口的应用都是建立在网络操作系统的基础之上的,用户可以根据自身的需求进行核心网络功能的高度软件化定制,使得整个网络应用层的使用、控制具有较高的灵活性。其次,软件定义网络有效降低了网络管理和营运开销,该技术对于网络设备的要求有所降低,仅仅需要实现控制转发即可,而不必过分关注于其他控制管理功能,这使得底层的网络设备可以进行标准化、统一化的设计生产,有利于当前网络设备近乎垄断的现状;同时利用软件定义网络的基本模式,网络在运营部署过程中基本实现了自动化的部署,一旦发生了运维故障,也可以实现故障自主诊断,这是一种高度自动化且具有创新意义的网络管理运营模式,极大降低了人工成本,有效降低了营运开销。再次,软件定义网络实现了网络层次的虚拟化技术,这与当前主流云计算技术所依赖的虚拟化技术具有高度的一致性。借助于底层的网络虚拟化技术,再整合网络中的计算资源和存储资源,能够极其方便地实现更高层次云计算网络。因此,软件定义网络改变了整个网络的服务模式,颠覆了传统网络功能,对于未来计算机信息服务业务具有革命性的意义。

    2 数据层和控制层关键技术研究

    2.1数据层关键技术研究

    数据层的研究主要围绕交换机设计和转发策略设计两个方面展开。钟文清[12]等人对数据层交换机设计、转发策略设计、控制层控制器设计、控制层特性取舍所面临的问题进行了探索和研究,并基于交换机设计所依据的可扩展、快速转发原则和转发策略更新一致性的设计目标提出两种改进方法。
    (1)交换机设计
           在SDN架构中,交换机位于数据层,作用主要是完成对数据流的转发。在交换机设计时,基于硬实现的方式转发速率快,但是存在进行转发策略匹配时过于严格、动作集元素体量太少等问题。因此,如何使交换机在达到一定转发速率的同时能够保持一定的灵活性,是交换机设计的关键挑战之一。针对上述挑战,所提出的两种改进方法如下:
        1)可重配匹配表的方法。为了根据需要重置数据层,需要满足四方面的要求:第一,能够根据需要变化或者新添域定义;第二,在硬件资源允许的条件下,能够指定流表的宽度、深度等特性;第三,支付新行为创建;第四,在对数据包的处理过程中,支持任意放置数据包的位置及指定传输端口。理想的模型如图2所示。
        图2中输出队列可以通过软件的方式进行定义,这种可定义的特性主要是:由解析器来完成添加域的操作,之后由逻辑匹配部件来对解析器添加的域进行匹配工作以及新的动作的完成。以上操作实现了路由的过程,这种通过软件模拟路由过程的方式,能够弥补硬件无法根据数据自助选择策略的缺陷,可以在不是规定协议、不变更硬件前提下,进行自主策略选择以及数据处理。
        2)基于硬件分层的方法。基本思想是通过对交换机进行分层,提供高效、灵活的多表流水线业务。该方法将交换机分解为三层,最上面一层为软数据层,通过策略更新来实现对任何新协议的部署;最下面一层为硬数据层,具有相对固定、转发效率较高的特点;中部的一层为流适配层,主要承担软数据层和硬数据层之间的数据通信。具体工作过程如下:若控制器进行策略下发,软数据层将这些策略进行存储,进而形成具有N个阶段的流表。硬数据层通过策略的高速匹配完成对应的转发行为。中间层充当中介,将软件和硬件两个层次中的策略进行无缝的映射,也就是把相对灵活的N阶流表映射成为硬件可以识别的N阶段流表。为了完成该映射过程,首先,流适配层需要对软件数据层的全部策略进行核查;其次,通过该完整的策略将N阶段的流表映射成为1阶段的流表;最后,把该1阶段流表映射成为M阶段流表,并进一步将其分发给硬件数据层。基于这种无缝映射,可以较完整地解决交换机的硬件与控制器两者之间多表流水线技术不兼容的问题。
    (2)转发策略设计
          SDN支持较低抽象水平的方式对策略进行更新,例如,由管理人员手动进行更新,该方式容易造成失误,导致转发策略的不一致。即使没有失误,若网络中部分交换机的转发策略已更新,而部分交换机的转发策略尚未更新,也会导致转发策略的不一致。此外,网络节点失效也会造成转发策略的不一致。将较低层次的配置抽象为较高层次的管理方式是解决这个问题的方式之一。该方式具有两个步骤:第一步,在有更新策略需求时,控制器首先处理已完成旧策略下数据流处理任务对应交换机的更新;第二步,若所有交换机策略更新都已完成,则视为更新策略成功,否则更新策略失败。基于这种处理的方式,新策略对应数据的处理要等到旧策略数据处理完毕再进行。该处理方式的使用前提是,支持以标签化的方式对要转发的数据进行预处理,以此来标识新策略、旧策略的版本号。更新策略时,交换机首先通过检查数据的标签来确认策略的版本号,当把数据转发出去时,需要将数据的标签去掉。

    2.2控制层关键技术研究

    控制层的研究主要围绕控制器设计展开。随着网络的规模不断扩展,现有的SDN方案中,单一结构集中式控制方式的处理能力将无法满足系统需求。

    对于大规模网络而言,通常会将控制器划分为多个组成域的形式(如图3所示)。当仅使用单一集中式控制器来处理交换机请求时,其他域的交换请求就会有较大延迟,从而影响其他域的网络处理性能,当网络规模进一步扩大时,这种延迟将变得无法忍受。此外,这种控制模式还有单点失效问题。如果在整个网络中分布多个控制器,并保持逻辑中心控制特性,这样每个交换机与自己毗邻的控制器进行交互,减小了延迟,避开了单点失效问题,从而整个网络的性能得以提升。针对上述挑战,钟文清[12]等人进行了深入研究并给出了基于集中式控制器的两种改进思路:

    1)基于分布式控制器的扁平式控制模式
           扁平控制模式是将多个控制器放置在不相交的区域里,它们管理各自所在的网络区域(如图4所示)。在扁平控制方式中,控制器之间地位对等,利用东西向接口可实现相互通信,逻辑上都能监管整个网络的状态,相当于都是全局控制器。当网络拓扑变化时,所有控制器可同步更新,仅需重新配置交换机和控制器之间的地址映射,因此,该方式对数据层的影响较小。分布式控制器Onix[13]基于网络信息库来实现管理,支持扁平式控制架构。每个控制器都有自己的网络信息库,保持网络信息库的一致性即能实现控制器的同步更新。在扁平控制方式中,所有控制器掌握着全部的网络状态,却只控制其所在的局部网络,这就存在着资源浪费。此外,在进行网络更新时,这种控制方式会导致控制器的整体负载增大。

    2)基于分布式控制器的层次控制模式

    层次控制方式中的控制器之间具有垂直管理的功能,在层次控制方式中,控制器分为局部控制器与全局控制器。局部控制器在地理上较靠近交换机,负责管理本区域节点以及掌握本区域的网络状态(如图5所示)。全局控制器提供全网信息的路由,进行全网信息维护。在这种控制方式下,控制器之间的交互包括两种,局部控制器与全局控制器之间的交互,以及全局控制器与全局控制器之间的交互。局部控制器如果收到来自交换机的询问请求,首先判断所转发的报文是否属于其局部信息,若属于,则对这些信息进行处理;否则,该局部控制器将该询问请求转发给全局控制器,全局控制器将相应信息返回给局部控制器,局部控制器再将信息返回给交换机。该方式的优势在于降低了全局控制器的交互频率,并减轻了流量负载。

     

                                                                                 图2 SDN中的单一控制器

                                                                                 图3 SDN中的扁平控制器

                                                                                 图4 SDN中的层次控制器

     

    3 SDN现代应用研究

    当前学术界、产业界和标准化组织竞相推动着SDN的发展,深刻改变了现有的网络生态圈,从传统网络架构到SDN的转型成为了新的市场增长点。以谷歌、腾讯、百度等为代表的互联网公司以AT&T、英国电信、德国电信、中国移动、中国电信、中国联通为代表的网络运营商加速向基于SDN/NFV的网络架构转型。总体来说,SDN技术与现代各行业领域的结合与创新在当今的科学界正掀起着一股前所未有的发展热潮。

    3.1 针对数据中心场景的创新应用

    随着互联网的高速发展,互联网内容提供商提供的应用也越来越丰富,其背后支撑这些业务的数据中心规模急速增长。当前,谷歌、微软、腾讯等互联网公司的数据中心都达到了

    上万台物理服务器的量级。在此形势下,传统数据中心网络架构己经难以支撑企业、市场发展的需求。因此,在数据中心内部使用SDN实现高扩展性,提高网络资源利用率,支持虚拟化、多业务、多租户成为了新的发展趋势。

    国际上,从2010年开始,谷歌在部署B4时应用了SDN技术架构以及OpenFlow南向协议交换机,并同时支持基础路由协议和动态流量工程功能。2014年4月,谷歌宣布推出基SDN和NFV技术的Andromeda虚拟化平台,用于提供、配置和管理虚拟网络以及网络中数据包处理的业务流程点。2014年6月,Facebook公布了新的开源网络交换技术,包括典型的交换机Wedge及基于Linux的网络操作系统FBOSS。

    在中国,腾讯公司针对运营中遇到的问题,在其广域网中部署了基于SDN的广域网流量调度方案。该解决方案中,分布式的控制层上移形成了集中式的控制系统。集中控制系统基于全局路由算法、全局路径统一计算、资源合理调度,并实现链路自动调整,节省了带宽租用费用。此外,百度、阿巴巴等也都在其数据中心中创新性地使用了 SDN技术。

    3.2 针对运营商网络场景的创新应用

     随着SDN在数据中心的成功应用,越来越多的电信运营商开始全力拥抱SDN/NFV,新一代的基于软件化的运营商网络成了新的趋势。SDN己经在移动核心网、移动回传网、数据中心中进行了小规模的部署和验证,众多运营商也陆续发了一系列的愿景和计划。

    其中,美国运营商AT&T提出的Domain2.0计划迈出了运营商网络软件化转型的第一步。该计划预计2016年将进入全速推动软件化的高速通道,到2020年网络75%的功能完由软件构成。到目前为止,AT&T已经发布了一个基于SDN的产品服务,这个服务使用户可以自己来添加或改变网络务类型。

    中国运营商也在软件化网络和数据中心云化方面进行了积极的努力与探索。例如,中国联通在2015年9月发布了新一代网络架构CUBE-Net2.0白皮书,将基于SDN、云和超宽带技术实现网络重构,从3个维度来诠释构建以数据中心核心的网络。中国移动则在2015年正式推出下一代革新络NovoNet,自在通过融合新的技术手段,构建可全局按调度资源,网络能力完全开放的新一代网络。

    3.3 实现产业界大规模商用部署

    随着SDN技术的不断成熟和小规模成功部署,国外软件定义网路技术已经逐渐步入商业化发展模式,国际巨头纷纷加入软件定义网路的研究和投入,传统的通信供应商、芯片制造商以及IT公司都积极推出其自身了软件定义网络的产品,商业化气息严重,以Google为代表的互联网巨头在其数据中心部署软件定义网络产品,正式进入了其产业化发展轨道。与此同时,无论是传统的互联网设备和软件供应商,都致力于将软件定义网络作为其下一代产品的战略布局,为迎接新的网络架构,占领全球市场,不断完善自身产品线和解决方案。

    根据调研公司IHS最新的调查报告显示,从2016年开始SDN的部署呈现飙升的趋势。仅通过一年时间SDN在云服务提供商和通信服务提供商的数据中心中的部署比例从2015的20%提髙到60%,同时,SDN的企业采用率也有17%左右的提高。预计2019年,应用于数据中心和企业局域网SDN领域的以太网交换机和控制器收入将达到122亿美元,其中交换机占82亿美元,SDN控制器占40亿美元。

    4 未来发展趋势

     4.1  智能网络理念推动SDN深入应用

    未来几年,随着物联网、5G、人工智能等技术和理念的逐步普及,网络承载业务负载的类型和体量将不断变化,网络仅靠单纯的协议优化、功能完善已经很难解决所面临的问题。要想从根本上使网络适应于上层业务,必须从根本上进行网络架构的变革,让网络提升自动化、自优化能力,最终实现自主化的目标,换言之,最终实现智能网络。

    而从目前来看,SDN的开放性、灵活性和便捷性,正是实现智能网络的前提,企业网络必须首先完成软件定义的变革,具备更加开放、灵活的特性,才能进入到智能网络的阶段,而SDN无疑是实现智能网络重要手段。随着企业网络向智能网络的演变,SDN也会在企业网络中继续深入应用,成为智能网络的重要使能技术。

     4.2 SDN技术融合趋势进一步加剧

    无论是人工智能还是智能网络,整个系统都是跨界融合,诸如无人驾驶,也是融合了车辆、道路、导航、视觉、网络等多种技术,网络领域的智能化应用不可避免的也一定是技术大融合的趋势,伴随着ICT的不断融合,CT和IT技术都深度影响着网络的发展和变化,其中最典型的就是运营商以NFV为技术基础进行网络重构,将原来的CT网元功能运行在IT基础设施上,目前国内运营商开展了NFV商用试点,是IT与CT技术融合的先行者和实践者。未来随着智能化应用的不断推出,网络还将不断融入包括DT、OT在内的更多技术。

     4.3智慧城市和物联网带动SD-WAN应用落地

    随着我国越来愈多的地区开始智慧城市的建设,大量的行业应用将迁移到城市级云平台,促使城市信息化建和引入越来越多的新技术,特别是在网络基础架构层面,随着城市级云计算中心、城市级大数据中心的建设,以城市为单位的数据交换、共享、处理将给现有网络带来巨大挑战,特别是在广域网层面,如何更好地在广域网传输数据和管理相关设备将成为智慧城市运营的关键,促进了城市网络架构进一步向部署SD-WAN解决方案演进。未来,SD-WAN将会在智慧城市建设中发挥更大的作用。

    同时,智慧城市也带动了物联网的落地实践,尤其在城市的产业升级和改造方面,物联网将发挥更大的作用后,更多规模的终端和人的连接,会对边缘计算的普及起到推进作用,而SDN将会为边缘计算的深入落地起到至关重要的促进作用。

    5 结束语

    SDN的发展使得其在我国受到了非常广泛的关注,尤其是运营商给予的关注更高。然而运营商在衡量一个产品和技术时,主要是针对其能不能减少运营成本,为企业创造更多的经济利益进行考虑的,基于这一因素提出了对SDN进行路由器设备的更换。如何进行平滑的演进,在确保现有资产得到保护的同时解决其中各项问题,是目前我国运营商需要重点思考的问题。另外,SDN网络控制器在逻辑上是比较集中的,与核心网的网元非常的接近,有着非常重大的意义,需要对其进行不断的更新。

    SDN作为一种新的网络技术与架构,其核心价值已经得到了学术界和工业界的广泛认 可。但是它在实际应用中仍然面临诸多挑战,各界对于其未来的发展也还存在褒贬不一的看法,有些人认为SDN只能停留在少数大型企业的专有骨干或数据中心网络中,或是成为运营商网络的一个附属功能,但也有人认为SDN技术必将掀起一场网络技术的革命。但不管SDN最终怎样,当前的发展趋势表明SDN将在运营商网络转型、产业互联网应用等方面发挥重要作用。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    参 考 文 献

     

    [1]  Mckeown N, Anderson T, Balakrishnan H, Guru P, Larry P, Jennifer R, Scott S, Jonathan T. OpenFlow: Enabling innovation in campus networks. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 2008,38(2):69-74. [doi:10.1145/1355734.1355746]

    [2]     McKeown N. Software-Defined networking. INFOCOM Keynote Talk, 2009,17(2):30-32.

    [3]  Jain R. Internet 3.0: Ten problems with current Internet architecture and solutions for the next generation. In: Proc. of the IEEE MILCOM. 2006. 1−9. [doi: 10.1109/MILCOM.2006.301995]

    [4]  Nunes BAA, Mendonca M, Nguyen XN, Obraczka K, Turletti T. A survey of software-defined networking: Past, present, and future of programmable networks. IEEE Communications Surveys and Tutorials, 2014,16(3):1617−1634. [doi: 10.1109/SURV.2014.012214.00180]

    [5]    Tennenhouse DL, Wetherall DJ. Towards an active network architecture. In: Proc. of the IEEE DARPA Active Networks Conf. and Exposition. 2002. 2-15. [doi: 10.1109/DANCE.2002.1003480]

    [6]    Tennenhouse DL, Smith JM, Sincoskie WD, Wetherall D, Minden GJ. A survey of active network research. IEEE Communications Magazine, 1997,35(1):80−86. [doi: 10.1109/35.568214]

    [7]   Greenberg A, Hjalmtysson G, Maltz DA, Myers A, Rexford J, Xie G, Yan H, Zhan JB, Zhang H. A clean slate 4D approach to network control and management. ACM SIGCOMM CCR, 2005,35(5):41−54. [doi: 10.1145/1096536.1096541]

    [8]  Yan H, Maltz DA, Ng TSE, Gogineni H, Zhang H, Cai Z. Tesseract: A 4D network control plane. In: Proc. of the USENIX NSDI.2007.369−382. https://www.usenix.org/legacy/event/nsdi07/tech/full_papers/yan/yan_html/

    [9]  Open Networking Foundation. Software-Defined networking: The new norm for networks. ONF White Paper, 2012.

    [10]  ETSI. Network functions virtualisation. NFV White Paper, 2012.

    [11]  McKeown N, Anderson T, Balakrishnan H, et al.OpenFlow: Enabling innovation in campus networks[J].Acm Sigcomm Computer Communication Review,2008,38(2): 69-74.

    [12] 钟文清,陈凯渝,王祖仙,. SDN数据层和控制层关键技术研究[J]. 移动通信, 2017,41(13): 13-19.

        Zhong Wenqing, Chen kaiyu, Wang Zuxian,et al. Research on key technologies of SDN Data Layer and Control Layer. Mobile communication, 2017,41(13): 13-19.

    [13] Koponen T, Casado M, Gude N, et al. Onix: A distributed control platform for large-scale production networks[Z].2010.

     

     

     


     

     


     

     

     

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  • 软件定义网络(SDN)的目标是便于云计算和网络的工程师及管理员通过集中的控制接口快速对业务更改需求进行响应。SDN的多种技术设计围绕以下几点:1.网络灵活性;2.敏捷地支撑现代数据中心虚拟服务器和存储设施;3....
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  • 软件定义网络(SDN)

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  • SDN 软件定义网络

    千次阅读 2017-10-17 11:01:29
    软件定义网络(Software Defined Network, SDN ),是Emulex网络一种新型网络创新架构,是网络虚拟化的一种实现方式,其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,使...
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空空如也

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