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软件定义网络(Software Defined Network,SDN)是由美国斯坦福大学clean-slate课题研究组提出的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通过将网络设备的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,使网络作为管道变得更加智能,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。 展开全文
软件定义网络(Software Defined Network,SDN)是由美国斯坦福大学clean-slate课题研究组提出的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通过将网络设备的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,使网络作为管道变得更加智能,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。
信息
提出者
斯坦福大学CLean State研究组
类    别
新型网络创新架构
中文名
软件定义网络
外文名
Software Defined Network, SDN
软件定义网络简介
SDN起源于2006年斯坦福大学的Clean State研究课题。2009年,Mckeown教授正式提出了SDN概念 [1]  。软件定义网络SDN(Software Defined Network)是由美国斯坦福大学CLean State研究组提出的一种新型网络创新架构,可通过软件编程的形式定义和控制网络,其控制平面和转发平面分离及开放性可编程的特点,被认为是网络领域的一场革命,为新型互联网体系结构研究提供了新的实验途径,也极大地推动了下一代互联网的发展 [2]  。传统网络世界是水平标准和开放的,每个网元可以和周边网元进行完美互联。而在计算机的世界里,不仅水平是标准和开放的,同时垂直也是标准和开放的,从下到上有硬件、驱动、操作系统、编程平台、应用软件等等,编程者可以很容易地创造各种应用。从某个角度和计算机对比,在垂直方向上,网络是“相对封闭”和“没有框架”的,在垂直方向创造应用、部署业务是相对困难的。但SDN将在整个网络(不仅仅是网元)的垂直方向变得开放、标准化、可编程,从而让人们更容易、更有效地使用网络资源。因此,SDN技术能够有效降低设备负载,协助网络运营商更好地控制基础设施,降低整体运营成本,成为了最具前途的网络技术之一 [1]  。
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  • SDN介绍(什么是SDN

    万次阅读 多人点赞 2019-07-12 14:11:48
    SDN介绍一. 什么是SDN?二.SDN解决什么问题?三.传统网络概念和结构体系传统网络数据控制与转发:传统网络架构:四.SDN概述SDN(Software Defined Netrork)软件定义网络。SDN的分类五.SDN网络架构SDN网络体系...

    一. 什么是SDN?

    SDN字面意思是软件定义网络,其试图摆脱硬件对网络架构的限制,这样便可以像升级、安装软件一样对网络进行修改,便于更多的APP(应用程序)能够快速部署到网络上。

    如果把现有的网络看成手机,那SDN的目标就是做出一个网络界的Android系统,可以在手机上安装升级,同时还能安装更多更强大的手机APP。

    过去30年里,IP网络一直是全分布式的,战功卓著,解决了各种客户需求,今天SDN是为了未来更好更快的实现用户需求。并不是有什么需求通过传统方法不能做到,只是SDN做得更快、更好、更简单。

    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。SDN将比原来网络架构更好、更快、更简单的实现各种功能特性。

    二.SDN解决什么问题?

    IP网络的生存能力很强,得益于其分布式架构。看看IP的历史,当年美国军方希望在遭受核打击后,整个网络能够自主恢复,这样就不能允许网络集中控制,不能存在中心结点,否则在这个中心节点丢一颗核弹,整个网络就挂了。但正是这种全分布式架构导致了许多问题:

    看看现在的IP网络管理多复杂,举个运营商部署VPN的例子:要配置MPLS、BFD、IGP、BGP、VPNV4、要绑定接口…且需要在每个PE上配置;当新增加一个PE时,还需要回去修改每个涉及到的PE。

    现在各厂家的网络设备都太复杂了。如果您准备成为某个厂商设备的百事通,你需要掌握的命令行超过10000条,而其数量还在增加。 如果你准备成为IP骨灰级专家,你需要阅读网络设备相关RFC 2500篇,如果一天阅读一篇,你知道要看多久能看完?6年多!而这只是整个RFC的1/3,其数量还在增加。

    此外,这些协议标准都是在解决各种各样的控制面需求,而这些需求都是需要经过需求提出、定义标准、互通测试、现网设备升级来完成部署,一般要个3~5年才能完成部署。这样的速度,已经Hold不住网络上运营业务的OTT们的各种快速网络调整需求,必须想办法解决这个问题。 很幸运,现在已经找到了解决以上问题的方法。没错,就是SDN !它是目前系统性的解决以上问题的最好方法。

    三.传统网络概念和结构体系

    传统网络数据控制与转发:

    传统网络是分布式控制的架构,每台设备都包含独立的控制平面,数据平面。

    传统网络是分布式控制的架构:

    这里的分布式控制指在传统IP网络中,用于协议计算的控制平面和报文转发的数据平面位于同一台设备中。
    路由计算和拓扑变化后,每台设备都要重新进行路由计算过程,并称为分布式控制过程。
    在传统IP网络中,每台设备都是独立收集网络信息,独立计算,并且都只关心自己的选路。
    这种模型的弊端就是所有设备在计算路径时缺乏统一性。
    
    • 传统网络的管理平面、控制平面、数据平面:

      • 管理平面:管理设备(SNMP)
      • 控制平面:路由协议(IGP、BGP)
      • 数据平面:转发表(FIB)
      • OSS:Operation Support System,运营支撑系统。
      • NMS:Network Management Server,网络管理服务器。

    传统网络架构:

    == 传统网络分为管理平面、控制平面和数据平面. ==
    管理平面主要包括设备管理系统和业务管理系统,设备管理系统负责网络拓扑、设备接口、设备特性的管理,同时可以给设备下发配置脚本。业务管理系统用于对业务进行管理,比如业务性能监控、业务告警管理等。
    控制平面负责网络控制,主要功能为协议处理与计算。比如路由协议用于路由信息的计算、路由表的生成。
    数据平面是指设备根据控制平面生成的指令完成用户业务的转发和处理。例如路由器根据路由协议生成的路由表对接收的数据包从相应的出接口转发出去。

    • 传统网络局限性:
      • 流量路径的灵活调整能力不足。
      • 网络协议实现复杂,运维难度较大。
      • 网络新业务升级速度较慢。

    传统网络通常部署网管系统作为管理平面,而控制平面和数据平面分布在每个设备上运行。

    流量路径的调整需要通过在网元上配置流量策略来实现,但对于大型网络的流量进行调整,不仅繁琐而且还很容易出现故障;当然也可以通过部署TE隧道来实现流量调整,但由于TE隧道的复杂性,对于维护人员的技能要求很高。

    传统网络协议较复杂,有IGP、BGP、MPLS、组播协议等,而且还在不断增加。

    设备厂家除标准协议外都有一些私有协议扩展,不仅设备操作命令繁多,而且不同厂家设备操作界面差异较大,运维复杂。

    传统网络中由于设备的控制面是封闭式的,且不同厂家设备实现机制也可能有所不同,所以一种新功能的部署可能会造成周期较长;且如果需要对设备软件进行升级,还需要在每台设备上进行操作,大大降低了工作效率。

    四.SDN概述

    SDN(Software Defined Network)软件定义网络。

    2006年,以斯坦福大学教授Nike Mckewn为首的团队提出了OpenFlow的概念,并基于OpenFlow技术实现网络的可编程能力(OpenFlow只是实现SDN的一个协议),是网络像软件一样灵活编程,SDN技术应运而生。
    SDN的定义
    SDN的定义是其字面意思,控制与转发分离,管理与控制分离只是满足SDN的一种手段,OpenFlow只是满足SDN的一种协议

    SDN的分类

    SDN的分类区别在于其实现的是控制与转发分离,还是管理与控制分离

    • SDN分类:

      • 控制与转发分离 (超广义)
      • 管理与控制分离 (广义)
    • SDN的三个主要特征:

      • 转控分离:网元的控制平面在控制器上,负责协议计算,产生流表;而转发平面只在网络设备上。
      • 集中控制:设备网元通过控制器集中管理和下发流表,这样就不需要对设备进行逐一操作,只需要对控制器进行配置即可。
      • 开放接口:第三方应用只需要通过控制器提供的开放接口,通过编程方式定义一个新的网络功能,然后在控制器上运行即可。

    == SDN控制器既不是网管,也不是规划工具:==

    网管没有实现转控分离:网管只负责管理网络拓扑、监控设备告警和性能、下发配置脚本等操作,但这些仍然需要设备的控制平面负责产生转发表项。

    规划工具的目的和控制器不同:规划工具是为了下发一些规划表项,这些表项并非用于路由器转发,是一些为网元控制平面服务的参数,比如IP地址,VLAN等。控制器下发的表项是流表,用于转发器转发数据包。

    五.SDN网络架构

    SDN是对传统网络架构的一次重构,由原来分布式控制的网络架构重构为集中控制的网络架构。

    SDN网络体系架构的三层模型:

    SDN三层模型

    • 应用层:这一层主要是体现用户意图的各种上层应用程序,此类应用程序称为协同层应用程序,典型的应用包括OSS(Operation support system 运营支撑系统)、Openstack等。传统的IP网络同样具有转发平面、控制平面和管理平面,SDN网络架构也同样包含这3个平面,只是传统的IP网络是分布式控制的,而SDN网络架构下是集中控制的。

    • 控制层:控制层是系统的控制中心,负责网络的内部交换路径和边界业务路由的生成,并负责处理网络状态变化事件。

    • 转发层:转发层主要由转发器和连接器的线路构成基础转发网络,这一层负责执行用户数据的转发,转发过程中所需要的转发表项是由控制层生成的。

    • 北向接口:应用层和控制层通信的接口,应用层通过控制开放的API,控制设备转发功能

    • 南向接口:控制层和数据层通信的接口,控制器通过OpenFlow或其他协议下发流表。

    SDN网络部署方式

    1. Underlay的网络
      所有的转发行为都由控制器通过OpenFlow协议或定制的BGP协议将转发表下发给转发器,转发器仅仅执行动作,没有单独控制面

    2. Overlay的网络
      这种网络的转发器一般都是传动设备,不支持OpenFlow,或者私有定制协议不能部署时,就要用隧道技术,基础网络还是传统网络形式,通过路由协议打同各个节点,但是在服务器接入点,才用隧道技术将数据报文进行封装或者解封装。对传统网络来说见到的就是普通数据报文,转发即可。隧道技术实际上就是报文的马甲,迷惑网络设备,让设备以为时自己人,但实际上报文的心是虚拟化的心。现一般才用Vxlan,GRE,NVGRE等隧道技术,而这些新增的协议,也需要升级现有网络设备才能支持(不支持上述协议的网络设备)。穿马甲索然能够在不进行大改造的情况下增加新的功能,但无疑会降低网络性能。

    六.SDN的价值

    网络业务快速创新:

    SDN的可编程性和开放性,使得我们可以快速开发新的网络业务和加速业务创新。如果希望在网络上部署新业务,可以通过针对SDN软件的修改实现网络快速编程,业务快速上线。

    SDN网络关键的地方是在网络架构中增加了一个SDN控制器,把原来的分布式控制平面集中到一个SDN控制器上,由这个集中的控制器来实现网络集中控制。SDN网络架构具备3个基本特征:转控分离、集中控制、开放接口。

    SDN通过在网络中增加一个集中的SDN控制器,可以简化网络和快速进行业务创新。但是其本质的技术原理是通过SDN控制器的网络软件化过程来提升网络可编程能力。通信平面仍包含管理平面、控制平面和数据平面,SDN网络架构只是把系统的三个平面的功能进行了重新分配,传统网络控制平面是分布式的,分布在每个转发设备上,而SDN网络架构则是把分布式控制平面集中到一个SDN控制器内,实现集中控制,而管理平面和数据平面并没有太多什么变化。

    SDN网络具备快速网络创新能力,如果这个新业务有价值则保留,没有价值可以快速下线。不像传统网络那样,一个新业务上线需要经过需求提出、讨论和定义开发商开发标准协议,然后在网络上升级所有的网络设备,经过数年才能完成一个新业务。SDN使得新业务的上线速度从几年提升到几个月或者更快。

    简化网络:

    SDN的网络架构简化了网络,消除了很多IETF的协议。协议的去除,意味着学习成本的下降,运行维护成本下降,业务部署快速提升。这个价值主要得益于SDN网络架构下的网络集中控制和转控分离。

    因为SDN网络架构下的网络集中控制,所以被SDN控制器所控制的网络内部很多协议基本就不需要了,比如RSVP协议、LDP协议、MBGP协议、PIM组播协议等等。原因是网络内部的路径计算和建立全部在控制器完成,控制器计算出流表,直接下发给转发器就可以了,并不需要协议。未来大量传统的东西向协议会消失,而南北向控制协议比如Openflow协议则会不断的演进来满足SDN网络架构需求

    网络设备白牌化:

    基于SDN架构,如果标准化了控制器和转发器之间的接口,比如OpenFlow协议逐渐成熟,那么网络设备的白牌化将成为可能,比如专门的OpenFlow转发芯片供应商,控制器厂商等,这也正是所谓的系统从垂直集成开发走向水平集成。

    在这里插入图片描述

    垂直集成是一个厂家供应从软件到硬件到服务。水平集成则是把系统水平分工,每个厂家都完成产品的一个部件,有的集成商把他们集成起来销售。水平分工有利于系统各个部分的独立演进和更新,快速进化,促进竞争,促进各个部件的采购价格的下降。

    业务自动化:

    SDN网络架构下,由于整个网络归属控制器控制,那么网络业务网自动化就是理所当然的,不需要另外的系统进行配置分解。在SDN网络架构下,SDN控制器可以自己完成网络业务部署,提供各种网络服务,比如L2VPN、L3VPN等,屏蔽网络内部细节,提供网络业务自动化能力。

    网络路径流量优化:

    通常传统网络的路径选择依据是通过路由协议计算出的“最优”路径,但结果可能会导致“最优”路径上流量拥塞,其他非“最优”路径空闲。当采用SDN网络架构时,SDN控制器可以根据网络流量状态智能调整网络流量路径,提升网络利用率。

    展开全文
  • SDN

    2017-10-13 00:12:55
  • sdn

    2014-03-31 09:06:52
    即Software-Defined Network(软件定义网络),由于传统的网络设备(交换机、路由器)的固件是由设备制造商锁定和控制,所以SDN希望将网络控制与物理网络拓扑分离,从而摆脱硬件对网络架构的限制。这样企业便可以像...
    即Software-Defined Network(软件定义网络),由于传统的网络设备(交换机、路由器)的固件是由设备制造商锁定和控制,所以SDN希望将网络控制与物理网络拓扑分离,从而摆脱硬件对网络架构的限制。这样企业便可以像升级、安装软件一样对网络架构进行修改,满足企业对整个网站架构进行调整、扩容或升级。而底层的交换机、路由器等硬件则无需替换,节省大量的成本的同时,网络架构迭代周期将大大缩短。举个不恰当的例子,SDN技术就相当于把每人家里路由器的的管理设置系统和路由器剥离开。以前我们每台路由器都有自己的管理系统,而有了SDN之后,一个管理系统可用在所有品牌的路由器上。如果说现在的 网络系统是功能机,系统和硬件出厂时就被捆绑在一起,那么SDN就是 Android系统,可以在很多智能手机上安装、升级,同时还能安装更多更强大的手机App(SDN应用层部署)。昨天,中国第一届开放网络峰会在北京召开,参会商除了有百度、腾讯、阿里巴巴等互联网公司,还包括如NEC、NTT Communications等国内外一些运营商、软硬件公司。既然如此,就让我们从这次大会来看看,中国的SDN普及之路会怎么走?现状
    在国内,SDN技术仍处在实验的阶段。作为从斯坦福出来的新兴网络技术,高校自然会更早的接触和研究这类技术。目前国内一些院校已经开始对SDN技术进行了大量的研究测试,比如清华研究院博士生亓亚烜介绍了清华SDN团队在架构、安全性、资源管理等方面的研究进程,到目前为止已经运行一年之久。而亓亚烜也和另外两位Founder成立了SDN相关服务公司,开始进入SDN技术商业应用之路。北邮院长张杰则称:到2016年,思科预测全球每年的IP流量将达到Zettabyte级别(1ZB=1024EB,1EB=1024PB)。所以他们也在利用SDN技术在尝试一种可大大减少网络流量的交换损耗的灵活光联网。另外上海交大的金耀辉教授在会上也介绍了他们在OpenStack中的SDN技术的使用情况,以及OpenStack中网络模块的实现效果等。对于SDN对现有网络的革命性改变,谁也不会否认。世纪互联顾问厉建宇称企业SDN网络部署能够提高网络利用率、简化网络交换设备、简化传统的CDN流量工程等,另外在成本、能耗等方面也都有较大的提高。国外包括Google、微软、Facebook等很多厂商都已经进入了部署阶段。NEC中国研究院院长杜军也介绍说他们已经开始了SDN相关的研发工作,其SDN相关产品在日本、美国都有了一些的客户。而作为 Open Networking Foundation(开放网络基金会)8位董事会成员之一NTT Communications,其SDN负责人Ito 则认为中国是全球业务中不可或缺的一部分,而且由于其本身和电信、联通、移动以及华为、中兴等SDN相关厂商一直有合作,所以他们很愿意在国内的SDN发展上起到一定的推动作用。尽管上面的NTT、NEC都有了一些SDN产品,但不得不承认,这些产品和技术都还没有进入中国。限于中国的特殊环境和大企业的保守,中国在普及SDN技术上还有一定的困难,包括运营商、网络服务商等都处在一种观望的状态,所以SDN普及还需时日。使用者态度
    下午,腾讯、阿里巴巴、新浪、百度等国内互联网巨头也谈到了SDN对他们的意义。作为SDN技术的直接使用者,他们看到了SDN对硬件和网络设施的巨大影响,但毫不例外的是,大家也都谈到了现有的SDN技术还有很多问题需要解决。这四家公司都已经开始对SDN进行了相关研究,但发现目前使用SDN来构建IDC还是会遇到一些瓶颈,比如阿里提到的运营数据挖掘、故障诊断和及时修复、以及一次性购买成本等问题。当然,除了怀疑,国内互联网公司也在努力做相关的开发工作。其中百度就已有了几块成型的SDN产品,他们的Traffic Engineering系统就是基于SDN网络架构的产品,未来还会做出更多地尝试和SDN应用的产品。阻碍
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    SDN的概念与体系结构 传统网络数据控制与转发: 传统网络是分布式控制的架构,每台设备都包含独立的控制平面,数据平面。 传统网络是分布式控制的架构: 这里的分布式控制指在传统IP网络中,用于协议计算的...

    SDN的概念与体系结构

    传统网络数据控制与转发:

    传统网络是分布式控制的架构,每台设备都包含独立的控制平面,数据平面。

    传统网络是分布式控制的架构:

    • 这里的分布式控制指在传统IP网络中,用于协议计算的控制平面和报文转发的数据平面位于同一台设备中。
    • 路由计算和拓扑变化后,每台设备都要重新进行路由计算过程,并称为分布式控制过程。
    • 在传统IP网络中,每台设备都是独立收集网络信息,独立计算,并且都只关心自己的选路。
    • 这种模型的弊端就是所有设备在计算路径时缺乏统一性。

    传统网络结构体系:

    这里写图片描述

    图:传统网络结构体系

    传统网络的管理平面、控制平面、数据平面:

    1. 管理平面:管理设备(SNMP)
    2. 控制平面:路由协议(IGP、BGP)
    3. 数据平面:转发表(FIB)

    OSS:Operation Support System,运营支撑系统。

    NMS:Network Management Server,网络管理服务器。

    传统网络架构:

    • 传统网络分为管理平面、控制平面和数据平面。
    • 管理平面主要包括设备管理系统和业务管理系统,设备管理系统负责网络拓扑、设备接口、设备特性的管理,同时可以给设备下发配置脚本。业务管理系统用于对业务进行管理,比如业务性能监控、业务告警管理等。
    • 控制平面负责网络控制,主要功能为协议处理与计算。比如路由协议用于路由信息的计算、路由表的生成。
    • 数据平面是指设备根据控制平面生成的指令完成用户业务的转发和处理。例如路由器根据路由协议生成的路由表对接收的数据包从相应的出接口转发出去。

    传统网络局限性:

    1. 流量路径的灵活调整能力不足。
    2. 网络协议实现复杂,运维难度较大。
    3. 网络新业务升级速度较慢。
    • 传统网络通常部署网管系统作为管理平面,而控制平面和数据平面分布在每个设备上运行。
    • 流量路径的调整需要通过在网元上配置流量策略来实现,但对于大型网络的流量进行调整,不仅繁琐而且还很容易出现故障;当然也可以通过部署TE隧道来实现流量调整,但由于TE隧道的复杂性,对于维护人员的技能要求很高。
    • 传统网络协议较复杂,有IGP、BGP、MPLS、组播协议等,而且还在不断增加。
    • 设备厂家除标准协议外都有一些私有协议扩展,不仅设备操作命令繁多,而且不同厂家设备操作界面差异较大,运维复杂。
    • 传统网络中由于设备的控制面是封闭式的,且不同厂家设备实现机制也可能有所不同,所以一种新功能的部署可能会造成周期较长;且如果需要对设备软件进行升级,还需要在每台设备上进行操作,大大降低了工作效率。

    SDN概述:

    SDN(Software Defined Netrork)软件定义网络。

    2006年,以斯坦福大学教授Nike Mckewn为首的团队提出了OpenFlow的概念,并基于OpenFlow技术实现网络的可编程能力,是网络像软件一样灵活编程,SDN技术应运而生。

    SDN的三个主要特征:

    • 转控分离:网元的控制平面在控制器上,负责协议计算,产生流表;而转发平面只在网络设备上。
    • 集中控制:设备网元通过控制器集中管理和下发流表,这样就不需要对设备进行逐一操作,只需要对控制器进行配置即可。
    • 开放接口:第三方应用只需要通过控制器提供的开放接口,通过编程方式定义一个新的网络功能,然后在控制器上运行即可。

    SDN控制器既不是网管,也不是规划工具:

    • 网管没有实现转控分离:网管只负责管理网络拓扑、监控设备告警和性能、下发配置脚本等操作,但这些仍然需要设备的控制平面负责产生转发表项。
    • 规划工具的目的和控制器不同:规划工具是为了下发一些规划表项,这些表项并非用于路由器转发,是一些为网元控制平面服务的参数,比如IP地址,VLAN等。控制器下发的表项是流表,用于转发器转发数据包。

    SDN网络体系架构:

    SDN是对传统网络架构的一次重构,由原来分布式控制的网络架构重构为集中控制的网络架构。

    SDN网络体系架构的三层模型:

    这里写图片描述

    图:SDN网络体系架构图

    协同应用层:这一层主要是体现用户意图的各种上层应用程序,此类应用程序称为协同层应用程序,典型的应用包括OSS(Operation support system 运营支撑系统)、Openstack等。传统的IP网络同样具有转发平面、控制平面和管理平面,SDN网络架构也同样包含这3个平面,只是传统的IP网络是分布式控制的,而SDN网络架构下是集中控制的。

    控制层:控制层是系统的控制中心,负责网络的内部交换路径和边界业务路由的生成,并负责处理网络状态变化事件。

    转发层:转发层主要由转发器和连接器的线路构成基础转发网络,这一层负责执行用户数据的转发,转发过程中所需要的转发表项是由控制层生成的。

    SDN架构下的接口:

    NBI(North Bound Interface)北向接口。

    SBI(South Bound Interface)南向接口。

    这里写图片描述

    图:SDN接口

    Restful接口:

    1. Restful接口为控制器与上层APP的北向接口,开放的API、设备私有接口,所有满足rest架构的互联网软件架构都是restful。
    2. Rest为“表现层状态转化”,表现层就是资源的表现,即rest是被访问的资源(文本,图片,音乐,视频等),从一种形式的状态迁移到另一种形式的状态,本质就是一种互联网资源访问的协议。

    OpenFlow接口:

    1. OpenFlow接口是控制器与下层转发器之间的一种基于芯片的接口协议。OpenFlow协议基于TCP/IP,用于转发器与控制器之间的通信。

    BGP接口:

    1. BGP接口是在BGP协议基础上添加一些BGP路由属性(比如Additional Path属性和BGP Flowspecification属性),用于下发BGP的一些路由特性,从而使得IDC数据中心出口路由器根据这些特性实现流量调优。

    PCE接口:

    1. PCE接口用于控制器根据网络可用带宽计算出流量工程路径,用于数据中心AS内部的TE隧道的建立。

    运营商网络已经大规模部署了传统分布式网络,不能在较短时间内升级到SDN网络,与传统网络互通就是必要的。SDN控制器必须支持各种传统的跨域路由协议,以便解决和传统网络互通问题。

    东西向协议是必须的,在SDN控制器上运行东西向协议,通过简单的修改或升级控制器程序就能提供新业务。另一方面,东西向协议为SDN控制器跨域互联及SDN控制器分层部署提供了接口。

    SDN基本工作原理:

    这里写图片描述

    图:SDN基本工作原理

    网元资源信息收集:

    1. 转发器注册信息
    2. 上报资源过程
    3. MPLS标签信息
    4. VLAN资源信息
    5. 接口资源信息

    拓扑信息收集:节点对象、接口对象、链路对象(LLDP、IGP、BGP-LS)。

    SDN网络内部交路由的生成。

    • 通常控制器作为服务端,转发器主动向控制器发起控制协议建立,通过认证后,控制协议即建立连接。
    • 注册信息中的设备信息包括资源信息(接口、标签、VLAN资源等)、设备厂家信息(设备类型信息和设备版本号以及设备ID信息)。控制器采集这些信息是为了根据这些信息来进行本地搜索和加载相应驱动程序。
    • 网络拓扑是描述网络中节点和链路以及节点之间连接关系的信息。
    • 控制器收集拓扑信息的目的是为了根据网络资源,计算合理的路径信息,通过流表方式下发给转发器。

    OpenFlow的思想和功能:

    这里写图片描述

    两个角色:

    1. OpenFlow Controller:用于控制OpenFlow Switch,计算路径,维护状态和将信息流规则下发给交换机。
    2. OpenFlow Switch:从OpenFlow Controller控制器接收命令或者流信息,以及返回状态信息。
    3. OpenFlow Switch基于流表并根据流规则进行转发、处理数据。
    • “Flow”指的是一组具有相同性质的数据包,例如“五元组”(SIP、DIP、SPORT、DPORT、Protocol)。
    • OpenFlow协议是控制器和转发器之间的控制协议。
    • 交换机与控制器之间可以通过加密的OpenFlow协议通信。
    • OpenFlow交换机是数据平面,基于Flow Table进行数据转发,并负责网络策略的具体执行。
    • OpenFlow Controller是控制平面设备,负责生成OpenFlow交换机上的Flow Table,以及对Flow Table的更新和维护。
    • OpenFlow Switch的基本组成:
      1. Flow Table:保存对每一个流的定义及相应处理行为。
      2. 安全网络通道:连接交换机和控制器,用于传输控制信令。当一个新数据包第一次到达交换机时,交换机通过这个隧道将数据包送往控制器进行路由解析。
      3. OpenFlow协议:一套公开标准接口,用于读写Flow Table的内容。

    OpenFlow网络交换模型:

    该模型的指导思想是:底层的数据通信(交换机、路由器)是“简化的”,并定义一个对外开放的关于流表FLowTable的公用API(应用程序接口),同时采用控制器来控制整个网络。

    这里写图片描述

    SDN的价值

    网络业务快速创新:

    SDN的可编程性和开放性,使得我们可以快速开发新的网络业务和加速业务创新。如果希望在网络上部署新业务,可以通过针对SDN软件的修改实现网络快速编程,业务快速上线。

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    • SDN网络关键的地方是在网络架构中增加了一个SDN控制器,把原来的分布式控制平面集中到一个SDN控制器上,由这个集中的控制器来实现网络集中控制。SDN网络架构具备3个基本特征:转控分离、集中控制、开放接口。
    • SDN通过在网络中增加一个集中的SDN控制器,可以简化网络和快速进行业务创新。但是其本质的技术原理是**通过SDN控制器的网络软件化过程来提升网络可编程能力。**通信平面仍包含管理平面、控制平面和数据平面,SDN网络架构只是把系统的三个平面的功能进行了重新分配,传统网络控制平面是分布式的,分布在每个转发设备上,而SDN网络架构则是把分布式控制平面集中到一个SDN控制器内,实现集中控制,而管理平面和数据平面并没有太多什么变化。
    • SDN网络具备快速网络创新能力,如果这个新业务有价值则保留,没有价值可以快速下线。不像传统网络那样,一个新业务上线需要经过需求提出、讨论和定义开发商开发标准协议,然后在网络上升级所有的网络设备,经过数年才能完成一个新业务。SDN使得新业务的上线速度从几年提升到几个月或者更快。

    简化网络:

    SDN的网络架构简化了网络,消除了很多IETF的协议。协议的去除,意味着学习成本的下降,运行维护成本下降,业务部署快速提升。这个价值主要得益于SDN网络架构下的网络集中控制和转控分离。

    因为SDN网络架构下的网络集中控制,所以被SDN控制器所控制的网络内部很多协议基本就不需要了,比如RSVP协议、LDP协议、MBGP协议、PIM组播协议等等。原因是网络内部的路径计算和建立全部在控制器完成,控制器计算出流表,直接下发给转发器就可以了,并不需要协议。未来大量传统的东西向协议会消失,而南北向控制协议比如Openflow协议则会不断的演进来满足SDN网络架构需求。

    网络设备白牌化:

    基于SDN架构,如果标准化了控制器和转发器之间的接口,比如OpenFlow协议逐渐成熟,那么网络设备的白牌化将成为可能,比如专门的OpenFlow转发芯片供应商,控制器厂商等,这也正是所谓的系统从垂直集成开发走向水平集成。

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    垂直集成是一个厂家供应从软件到硬件到服务。水平集成则是把系统水平分工,每个厂家都完成产品的一个部件,有的集成商把他们集成起来销售。水平分工有利于系统各个部分的独立演进和更新,快速进化,促进竞争,促进各个部件的采购价格的下降。

    业务自动化:

    SDN网络架构下,由于整个网络归属控制器控制,那么网络业务网自动化就是理所当然的,不需要另外的系统进行配置分解。在SDN网络架构下,SDN控制器可以自己完成网络业务部署,提供各种网络服务,比如L2VPN、L3VPN等,屏蔽网络内部细节,提供网络业务自动化能力。

    网络路径流量优化:

    通常传统网络的路径选择依据是通过路由协议计算出的“最优”路径,但结果可能会导致“最优”路径上流量拥塞,其他非“最优”路径空闲。当采用SDN网络架构时,SDN控制器可以根据网络流量状态智能调整网络流量路径,提升网络利用率。

    传统网络向SDN的演进方式

    仅交换网SDN化:

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    • 交换网SDN化是指把域内交换网的路径计算功能进行集中控制。
    • 控制器:仅负责域内路径计算和控制。

    仅业务SDN化:

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    • 此方案仅仅将自治域AS所接入的业务由控制器接管,域内路径计算和控制依然由转发器负责。
    • 统一部署增值业务VAS资源池,通过SDN COntroller业务链解决方案,集中控制管理,同时实现VAS资源共享。
    • 提升增值业务快速创新能力,提供新的创收来源。

    参考资料:华为HedEx文档


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    千次阅读 2016-12-26 22:43:01
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空空如也

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