下一代新型网络架构软件定义网络SDN杨磊

下一代新型网络架构软件定义网络(SDN)杨磊广东科技学院2017年4月目录CONTENTS01020304SDN介绍SDN技术架构SDN应用SDN未来发展SDN介绍SDN（SoftwareDefinedNetwork）即软件定义网络，是一种网络设计理念，或者一种推倒重来的设计思想。只要网络硬件可以集中式软件管理，可编程化，控制转发层面分开，就可以认为这个网络是一个SDN网络。2006年，SDN诞生于美国GENI项目资助的斯坦福大学CleanSlate课题，斯坦福大学NickMcKeown教授为首的研究团队提出了Openflow的概念用于校园网络的试验创新，后续基于Openflow给网络带来可编程的特性，SDN的概念应运而生。SDN并不是一个具体的技术，不是一个具体的协议，而是一个思想、一个框架。狭义的SDN是指的“软件定义网络”，广义的SDN的概念还延伸出了：软件定义安全、软件定义存储等等。SDN具有控制和转发分离、可编程的应用编程接口（API）的技术特点，可以支持应用层与网络层更好的协同机制，支持网络资源的虚拟化管理和集中控制。SDN技术架构SDN技术架构SDN技术架构最上层为应用层，包括各种不同的业务和应用；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；基础设施层负责基于流表的数据处理、转发和状态收集。SDN技术架构现有网络中，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商自己开发和设计的。SDN技术架构SDN技术架构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，可以实现如下功能。•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架构来实现•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确定，对网络的操作控制和运行由服务器（作为网络操作系统）完成。•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，缩短开通具体业务的时间。SDN应用目前已有多家厂商发布了基于SDN的硬件平台和相关软件。国内的一些厂商也不甘人后，甚至认为未来传统的硬件厂商将向软件公司发展，已经有国内厂商提供支持SDN的路由器设备，并提出运营商网络应引入控制器进行协调的思路。SDN应用在运营商层面，多数欧美运营商认为SDN有助于提高现有网络的能力，并不会取代当前的网络，目前主要处于技术研究阶段。日本的运营商NTT目前走得比较靠前，其自主研发了VirtualNetworkControllerVersion2.0，主要用于多个数据中心的统一服务和按需配置，已在其欧洲、美国和日本的数据中心进行了虚拟数据中心的部署。SDN应用目前运用SDN最成功的案例是Google，其在2010年开始进行相关的研发，制造了网络设备。Google通过10Gbit/s网络链接分布于全球的12个数据中心，部署了周密的流量工程和优先级调度，将链路使用率从平均的30%~40%提升至接近100%SDN将对产业界产生重大影响通信行业是个相对封闭的产业生态系统，这和电路交换时代智能网络控制非智能的哑终端、从网络到业务的一体化控制的历史有关，大部分电信运营商和设备制造商目前仍然很难适应一个开放的生态系统。SDN本质上是一个IT化的网络、一个开放的生态系统，其核心是将网络软件化，变革的原始推动力也来自于IT而非电信业。SDN将对产业界产生重大影响首先，对于传统的网络设备制造商，SDN技术的出现改变了传统网络产业软硬件一体化的生产方式，逐渐转变为底层高性能存储/转发+上层高智能灵活调度的架构，对传统网络设备的要求就是更简单的功能、更高的性能，而上层的智能化策略和功能则以软件方式提供。如此一来，网络设备将沦为和PC服务器类似的低利润设备，对现有占据市场主要份额和高端市场的公司造成巨大冲击。SDN将对产业界产生重大影响网络设备制造商的态度也分为两类：一类是目前的非主流设备厂商，积极跟进该技术，希望借此拉小与主流厂商的差距，通过更低的价格优势抢夺市场份额；另一类是现有的主流厂商，已看到这一趋势，一方面在积极储备相关技术的研究和开发，等待合适时机推出该类产品，另一方面密切关注市场的变化，并提出基于传统网络设备的替代解决方案，希望能尽量留住已有的客户，减缓该趋势的发展。SDN将对产业界产生重大影响其次，对于电信运营商，主要在组网架构和运维模式方面受到影响，现有基于网络硬件进行控制和转发的架构将发生改变，随之而来的运营维护也必须做出相应调整；同时，网络的核心将向网络操作系统（软件为主）转移，运营商对其的控制和管理也是一个新课题。总的来说，电信运营商也需考虑如何利用SDN的相关优势和如何规避SDN的潜在风险。未来网络演进应重视SDN的研发SDN已经得到了业界的广泛关注和认可，必然会成为未来网络演进过程中的重要代表，尤其是在承载网和IP网层面，SDN可以增强现有网络能力、加速网络演进、促进云数据中心/云应用协同，从而在基础设施演进和客户体验提升两大维度发展重大作用。未来网络演进应重视SDN的研发在SDN方案中，网络设备是通用的，支持特定业务和应用的网络能力不再需要新型网络协议的支持，业务人员只要具备通用的知识就可以编程，并通过已经标准化了的相关SDN协议（如OpenFlow），可以针对不同业务定制所需的路由、安全、策略、QoS、流量工程等实时下发到网络中，从而很好地实现网络能力对业务和应用的快速适配。未来网络演进应重视SDN的研发举例来说，SDN方案是在物理硬件之上加载一个虚拟网络平台，将网络的控制从网络硬件中脱离出来，交给虚拟的网络层处理。这个虚拟的网络层加载在物理网络之上，在一个虚拟的空间重建整个网络。有了网络虚拟化，物理网络被泛化成网络能力池，正如服务器虚拟化把服务器转化为计算能力池。通过这一方案，可以解决大规模云数据中心在承载多租户服务时面临的VLAN数量限制、机房扩容时的网络调整复杂以及客户的私有云与公有云互联等技术难题，是网络智能化承载具体业务的一个体现。未来网络演进应重视SDN的研发SDN对网络建设、组网架构和运维模式都存在潜在的影响，传统电信运营商对软件化网络的建设、运行和管理面临系统性的挑战，建议积极开展SDN的标准技术研究、网络架构创新，以规避风险、迎接挑战。未来网络演进应重视SDN的研发SDN技术作为网络领域未来的重要发展方向，应得到充分的重视，业界各方在技术研究和产品开发中，应注重基础技术的自主研发工作，关注核心技术的研究和核心专利的申请，积极参加相关国际标准会议和组织，争取引导产业发展。近期可投入资源进行技术开发或现网试验等研究验证工作，探索基于SDN的商用解决方案；远期可在前期试验的基础上逐步扩大网络应用的范围，提供对网络智能化的全方位支持。感谢观看敬请批评指导！