SDN的架構與特征分析

殷 杰

（大慶油田信息技術公司規劃設計所，黑龍江大慶 163000）

軟件定義網絡（SDN，Software Defined Network），是Emulex網絡一種新型網絡創新架構，是網絡虛擬化的一種實現方式，SDN網絡的深入應用，對于實現面向網絡流量的深入靈活控制，構建起更為智能化的通信傳輸通路而言都有一定的積極作用。

1 SDN網絡的概念與架構

2006年斯坦福大學的Clean Slate在其研究項目中提出了Ethane架構，這一架構的提出，當時主要是希望能夠建立起一個能夠對新技術、新應用保持良好開放狀態的體系，這被認為是SDN概念的原拓。而一直到2009年，Mckeown教授才正式提出了SDN的概念，即在分層思想的基礎之上，將網絡環境中的數據與控制相分離，從而實現在SDN網絡環境中有效降低設備負載，并且幫助運營商實現面向基礎設施的更好控制，降低整體運營成本。

在SDN體系中，具體而言就是將具有邏輯中心化和可編程的控制器，可掌握全局網絡信息，以及方便運營商和科研人員管理配置網絡和部署新協議等全部聚集在控制層環境中；而在數據層，則是包括專門用于轉發數據的啞交換構成，用于適應當前網絡環境中日益增長的流量需求。具體結構參見圖1。

在圖1中，整個SDN網絡自上而下分為三個平面，即應用平面、控制平面以及數據平面。其中應用層包括多種不同的面向業務的應用，用于實現管理和控制網絡對應用轉發以及處理策略。而控制層，則主要用于處理數據轉發職能，重點實現對于網絡拓撲、狀態信息的匯總和維護等相關功能的支持，以及面向應用層面的相關組件實現對于轉發資源的調用和合理安排。最后，對于數據平面而言，也會被稱作為數據轉發層或者基礎設施層，主要實現基于業務的流表的數據處理、轉發和狀態收集。整個SDN網絡環境的三個層面，通過管理系統實現控制，不同層面遵從不同的協議并且實現不同的控制方式和功能。

2 SDN對于當前通信網絡的應用影響

從根本上看，SDN技術從誕生開始，并不是直接面向通信網絡運行效率提升目標的，而主要是通過分離控制與轉發面，來實現對于應用可編程的網絡能力開放的支持，并且加強應用本身對于網絡資源使用狀況的掌控力度。因此當SDN技術應用于當前的通信網絡環境的時候，必然會產生一定的影響。進一步考慮到其設計目標與應用目標本身的不一致，相應的影響力必然呈現出正反兩個方面的特征。

圖1 SDN網絡架構示意圖

首先，從SDN應用的正面影響角度考慮，SDN技術以及OpenFlow的引入，直接實現了網絡環境中軟硬件的分離進程，對于打破網絡設備產品本身僵化的邏輯垂直分布狀態有著一定的價值。同時，在SDN體系中，控制層面對整個網絡資源實現了集中虛擬，這對于整個網絡的運行以及維護工作的簡化都有一定的幫助作用，從成本角度看，運維工作支出得到了大大縮減，并且便于實現代運營維護，方便與應用實現協同工作。進一步深入控制層展開分析，可以發現控制層軟件本身的開源特征，為客戶在軟件需求層面的定制成為可能，同時開源本身也加強了整體網絡環境的安全特征與水平，調動了整個領域中相關頭腦的再開發能力，從而加速整體環境進步。這種狀態對于加速業務創新，縮短新業務的部署實施周期，以及提升市場競爭力的方面均大有裨益，不容忽視。如果將視線提升，從產業鏈的角度，就可以發現這種開放特征網絡能夠便于實現整個網絡環境各種資源的聚集，對于優化總體設備成本以及網絡的建設成本都會有一定的幫助。

而從SDN應用表現的不足之處看，以谷歌為首的諸多應用提供商成功部署SDN的案例用于其數據中心互聯，其本質上是一種OTT流量的承載。這種應用狀況證明了SDN可以便利上層應用提供商的網絡組織和調度，來實現對于運營商網絡依賴程度的控制和降低，與之對應地，運營商網絡的管道化趨勢會隨著這種技術特征而日漸突出。另一個方面，控制層作為整個SDN網絡的核心部分，本身關系到整體SDN網絡能否展開有效和穩定的工作。而這種集中式的控制方式，雖然加強了對于SDN網絡的整體協調和資源優化力度，但是同時也會使得其安全可靠性成為需要重點關注的問題。這種需求從客觀上要求SDN的網絡操作系統NOS必須有著更強的控制能力，需要運營商增加對控制層面的把握力度。

3 結論

SDN是當前網絡領域最熱門和最具發展前途的技術之一，具有極強的生命力，其具有諸多傳統網絡無法比擬的優勢，諸如數據控制解耦合使應用升級與設備更新換代相互獨立，以及抽象簡化了網絡模型等，都從客觀上實現了對于網絡的更為靈活控制。在實際工作中，唯有不斷深入研究其工作特征和應用中體現的不足，才能有的放矢對其發展加以優化，使其成為引領網絡未來的互聯網技術。

[1]Software-Defined Networking: The New Norm for Networks.ONFWhitePaper.4, 2012.

[2]OpenFlow-Enabled Cloud Backbone Networks Create Global Provider Data Centers. ONF Solution Brief.11,2012.