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[549] 2017-08-25_软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork,SDN）

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-16
2017-08-25_软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork,SDN） 软 件 定 义 网 络 （ S o f t w a r e   D e f i n e d   N e t w o r k ,   S D N ） A r k T e a m   2 0 1 7 - 0 8 - 2 5 作 者 ： { H P } @ A r k T e a m 1   前 言 概 述 前 言 概 述 S D N （ S o f t w a r e   D e f i n e d   N e t w o r k i n g ， 软 件 定 义 网 络 ） 是 一 种 新 兴 的 网 络 架 构 ， 在 2 0 0 9 年 由 M c k e o w n 教 授 正 式 提 出 [ 1 ] 。 其 最 大 的 特 点 在 于 控 制 平 面 与 数 据 平 面 的 分 离 ， 支 持 集 中 化 的 网 络 状 态 控 制 ， 实 现 控 制 面 的 可 编 程 。 S D N 处 理 的 是 O S I 模 型 中 的 2 - 3 层 ， 主 要 是 优 化 网 络 基 础 设 施 架 构 ， 比 如 以 太 网 交 换 机 、 路 由 器 和 无 线 网 络 等 。 S D N 能 实 质 性 地 提 高 网 络 性 能 ， 引 起 了 业 界 和 学 术 界 的 高 度 重 视 。 包 括 H P 、 I B M 、 C i s c o 、 N E C 、 V M w a r e 、 华 为 、 H 3 C 、 中 兴 等 纷 纷 加 入 到 S D N 的 阵 营 。 S I G C O M M   会 议 收 录 了 多 篇 相 关 文 章 , 甚 至 将 S D N   列 为 专 题 来 研 讨 。 图 1   S D N 与 传 统 网 络 架 构 对 比 2   基 本 原 理 基 本 原 理 传 统 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 ， 将 网 络 控 制 与 物 理 网 络 拓 扑 紧 耦 合 ， 转 发 路 由 由 设 备 分 别 计 算 。 存 在 网 络 配 置 复 杂 度 高 、 手 动 操 作 多 、 动 态 调 整 困 难 、 新 业 务 部 署 代 价 大 等 诸 多 问 题 。 S D N 抽 象 剥 离 了 传 统 网 络 设 备 的 控 制 功 能 , 将 控 制 功 能 交 由 控 制 层 来 完 成 , 并 在 数 据 层 和 控 制 层 之 间 提 供 了 标 准 接 口 , 确 保 交 换 机 完 成 识 别 转 发 数 据 的 任 务 。 控 制 层 需 要 将 设 备 的 分 布 状 态 抽 象 成 全 网 视 图 , 以 便 众 多 应 用 能 够 通 过 全 网 信 息 进 行 网 络 的 统 一 配 置 。 用 户 仅 需 通 过 控 制 层 提 供 的 应 用 接 口 对 网 络 进 行 简 单 配 置 , 就 可 自 动 完 成 沿 路 径 转 发 设 备 的 统 一 部 署 , 无 需 关 心 底 层 设 备 的 技 术 细 节 。 S D N   中 的 接 口 具 有 开 放 性 , 以 控 制 器 为 逻 辑 中 心 , 与 数 据 层 通 信 的 接 口 称 为 南 向 接 口 ， 与 应 用 层 通 信 的 接 口 称 为 北 向 接 口 。 单 一 控 制 机 制 容 易 造 成 单 点 失 效 , 可 采 用 多 控 制 器 方 式 , 此 时 , 多 控 制 器 之 间 的 接 口 称 为 东 西 向 接 口 。 南 向 接 口 作 为 数 据 与 控 制 分 离 的 核 心 被 广 泛 研 究 , 成 为 业 界 关 注 的 焦 点 ， O p e n F l o w   [ 2 ] 是 S D N   中 第 一 个 广 泛 使 用 的 南 向 接 口 协 议 。 由 于 应 用 业 务 具 有 多 样 性 , 使 得 北 向 接 口 亦 呈 现 多 样 性 , 开 发 难 度 较 大 , 如 何 实 现 统 一 的 北 向 接 口 标 准 , 仍 然 在 探 索 中 。 图 2   S D N 示 意 图
3   优 势 优 势 逻 辑 网 络 和 物 理 网 络 分 离 ， 逻 辑 网 络 可 以 根 据 业 务 需 要 配 置 、 迁 移 ， 不 受 物 理 位 置 的 限 制 ； 全 局 优 化 成 为 可 能 ， 使 得 整 个 网 络 可 以 当 作 一 台 设 备 进 行 维 护 ， 设 备 零 配 置 ， 即 插 即 用 ， 大 大 降 低 运 维 成 本 ； 应 用 和 网 络 的 无 缝 继 承 ， 应 用 告 诉 网 络 如 何 运 行 才 能 更 好 的 满 足 应 用 的 需 求 ； 用 户 可 以 自 行 开 发 网 络 新 功 能 ； 缩 短 了 网 络 配 置 周 期 , 显 著 提 升 了 新 协 议 和 新 设 备 的 部 署 效 率 。 此 外 S D N   开 放 式 的 研 究 降 低 了 生 产 成 本 , 为 中 小 型 设 备 商 带 来 了 拓 展 市 场 和 扩 大 生 存 空 间 的 机 遇 。 4   案 例 案 例 比 较 著 名 的 S D N 案 例 是 G o o g l e 使 用 S D N 改 造 自 己 的 W A N 网 络 （ B 4 ） 。 经 过 改 造 之 后 ， 据 说 链 路 带 宽 利 用 率 提 高 了 3 倍 以 上 ， 接 近 1 0 0 % ， 链 路 成 本 大 大 降 低 ； 网 络 更 稳 定 ， 对 路 径 失 效 的 反 应 更 快 ； 管 理 大 大 简 化 ； 也 不 再 需 要 交 换 机 使 用 大 的 包 缓 存 ， 对 交 换 机 的 要 求 降 低 ； 对 整 个 网 络 的 视 图 可 以 看 得 很 清 楚 ， 可 以 更 好 地 来 做 T r a f f i c e   E n g i n e e r i n g ， 从 而 更 好 地 进 行 流 量 管 控 和 规 划 ， 更 好 地 路 由 规 划 ， 能 够 清 楚 地 了 解 网 络 里 面 发 生 了 什 么 事 情 ， 包 括 监 控 和 报 警 。 5   S D N 带 来 的 安 全 问 题 带 来 的 安 全 问 题 开 放 式 接 口 也 会 带 来 一 些 风 险 ， 如 控 制 器 向 交 换 机 发 送 蠕 虫 病 毒 、 通 过 交 换 机 向 控 制 器 进 行 D D o s 攻 击 、 非 法 用 户 恶 意 占 用 整 个 S D N   网 络 带 宽 等 , 都 会 导 致 S D N   全 方 位 瘫 痪 [ 3 ] ， 需 要 研 究 S D N 的 安 全 机 制 。 参 考 文 献 参 考 文 献 [ 1 ]   M c K e o w n   N .   S o f t w a r e - D e f i n e d   m e t w o r k i n g .   I n :   P r o c .   o f   t h e   I N F O C O M   K e y   N o t e .   2 0 0 9 .   h t t p : / / i n f o c o m 2 0 0 9 . i e e e - i n f o c o m . o r g / t e c h n i c a l P r o g r a m . h t m [ 2 ]   M c K e o w n   N ,   A n d e r s o n   T ,   B a l a k r i s h n a n   H ,   P a r u l k a r   G ,   P e t e r s o n   L ,   R e x f o r d   J ,   S h e n k e r   S ,   T u r n e r   J .   O p e n F l o w :   E n a b l i n g   i n n o v a t i o n   i n c a m p u s   n e t w o r k s .   A C M   S I G C O M M   C C R ,   2 0 0 8 , 3 8 ( 2 ) : 6 9 - 7 4 [ 3 ]   张 朝 昆 , 崔 勇 , 唐 翯 翯 , 吴 建 平 .   软 件 定 义 网 络 ( S D N ) 研 究 进 展 [ J ] .   软 件 学 报 , 2 0 1 5 , 2 6 ( 0 1 ) : 6 2 - 8 1 阅 读 原 文
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