SDN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的探討

李 冉

（云南廣電網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650106）

1 網(wǎng)絡(luò)正在發(fā)生變革

1.1 IT的發(fā)展

IT服務(wù)自產(chǎn)生以來(lái)，一直在不斷優(yōu)化和發(fā)展。大概每隔15年都會(huì)發(fā)生一次演變。新需求和創(chuàng)新技術(shù)的結(jié)合，使得計(jì)算方式不斷發(fā)生根本性的變化。從1950年的大型主機(jī)到1960年的小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，再到1980年P(guān)C/客戶端服務(wù)器時(shí)代發(fā)展到1990年的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，直至2010年的虛擬化時(shí)代。虛擬化時(shí)代表現(xiàn)為整合與抽象，即把原來(lái)計(jì)算和存儲(chǔ)功能一體的設(shè)備通過(guò)軟件將計(jì)算和存儲(chǔ)功能剝離，形成虛擬化的計(jì)算和存儲(chǔ)，從而提高了資源效率和靈活性。

在PC/客戶端服務(wù)器時(shí)代，關(guān)注的是個(gè)體；當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)并日趨成熟時(shí)，是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)聚合資源；虛擬化時(shí)代則表現(xiàn)為聚合資源的自動(dòng)分配以及自助分配和供應(yīng)。通過(guò)收集和分享閑置的資源，用戶需要多少資源就用多少資源，使用多少資源就付多少錢，通過(guò)這種彈性的能力和按需計(jì)費(fèi)的方式，有效幫助用戶降低運(yùn)維成本。

1.2 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件和軟件系統(tǒng)由設(shè)備廠商同時(shí)提供，天生“軟硬件一體化”的格局。路由器、交換機(jī)都預(yù)先安裝有軟件系統(tǒng)并通過(guò)其進(jìn)行控制和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)所有的復(fù)雜性和不可靠性都是由于拓?fù)溥^(guò)多。

同時(shí)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署業(yè)務(wù)，需要依賴網(wǎng)絡(luò)管理者思考后，將網(wǎng)絡(luò)需求翻譯成設(shè)備配置部署到設(shè)備（設(shè)備可能涉及不同廠家的上千臺(tái)設(shè)備）。這樣做必然帶來(lái)諸多弊端。首先是工作量非常大，同時(shí)需要熟練掌握每個(gè)設(shè)備廠家的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。第二，網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)良程度依賴于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)者的能力高低。第三，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻繁變化、新業(yè)務(wù)快速疊加的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)將變得極其復(fù)雜，難以控制和管理。

1.3 網(wǎng)絡(luò)的變革

IT向智能動(dòng)態(tài)可調(diào)配的方向發(fā)展時(shí)，網(wǎng)絡(luò)也隨之發(fā)生改變。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是虛擬化的基礎(chǔ)。在虛擬化時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)追求的不僅是互聯(lián)互通，而是通過(guò)創(chuàng)新，奉獻(xiàn)給虛擬化嶄新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。而變化的最終目的是無(wú)論計(jì)算和存儲(chǔ)環(huán)境怎么變，都可以用一個(gè)可變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)接。讓網(wǎng)絡(luò)能夠快速、靈活地為業(yè)務(wù)服務(wù)，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)成本，使用更少的資源達(dá)到更高的效率。

虛擬化為計(jì)算和存儲(chǔ)帶來(lái)革命性變化的同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程已經(jīng)滯后。由于必須單獨(dú)對(duì)每臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置，網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法滿足虛擬化所要求的快速變更。

2 網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)

從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商基于特定的軟硬件設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，演變到軟硬件解耦。解耦后軟件定義了設(shè)備的功能與特性；解耦后硬件專注數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，物理硬件虛擬為資源池，可按需靈活分配和調(diào)度。演進(jìn)后的網(wǎng)絡(luò)不僅可以規(guī)?；少?gòu)?fù)ㄓ镁W(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使硬件成本大幅降低；還能減少設(shè)備種類和專用軟硬件系統(tǒng)平臺(tái)，進(jìn)而簡(jiǎn)化運(yùn)維管理，使業(yè)務(wù)的上線和測(cè)試變得更加簡(jiǎn)單和快捷。不僅打破傳統(tǒng)封閉電信設(shè)備軟硬件一體化的模式，使軟件硬件各付其責(zé)，各擅其長(zhǎng)，有利于形成更廣泛和開放的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)，并促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的創(chuàng)新。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化、IT化和軟件化。以軟件為中心，動(dòng)態(tài)可調(diào)，進(jìn)一步扁平化，從而達(dá)到理想的一網(wǎng)一設(shè)備（即把一個(gè)網(wǎng)虛擬化成一個(gè)設(shè)備），通過(guò)開放的軟件系統(tǒng)，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中不同品牌、不同類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，降低了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，有利于全局優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)的部署完全虛擬化，設(shè)備間的連線也是虛擬化的邏輯關(guān)系，任意創(chuàng)建任意更改，而無(wú)需對(duì)底層的交換機(jī)、路由器等硬件做任何變動(dòng)，減少設(shè)備種類和專用軟硬件平臺(tái)，大幅降低硬件成本，簡(jiǎn)化運(yùn)維管理，還可提升業(yè)務(wù)部署能力。

網(wǎng)絡(luò)從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)到軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）的演進(jìn)。在節(jié)省大量資金成本的同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整的周期也將大大縮短，變?yōu)橐苑昼姸皇且蕴?、周或月?jì)數(shù)，網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)低成本、高效率，并隨需提供創(chuàng)新的服務(wù)[1-3]。

3 SDN網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)面臨的桎梏

3.1 網(wǎng)絡(luò)人員方面

網(wǎng)絡(luò)存在至今，網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員都在網(wǎng)絡(luò)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。一般而言，網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員是唯一了解復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)世界的人員之一，SDN和資源池將會(huì)改變這種限制，其帶來(lái)的快速?gòu)椥院捅厝坏淖詣?dòng)化將擺脫網(wǎng)絡(luò)對(duì)于專業(yè)人員的依賴。快速?gòu)椥砸馕吨C合自動(dòng)化，每構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，不再需要手動(dòng)配置業(yè)務(wù)，一旦網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)，一些網(wǎng)絡(luò)角色和職責(zé)將會(huì)逐漸消失或轉(zhuǎn)移。所以在分配物理網(wǎng)絡(luò)資源方面有著幾十年經(jīng)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員，必須要意識(shí)到傳統(tǒng)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、物理連接和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)正在發(fā)生著顛覆性的變化，軟件系統(tǒng)正逐步掌控網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)，必將引發(fā)快速?gòu)椥院捅厝坏淖詣?dòng)化。他們現(xiàn)在也需要開始學(xué)習(xí)掌控虛擬網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)的變革到來(lái)前，每個(gè)人必須能夠坦然地面對(duì)一個(gè)新的軟件定義網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

3.2 網(wǎng)絡(luò)部署方面

目前階段，SDN部署仍面臨挑戰(zhàn)。首先，據(jù)報(bào)道網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商關(guān)注點(diǎn)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能力分配、光傳送網(wǎng)、智能管道的建設(shè)方面，此部分建設(shè)不可能在短時(shí)間內(nèi)完成全網(wǎng)部署。其次，在大型數(shù)據(jù)中心有數(shù)千計(jì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在大型電信網(wǎng)有數(shù)百萬(wàn)臺(tái)不同類型設(shè)備，這樣大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)對(duì)于設(shè)備的集中管理、配置和故障定位復(fù)雜程度不言而喻，尤其對(duì)于大規(guī)模電信網(wǎng)，仍面臨軟件的復(fù)雜性和有效性挑戰(zhàn)。再次，對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)長(zhǎng)期留下來(lái)的不同廠家和不同種類的老系統(tǒng)、老設(shè)備在保證功能、性能和支持業(yè)務(wù)的方面來(lái)看，從現(xiàn)有硬件平臺(tái)向虛擬化網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡，仍面臨著平滑演進(jìn)、兼容性和長(zhǎng)期共存的挑戰(zhàn)。而變革網(wǎng)絡(luò)引發(fā)的工作量也令人望而卻步。最后，還將面臨廠家本能的抵制。目前90%的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場(chǎng)被思科、華為、Juniper這些有自主研發(fā)、生產(chǎn)芯片能力的設(shè)備廠商所占據(jù)，這些廠商目前還沒(méi)有形成高度的共識(shí)，但對(duì)SDN全網(wǎng)部署可能帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值重組很敏感，進(jìn)而更關(guān)注網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）的研發(fā)推廣。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化方面

在標(biāo)準(zhǔn)化上，由互聯(lián)網(wǎng)公司和軟件公司主導(dǎo)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)及OpenFlow技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，強(qiáng)調(diào)設(shè)備控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和開放化；IETF中定義的SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是設(shè)備的可編程性，即開放北向API接口，為用戶創(chuàng)新提供有力保證。而電信背景濃厚的ITU-T主要面向SDN功能需求和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。不同的利益集團(tuán)對(duì)SDN在標(biāo)準(zhǔn)化上的出發(fā)點(diǎn)不同，SDN標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程仍有待破局。

3.4 各方利益分歧

任何技術(shù)從出現(xiàn)到成熟的整個(gè)過(guò)程都將沿著曲線前進(jìn)，SDN領(lǐng)域也不例外。市場(chǎng)利益復(fù)雜化，現(xiàn)階段SDN正處于發(fā)展的初期，各參與方對(duì)于產(chǎn)業(yè)架構(gòu)重組有著不同的利益和目的：

1）新興互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商雖希望通過(guò)SDN來(lái)獲取商業(yè)機(jī)會(huì)，而傳統(tǒng)大型廠商對(duì)市場(chǎng)份額和標(biāo)準(zhǔn)的影響力卻不容低估，真正有能力進(jìn)行全網(wǎng)部署的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商并不多。

2）各廠商發(fā)布的SDN解決方案千差萬(wàn)別，行業(yè)中要推進(jìn)相對(duì)統(tǒng)一的SDN標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)各廠商產(chǎn)品相互兼容，還需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。

3）網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商并不希望通過(guò)SDN立即全面部署來(lái)顛覆自身的產(chǎn)業(yè)定位，但可以通過(guò)SDN為智能管道的發(fā)展提供新的選項(xiàng)，同時(shí)利用SDN局部提升網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和高效管控能力，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)維成本，還可以利用SDN來(lái)推動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)能力深度結(jié)合的業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)新[4-6]。

4 SDN初期適用環(huán)境

即IP之后，SDN成為新一代能夠改變世界的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一。通過(guò)改變網(wǎng)絡(luò)自身的管理、控制方式，集中化的管控實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效率的提升，包括承載效率和運(yùn)營(yíng)效率。再者是軟件驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)開放網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)提供者（運(yùn)營(yíng)商）和網(wǎng)絡(luò)使用者的共存共融。最后，要能從SDN獲益，還要求最終用戶具有強(qiáng)大的開發(fā)實(shí)力。

SDN尚處于發(fā)展的初級(jí)階段，技術(shù)是多廠商網(wǎng)絡(luò)控制，缺少全設(shè)備控制標(biāo)準(zhǔn)。適用于規(guī)模不大，單一運(yùn)營(yíng)主體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)、選路策略由一個(gè)主體運(yùn)營(yíng)決定，不易引起利益沖突。在選擇SDN適用環(huán)境時(shí)首選在小范圍、相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)應(yīng)用，如企業(yè)的辦公網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)邊緣等。對(duì)廣電而言，初期的適用環(huán)境比較適于CDN、政府和企業(yè)大客戶等專線業(yè)務(wù)，同時(shí)可將其視為人才的培訓(xùn)和操練環(huán)境。

第一，CDN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境特點(diǎn)為數(shù)據(jù)流量密集、突發(fā)性強(qiáng)、區(qū)域相對(duì)獨(dú)立、業(yè)務(wù)需求簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大。網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向成云網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將要以現(xiàn)有的交換機(jī)為核心，轉(zhuǎn)向未來(lái)以CDN為核心的新架構(gòu)，會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整非常頻繁，這時(shí)候就可以通過(guò)SDN技術(shù)的引入以天實(shí)現(xiàn)以前以月為單位的工作量，以前以年為單位實(shí)現(xiàn)的新業(yè)務(wù)的上線現(xiàn)在通過(guò)周實(shí)現(xiàn)快速滿足，所以從CDN這塊切入最合適。

第二，政府和企業(yè)大客戶等專線業(yè)務(wù)特點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立，對(duì)數(shù)據(jù)流量的可管理性和安全性有著更高的要求。SDN轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離的架構(gòu)可使得企業(yè)網(wǎng)絡(luò)更加簡(jiǎn)化，層次更加清晰，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和高效的管理，提高網(wǎng)絡(luò)的智能性、管控能力和安全性，還大幅降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)維成本。當(dāng)有新的業(yè)務(wù)或需求產(chǎn)生時(shí)，僅需對(duì)遠(yuǎn)端接入節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置即可實(shí)現(xiàn)，這樣不僅大大加快了業(yè)務(wù)的部署速度，還降低了業(yè)務(wù)開通成本。

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