SDN框架通信網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用

徐顯達(dá)+王蒙

[摘 要]通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給人們創(chuàng)造了便利，其應(yīng)用范圍廣，涉及人們生產(chǎn)生活的諸多方面。而基于SDN框架的通信網(wǎng)絡(luò)，更具有一定的優(yōu)勢(shì)，其有利于完善SDN和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)?；诖?，本文從SDN框架的特征入手，探討了SDN框架通信網(wǎng)絡(luò)的研究及應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]SDN框架；通信網(wǎng)絡(luò)；研究；應(yīng)用

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.08.089

[中圖分類號(hào)]TP311.52 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2017）08-0-02

伴隨科技的發(fā)展進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展離不開現(xiàn)代科技的參與。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，不僅造福了人類，還有助于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。SDN框架作為創(chuàng)新型的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想，在傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)革新方面有著重要的作用。傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式是靜態(tài)的，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的依賴性太強(qiáng)，并受到設(shè)備廠商的限制。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，海量化的數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能要求更高。而SDN框架的產(chǎn)生符合了通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求，有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源充分利用的目標(biāo)。

1 SDN的架構(gòu)與特性

1.1 SDN的架構(gòu)

SDN框架在通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)用中，作為一個(gè)集中控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其表現(xiàn)形式諸多。目前，SDN的重要架構(gòu)由兩個(gè)構(gòu)成部分組成。一是ONF界說的SDN架構(gòu)，二是ETSI推介的NFV架構(gòu)。這兩個(gè)組成部分使SDN框架在具體應(yīng)用中發(fā)揮了積極的推動(dòng)力。ONF架構(gòu)主要是將SDN技術(shù)與許多現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行了有效的結(jié)合，從而滿足了現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展的要求，進(jìn)一步推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。該架構(gòu)表現(xiàn)形式具有三個(gè)重要的層面，即是控制層面、應(yīng)用層面以及基礎(chǔ)設(shè)備層面。然而ESTI推介的NFV構(gòu)架，可以保證先進(jìn)的現(xiàn)代化軟件技術(shù)得到充分的利用，特別針對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化狀況，其能起到控制及運(yùn)用的效果。與此同時(shí)，該構(gòu)架還能對(duì)控制層面進(jìn)行有效性的細(xì)分，使SDN的管理效率得到提升，進(jìn)而在企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中具有一定的利用作用及價(jià)值。

1.2 SDN框架的特性

SDN框架在通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用中，具有顯著的特性，這些特性在人們的生產(chǎn)生活中起到了至關(guān)重要的作用。SDN框架最主要的特性具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。一是集中控制。在眾多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，SDN框架發(fā)揮了良好的控制效果，使人們?cè)诤笃诘膶?shí)際生產(chǎn)生活中有了更好的前提條件。二是擁有開放化的接口。只有具備開放化的網(wǎng)絡(luò)接口，才能充分、有效運(yùn)用SDN框架的功能。三是網(wǎng)絡(luò)虛擬化。在虛擬化的網(wǎng)絡(luò)中，SDN框架會(huì)更加充分、有效的發(fā)揮其作用。

2 SDN框架的實(shí)行途徑

SDN的主要構(gòu)想是分離操作，也就是將控制層與轉(zhuǎn)發(fā)層分離出來(lái)，使其處在兩個(gè)不同的層面。為了達(dá)到統(tǒng)一管理，要求將控制操作集中起來(lái)。目前，SDN框架的實(shí)行對(duì)策有以下幾項(xiàng)。一是根據(jù)專用接口研制的實(shí)行策略。在機(jī)制與操作方式正常不變的狀況下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)改造，使用專用的網(wǎng)絡(luò)接口，把接口運(yùn)行至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。該途徑的實(shí)現(xiàn)具有顯著的優(yōu)越性，在用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行開發(fā)利用的過程中，可以起到推動(dòng)作用，從而使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備達(dá)到可編程的目的，人性化特點(diǎn)較為明顯。二是根據(jù)疊加網(wǎng)絡(luò)的實(shí)行策略。將傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為基點(diǎn)，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制管理中融入管理邏輯性網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)便于信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)信息。這不僅可以使差異性問題得到良好的解決，還可以實(shí)現(xiàn)虛擬化網(wǎng)絡(luò)共享的目標(biāo)。三是根據(jù)開放協(xié)議的實(shí)行策略。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相比，開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有所不同，運(yùn)用開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實(shí)行對(duì)策，可以使其和通信網(wǎng)中底層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)更好的兼容效果。在開放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)支持下，再構(gòu)建控制器，進(jìn)而可以統(tǒng)一管控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

3 SDN框架通信網(wǎng)絡(luò)的研究及應(yīng)用

伴隨SDN框架的不斷完善，要求作出深入的實(shí)踐研究。針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)而言，SDN框架的形成具有相應(yīng)的廣泛性及復(fù)雜性。在通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，最主要的實(shí)際應(yīng)用就是對(duì)SDN框架的需求。在過去的幾年里，數(shù)據(jù)中心問題一直是制約互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的原因，尤其是在大數(shù)據(jù)時(shí)期，以往的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很難達(dá)到互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要求。因此，為了促進(jìn)大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，提出了SDN技術(shù)?；赟DN框架，它能夠有效處理好虛擬和多用戶之間的問題。

3.1 SDN框架應(yīng)用于骨干網(wǎng)絡(luò)

骨干網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，具有兩個(gè)不同的類型，分別是連接每個(gè)區(qū)域骨干網(wǎng)絡(luò)和連接每個(gè)數(shù)據(jù)中心的骨干網(wǎng)絡(luò)。這兩者在傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時(shí)有所不同，他們的功能、承載能力以及流量大小均存在差異性。針對(duì)連接每個(gè)區(qū)域的骨干網(wǎng)路，其能夠承載海量的用戶流量。在設(shè)計(jì)Open Flow交換機(jī)過程中，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)需求量，交換機(jī)需要具備良好的緩存與轉(zhuǎn)發(fā)作用。為此，提出了轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)策與緩存對(duì)策。與此同時(shí)，由于大范圍網(wǎng)絡(luò)具有多節(jié)點(diǎn)，還要有效采用集群架構(gòu)來(lái)處理、控制設(shè)備存在的問題。針對(duì)連接每個(gè)數(shù)據(jù)中心的骨干網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用在分布方式的數(shù)據(jù)中心上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的有效交換，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息交流的安全可靠性。正是因?yàn)閿?shù)據(jù)中心骨干網(wǎng)絡(luò)具有良好的信息傳播功能，非常有利于整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)體系實(shí)現(xiàn)平衡構(gòu)建目標(biāo)，所以必須要確保攜帶的信息具有完整性，進(jìn)而深入到各個(gè)物理設(shè)備中。例如：Google公司的骨干網(wǎng)絡(luò)采用了SDN框架，同時(shí)在I-scale G網(wǎng)絡(luò)和G-scale網(wǎng)絡(luò)中分別定制了Open Flow交換機(jī)，真正做到了對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理和控制。

3.2 SDN框架應(yīng)用于城域網(wǎng)邊緣

在引用骨干網(wǎng)絡(luò)的過程中，要求具備相應(yīng)的入口，而城域網(wǎng)邊緣作為重要的入口。一方面，城域網(wǎng)邊緣不但是骨干網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行管控的端頭，還是商業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系綜合處理中的主要構(gòu)成部分。只有處理好用戶的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，商業(yè)服務(wù)點(diǎn)才能進(jìn)行切實(shí)有效的接受工作。在對(duì)用戶的請(qǐng)求處理工作中，依然經(jīng)過海量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，這就是業(yè)務(wù)鏈。城域網(wǎng)邊緣設(shè)備與業(yè)務(wù)鏈，還有業(yè)務(wù)路由器可以有效處理用戶的信息，但是這些設(shè)備要實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行狀態(tài)，就需要較好的功能點(diǎn)來(lái)控制。為此，想保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，并使配置信息具有安全性，可以在城域邊緣網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)用SDN框架，可以對(duì)多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)虛擬化效果，并將不同的集群整合成一個(gè)可控制管理集群，就需要通過SDN控制器對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一配置。

例如，伴隨著通信網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜化、業(yè)務(wù)量更大，對(duì)節(jié)點(diǎn)與路徑的選用更加重要。為了確保通信網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行，通常會(huì)在城域網(wǎng)邊緣設(shè)備上安裝防火墻，其他功能借助路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)SDN框架的轉(zhuǎn)化功能，進(jìn)一步達(dá)到SDN框架控制過渡的目標(biāo)。

3.3 SDN框架應(yīng)用于接入網(wǎng)

在日常生產(chǎn)生活中，接入網(wǎng)作為熟悉的網(wǎng)絡(luò)形式，是業(yè)務(wù)控制層工作介入的有效構(gòu)成部分。雖然接入網(wǎng)的路徑長(zhǎng)度不是特別長(zhǎng)，但是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)較多，且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)。而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是業(yè)務(wù)來(lái)源的首層設(shè)備，在這第一層設(shè)備中，通過應(yīng)用SDN框架，大量的節(jié)點(diǎn)可以集中為一臺(tái)整體虛擬設(shè)備，通過SDN控制器進(jìn)行統(tǒng)一管控，并有效處理新業(yè)務(wù)帶來(lái)的業(yè)務(wù)鏈周期太長(zhǎng)的弊端。具體來(lái)說，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)這第一層設(shè)備中，利用SDB框架可以對(duì)用戶的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行合理配置，還可以對(duì)業(yè)務(wù)控制層接口進(jìn)行有效的信息連接。在以往的通信網(wǎng)絡(luò)中，信息的配置達(dá)不到相互關(guān)聯(lián)的目的，而接入網(wǎng)可以彌補(bǔ)這缺陷。在接入網(wǎng)接受全部用戶的業(yè)務(wù)需求中，為了確保通信協(xié)調(diào)的效果，務(wù)必將接口的特性和業(yè)務(wù)的要求達(dá)到一致性。在有新的業(yè)務(wù)請(qǐng)求下，業(yè)務(wù)的特性會(huì)發(fā)生改變，務(wù)必要對(duì)接口進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，盡量減少升級(jí)操作對(duì)業(yè)務(wù)鏈結(jié)構(gòu)造成的影響。

3.4 SDN框架應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)

目前，無(wú)線接入網(wǎng)受到不同服務(wù)商高度的重視。伴隨移動(dòng)設(shè)備的日漸增多，無(wú)線接入網(wǎng)的覆蓋率大大提高，且無(wú)線接入網(wǎng)的基站規(guī)模逐步擴(kuò)大化。其中，以IP無(wú)線接入網(wǎng)為主，該網(wǎng)絡(luò)形式主要采用了IP技術(shù)，具有一定的優(yōu)越性，這不僅使網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模更加擴(kuò)大，還體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的靈活性，確保無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可靠安全性的運(yùn)行。通過在無(wú)線接入網(wǎng)中引用SDN技術(shù)，把SDN控制器設(shè)立于中心設(shè)備中，通過中心設(shè)備來(lái)管控?zé)o線接入網(wǎng)中的其他設(shè)備，基于SDN框架，SDN控制設(shè)備具有對(duì)遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行有效管控的作用。除此之外，針對(duì)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說，企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)存在復(fù)雜性及豐富性。為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，通過引用SDN框架，可以對(duì)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一管控，在保證企業(yè)業(yè)務(wù)的高效率同時(shí)，有利于運(yùn)營(yíng)商減少管理成本的投入。

5 結(jié) 語(yǔ)

SDN框架網(wǎng)絡(luò)具備更佳的應(yīng)用效果，可以推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前，SDN主要的架構(gòu)有ONF界說的SDN架構(gòu)與ETSI推介的NFV架構(gòu)。同時(shí)它們具有集中控制管理的優(yōu)點(diǎn)，還具有開放性的接口以及網(wǎng)絡(luò)虛擬化的特征。針對(duì)SDN框架的通信網(wǎng)絡(luò)，其有效性的研究及應(yīng)用體現(xiàn)在骨干網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)邊緣、接入網(wǎng)以及無(wú)線網(wǎng)等方面。

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