SDN在IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的作用分析

李虎++石榮水

摘 要：當(dāng)前，web上的服務(wù)種類和服務(wù)數(shù)量越來越多，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行提出了更高的要求，因?yàn)榭赡茉诜浅６痰臅r(shí)間內(nèi)，部分服務(wù)就獲得巨量的用戶數(shù)量和服務(wù)需求，致使網(wǎng)絡(luò)中的使用方式和流量模式難以預(yù)測(cè)，極大的降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的反應(yīng)速度和用戶體驗(yàn)，不能快速滿足用戶需求。簡(jiǎn)而言之，就是以往建立起來的基礎(chǔ)設(shè)施，已經(jīng)適應(yīng)不了當(dāng)前的服務(wù)需求，必須要做出演進(jìn)，進(jìn)一步提高自身的敏捷性、智能性以及經(jīng)濟(jì)性，為實(shí)現(xiàn)這樣的效果、達(dá)到這樣的目的，我們應(yīng)當(dāng)積極嘗試將SDN技術(shù)應(yīng)用其中。本文基于作者自身的實(shí)際工作與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，主要就SDN在IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的作用進(jìn)行了分析，以期能為相關(guān)工作的實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：SDN；網(wǎng)絡(luò)；演進(jìn)

中圖分類號(hào)：TP393.02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）19-0049-01

當(dāng)前，社會(huì)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求已經(jīng)大大提升，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行已經(jīng)較難適應(yīng)，為此我們必須要通過對(duì)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，來使傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)向前演進(jìn)。

1 SDN的基本簡(jiǎn)介

SDN即Software Defined Network的簡(jiǎn)稱，中文譯為軟件定義網(wǎng)絡(luò)，它是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)方式，其主要以O(shè)penFlow技術(shù)為核心，可以將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)面和控制面分離開，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行更加靈活得控制，從而提高網(wǎng)絡(luò)流量的敏捷性、智能性，同時(shí)經(jīng)濟(jì)性也較為可觀，與NFV（Network Function Virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）聯(lián)用的話，可以使傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行變得更加流暢、高效。NFV具體所指的是在標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)服務(wù)器以及相關(guān)的存儲(chǔ)和交換機(jī)設(shè)備上運(yùn)行基于虛擬機(jī)的多租戶網(wǎng)絡(luò)功能或者應(yīng)用。包括會(huì)話控制應(yīng)用，如IMS，和服務(wù)控制器數(shù)據(jù)平面處理功能，如ePC，以及數(shù)據(jù)平面報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)功能，如以太網(wǎng)交換或者IP路由[1]。

2 SDN在IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的作用

SDN和NFV其二者是相互獨(dú)立的，可以分開獨(dú)立運(yùn)行，即NFV可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化，但是不需要SDN的支持，而SDN可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的最佳化、自動(dòng)化，但是卻并不一定非要通過NFV來虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，不過在現(xiàn)實(shí)中，其二者往往被聯(lián)合使用。就現(xiàn)目前的宏觀趨勢(shì)來看，SDN和NFV被應(yīng)用到IP網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中已經(jīng)成為了定勢(shì)，這是推廣、普及、應(yīng)用還尚不全面。下面分三個(gè)場(chǎng)景，對(duì)SDN和NFV在IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的作用進(jìn)行分析，這三個(gè)場(chǎng)景都是非?，F(xiàn)實(shí)和實(shí)際的，任何運(yùn)營商都可能做出對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)選擇。

第一種場(chǎng)景為NFV+DCSDN，和傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)相比，該場(chǎng)景下網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的主要變化，是網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化實(shí)現(xiàn)在集中式數(shù)據(jù)中心的NFVP中，并在數(shù)據(jù)中心，通過對(duì)SDN的使用運(yùn)行，來進(jìn)行虛擬功能的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接。該場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)中心，為IT和電信數(shù)據(jù)中心共同構(gòu)成，其配置有IT和電信虛擬功能，其可以提供兩種主要的服務(wù)虛擬化功能，其一是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能，如IMS，其二是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)控制功能，如ePC。下面針對(duì)該場(chǎng)景，進(jìn)行兩種不同遷移方案的探討。第一種方案是完全遷移NA，原來以物理形式存在在電信數(shù)據(jù)中心的NA，完全被虛擬的NA取代[2]；第二種是對(duì)于SC，虛擬功能進(jìn)行了物理實(shí)例方面的增強(qiáng)，對(duì)一部分的流量進(jìn)行了吸收，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的物理實(shí)例依然被保留。和第一種方案相比，第二種方案能夠讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，繼續(xù)為部分具有較高網(wǎng)絡(luò)使用要求的業(yè)務(wù)服務(wù)，例如在LTE上運(yùn)行的用戶寬帶，與此同時(shí)其還具備非常強(qiáng)的靈活性，可以通過虛擬實(shí)例，來按需提供彈性化、動(dòng)態(tài)化的服務(wù)需求，或是直接支持吞吐量本身就較低的應(yīng)用，例如在LTE上運(yùn)行的M2M。對(duì)此，貝爾實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了相關(guān)的研究，通過建模獲取到的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，這種混合方案可以在近、中期實(shí)現(xiàn)最佳總擁有成本。另外，還有一種方案，其主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)部分網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化，另一部分的功能依然存在于物理網(wǎng)元上。比如說ePC的遷移，物理存在的MME，由虛擬的進(jìn)行替代，但PGW以及SGW依然保持原來的物理存在形式不懂，這種方案主要是為了逐步適應(yīng)和逐步推進(jìn)虛擬功能，避免突然產(chǎn)生的全面變革[3]。

第二種場(chǎng)景為NFV+SE-SDN，在這樣的場(chǎng)景當(dāng)中，一個(gè)到數(shù)個(gè)的網(wǎng)絡(luò)功能，均可以通過虛擬實(shí)例被遷移到集中式數(shù)據(jù)中心，同時(shí)對(duì)業(yè)務(wù)運(yùn)行的終端也進(jìn)行虛擬化，SDN由一個(gè)單一數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展到自動(dòng)連接虛擬業(yè)務(wù)終端和服務(wù)控制。其連接的實(shí)現(xiàn)，需要使用到VPN，即SD-VPN，也可以被稱為軟件定義的VPN。SE，如駐地網(wǎng)關(guān)功能以虛擬實(shí)例的方式部署在靠近終端用戶的本地?cái)?shù)據(jù)中心中，它也可以部署在用戶駐地側(cè)的服務(wù)器上。這種架構(gòu)可以用于為企業(yè)站點(diǎn)之間或者企業(yè)應(yīng)用和其遠(yuǎn)端員工之間提供安全通信。該架構(gòu)也可以用于支持消費(fèi)者的“虛擬CPE”應(yīng)用，或者支持“網(wǎng)絡(luò)分片”，以便為應(yīng)用或者內(nèi)容提供商提供隔離的虛擬網(wǎng)絡(luò)。在第二種場(chǎng)景中，雖然SDN在終端處提供動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)配置，但是通過WAN的連接還是由OSS管理，甚至可能由手動(dòng)進(jìn)行管理。所以，在這樣的情況之下，VPN的特性以及能力依然是靜態(tài)的。

第三種場(chǎng)景，是基于NFV+SE-SDN的擴(kuò)展，主要由SDN來對(duì)WAN進(jìn)行控制，對(duì)于應(yīng)用的需求，或是企業(yè)的需求，可以讓VPN進(jìn)行動(dòng)態(tài)的適應(yīng)，這種場(chǎng)景為NFV+WAN-SDN。SD-VPN的需求可以一直變化，工作時(shí)段，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)流量主要是實(shí)時(shí)語音和視頻通信。晚上，主要是數(shù)據(jù)備份和自動(dòng)匯報(bào)系統(tǒng)流量。由SDN控制的WAN允許VPN在白天應(yīng)對(duì)中等吞吐量、最小時(shí)延、高QoS保障等需求。而在夜晚則能應(yīng)對(duì)高吞吐量、突發(fā)性強(qiáng)以及流量盡力等特性。在該場(chǎng)景中，WAN-SDN控制器配置網(wǎng)絡(luò)中的路由和傳輸功能，以便管理VPN的特性，包括能力、最佳路徑選擇、QoS匹配等。WAN-SDN控制器使用多種API和協(xié)議來學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)以及管理網(wǎng)絡(luò)資源，其包括但不限于OpenFlow、NetConf、SNMP、REST、CLI[4]。很容易想象出可把這種架構(gòu)擴(kuò)展到包含接入網(wǎng)，甚至是終端用戶網(wǎng)絡(luò)的SDN控制，以便提供真正端到端的網(wǎng)絡(luò)敏捷度。

3 結(jié)語

就當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)來看，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式已經(jīng)逐漸的難以適應(yīng)需求，這會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的反應(yīng)速度和用戶體驗(yàn)，因此傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的發(fā)展、演進(jìn)已經(jīng)勢(shì)在必行。SDN作為一種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)、方式，可以在傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)中發(fā)揮出重要的作用，尤其是通過與NFV的聯(lián)用、配合，可以顯著提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的敏捷性、智能性以及經(jīng)濟(jì)性，從而滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)使用需求。

參考文獻(xiàn)

[1]Mark M.Clougherty，Christopher A.White，Harish Viswanathan，等.SDN在IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的作用[J]. 電信科學(xué)，2014，（05）：1-13.

[2]張鵬.中國聯(lián)通與華為達(dá)成SDN/NFV聯(lián)合創(chuàng)新 共同醞釀下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)藍(lán)圖[J].通信世界，2015， （12）：33-34.

[3]程琦.SDN+NFV在IP網(wǎng)云化應(yīng)用思考[J].電信技術(shù)，2016，（11）：42-44.

[4]譚金剛.SDN、NFV技術(shù)在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的引入思考[J].信息化建設(shè)，2016，（06）：60-61.endprint