軟件定義網(wǎng)絡(luò)分析

田嵐

摘 要：軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN，Software Defined Networks）是美國斯坦福大學(xué)提出的，它是以O(shè)penFlow 為基礎(chǔ)，為了建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新平臺設(shè)計的。目前SDN 的概念已經(jīng)被泛化，泛化后的SDN 目標大體有：簡化網(wǎng)絡(luò)操作，提升網(wǎng)絡(luò)性能，提供網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新平臺，研究下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。SDN 不僅是Software Defined Networks 的縮寫形式，同時也是Software Defined Networking 和Software Driven Network 的縮寫形式。

1、軟件驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)

軟件驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)（Software Driven Network） 的設(shè)想是很合理的， 那就是業(yè)務(wù)層（Service Stratum）和傳送層（Transport Stratum）間需要接口以便互控，這個接口就是SDN 中說的網(wǎng)絡(luò)北向接口。從表面上來看，北向接口問題解決起來好像很簡單。實際上，當網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大的時候的確不難。但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，問題就來了。目前所想到的辦法都存在嚴重的擴展性問題，是無法真正實用的。由于機理中的基因缺陷，北向接口做起來很難。

軟件定義組網(wǎng)（Software Define Networking）就泛化了，大體上等于：1. 智能網(wǎng)管+ QoS 路由+軟路由器；2. 網(wǎng)管能力開放（API）；3. 網(wǎng)管中增加軟件定義能力；4. 網(wǎng)管智能化，網(wǎng)絡(luò)能力虛擬化和智能化等。目前提出的絕大多數(shù)的SDN 應(yīng)用場景都屬于這一類，一般來說對局部、小范圍都是有效的，但規(guī)模大了都很難實現(xiàn)?？刂婆c轉(zhuǎn)發(fā)分離只是SDN 的特征之一，不是其主要特征?？刂婆c轉(zhuǎn)發(fā)分離有好處也有壞處，不是一概都好。一般來說，集中控制做不大，擴展性差是通病。它的適用場景是：改造現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，簡化網(wǎng)絡(luò)操作，提升網(wǎng)絡(luò)性能。

2、SDN的發(fā)展

有人明確說道：“鴨子游動時大多數(shù)的動作都在水下完成，而這些動作是無法輕易觀察到的。強健的腳掌在水面下滑動著，推動鴨子前進，這與軟件定義網(wǎng)絡(luò)在很多方面有著相似之處?！?以此來表述作者對SDN的看法。當然，中國的一般說法是：“鴨子什么都會做，但什么都做不好?！北緯把灾刑岬降镍喿?，給讀者對SDN 留下了一個很寬泛的想象空間。

國內(nèi)對SDN 的看法分歧很大。有高度看好SDN 的，認為它是網(wǎng)絡(luò)界的救星，能夠為網(wǎng)絡(luò)帶來翻天覆地的變化；有一般看好SDN 的，認為這是一種局部技術(shù)，在局部對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是有貢獻的；也有完全不看好SDN 的，認為它是網(wǎng)絡(luò)界在包裝上的一場炒作。當然，這些看法都有道理，都是從各自的期望出發(fā)的。我是看好SDN 的。近期，SDN 可以用于在局部范圍內(nèi)改造網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升網(wǎng)絡(luò)性能；遠期，SDN可以成為網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新的潛在實現(xiàn)技術(shù)。

目前的SDN 技術(shù)還非常初步，在體系結(jié)構(gòu)上、協(xié)議上、硬件上都有很大的開拓空間。但從SDN 的發(fā)展來說，真正困難的是對網(wǎng)絡(luò)的理解，網(wǎng)絡(luò)的頂層設(shè)計。SDN 的機遇與挑戰(zhàn)共存，機遇大于挑戰(zhàn)。因此，必須明確方向，擺脫盲從思維，堅定地走自己的路。

3、SDN的結(jié)構(gòu)體系

SDN 是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的一個重要支柱，NFV（Network Function Virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）也一樣。隨著更加開放、更便于互操作的基礎(chǔ)設(shè)施和解決方案快速得到采用，我們還將看到多個平臺和社區(qū)基于這些體系結(jié)構(gòu)涌現(xiàn)。在互聯(lián)網(wǎng)的這一次轉(zhuǎn)型中，SDN 很明顯不是一個獨立的技術(shù)。SDN、NFV 和云服務(wù)編排，現(xiàn)在都是捆綁在一起作為服務(wù)和解決方案交付的。部署路由和信令協(xié)議、作為一種可行的技術(shù)來實現(xiàn)自動化，以及運行長期部署的控制平面軟件等SDN 應(yīng)用已經(jīng)有了很大的需求。雖然用SDN 的說法，這是“混合”的網(wǎng)絡(luò)，但在現(xiàn)實中這就是常態(tài)。當前人們正在討論的SDN 和編程接口，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的所有層正逐步得到規(guī)范化，大量工作集中在傳輸、線路、服務(wù)開通領(lǐng)域以及路由和MPLS 領(lǐng)域。流感知技術(shù)與民用和商用服務(wù)相結(jié)合，催生了許多令人激動的成果！社區(qū)和標準組織已經(jīng)加速轉(zhuǎn)變，正致力于資源管理和建模、故障和性能分析乃至綜合分析，以及針對廣域網(wǎng)和接入網(wǎng)的經(jīng)驗擔(dān)保及和諧安排。在這些基礎(chǔ)之上，產(chǎn)業(yè)界下一步的重點顯然是要從試驗向?qū)嶋H部署產(chǎn)品邁進。

有所改變的是，數(shù)據(jù)中心并非唯一的談?wù)摻裹c。不是一切都將走向大型數(shù)據(jù)中心。世界將是“多云”的，這些云會因網(wǎng)絡(luò)拓撲形狀和距離、傳輸比特的開銷、法律法規(guī)和新的數(shù)據(jù)分發(fā)規(guī)則，以及國家和行業(yè)的不同而不同，因為隱私和安全是這個世界的中心。此外，企業(yè)IT 部門對使用編程接口和控制器都已經(jīng)習(xí)以為常了。利用編程接口的效率高、實用、省時間，以及多環(huán)境下的一鍵式服務(wù)部署和SLA 保證應(yīng)用，都是企業(yè)所看重的。大學(xué)校園、分支機構(gòu)、中小型企業(yè)和咨詢機構(gòu)都在利用SDN 的優(yōu)勢。這一年的變化太大了！

有一個主題沒有變，那就是開放的（標準、源代碼和生態(tài)系統(tǒng)）、可互操作的組件和體系結(jié)構(gòu)，將為服務(wù)和內(nèi)容提供商及企業(yè)催生出新的市場。隨后，我們看到以前需要幾周來構(gòu)建和部署的虛擬服務(wù)，由于新產(chǎn)品進入網(wǎng)絡(luò)中的不同位置，現(xiàn)在只要幾分鐘就可以完成，這又會創(chuàng)建出新的市場。我真正期待的是技術(shù)和業(yè)務(wù)的組合，以前他們是被分割的，現(xiàn)在走到一起創(chuàng)建新的市場。例如移動網(wǎng)絡(luò)里的視頻服務(wù)，購物推車式的按需點擊部署的安全功能，以及實時協(xié)作技術(shù)，無論什么內(nèi)容，什么設(shè)備，如何訪問和在什么地方。新的接口和門戶將這些服務(wù)與最終用戶連接起來，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)界正在部署的SDN 和NFV 會讓這一切成為現(xiàn)實，而且更簡單更自動化。

4、SDN的應(yīng)用

開源顯然已經(jīng)成為一種制定標準的新方式。更多的個人、企業(yè)、服務(wù)提供商、合作伙伴、供應(yīng)商和用戶參與進來不僅可以集思廣益，而且通過利用這些開源解決方案，還可以讓這個生態(tài)系統(tǒng)和解決方案更加開放。參與者越多，這個生態(tài)系統(tǒng)及其產(chǎn)生的解決方案就越開放。結(jié)果就是更快、更穩(wěn)定的解決方案會由多個社區(qū)開發(fā)出來，這一切都建立在SDN、NFV 和云服務(wù)編排的基礎(chǔ)上。當然，今年乃至未來，這個沙箱的運轉(zhuǎn)會加速，新的論壇、行業(yè)聯(lián)盟將會出現(xiàn)。

新的生態(tài)系統(tǒng)正在推動更多的服務(wù)聚合（mash-up），催生創(chuàng)業(yè)公司和新的個性化的軟件平臺和云環(huán)境。新SDN 和NFV 云平臺必須是可編程的、健壯的、開放的、可互操作的、虛擬和物理共存的，能夠可靠地將接入網(wǎng)與云組合起來。這是我們所有人都需要的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

SDN的表象可能導(dǎo)致觀察者輕率地產(chǎn)生如下看法。首先，定義SDN 是什么或可能是什么，是很多機構(gòu)為了搶救他們的商業(yè)計劃或復(fù)興他們的標準化組織而作出的瘋狂嘗試。其次，SDN 僅僅是一種品牌的重塑，為已有的產(chǎn)品附上它們所沒有的“魔力”。很多廠商聲稱他們四五年前開發(fā)的產(chǎn)品是SDN 的源頭，所以從那以后他們所做的也都是SDN。

順著這種思路，重新給所有東西貼上SDN 標簽的行為，以及近三四年來大量SDN 創(chuàng)業(yè)公司的宣傳鼓噪，都進一步強化了人們的這種負面看法。如果觀察者們因為抱有網(wǎng)絡(luò)信仰與政治的成見而對SDN 不屑一顧，那么SDN 看上去就只是一個飄忽不定的想法。

5、總結(jié)：有確鑿的證據(jù)表明，SDN 最終還是引起了一場討論，這場討論涉及網(wǎng)絡(luò)的可編程性、控制模型、面向網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用接口現(xiàn)代化和上述事物事實上的開放性。有鑒于此，雖然數(shù)據(jù)中心中虛擬化所引起的可管理網(wǎng)絡(luò)終端浪潮是現(xiàn)在SDN 的主要推動力，但SDN 并沒有被限制在諸如數(shù)據(jù)中心這種單一的網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。SDN 并沒有被局限于單一的客戶類型（如研究/ 教育），或者單一的應(yīng)用（如數(shù)據(jù)中心服務(wù)編排），甚或單一的協(xié)議/ 架構(gòu)（如OpenFlow）。SDN 也沒有被單一的架構(gòu)模型所限制（如集中式的控制器以及一組被操控的交換機的模型）。

參考文獻：

[1] 軟件定義網(wǎng)絡(luò) 原理、技術(shù)與實踐 （Software Defined Networks： A Comprehensive Approac）P，戈朗聲