新的技術商用，總會引起設備的升級換代，并且隨著流量的巨大變化，網絡的部署與變更技術上越來越復雜，網絡在應對流量變化上很難有良好的預期性，在當前方式下，一旦完成業務部署，服務器通過網線連入網絡，應用流量吞吐對網絡的影響就難以控制、網絡的調整也就變得相當滯后。

　　軟件定義網絡——sdn(software defined network)的出現和理念演進，開始改變網絡被動性的現狀，使網絡具備較大靈活程度的“定義”能力;這種可定義性，是網絡主動“處理”流量而不僅僅是 被動“承載”流量，并使得網絡與計算之間的關系不僅僅是“對接”，而是“交互”。

　　sdn的思想集中體現在控制面與實體數據轉發層面之間分離，這對網絡交換機的工作方式產生了深遠的影響。高端用戶原本就不滿足于使用網絡預先設定好 的功能，而是希望在自己的業務功能不斷豐富變化的過程中，能夠按照自身需求快速進行調整。而在控制層面分離出來后，或者說控制層面可以開放出來，更能實現 虛擬化的靈活性，使得用戶能夠進行程序編制，那么基于應用與流量變化的快速響應，便不需要完全依賴于設備供應商的長周期軟硬件升級來完成。

　　sdn的思想是將更多的控制權交給網絡使用者，除了設計部署、配置變更，還可以進行網絡軟件的重構，使得新的技術驗證可以先于商業化。這種網絡能夠以抽象化的方式解決網絡的復雜性問題，解除了用戶收支網絡功能和特性的緊約束，能夠在更高層面研究和滿足項業務需求。

　　1 當前主流sdn的概念探討

　　 經典的sdn架構描述是來自onf(open network foundation)的sdn體系架構圖(如圖1所示)。

　　圖1 sdn體系架構

　　圖1表達了sdn的分層解耦合概念，包括通用的基礎硬件層、硬件抽象層、網絡操作系統、上層應用。其中基礎硬件與硬件抽象兩層組成物理網絡設備，也 就是sdn架構中的數據轉發層面;網絡操作系統與上層應用組成了控制層面。數據轉發層面與控制層面之間以一種標準化的交互協議來解耦合，此協議當前為 openflow。這種去耦合的架構，表明網絡操作系統及網絡應用(如路由控制協議等)不必運行在物理設備上，而可以運行在外部系統(如x86架構的服務 器)內，從而實現網絡控制的靈活可編程性。

　　除了解耦合控制層面與數據轉發層面，sdn還引入了集中控制的概念(如圖2所示)。對于傳統的設備，因為不同的硬件、供應商私有的軟件，使得網絡本 身相對封閉，只能通過標準的互通協議與計算設備配合運行。網絡中所有設備的自身系統都是相對孤立和分散的，網絡控制分布在所有設備中，網絡變更復雜、工作 量大，并且因為設備異構，管理上兼容性很差，不同設備的功能與配置差異極大;同時網絡功能的修改或演進，會涉及到全網的升級與更新。而在sdn的開放架構 下，一定范圍內的網絡(或稱sdn域)，由集中統一的控制邏輯單元來實施管理，由此解決了網絡中大量設備分散獨立運行管理的問題，使得網絡的設計、部署、 運維、管理在一個控制點完成，而底層網絡差異性也因為解耦合的架構得到了消除。集中控制在網絡中引入了sdn區別于傳統網絡架構的角色——sdn controller，也就是運行sdn網絡操作系統并控制所有網絡節點的控制單元。sdn能夠提供網絡應用的接口，在此基礎上按照業務需求進行軟件設計 與編程，并且是在sdn controller上加載，從而使得全網迅速升級新的網絡功能，而不必再對每個網元節點進行獨立操作。

　　圖2 封閉式網絡與開放網絡

　　分層解耦合架構中采用了openflow的協議來分離網絡的控制與轉發層，圖3是來自斯坦福的一張圖表明openflow的解耦模型。

　　圖3 openflow協議工作模式

　　網絡設備(圖3中openflowswitch)由標準的網絡硬件和支持openflow代理的軟件構成。openflow定義的網絡硬件，不是傳 統的交換模式，而是以一種流表的方式來進行數據的轉發處理，非常類似于當前交換機使用的tcam對數據流的分類與控制行為，每一個網絡中的流均由流表中的 規則來控制處理，可以達到極精細的粒度。openflow協議定義了一種通用的數據平面描述語言，設備上的openflow代理軟件通過與 openflow controller建立安全加密(如ssl通信機制)通信隧道來接受對設備的控制轉發指令。所有的流表指令均被定義成標準規范，通過 controller與代理之間的加密協議可靠傳遞。controller上運行的各種網絡應用，均被轉換成openflow“指令集”下發，從而易于實 現標準化的模式，這使得openflow成為sdn架構下的重要技術。

　　openflow以一種比較理想的形式定義了網絡設備的供應方式，但這種定義使得網絡不是一個平滑升級和演進，而是一個顛覆性的更新，現有網絡不能 通過openflow來升級，而是需要被完全替換。同時，openflow設備是一種流表轉發，也需要新的體系架構來設計網絡芯片，雖然現有tcam技術 能支持openflow的特性，但是功能不完備、大tcam表項設備極其昂貴。因此，當前的openflow設備，基本是在傳統網絡基礎上支持 openflow協議，規格受限的初期產品。

　　openflow的設計思路體現了sdn架構，但是，這種思路只體現了集中控制的優勢，對于網絡的運維管理并沒有深入考慮，管理通信如何采用 openflow并與正常業務流的分離，是否覆蓋替代還是與傳統snmp/netconf的管理方式，集中的openflow controller與分散的openflow網絡設備之間采取一種如何的管理方式更優，還需要openflow本身的技術不斷實踐來印證。

　　openflow在協議定義上還不完善，針對已有網絡特性的定義還在補充變化，內容變更會不斷持續，并逐步形成不同的技術版本，這使得軟件和硬件在配套兼容上存在較大的問題，這也是openflow作為sdn協議的在網絡應用覆蓋不全方面的嚴重不足。

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