SDN技術發(fā)展及其對產(chǎn)業(yè)的影響 ADSS光纜參數(shù)
時間:2016-08-02 11:53:17 來源：
本文從梳理SDN技術發(fā)展需求入手，分析SDN技術內涵、本質特征及其發(fā)展趨勢，進而分析判斷SDN技術對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響。ADSS光纜
一、SDN的發(fā)展動力主要來自于三方面的需求，不同的推動主體對于SDN的理解并不相同
目前推動SDN發(fā)展的專家大致可以分為三類：IDC設計與運維人員、數(shù)據(jù)設備設計研發(fā)人員、未來網(wǎng)絡研究與試驗人員。這三類專家關注SDN的出發(fā)點并不相同，對于SDN的認識也不一樣。ADSS
(1)SDN商用需求最早出現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心內部
IDC內部網(wǎng)絡為了支持應用服務器上虛擬機的遷移，通常是一個二層網(wǎng)絡，因為如果采用三層組網(wǎng)，那么虛擬機遷移時，虛擬機對應的應用服務的IP地址要跟著變化，帶來業(yè)務部署和管理的困難，而二層網(wǎng)絡則沒有這個問題。ADSS光纜廠家
但是，在IDC內部直接應用既有的二層網(wǎng)絡技術，則會帶來以下突出問題：在二層網(wǎng)絡中，為了消除廣播包的環(huán)路，通常采用生成樹(STP)協(xié)議，在網(wǎng)絡節(jié)點之間構建一棵邏輯樹，節(jié)點之間的流量按照這個“樹狀”拓撲來傳遞，即使網(wǎng)絡節(jié)點之間有多個物理鏈路，也只有一條鏈路真正傳遞數(shù)據(jù)，其他鏈路都是空閑的(只起備份作用)。但是，在IDC內部，多個服務器之間存在著頻繁的數(shù)據(jù)交換需求，基于STP的樹狀網(wǎng)絡拓撲不能高效支持這種“橫向”流量，服務器之間的空閑鏈路也造成了網(wǎng)絡資源的大量浪費，因此基于STP的二層網(wǎng)絡對于IDC來說過于簡單，也就是說，二層交換機不會基于MAC地址來動態(tài)規(guī)劃數(shù)據(jù)轉發(fā)路徑，缺乏高效的控制平面。因此在二層網(wǎng)絡中增加控制平面，負責較大的二層網(wǎng)絡內部節(jié)點間的流量調度和管理成為了一種迫切需求。目前較為主流的解決思路，就是利用IS-IS路由協(xié)議的變種來構建控制平面路由功能;利用Openflow來定義控制平面與轉發(fā)平面之間的接口。這是二層網(wǎng)絡中的控制平面與轉發(fā)平面的分離。OPGW光纜
(2)SDN商用需求來自于路由器內部功能優(yōu)化
在傳統(tǒng)路由器中，負責路由規(guī)劃、選路策略的控制平面與負責數(shù)據(jù)封裝、高速轉發(fā)的數(shù)據(jù)平面之間的接口是不開放的，是緊耦合在一起的。每個廠家都通過自有的協(xié)議或接口來連接控制平面和轉發(fā)平面。目前，有兩種力量對這種模式提出了挑戰(zhàn)：個力量是新興的數(shù)據(jù)設備廠商，他們試圖通過打破路由器內部控制平面與數(shù)據(jù)平面之間的緊耦合，形成一個開放的、標準的設備接口，這樣可以把控制功能集中而且單獨剝離出去，數(shù)據(jù)轉發(fā)設備可以做得更加通用和簡單，成本可以做得更低，有助于打破CISCO、JUNIPER等廠商的壟斷地位，這些廠商可以從中獲得新的發(fā)展機遇。另一個是大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，他們有自建企業(yè)網(wǎng)絡的需求，認為目前路由器的功能太過復雜，有80%以上的功能和特性在自己的網(wǎng)絡中用不到，所以存在自主設計實現(xiàn)簡潔高效路由器的需求。OPGW光纜
基于這種考慮，IETF較早的就開展了路由器內部控制平面與轉發(fā)平面分離的研究工作，成立了FORCES工作組，定義了路由器內部控制平面與轉發(fā)平面之間的通信協(xié)議。這是三層網(wǎng)絡中的控制平面與轉發(fā)平面的分離。
(3)SDN商用需求來自未來網(wǎng)絡研究與試驗
目前，為了解決IP網(wǎng)絡面臨的網(wǎng)絡地址空間不足、服務質量難以保證、安全可信機制缺乏、網(wǎng)絡管控能力差等問題，未來網(wǎng)絡研究人員一方面積極研究新型網(wǎng)絡體系結構和關鍵技術，探索建立一個超大規(guī)模的未來網(wǎng)絡新技術的試驗驗證環(huán)境，在這個試驗網(wǎng)絡上靈活地為各種技術方案提供資源獨立的試驗環(huán)境，從而孵化出優(yōu)選技術。美歐等國分別建立了GENI和FIRE網(wǎng)絡，目的就在于此。在試驗網(wǎng)絡建設過程中，設計人員希望通過控制平面與轉發(fā)平面的分離，能夠在網(wǎng)絡節(jié)點上靈活的控制和部署路由協(xié)議，實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)轉發(fā)。
二、網(wǎng)絡開放是SDN技術的本質特征，網(wǎng)絡開放程度的深化將帶來SDN技術的深入發(fā)展
從網(wǎng)絡開放性的角度，可以把SDN分為三類，每類之間的開放性是遞增的：
(1)開放控制層北向接口的SDN(可以簡稱為SDN-N)
這種思路研究數(shù)據(jù)網(wǎng)絡開放控制面與業(yè)務應用之間的北向接口，向上提供資源抽象，有利于互聯(lián)網(wǎng)應用服務感知數(shù)據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)、優(yōu)化業(yè)務應用設計、改善用戶業(yè)務體驗，因此得到了互聯(lián)網(wǎng)服務提供商的支持。研究北向接口的開放性，主要是要抽象不同業(yè)務應用的共性特征，及其對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的承載需求，但是業(yè)務應用的多樣性增加了這項工作的難度。
(2)開放控制層南向接口的SDN(可以簡稱為SDN-S)
這種思路就是大家通常理解的SDN，即數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中控制平面與數(shù)據(jù)平面的分離。目前比較熱的ONF的Openflow協(xié)議和IETF的Forces協(xié)議都是工作在這個層面的，都是定義控制平面與數(shù)據(jù)平面分離后，兩者之間的通信協(xié)議。Openflow與Forces協(xié)議的不同點在于：Openflow所面對的轉發(fā)設備硬件假設只支持十元組，Openflow可以針對十元組做各種轉發(fā)規(guī)則的配置;而Forces假定所面對的轉發(fā)設備硬件是協(xié)議無關的，F(xiàn)orces可以以XML語言的格式來任意定義底層轉發(fā)設備的處理邏輯。
(3)開放控制層東西南北向接口的SDN(可以簡稱為SDN-SE)
在開放了南北向接口以后，SDN發(fā)展中面臨的一個問題就是控制平面的擴展性問題，也就是多個設備的控制平面之間如何協(xié)同工作，這涉及到SDN中控制平面的東西向接口的定義問題。如果沒有定義東西向接口，那么SDN充其量只是一個數(shù)據(jù)設備內部的優(yōu)化技術，其對網(wǎng)絡架構創(chuàng)新的影響力就十分有限。如果能夠定義標準的控制平面的東西向接口，就可以實現(xiàn)SDN設備“組大網(wǎng)”，成為一種有革命性影響的網(wǎng)絡架構。目前對于SDN東西向接口的研究還剛剛起步。
三、SDN技術將最終走出IDC內部與數(shù)據(jù)設備內部，對信息通信產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠的影響。
如果SDN技術和理念只是停留在目前IDC內部網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)設備內部，那么SDN技術的影響力是有限的，只是對二層網(wǎng)絡內部的流量優(yōu)化、數(shù)據(jù)設備結構和性能優(yōu)化有較大的影響。但是如果SDN中的北向接口，尤其是東西向接口開放并且標準化以后，其對于通信網(wǎng)網(wǎng)絡結構、商業(yè)模式等均會產(chǎn)生深遠的影響。目前業(yè)界熱談的SDN影響，就是基于這種前提的。
(1)對于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)而言，一方面控制平面與轉發(fā)平面的分離為網(wǎng)絡控制權的遷移提供了機遇。目前Google等國際互聯(lián)網(wǎng)巨頭，繞過網(wǎng)絡運營商，積極構建自主的網(wǎng)絡基礎設施，如購買海底光纜、部署光纖網(wǎng)絡、發(fā)送“熱氣球”網(wǎng)絡等。SDN技術的出現(xiàn)，為互聯(lián)網(wǎng)服務提供商提供了構建廉價、高效網(wǎng)絡的技術手段和機會，這對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡運營企業(yè)提出挑戰(zhàn)。另一方面，SDN技術優(yōu)化了IDC內部網(wǎng)絡，對于提高IDC效率、降低建設和運維成本具有重要意義。Google等企業(yè)已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布了一些利用SDN技術后，IDC效率大幅提升的事例和數(shù)據(jù)。IDC的網(wǎng)絡優(yōu)化對于云計算的發(fā)展有著直接的促進作用。
(2)對設備制造企業(yè)而言，SDN意味著新的市場和商業(yè)機會，而且這是一片藍海，這也是NEC等非主流數(shù)據(jù)設備廠商搶在CISCO等傳統(tǒng)優(yōu)勢廠商之前，最先研制發(fā)布SDN路由器和交換機的原因。
(3)對于網(wǎng)絡運營商而言，一方面SDN為構建智能管道提供技術途徑，可以利用SDN實現(xiàn)網(wǎng)絡的優(yōu)化和高效的管理，提高網(wǎng)絡的智能性和管控能力、大幅降低網(wǎng)絡建設與運維成本。另一方面，SDN可以促進網(wǎng)絡運營商真正開放底層網(wǎng)絡，大大推動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務應用的優(yōu)化和創(chuàng)新，例如在OpenFlow網(wǎng)絡的支持下，IaaS用戶可以自行設定數(shù)據(jù)流在本網(wǎng)內的路徑和安全策略，而不僅僅是幾個虛擬設備的控制權。
(4)對于未來網(wǎng)絡研究探索而言，一方面在SDN等技術的推動和影響下，網(wǎng)絡的虛擬化、控制轉發(fā)分離成為了未來網(wǎng)絡新架構的基本特征，推動了未來網(wǎng)絡體系結構和關鍵技術的創(chuàng)新。另一方面SDN技術為構建大規(guī)模未來網(wǎng)絡試驗床提供了基礎技術，在試驗網(wǎng)絡中可以為新的網(wǎng)絡技術方案提供相對獨立的網(wǎng)絡資源和網(wǎng)絡控制功能，即在試驗網(wǎng)上可自由定義數(shù)據(jù)的路由途徑和轉發(fā)交換規(guī)則，有利于網(wǎng)絡技術創(chuàng)新。
