SDN的架构与特征分析

殷 杰

（大庆油田信息技术公司规划设计所，黑龙江大庆 163000）

软件定义网络（SDN，Software Defined Network），是Emulex网络一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，SDN网络的深入应用，对于实现面向网络流量的深入灵活控制，构建起更为智能化的通信传输通路而言都有一定的积极作用。

1 SDN网络的概念与架构

2006年斯坦福大学的Clean Slate在其研究项目中提出了Ethane架构，这一架构的提出，当时主要是希望能够建立起一个能够对新技术、新应用保持良好开放状态的体系，这被认为是SDN概念的原拓。而一直到2009年，Mckeown教授才正式提出了SDN的概念，即在分层思想的基础之上，将网络环境中的数据与控制相分离，从而实现在SDN网络环境中有效降低设备负载，并且帮助运营商实现面向基础设施的更好控制，降低整体运营成本。

在SDN体系中，具体而言就是将具有逻辑中心化和可编程的控制器，可掌握全局网络信息，以及方便运营商和科研人员管理配置网络和部署新协议等全部聚集在控制层环境中；而在数据层，则是包括专门用于转发数据的哑交换构成，用于适应当前网络环境中日益增长的流量需求。具体结构参见图1。

在图1中，整个SDN网络自上而下分为三个平面，即应用平面、控制平面以及数据平面。其中应用层包括多种不同的面向业务的应用，用于实现管理和控制网络对应用转发以及处理策略。而控制层，则主要用于处理数据转发职能，重点实现对于网络拓扑、状态信息的汇总和维护等相关功能的支持，以及面向应用层面的相关组件实现对于转发资源的调用和合理安排。最后，对于数据平面而言，也会被称作为数据转发层或者基础设施层，主要实现基于业务的流表的数据处理、转发和状态收集。整个SDN网络环境的三个层面，通过管理系统实现控制，不同层面遵从不同的协议并且实现不同的控制方式和功能。

2 SDN对于当前通信网络的应用影响

从根本上看，SDN技术从诞生开始，并不是直接面向通信网络运行效率提升目标的，而主要是通过分离控制与转发面，来实现对于应用可编程的网络能力开放的支持，并且加强应用本身对于网络资源使用状况的掌控力度。因此当SDN技术应用于当前的通信网络环境的时候，必然会产生一定的影响。进一步考虑到其设计目标与应用目标本身的不一致，相应的影响力必然呈现出正反两个方面的特征。

图1 SDN网络架构示意图

首先，从SDN应用的正面影响角度考虑，SDN技术以及OpenFlow的引入，直接实现了网络环境中软硬件的分离进程，对于打破网络设备产品本身僵化的逻辑垂直分布状态有着一定的价值。同时，在SDN体系中，控制层面对整个网络资源实现了集中虚拟，这对于整个网络的运行以及维护工作的简化都有一定的帮助作用，从成本角度看，运维工作支出得到了大大缩减，并且便于实现代运营维护，方便与应用实现协同工作。进一步深入控制层展开分析，可以发现控制层软件本身的开源特征，为客户在软件需求层面的定制成为可能，同时开源本身也加强了整体网络环境的安全特征与水平，调动了整个领域中相关头脑的再开发能力，从而加速整体环境进步。这种状态对于加速业务创新，缩短新业务的部署实施周期，以及提升市场竞争力的方面均大有裨益，不容忽视。如果将视线提升，从产业链的角度，就可以发现这种开放特征网络能够便于实现整个网络环境各种资源的聚集，对于优化总体设备成本以及网络的建设成本都会有一定的帮助。

而从SDN应用表现的不足之处看，以谷歌为首的诸多应用提供商成功部署SDN的案例用于其数据中心互联，其本质上是一种OTT流量的承载。这种应用状况证明了SDN可以便利上层应用提供商的网络组织和调度，来实现对于运营商网络依赖程度的控制和降低，与之对应地，运营商网络的管道化趋势会随着这种技术特征而日渐突出。另一个方面，控制层作为整个SDN网络的核心部分，本身关系到整体SDN网络能否展开有效和稳定的工作。而这种集中式的控制方式，虽然加强了对于SDN网络的整体协调和资源优化力度，但是同时也会使得其安全可靠性成为需要重点关注的问题。这种需求从客观上要求SDN的网络操作系统NOS必须有着更强的控制能力，需要运营商增加对控制层面的把握力度。

3 结论

SDN是当前网络领域最热门和最具发展前途的技术之一，具有极强的生命力，其具有诸多传统网络无法比拟的优势，诸如数据控制解耦合使应用升级与设备更新换代相互独立，以及抽象简化了网络模型等，都从客观上实现了对于网络的更为灵活控制。在实际工作中，唯有不断深入研究其工作特征和应用中体现的不足，才能有的放矢对其发展加以优化，使其成为引领网络未来的互联网技术。

[1]Software-Defined Networking: The New Norm for Networks.ONFWhitePaper.4, 2012.

[2]OpenFlow-Enabled Cloud Backbone Networks Create Global Provider Data Centers. ONF Solution Brief.11,2012.