浅析软件定义网络（SDN）在电力信息通信网的研究与应用

◆崔鸣石 杜 娜 李国强 朱宏伟

浅析软件定义网络（SDN）在电力信息通信网的研究与应用

◆崔鸣石 杜 娜 李国强 朱宏伟

(国网内蒙古东部电力有限公司信息通信分公司 内蒙古 010010)

软件定义网络（SDN）在网络结构上实现了进一步的创新与应用，其设计理念是将网络组成中的数据转发平面和控制平面进行划分，从而实现可编程化的网络管理与控制。在2007年，Open flow提供了标准化的接口，且通过流表控制方式明确划分了网络通信设备的功能，为实现软件定义网络（SDN）提供了技术基础。本文结合软件定义网络（SDN）的技术内容、设备模型等展开进一步的讨论，并研究了软件定义网络（SDN）在电力信息通信网中“如何构建、如何应用、如何管理”的重要问题，有助于提升电力数据通信网的运行管理水平，快速适应电力信息通信网的发展需求。

软件定义网络（SDN）；电力信息通信网；应用研究

0 引言

现阶段，网络交换设备处于快速发展的过程中，在传统网络通信结构中，网络通信设备中软硬件是高度集成的，其系统具备了一定的封闭性，其表现在各个网络通信设备通过逐跳路由的计算方法，且网络不具备全方位视图，当网络过于拥堵的情况下，就不能够为重要业务通信提供保障，不仅如此，网络结构中采用了分布式结构，不能够保障对网络整体的控制能力，不能够实现对不同业务流的接入与解析，并且不能有效预防网络病毒，对异常流量现象也没有有效的控制措施，因此，无法确保网络通信的安全性。

现阶段，网络结构不再符合电力信息通信网的运行需求了，应当在网络结构上实现进一步创新，改变现有的电力信息通信网，推动其自身的发展。在我国社会经济建设的深入推动与发展环境的影响下，科技水平得到了广阔的发展空间，尤其是计算机网络技术，该技术被广泛的应用在人们的生活与工作中，具备了显著的快捷性、简便性以及稳定性等积极因素，成为现代化社会中重要的通信方式。本文针对软件定义网络（SDN）在电力信息通信网中的具体应用展开研究，对该领域的研究具有一定的积极意义。

1 软件定义网络（SDN）概述

软件定义网络（SDN）是美国斯坦福大学研究组提出的新型网络创新架构，将Openflow作为网络结构的核心技术，将网络设备中的控制平面和数据平面进行分离，网络流量控制更具灵活性，促进电力信息通信网的进步与发展。

如图1所示为典型软件定义网络（SDN）架构，软件定义网络（SDN）采用单独的网络操作系统控制和管理网络，使网络硬件设备更具标准化，实现了编程化控制。软件定义网络（SDN）具有三个基本特性，一是控制平面与数据转发平面的分离，二是逻辑集中的网络控制平台，三是在通用的网络软硬件上实现了可编程化控制。同时，软件定义网络（SDN）也在成本、业务等各个方面有着显著的优势。在路由器的设计上，其组成包含了硬件数据渠道以及软件控制，数据渠道能够查询、交换以及缓存每个包，而软件控制则是管理和路由协议等。软件定义网络（SDN）在网络设计规划、控制与管理上展现了高度的灵活性，在控制上可以自行选择集中式控制或者是分布式控制，在转发微量流与聚合流的情况下可以匹配流表项，同时在实现方式上也可以进行选择。

此外，软件定义网络（SDN）在响应业务方面也有着更为快速的速度，针对路由、策略、流量工程以及安全等多种网络参数上进行定制，并且将其配置在信息网络中，极大程度上减少了对业务的响应时间。

图1 软件定义网络（SDN）典型架构

2 软件定义网络（SDN）在电力信息通信网的应用

现阶段，软件定义网络（SDN）在电力信息通信网中的实现可以分成三种基本方式：

（1）将专用接口作为基础，其主导是网络设备商，在厂商提供的网络设备上开放共同使用用户，实现网络应用的开发。该实现方式的技术应用具有一定的成熟性，现有网络实施也更加便捷，且技术体系相对而言比较封闭；

（2）将Open flow作为关键基础并实现协议的开放，将网络设备中的控制平面与数据转发平面进行彻底的分离，给集中化控制提供支持。该实现方式能够获得网络设备商的大力支持，发展规模快速拓展，在信息通信行业中有着较大的影响力；

（3）将虚拟化场上作为主导，在多层隧道上建立二层网络，统一化管理与控制，充分体现了虚拟化管理的便捷性，但是，在实行效果上由于地层网络对其产生了较大的影响而有所下降。

以上的实现方式中，第二种Open flow关键技术实现方式最具可行性，并获得了各界的高度重视，因此本文针对这一实现方式展开论述。

Open flow实现方式是采用标准化接口，通过流表控制在网络设备中将数据转发平面和控制平面进行分离，同时采用集中式控制器来管理和配置不同的网络设备，其基本理念就是在每个网络交换节点上建立流表，并对网络数据转发方式进行控制。如图2所示为Open flow的应用结构图，在Open flow网络中组成中，交换机起着至关重要的作用，控制着数据层的转发活动，当交换机受到了数据包之后，会在本地现有的流表中对其目标进行查找，若未发现相应的匹配，就会将这一数据包转发到控制平面上，在控制平面上选择数据转发的网络端口此外，Open flow网络架构的建立是将网络设备的功能模块分离，交换机的数据转功能是采用了Controller，基于Open flow协议控制标准化接口中的流表，从而实现全面管理和控制的信息网络，其结构如图3所示。

图2 Open flow结构图

图3 交换机结构图

3 结论

在软件定义网络（SDN）的实际应用研究中，本文针对Open flow网络实现方式进行了深入的讨论，Open flow网络实现了集中化控制以及分布式数据转发功能，对网络资源进行全面的管理与控制，在极大程度上提升了网络运行的安全性，确保电力信息通信网的工作效率。同时，Open flow网络的实现加强了网络自身的安全防护能力，将现有的网络安全模式进行改善，提升电力信息通信网的运行安全性。不仅如此，Open flow网络还可以让网络设备功能更具标准化，在一定程度上减小了系统投入的力度，为其带来十分理想的经济效益。因此，软件定义网络（SDN）在电力信息通信网中的应用能够提升运行效率。

[1]赵高峰.SDN在电力骨干通信网中的应用研究[J].山东电力技术，2017.

[2]郝悍勇，胡紫巍，李建岐.SDN在下一代电力通信网中的典型应用探讨[J].电力信息与通信技术，2016.

[3]王晓波，邰炜.软件定义网络(SDN)体系及其电力应用关键技术研究[J].信息化建设，2015.

[4]“软件定义网络(SDN)体系及其电力应用关键技术研究”等2项目启动会召开[J].电力信息与通信技术，2014.