软件定义网络分析

田岚

摘 要：软件定义网络（SDN，Software Defined Networks）是美国斯坦福大学提出的，它是以OpenFlow 为基础，为了建设网络的创新平台设计的。目前SDN 的概念已经被泛化，泛化后的SDN 目标大体有：简化网络操作，提升网络性能，提供网络创新平台，研究下一代网络技术。SDN 不仅是Software Defined Networks 的缩写形式，同时也是Software Defined Networking 和Software Driven Network 的缩写形式。

1、软件驱动网络

软件驱动网络（Software Driven Network） 的设想是很合理的， 那就是业务层（Service Stratum）和传送层（Transport Stratum）间需要接口以便互控，這个接口就是SDN 中说的网络北向接口。从表面上来看，北向接口问题解决起来好像很简单。实际上，当网络规模不大的时候的确不难。但随着网络规模的扩大，问题就来了。目前所想到的办法都存在严重的扩展性问题，是无法真正实用的。由于机理中的基因缺陷，北向接口做起来很难。

软件定义组网（Software Define Networking）就泛化了，大体上等于：1. 智能网管+ QoS 路由+软路由器；2. 网管能力开放（API）；3. 网管中增加软件定义能力；4. 网管智能化，网络能力虚拟化和智能化等。目前提出的绝大多数的SDN 应用场景都属于这一类，一般来说对局部、小范围都是有效的，但规模大了都很难实现。控制与转发分离只是SDN 的特征之一，不是其主要特征。控制与转发分离有好处也有坏处，不是一概都好。一般来说，集中控制做不大，扩展性差是通病。它的适用场景是：改造现有网络，简化网络操作，提升网络性能。

2、SDN的发展

有人明确说道：“鸭子游动时大多数的动作都在水下完成，而这些动作是无法轻易观察到的。强健的脚掌在水面下滑动着，推动鸭子前进，这与软件定义网络在很多方面有着相似之处。” 以此来表述作者对SDN的看法。当然，中国的一般说法是：“鸭子什么都会做，但什么都做不好。”本书前言中提到的鸭子，给读者对SDN 留下了一个很宽泛的想象空间。

国内对SDN 的看法分歧很大。有高度看好SDN 的，认为它是网络界的救星，能够为网络带来翻天覆地的变化；有一般看好SDN 的，认为这是一种局部技术，在局部对网络优化是有贡献的；也有完全不看好SDN 的，认为它是网络界在包装上的一场炒作。当然，这些看法都有道理，都是从各自的期望出发的。我是看好SDN 的。近期，SDN 可以用于在局部范围内改造网络，优化网络结构，提升网络性能；远期，SDN可以成为网络创新的潜在实现技术。

目前的SDN 技术还非常初步，在体系结构上、协议上、硬件上都有很大的开拓空间。但从SDN 的发展来说，真正困难的是对网络的理解，网络的顶层设计。SDN 的机遇与挑战共存，机遇大于挑战。因此，必须明确方向，摆脱盲从思维，坚定地走自己的路。

3、SDN的结构体系

SDN 是网络体系结构的一个重要支柱，NFV（Network Function Virtualization，网络功能虚拟化）也一样。随着更加开放、更便于互操作的基础设施和解决方案快速得到采用，我们还将看到多个平台和社区基于这些体系结构涌现。在互联网的这一次转型中，SDN 很明显不是一个独立的技术。SDN、NFV 和云服务编排，现在都是捆绑在一起作为服务和解决方案交付的。部署路由和信令协议、作为一种可行的技术来实现自动化，以及运行长期部署的控制平面软件等SDN 应用已经有了很大的需求。虽然用SDN 的说法，这是“混合”的网络，但在现实中这就是常态。当前人们正在讨论的SDN 和编程接口，在传统网络的所有层正逐步得到规范化，大量工作集中在传输、线路、服务开通领域以及路由和MPLS 领域。流感知技术与民用和商用服务相结合，催生了许多令人激动的成果！社区和标准组织已经加速转变，正致力于资源管理和建模、故障和性能分析乃至综合分析，以及针对广域网和接入网的经验担保及和谐安排。在这些基础之上，产业界下一步的重点显然是要从试验向实际部署产品迈进。

有所改变的是，数据中心并非唯一的谈论焦点。不是一切都将走向大型数据中心。世界将是“多云”的，这些云会因网络拓扑形状和距离、传输比特的开销、法律法规和新的数据分发规则，以及国家和行业的不同而不同，因为隐私和安全是这个世界的中心。此外，企业IT 部门对使用编程接口和控制器都已经习以为常了。利用编程接口的效率高、实用、省时间，以及多环境下的一键式服务部署和SLA 保证应用，都是企业所看重的。大学校园、分支机构、中小型企业和咨询机构都在利用SDN 的优势。这一年的变化太大了！

有一个主题没有变，那就是开放的（标准、源代码和生态系统）、可互操作的组件和体系结构，将为服务和内容提供商及企业催生出新的市场。随后，我们看到以前需要几周来构建和部署的虚拟服务，由于新产品进入网络中的不同位置，现在只要几分钟就可以完成，这又会创建出新的市场。我真正期待的是技术和业务的组合，以前他们是被分割的，现在走到一起创建新的市场。例如移动网络里的视频服务，购物推车式的按需点击部署的安全功能，以及实时协作技术，无论什么内容，什么设备，如何访问和在什么地方。新的接口和门户将这些服务与最终用户连接起来，网络产业界正在部署的SDN 和NFV 会让这一切成为现实，而且更简单更自动化。

4、SDN的应用

开源显然已经成为一种制定标准的新方式。更多的个人、企业、服务提供商、合作伙伴、供应商和用户参与进来不仅可以集思广益，而且通过利用这些开源解决方案，还可以让这个生态系统和解决方案更加开放。参与者越多，这个生态系统及其产生的解决方案就越开放。结果就是更快、更稳定的解决方案会由多个社区开发出来，这一切都建立在SDN、NFV 和云服务编排的基础上。当然，今年乃至未来，这个沙箱的运转会加速，新的论坛、行业联盟将会出现。

新的生态系统正在推动更多的服务聚合（mash-up），催生创业公司和新的个性化的软件平台和云环境。新SDN 和NFV 云平台必须是可编程的、健壮的、开放的、可互操作的、虚拟和物理共存的，能够可靠地将接入网与云组合起来。这是我们所有人都需要的网络产业的发展方向。

SDN的表象可能导致观察者轻率地产生如下看法。首先，定义SDN 是什么或可能是什么，是很多机构为了抢救他们的商业计划或复兴他们的标准化组织而作出的疯狂尝试。其次，SDN 仅仅是一种品牌的重塑，为已有的产品附上它们所没有的“魔力”。很多厂商声称他们四五年前开发的产品是SDN 的源头，所以从那以后他们所做的也都是SDN。

顺着这种思路，重新给所有东西贴上SDN 标签的行为，以及近三四年来大量SDN 创业公司的宣传鼓噪，都进一步强化了人们的这种负面看法。如果观察者们因为抱有网络信仰与政治的成见而对SDN 不屑一顾，那么SDN 看上去就只是一个飘忽不定的想法。

5、总结：有确凿的证据表明，SDN 最终还是引起了一场讨论，这场讨论涉及网络的可编程性、控制模型、面向网络的应用接口现代化和上述事物事实上的开放性。有鉴于此，虽然数据中心中虚拟化所引起的可管理网络终端浪潮是现在SDN 的主要推动力，但SDN 并没有被限制在诸如数据中心这种单一的网络领域。SDN 并没有被局限于单一的客户类型（如研究/ 教育），或者单一的应用（如数据中心服务编排），甚或单一的协议/ 架构（如OpenFlow）。SDN 也没有被单一的架构模型所限制（如集中式的控制器以及一组被操控的交换机的模型）。

参考文献：

[1] 软件定义网络 原理、技术与实践 （Software Defined Networks： A Comprehensive Approac）P，戈朗声