SDN的产生和基本原理概述

一、SDN的产生

网络系统的生命周期

应用需求 - 规划设计 - 部署实施 - 运行维护

传统网络面对的问题

多元、多变的网络上层服务应用于业务和相对稳定的网络架构和系统运维之间的矛盾
网络规划与设计的相对静态

产生原因

网络的分布式控制和管理架构
网络设备只可配置，不可编程
网络设备架构： 管理平面
控制平面
数据平面

解决方法

弹性响应上层应用变化的网络可编程
将网络系统的管理和控制平面集中管理
解耦网络设备的管理平面、控制平面、数据平面

SDN三层架构

应用层 控制层 基础设施层

应用层和控制层之间通过北向接口交互
控制层和基础设施层通过南向接口交互

优点：简单化：底层设备功能简化
全局化：网络管理的全局控制
自动化：网络的可编程

二、基本原理

SDN的主流技术架构

ONF定义的基于OpenFlow的三层架构

特点：
1、转发与控制分离
2、转发平面标椎化
优点：
1、流量调度

IETF提出的技术架构

特点：1、开放现有网络的设备能力
2、标椎开放的API
优点：1、利用现有传统网络
2、快速实现

NICIRA提出的overlay技术架构

特点：1、在现有网络上虚拟化出新网络架构
2、overlay技术
优点：1、与物理网络解耦
2、部署灵活

ONF定义的基于OpenFlow的三层架构

四个平面

数据（转发）平面：由若干网元构成，一个网元由一个或多个SDN数据路径组成
SDN数据路径SDN Datapath：逻辑上的网络设备，负责转发和处理数据
包括：控制数据平面接口、代理、转发引擎表、处理功能
关键技术：对数据平面进行抽象建模
由多级流表驱动的转发模型

控制平面： 由北向接口、SDN控制逻辑、控制数据平面接口驱动组成
两个任务：
1、将SDN应用层的请求转换到SDNDatapath
2、为SDN应用提供底层网络的抽象模型
关键技术：SDN控制器
应用平面：包括SDN应用逻辑、北向接口驱动

管理平面：网络初始化配置，指定控制器、定义控制器及应用控制范围

两个接口

南向接口：控制平面和数据平面之间的接口
功能：转发行为控制、设备性能查询、统计报告、事件通知
关键技术：南向接口协议：容许控制器控制交换机的配置以及相关转发行为
ONF定义的协议：Openflow
北向接口：应用平面与控制平面之间的接口（NBI）
功能：向应用层提供网络视图，使应用可以控制网络行为
关键技术：控制器将网络能力封装后开放接口，供上层调用-REST API

三、SDN的设计思想

解耦 抽象 可编程

解耦

控制平面和数据平面解耦
传统网络：网络设备控制平面和数据平面耦合
SDN网络：控制平面和数据平面为独立的网络设备
优点：网络的集中控制
缺点：控制器的性能需求高
控制器与转发设备之间的响应延迟延迟

抽象

转发抽象：将转发列表抽象成统一的流表
分部状态抽象：网络分部抽象
配置抽象：将抽象配置映射为物理配置，通过编程语言实现

可编程

开放网络接口的编程接口

最后

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