网络基础知识大讲堂:软件定义网络SDN

如今的网络世界,软件定义网络SDN绝对是第一热门话题,无论是在园区,还是在数据中心,甚至是在未来的5G架构设计之中,SDN的身影均已随处可见,并且正在引领整个网络产业的变革。

然而随着SDN的日渐火爆,“SDN”一词已经变成了一个意义模糊的营销名词,标准组织、设备制造商、运营商、互联网企业等等,都在大肆渲染对自己有利的SDN理念(或概念),这让不少初次接触SDN的用户看的是一头雾水。所以今天我们就回归SDN的本质,从零开始介绍软件定义网络SDN!

网络基础知识大讲堂:软件定义网络SDN

SDN诞生在十年前!

或许你是在最近2、3年才听到SDN一词的,但SDN的历史其实可以追溯到2006年——其诞生于美国斯坦福大学的一个名为CleanSlate的课题项目,该项目旨在重新发明英特网,即改变现有的网络基础架构。

随后的5年时间里,以NickMcKeown教授为首的研究团队于2008年首先提出了Openflow概念,并在2009年基于OpenFlow进一步提出了SDN(SoftwareDefinedNetwork,软件定义网络)的概念。同年,SDN概念入围TechnologyReview年度十大前沿技术,开始受到学术界的高度关注。

当然,一项新技术要真正取得成功,只有理论和规范是远远不够的,落地应用才是关键。于是在2009年年底,OpenFlow1.0版本正式问世,为SDN的落地应用打下了坚实的基础。

网络基础知识大讲堂:软件定义网络SDN

不过无论是OpenFlow还是SDN,在当时来看还只是构建未来网络的“几位候选人”之一,想要真正脱颖而出,引领整个产业的发展,最需要的是技术标注和行业规范。为此,在NickMckeown教授等人的推动下,开放网络基金会ONF于2021年3月正式成立,旨在推动SDN架构、技术的规范和发展工作。

ONF定义的SDN架构

ONF最初对于SDN的定义是基于OpenFlow将网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制。而早在2012年4月,ONF发布的SDN白皮书中就定义了SDN三层模型架构,即转发平面、控制平面和应用平面,并获得了业界的广泛认同,如今仍然可以视为SDN最基础的标准架构。

网络基础知识大讲堂:软件定义网络SDNONF定义的SDN三层架构

其中转发平面,即底层网络设备,其任务就是单纯的数据、业务物理转发,以及与控制层的安全通信。而控制平面,旨在集中管理网络中所有设备,虚拟整个网络为资源池,并根据用户不同的需求以及全局网络拓扑,灵活动态的分配资源,其核心就是控制器(即Controller)。此外,应用平面,即通过控制器提供的编程接口(北向接口)对底层设备进行编程,把网络的控制权开放给用户,开发各种业务应用,实现丰富多彩的业务创新。

在三个层面之间,还有两个重要的接口,业内通常称之为南向接口和北向接口,它们分别是转发平面与控制平面,控制平面与应用平面沟通的桥梁。如今SDN南向接口已经有openflow、netconf等国际标准(OpenFlow是将流数据发送到交换机的API,而NETCONF是网络配置API),但北向接口的标准化还处于刚刚起步阶段,目前SDN市场上各种各样的控制器OpenDayLight、ONOS等都有自己的一套北向接口,由于它们关注用户需求的出发点不同,目前比较难以实现统一的标准化。

以上就是SDN诞生、发展及其早起架构的样子,也可以说是SDN的雏形,那时的SDN几乎与OpenFlow是划等号的。但如今,SDN已经统指任何允许软件对网络可以进行编程或者配置的网络架构,而实现的技术和接口协议是各种各样的,这些我们都将在以后的《网络基础知识大讲堂》中为大家详细解读。

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