,Software Defined Networking,SDN 学习总结, 关于SDN 与可编程网络, 各种SDN技术思路、应用场景、标准化情况介绍 各厂商SDN方案介绍 展望SDN的发展,目录,3,SDN 技术从哪里起源 Openflow 06 年斯坦福的学生Martin Casado 领导了一个关于网络安全与管理的项目Ethane，该项目试图通过一个 集中式的控制器，让网络管理员可以方便地定义基于网络流的安全控制策略，并将这些安全策略应用到各 种网络设备中，从而实现对整个网络通讯的安全控制。 通过集中式的控制器(Controller)以标准化的接口对各种网络设备进行管理和配置，那么这将为网络资源的 设计、管理和使用提供更多的可能性，从而更容易推动网络的革新与发展。 于是他们便提出了OpenFlow 的概念， 并于08 年在ACMSIGCOMM 发表了题为OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks的论文，阐述Openflow 的原理。 论文还列举了OpenFlow 几大应用场景，包括： 园区网络中对实验性通讯协议的支持； 网络管理和访问控制； 网络隔离和VLAN； 基于WiFi 的移动网络； 非IP 网络； 基于网络包的处理；, 基于OpenFlow 为网络带来的可编程的特性，进一步提 出了SDN（Software Defined Network，软件定义网 络）的概念,4,SDN 是一种思想,5,SDN 的体系架构, 北向接口，为应用提供编程接口, 南向接口，设备控制信令，控制设备的转发行为, 控制器/Controller，对网络的抽象层，NOS网络操作系统，屏蔽硬件，为应用开发提供开发接口；,SDN 的三个最基本的特点, 架构角度：控制平面与数据平面分离，逻辑集中管理(集中到控制器上)； 业务角度：通过对控制器，使低层网络被抽象出来网络资源被抽象成服务，实现了应用程序与网络设备 的操作系统进行解耦和。应用看到的是网络服务。 运营角度：网络可以通过编程的方式来访问，从而实现应用程序对网络的直接影响，一些新型的接口， 可以实现传统网络管理不能做到的网络优化。 6,Arch的角度： 控制集中 控制、转发分离,Service的角度： 抽象物理网络 定制转发路径抽象,Operation的角度： 网元开放接口，应 用可对网元编程， 采用现代的接口， 应用与网元的紧密 配合,7,1、控制转发分离,控制平面（CP）,转发平面（DP）,CP CP,DP DP,CP,DP,CP,DP,CP,DP,CP,DP,CP CP,DP DP,CP CP,DP DP,CP,DP,CP,DP,CP,DP,CP,DP,CP CP,DP DP, 传统网络设备的CP与DP 不分离； 设备之间通过控制协议交互转发信息；, SDN 的思路是将网络设备的控制平面集中上收到Controller; 网络设备上指保留转发平面（转发表项）； 通过Controller实现网络统一部署和网络自动化；,Controller,8,被抽象出的网络,物理网络/Fabric Underlay网络,2、网络的抽象 通过Controller实现了对基础网络设施的抽象；, 应用程序看到的是Controller提供的网络服务 应用程序的视角 Controller,Business Applications,9,3、可编程接口,Business Applications Business Applications, 传统的网元都具备管理接口，可以 通过网关协议（SNMP、NETCONF） 或CLI实现简单的编程；, 但传统接口常导致应用程序需要与 网元设备之间通过某种代理或翻译 器来通信。副作用是在应用设备与 网元设备之间的反馈回路的时间长。 一些新型接口协议如XMPP、Thrift、 JSON等可以更灵活的以异步的方式 操作网络设备； 一些新的协议如I2RS可以直接对网络 路由系统进行直接的、快速的应用 优化的修改/编程。 SDN可编程接口不是传统的网络管理， 而是一种在应用与网元之间双向的、 紧密联系的通信通道，可以实现传 统网络不具备的网络快速优化能力。,CLI TCL Python NETCONF,RESTful、SOAP、C、Java、XML 北向 API 网络服务功能、网络业务编排、服务管理功能 网络抽象层 南向协议 PCE-P OpenFlow I2RS,10,关键是 “可编程性”及“可编程的平台”,架构的控制转发分离,物理网络的抽象的协议,可编程接口, 从单一点的技术点上看，思路SDN 的三个视角都是没有逃离传统网络的技术思路。 但SDN 区别于传统网络技术的关键是“通过可编程性，将应用与网络设备之间的交互更紧密结合”。二这 种紧密结合性，需要上述三种思路：“控制转发分离”、“物理网络抽象”、“可编程接口”。 可编程性是SDN的核心。将控制和管理平面从交换机、路由器中移到设备外的软件中，并通过SDN协议来 连接网络设备。这些设备外的软件平台有自己的API、处理逻辑，以及向网络提要求、接受事件、处理SDN 通信协议的能力，这些软件平台就是“控制器/Controller”。 应用开发人员只使用控制器提供的API来实现网络自动化、网络编排和操作网络。, 控制器被认为代表了支持SDN的应用程序的基础架构，体现了SDN的可编程性。传统网络部具备这个。,11,小结：SDN的定义与结构,SDN 源于Openflow，但SDN 不等于 Openflow.,SDN是一种架构，一种思想。让应用参与到网络控制中。 SDN 的三个特点：,转发、控制分离（并不是所有的控制都要被分离出来）； 控制集中，网络被抽象 编程接口,12,OpenFlow is one Fish in the Sea of SDN,13,当前各种SDN思路的技术与标准化组织,分布式控制平面被保留的量 14,网 络 抽 象 层 级,转发平面型 SDN,Overlay 型 SDN,控制平面型 SDN,SDN 的技术思路 ONF，致力于推动“转发平面 型”SDN的架构及OpenFlow协 议的标准化。, IETF，有多个工作组参与制定 SDN相关的通信协议，思路是重 用当前的技术而不是OpenFlow， 重点是设备控制面的功能与开放 API。 Open Daylight，控制器标准化 的开源项目，有厂商驱动。 ETSI 的 NFV 不是SDN，但其应用 部署于SDN(尤其是overlay SDN) 有很密切的关系。,SDN技术在业界的应用部署情况, ,只有少数用户部署了SDN技术的网络 而且这些用户集中在互联网、云计算运营商 转发平面型SDN，有少量用户使用，主要在广域网 Overlay 型SDN，应用比较多，主要是在数据中心应用腾讯 控制平面型SDN，主要受技术成熟度影响，目前应用很少, 总体来看，由于SDN技术主要带来的好处是可编程带来的网络自动化，而目前 SDN的编程接口并不统一标准，这就要求用户有较强的技术自主开发能力。 所以，各种类型的SDN技术，在企业网应用都很较少。 由于私有云计算平台要求网络资源被抽象，以提供自动编排能力，所以目前看 Overlay型SDN发展速度较快。很多企业客户开始测试、评估Overlay 型SDN。 15,16, 关于SDN 与可编程网络, 各种SDN技术思路、应用场景、标准化情况介绍, 转发平面 SDN Openflow, Overlay SDN Vxlan Overlay 控制平面SDN PCE-P, Network Function Virturlization （NFV） SDN控制器（ Open Daylight ）, 各厂商SDN方案介绍 展望SDN的发展,目录,17,（一）关于转发平面型 SDN,“转发平面型SDN”是完全不同与 传统网络实现的一种设计； 设备中已经没有分布式控制平面的 痕迹了；,转发平面SDN 的抽象层是逐跳转发 表项； 通过逐跳表建立一个流的转发路径。 对比于“overlay型SDN”，后者 只在网络的边缘对隧道的首和尾进 行编程。,最典型的就是 openflow 模型,Of-config,Flow Table,Flow Table,Flow Table,B,OF-Controller A,C,D Flow Table,E Flow Table, , ,Sep, 2012,OF 1.3.1 增强版本协商能力,OF 1.3 重构了能力协商 PBB IPv6扩展头 多Controller Per flow meter,April, 2012,OF 1.2 IPv6,Dec, 2011,OF 1.1 多表 MPLS、VLAN group ECMP,Feb, 2011,OF 1.0 功能： 单表 IPv4,Dec, 2009,OpenFlow的标准化组织,Open Network Foundation，即开放式网络基金会。ONF是非盈利的组织机构，致力于创新和发展新 型网络架构，即软件定义网络（SDN）。 -ONF成立一年，有超过80家国内外公司加入到ONF的商业化推广和使用SDN技术的推广。 -国内企业包括：华为、中兴、腾讯、盛科、华三等。 18,19,Openflow 方案模型, 安全信道：Controller通过安全信道向OpenFlow Switch下发命令和接收信息, 组表 Group Table：用一个Group使OpenFlow可以支持额外的转发行为（如select） 流表 Flow Table：OpenFlow交换机的基本表项,20,从Controller 下发的流表（OF v1.0）,21,Controller/OpenFlow 工作方式举例,22,成熟的传统分布式控制架构,早期Openflow/SDN 全集中式控制架构,OpenFlow 目前Hybrid 架构 可分散、可集中灵活控制架构,23,Of-config,Flow Table,Flow Table,从三要素对 Openflow SDN 的小结 架构角度：控制平面全部上收到Openflow Controller，数据平面依靠流表规定的匹 配字段和动作进行转发。目前来看，Hybrid 模式是主流。 业务角度：通过在不同的网元上下发流表，通过流表实现了对网络的抽象（路径）。 运营角度：, Openflow Controller与网元之间采 用Of-Config 协议实现信息交互。即 通过Of-Config实现对网络的编程。 应用可以自定义流表，通过Of- Config 下发设备，并获取设备的反 馈信息（紧密联系的模式）； 协议目前支持三种报文类型： controller-to-switch ； asynchronous；symmetric， 每种 报文类型都有很多子类型。 控制平面集中度高，但网络抽象度低！,B,OF-Controller A Flow Table,C,D Flow Table,E Flow Table,24,Openflow 应用场景-骨干网流量工程,业务管理中心,WAN的主要需求： 灵活性：业务部门经常有临时性的大容量传输，要求 VPN，QOS，但网络很难快速满足，业务人抱怨网络 基础架构相应慢，缺乏灵活性, 资源利用率：为保证故障情况发生切