SDN与网路虚拟化技术调研报告摘要： 本文主要介绍了软件定义网络的产生作用及发展前景以及SDN如何实现网络虚拟化技术。关键字：软件定义网络，网络虚拟化技术正文：SDN产生背景：随着云计算及其相关业务的发展，服务器的应用需求产生了爆炸性的增长，受制于空间、能源等相关因素的影响，单纯使用物理服务器已经无法满足使用需求的增长，单一物理服务器所具有的高运算能力也使得它可以承担更多的负载，于是以服务器虚拟化为代表的虚拟化技术日益成为主流。利用虚拟化软件创建的虚拟机，用户所需的资源可以被动态地分配，也为相应的网络资源配置带来了巨大的压力。另外，在当前的环境中，业务应用通常不再仅仅局限在单台服务器中运行，而可能分布部署在多台彼此进行数据通信的物理服务器或者虚拟机上，这就导致了横向数据流量的增加和变化，与之相应的网络资源也需要能根据流量模式的变化做及时调整。随着社交网络、移动互联网、物联网等业务领域的快速发展，大数据正日益成为当前的焦点，其面向的海量数据处理也对网络提出了更高的要求。数据的聚合和划分通常发生在一台服务器和一个拥有众多服务器的服务器组之间，这也是大数据应用中最典型的网络流量模式。大数据处理过程中的每一次聚合都将导致大量服务器之间的海量数据交换，从而需要极高的网络带宽支持，而如果按照超额认购带宽的方式为每台服务器预留网络资源，将导致网络成为瓶颈，同时造成资源浪费。因此，对于大数据业务而言，它更需要对网络进行快速、频繁的实时配置，按需调用网络资源。传统的网络难以满足云计算、大数据，以及相关业务提出的灵活的资源需求，这主要是因为它已经过于复杂从而只能处于静态的运作模式。当前，网络中存在着大量各种各样的互不相干的协议，它们被用于在不同间隔距离、不同链接速度、不同拓扑架构的网络主机之间建立网络连接。这些协议的研发和应用通常是彼此隔离的，每个协议通常只是为了解决某个专门的问题而缺少对共性问题的抽象，这就导致了当前网络中的复杂性。除此之外，网络拓扑机构、厂商交换机模型、软件版本等信息也需要被通盘考虑。传统网络的复杂性增加了网络管理的难度，进而导致网络的脆弱性。正是因为上述的复杂性，传统网络通畅都是维持在相对静态的状态，网络管理员通常都要尽可能地减少网络的变动以避免服务中断的风险。正是在这一背景下，SDN的概念被大家广泛接受和认同。逻辑上集中的控制层面能够支持网络资源的灵活调度，灵活的开放接口能够支持网络能力的按需调用，标准统一的南向接口能够实现网络设备的虚拟透明。这都有助于SDN去改变网络的静态化现状，并与以服务器领域为代表的动态化趋势相吻合，能够有力地为云计算、大数据，以及更多的创新业务提供网络支持。SDN作用：软件定义网络是网络虚拟化的一种实现方式，其核心技术网络交换技术通过将网络设备控制面与数据面分离开来，即将网络层分成控制层和转发层，控制层采用集中式控制器来控制不同网络设备，这样，网络更易于被控制和管理，并且让比特在转发层顺利传输，控制机通过安全通道与网络交换交换机进行通信，下发流表与通信原则来决定流量的流向，从而达到路由机制，封包分析，网络虚拟化等功能的实现，使网络作为管道变得更加智能。从路由器的设计上看，它由软件控制和硬件数据通道组成。软件控制包括管理以及路由协议等。数据通道包括针对每个包的查询、交换和缓存。 如果将网络中所有的网络设备视为被管理的资源，那么参考操作系统的原理，可以抽象出一个网络操作系统的概念这个网络操作系统一方面抽象了底层网络设备的具体细节，同时还为上层应用提供了统一的管理视图和编程接口。这样，基于网络操作系统这个平台，用户可以开发各种应用程序，通过软件来定义逻辑上的网络拓扑，以满足对网络资源的不同需求，而无需关心底层网络的物理拓扑结构。传统IT架构中的网络，根据业务需求部署上线以后，如果业务需求发生变动，重新修改相应网络设备（路由器、交换机、防火墙）上的配置是一件非常繁琐的事情。在互联网/移动互联网瞬息万变的业务环境下，网络的高稳定与高性能还不足以满足业务需求，灵活性和敏捷性反而更为关键。SDN所做的事是将网络设备上的控制权分离出来，由集中的控制器管理，无须依赖底层网络设备（路由器、交换机、防火墙），屏蔽了来自底层网络设备的差异。而控制权是完全开放的，用户可以自定义任何想实现的网络路由和传输规则策略，从而更加灵活和智能。进行SDN改造后，无需对网络中每个节点的路由器反复进行配置，网络中的设备本身就是自动化连通的。只需要在使用时定义好简单的网络规则即可。如果你不喜欢路由器自身内置的协议，可以通过编程的方式对其进行修改，以实现更好的数据交换性能。假如网络中有SIP、FTP、流媒体几种业务，网络的总带宽是一定的，那么如果某个时刻流媒体业务需要更多的带宽和流量，在传统网络中很难处理，在SDN改造后的网络中这很容易实现，SDN可以将流量整形、规整，临时让流媒体的“管道”更粗一些，让流媒体的带宽更大些，甚至关闭SIP和FTP的“管道”，待流媒体需求减少时再恢复原先的带宽占比。SDN的发展前景：SDN快速的发展可能会对网络产业格局造成重大影响，传统通讯设备的企业将会面临巨大挑战，IT和软件开发商将拥有更高的市场价值。依照网络操作系统层次化架构的理念设计，网络控制由运行网络操作系统的服务器实现，转发设备的功能和性能则主要由通用芯片决定，可以大幅降低研发所带来的费用。未来开放架构的SDN竞争焦点将集中在网络操作系统上，通讯设备商在开放架构的控制层研发将不再具备先发优势，因此普遍战略是一方面跟随新的技术领域并发布支持网络交换的SDN产品和解决方案，另一方面也积极探索于现有架构之中实现网络集中控制和开放应用API界面的定制化与私有化的技术，以避免研发价值和竞争优势流失。ICT产业将致力于SDN的技术发展和服务开发，以运用SDN开放原始程序码的软件制定转发设备的模式，提供全套SDN网络解决方案，从而占领传统网络设备厂商的市场空间。把SDN当作IT产业向网络领域延伸的重要呈现，意即软件定义一切由于SDN技术与应用发展尚处起步阶段，最近几年可能会在IDC（互联网内容提供商（ICP）、企业、媒体和各类网站提供大规模、高质量、安全可靠的专业化服务器托管、空间租用、网络批发带宽以及动态服务器（ASP）、电子商务（EC）等业务）、校园、公司内部网络先行使用。不久之后，SDN的领域可能往传输网路、云端服务、无线通讯等各个相关领域延伸。总结：SDN旨在实现网络互联和网络行为的定义和开放式的接口，从而支持未来各种新型网络体系结构和新型业务的创新，目前已成为当前全球网络领域最热门的研究方向。