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SDN
软件定义网络，是
Emulex
网络一种新型网络创新架构
,
是网络虚拟化的一种实现方式
,
其
核心技术
OpenFlow
通过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，使网络作为管道变得更加智能。它抽象了网络的不同、可区分的层，使网络变得
敏捷和灵活，
SDN
的目标是通过使企业和服务提供商能够快速响应不断变化的业务需求来
改进网络控制。在软件定义的网络中，网络工程师或管理员可以从中央控制台调整流量，
而无需接触网络中的各个交换机，无论服务器和设备之间的特定连接如何，集中式
SDN
控
制器都会指导交换机在任何需要的地方提供网络服务。此过程与传统网络架构不同，在传
统网络架构中，单个网络设备根据其配置的路由表
9
做出流量决策
, SDN
在网络中发挥作
用已有十年，并影响了许多网络创新。
1
、
SDN
的工作原理
SDN
包含多种类型的技术，包括功能分离、网络虚拟化和通过可编程性实现的自动
化。最初，
SDN
技术只专注于网络控制平面与数据平面的分离，当控制平面决定数据包应
该如何流经网络时，数据平面将数据包从一个地方移动到另一个地方。在经典的
SDN
场
景中，数据包到达网络交换机，交换机专有固件中内置的规则告诉交换机将数据包转发到
何处，这些数据包处理规则从集中控制器发送到交换机。交换机（也称为数据平面设备）
根据需要向控制器查询指导，并向控制器提供有关其处理的流量的信息，交换机将每个数
据包沿着相同的路径发送到相同的目的地，并以相同的方式处理所有数据包。软件定义网
络使用有时称为自适应或动态的操作模式，其中交换机向控制器发出路由请求，以获取没
有特定路由的数据包，此过程与自适应路由分开，自适应路由通过路由器和基于网络拓扑
的算法而不是通过控制器发出路由请求。
SDN
的虚拟化方面通过虚拟覆盖发挥作用，虚拟
覆盖是物理网络之上的逻辑独立网络，用户可以实现端到端的覆盖来抽象底层网络和分段
网络流量，这种微分段对于具有多租户云环境和云服务的服务提供商和运营商特别有用，
因为他们可以为每个租户提供具有特定策略的单独虚拟网络。
2
、
SDN
在网络中可能的应用场景
与现有网络相比较，尤其是具有代表性的互联网网络，
SDN
技术可以增强控制层的
智能边缘转发能力、骨干网络的高效承载能力以及网络能力的开放和协同，因此可能引入
SDN
的场景在于云数据中心、城域骨干网层面、接入网层面等。
2
、
1
数据中心场景
通过引入
SDN
技术，在数据中心物理网络基础上对不同的数据中心资源进行虚拟化，单个
数据中心的网络能力可以合成为一个统一的网络能力池，从而缓解大规模云数据中心在承
载多租户的业务时面临的扩展性、灵活性问题，提升了网络的集约化运营能力，实现了数
据中心间组网方案的智能化承载。可能的解决方案为在数据中心出口部署支持
SDN
技术的
路由器设备，可实时监控链路的带宽利用率和应用的流量，并将监控结果提交给数据中心
控制器。数据中心控制器集中控制各个数据中心出口的路由器设备，统一调配多个数据中
心出口的链路和业务的流量流向，使得链路资源可根据当前的业务需求和链路情况进行调
整，提升链路带宽资源的利用率。
2
、
2
城域骨干网场景
城域 骨 干 网 中，边 缘 控 制 设 备（如宽带接入服务器（
BRAS
）和业务路由器
（
SR
））是用户和业务接入的核心控制单元，不仅具备丰富的用户侧接口和网络侧接口，
也实现业务
/
用户接入到骨干网络的信息交换等功能。边缘控制设备维护了用户相关的业务
属性、配置及状态，如用户的
IP
地址、路由寻址的邻接表、动态主机配置协议（
DHCP
）
地址绑定表、组播加入状态、
PPPoE /IPoE
会话、
QoS
和访问控制列表（
ACL
）属性等，
这些重要的表项和属性直接关系到用户的服务质量和体验。基于
SDN
技术，可以将边缘的
接入控制设备中路由转发之外的功能都提升到城域网控制器中实现，并可以采用虚拟化的
方式实现业务的灵活快速部署。在此场景中，网络控制器需要支持各种远端设备的自动发
现和注册，支持远端节点与主控节点间的保活（
Keep Alive
）功能，并 能 够 将 统 筹 规
划之后的策略下发给 相 应 的远端设 备 进 行转发， 包 括
IP
地址 、 基 本路由协 议 参 数 、
MPLS/VPN
封装参数、
QoS
策略、
ACL
策略等，而边缘的接入控制设备只实现用户接入
的物理资源配置。同时，多台边缘设备可以虚拟成一台接入控制设备，将同一个城域网
（或者分区域）虚拟化成为单独的网元，网管人员如同配置一台边缘路由器 一 样，实 现
统 一 配 置 和 业 务 开通，并进行批量的软件升级。城域网的应用场景如下图所示。
2
、
3
接入网场景
接入网中的节点是网络中的海量节点，在日常运维中工作量巨大。在接入网中引入
SDN
技术，可以实现接入节点管理、维护的大大简化，方便快速部署新的业务。可能的解
决方案中，与光线路终端（
OLT
）相连的远端节点（包括多住户单元（
MDU
）及
ADSL
接
入复用器（
DSLAM
等））变成只保留数据面的简单设备，实现流转发，将这些节点的控
制面上移到独立的控制器或者
OLT
当中，远端节点的参数配置均由控制器来下发。因为远
端节点支持流转发，当有
新的业务或需要在接入节点中启用新的特性时，很大一部分特性可以直接通过对流表的配
置来实现，而不需要进行软件升级，这样大大加快了业务的部署速度。即使有些新业务在
现有的控制面不能支持，也只是需要升级控制面，而不需要升级大量的远端节点。
2
、
4
开发运营。
SDN
可以通过自动化应用程序更新和部署来促进
DevOps
，该策略可以包括在部署
DevOps
应用程序和平台时自动化
IT
基础设施组件。
2
、
5
校园网。
校园网络可能难以管理，尤其是在不断需要统一
Wi-Fi
和以太网网络的情况下，
SDN
控制器可以通过提供集中管理和自动化、改进的安全性和整个网络的应用级服务质量
来使园区网络受益。
2
、
6
数据中心安全。
SDN
支持更有针对性的保护并简化防火墙管理，通常，企业依靠传统的外围防火墙
来保护其数据中心，但是，公司可以通过添加虚拟防火墙来创建分布式防火墙系统来保护
虚拟机，这一额外的防火墙安全层有助于防止一个虚拟机中的漏洞跳转到另一个虚拟机 ，
SDN
集中控制和自动化还使管理员能够查看、修改和控制网络活动，以降低违规风险。
SDN
设 计 之 初 并 不 是 为 通 信 网络提升效率，而主要是希望通过控制与转发面的分离 ，
可以支持应用可编程的网络能力开放，以加强应用对于网络资源使用的管控力。因此，虽
然
SDN
的引入可以支持控制面的集中化，简化运维并降低运维成本，也可以通过控制层软
件的开放，支持客户化定制软件的创新，但是也同样带来了很多的技术挑战和问题：
（
1
）虽然
Google
等应用提供商具有部署
SDN
的商用案例，但是对于大型网络中引
入
SDN
技术，多域的组网以及大量转发设备的控制算法是非常复杂的，且
SDN
技术中基
of 5
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