SDN 的應(yīng)用場景分析與探討
SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))技術(shù)近年得到了快速的發(fā)展,受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注,是ICT領(lǐng)域的一次重大技術(shù)創(chuàng)新和突破。目前SDN技術(shù)的主要推進(jìn)組
織包括ONF、IETF、ITU-T、BBF、CCSA等。業(yè)界在關(guān)注SDN技術(shù)發(fā)展的同時,也越來越關(guān)注SDN的應(yīng)用場景。SDN 的應(yīng)用場景決定了SDN 發(fā)展的需求和原動力,也決定了SDN 后續(xù)發(fā)展的方向。
SDN 的技術(shù)特點(diǎn)分析
SDN 的應(yīng)用場景與SDN 技術(shù)本身的特點(diǎn)有很大的相關(guān)性,研究SDN 的應(yīng)用場景首先需要對SDN 技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析。SDN 的主要技術(shù)特點(diǎn)包括3 個方面:轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離、控制邏輯集中和網(wǎng)絡(luò)能力開放。
轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離
SDN具有轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離的特點(diǎn),采用SDN控制器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞氖占?、路由的計算、流表的生成及下發(fā)、網(wǎng)絡(luò)的管理與控制等功能;網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備僅負(fù)責(zé)流量的轉(zhuǎn)發(fā)及策略的執(zhí)行。通過這種方式可使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面獨(dú)立發(fā)展,轉(zhuǎn)發(fā)面向通用化、簡單化發(fā)展,成本可逐步降低;控制面可向集中化、統(tǒng)一化發(fā)展,具有更強(qiáng)的性能和容量。
控制邏輯集中
轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離之后,使得控制面向集中化發(fā)展。控制面的集中化,使得SDN控制器擁有網(wǎng)絡(luò)的全局靜態(tài)拓?fù)?、全網(wǎng)的動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)表信息、全網(wǎng)絡(luò)的資源利用率、故障狀態(tài)等。因此,SDN控制器可實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)級別的統(tǒng)一管理、控制和優(yōu)化,更可依托全局的拓?fù)涞膭討B(tài)轉(zhuǎn)發(fā)信息幫助實(shí)現(xiàn)快速的故障定位和排除,提高運(yùn)營效率。
網(wǎng)絡(luò)能力開放化
SDN 最突出的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)能力開放化。通過集中的SDN 控制器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管理、整合以及虛擬化后,采用規(guī)范化的北向接口為上層應(yīng)用提供按需的網(wǎng)絡(luò)資源及服務(wù),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力開放,按需提供。SDN 打破了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)封閉的問題,是一種突破性的創(chuàng)新。
SDN 的應(yīng)用場景分析與探討
SDN 控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的特點(diǎn),使得設(shè)備的硬件通用化、簡單化,設(shè)備的硬件成本可大幅降低,可促進(jìn)SDN 的應(yīng)用;但由于設(shè)備硬件的變化,轉(zhuǎn)發(fā)流表的變化也導(dǎo)致了設(shè)備與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的兼容問題,在一定時期內(nèi)限制了SDN 在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。SDN控制邏輯集中的特點(diǎn),使得SDN控制器擁有網(wǎng)絡(luò)全局拓?fù)浜蜖顟B(tài),可實(shí)施全局優(yōu)化,提供網(wǎng)絡(luò)端到端的部署、保障、檢測等手段;同時,SDN控制器可集中控制不同層次的網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的多層多域協(xié)同與優(yōu)化,如分組網(wǎng)絡(luò)與光網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合調(diào)度。 SDN 網(wǎng)絡(luò)能力開放化的特點(diǎn),使得網(wǎng)絡(luò)能力虛擬化、服務(wù)化,網(wǎng)絡(luò)不再僅僅是基礎(chǔ)設(shè)施,更是一種服務(wù),SDN 的應(yīng)用范圍得到了進(jìn)一步的拓展。
我們對網(wǎng)絡(luò)的主要參與實(shí)體進(jìn)行梳理后,基本聚焦到電信運(yùn)營商、政府及企業(yè)客戶、數(shù)據(jù)中心以及互聯(lián)網(wǎng)公司。我們主要關(guān)注的SDN應(yīng)用場景包括:數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)、政企網(wǎng)絡(luò)、電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)公司業(yè)務(wù)部署。
SDN 在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的需要主要表現(xiàn)在海量的虛擬租戶、多路徑轉(zhuǎn)發(fā)、VM 的智能部署和遷移、網(wǎng)絡(luò)集中自動化管理、綠色節(jié)能、數(shù)據(jù)中心能力開放等方面的需求。
SDN控制邏輯集中的特點(diǎn),可充分滿足網(wǎng)絡(luò)集中自動化管理,多路徑轉(zhuǎn)發(fā),綠色節(jié)能等方面的要求;SDN網(wǎng)絡(luò)能力開放化的特點(diǎn),可充分滿足數(shù)據(jù)中心能力開放,VM的智能部署和遷移,海量虛擬租戶的需求。并且,數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和維護(hù)一般統(tǒng)一由數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商或ICP/ISP維護(hù),具有相對的封閉性,可統(tǒng)一規(guī)劃、部署和升級改造,SDN部署的可行性高。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是SDN目前最為明確的應(yīng)用場景,也是最有前景的應(yīng)用場景。SDN在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的應(yīng)用數(shù)據(jù)中心之間互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)具有流量大、突發(fā)性強(qiáng)、周期性強(qiáng)的特點(diǎn),需要網(wǎng)絡(luò)具備多路徑轉(zhuǎn)發(fā)與負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)帶寬按需提供、綠色節(jié)能、集中管理和控制的需求。SDN轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離,控制邏輯集中,網(wǎng)絡(luò)虛擬化、開放化的特點(diǎn),可通過部署統(tǒng)一的控制器,收集各數(shù)據(jù)中心之間的流量需求,進(jìn)行統(tǒng)一的計算和調(diào)度,實(shí)施帶寬的靈活按需分配,最大程度優(yōu)化網(wǎng)絡(luò),提高資源利用率。目前Google 已經(jīng)在其數(shù)據(jù)中心之間應(yīng)用了SDN技術(shù),將數(shù)據(jù)中心之間的鏈路利用率提升至接近100%,成效顯著。
SDN 在政企網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
政府及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型多,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能復(fù)雜、類型多,對網(wǎng)絡(luò)的安全性要求高,需要集中的管理和控制,網(wǎng)絡(luò)靈活、定制化需求多。SDN轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離的架構(gòu),使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通用化、簡單化,將復(fù)雜的業(yè)務(wù)功能剝離,由上層應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn),不僅可以降低設(shè)備硬件成本,更可使得企業(yè)網(wǎng)絡(luò)更加簡化,層次更加清晰。同時,
SDN控制的邏輯集中,可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的集中管理與控制,企業(yè)的安全策略集中部署和管理,更可以在控制器或上層應(yīng)用靈活定制網(wǎng)絡(luò)功能,更好滿足企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的需求;由于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)一般由企業(yè)自己的信息化部門建設(shè)、管理和維護(hù),具有封閉性,可統(tǒng)一規(guī)劃、部署和升級改造,SDN 部署的可行性高。SDN 在電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)包括寬帶接入層、城域?qū)印⒐歉蓪?,具體的網(wǎng)絡(luò)還可分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò),存在多種方式,如傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、
交換網(wǎng)等??偟膩碚f,電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋范圍大、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)安全可靠性要求高、網(wǎng)絡(luò)制式多、多廠商共存等特點(diǎn)。 SDN的轉(zhuǎn)發(fā)向控制分離特點(diǎn),可有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備的逐步融合,降低設(shè)備硬件成本。SDN 的控制邏輯集中特點(diǎn),可逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的集中化管理和全局優(yōu)化,有效提升運(yùn)營效率,提供端到端的網(wǎng)絡(luò)服務(wù);SDN 的網(wǎng)絡(luò)能力虛擬化和開放化,也有利于電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)向智能化、開放化發(fā)展,發(fā)展更豐富的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),增加收入。
但是,SDN 技術(shù)目前尚不夠成熟,標(biāo)準(zhǔn)化程度也不夠。大范圍、大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理問題、超大規(guī)模SDN 控制器的安全性和穩(wěn)定性問題、多廠商的協(xié)同和互通問題、不同網(wǎng)絡(luò)層次/ 制式的協(xié)同和對接問題等均需得到解決。目前SDN 技術(shù)在電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應(yīng)用還難以實(shí)現(xiàn)。然而,可在局部網(wǎng)絡(luò)或特定應(yīng)用場景逐步使用,如移動回傳場景、分組與光網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同場景等。
SDN 在互聯(lián)網(wǎng)公司業(yè)務(wù)部署中的應(yīng)用
SDN 即軟件定義網(wǎng)絡(luò),然而筆者認(rèn)為SDN 的研究重點(diǎn)不應(yīng)放在軟件如何定義網(wǎng)絡(luò),而應(yīng)在于如何開放網(wǎng)絡(luò)能力。網(wǎng)絡(luò)的終極意義在于為上層應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù),承載上層應(yīng)用。NaaS 是網(wǎng)絡(luò)的最終歸宿。
互聯(lián)網(wǎng)公司業(yè)務(wù)基于SDN 架構(gòu)部署,將是SDN 的重要應(yīng)用場景。SDN 具有網(wǎng)絡(luò)能力開放的特點(diǎn),通過SDN 控制器的北向接口,向上層應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的網(wǎng)絡(luò)能力接口,為上層應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)能力服務(wù)。
ICP/ISP 可根據(jù)需要獲得相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),有效提升最終用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。
SDN 轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離的特點(diǎn)可有效降低設(shè)備硬件成本;控制邏輯集中的特點(diǎn)可使得網(wǎng)絡(luò)具有全局的視圖實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)融合和集中管控;網(wǎng)絡(luò)能力開放化可促進(jìn)更多的業(yè)務(wù)創(chuàng)新和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)創(chuàng)新。這三大驅(qū)動力推動著SDN 的發(fā)展,也使得SDN 有著眾多的應(yīng)用場景。
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