把他們有效的整合起來(lái)，也是一件非常有難度的工作。而近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用又開(kāi)始興起，網(wǎng)絡(luò)管理是越來(lái)越復(fù)雜啦。

SDN的起源

還好，大神們沒(méi)有睡大覺(jué)，2006年以斯坦福大學(xué)Nick McKeown教授為首的研究團(tuán)隊(duì)提出了Openflow的概念用于校園網(wǎng)絡(luò)的試驗(yàn)創(chuàng)新，后續(xù)基于Openflow給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)可編程的特性，SDN的概念應(yīng)運(yùn)而生。項(xiàng)目的最終目的是要重新發(fā)明英特網(wǎng)，旨在改變?cè)O(shè)計(jì)已略顯不合時(shí)宜，且難以進(jìn)化發(fā)展的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。

這就是SDN（Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）的概念及由來(lái)。2009年，SDN 概念入圍Technology Review年度十大前沿技術(shù)。Nick McKeown教授給我感覺(jué)就是現(xiàn)實(shí)版鋼鐵俠（Iron Man）。2006年在RCP和4D論文基礎(chǔ)上，他的團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)邏輯上集中控制的企業(yè)安全解決方案SANE，打開(kāi)了集中控制解決安全問(wèn)題的大門。接下來(lái)一系列的創(chuàng)新，鞏固了其在SDN研究及產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)導(dǎo)者地位。作為一個(gè)在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都游刃有余的科學(xué)家，Nick McKeown曾經(jīng)創(chuàng)業(yè)過(guò)若干公司，引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)變革潮流，推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)商業(yè)化。

1. SDN概念興起之前的1997年，他和Anders Swahn一同創(chuàng)辦了Abrizio公司，該公司于1999年被PMC-Sierra收購(gòu)，股票價(jià)值4億美元；
2. 2003年他和Sundar Iyer共同創(chuàng)辦了Nemo Systems公司并擔(dān)任CEO，并且在2005年，該公司被思科以1250萬(wàn)美元的現(xiàn)金收購(gòu)；
3. SDN概念興起之后Nick McKeown、Scott Shenker和Martin Casado成立了Nicira，并且在2012年被VMware以12.6億美元的高價(jià)收購(gòu)，開(kāi)啟了SDN創(chuàng)業(yè)的大時(shí)代。

SDN一種思想，引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)變革

SDN大事件

SDN是一項(xiàng)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制平面管理與轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)流量的底層數(shù)據(jù)平面分開(kāi)的技術(shù)?？刂破矫媾c轉(zhuǎn)發(fā)平面各自獨(dú)立，單個(gè)控制平臺(tái)能夠控制多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)裝置。讓SDN網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行起來(lái)，就需要一個(gè)像OpenFlow這樣的抽象轉(zhuǎn)發(fā)模型?？刂破矫鏄?gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。網(wǎng)絡(luò)程序員在該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D之上構(gòu)建控制程序來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。（引自Nick McKeown）

SDN所做的事是將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的控制權(quán)分離出來(lái)，由集中的控制器管理，無(wú)須依賴底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)、防火墻），屏蔽了來(lái)自底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的差異。而控制權(quán)是完全開(kāi)放的，用戶可以自定義任何想實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)路由和傳輸規(guī)則策略，從而更加靈活和智能。（理論上是這樣的，但是現(xiàn)實(shí)是商業(yè)化的SDN設(shè)備，很多只支持自己家的系列產(chǎn)品）

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議雖然有著協(xié)議本身和設(shè)備提供商無(wú)關(guān)性，如果理解了一個(gè)協(xié)議，那么運(yùn)維工程師之間交流非常順暢，不會(huì)有問(wèn)題，運(yùn)用此協(xié)議構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)都可以方便進(jìn)行維護(hù)，但是管理越來(lái)越復(fù)雜，這也是SDN著重解決的痛點(diǎn)。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與SDN網(wǎng)絡(luò)對(duì)比

通過(guò)以上分析我們可以知道SDN具有以下特征：

• 架構(gòu)角度：控制平面與數(shù)據(jù)平面分離，邏輯集中管理(集中到控制器上)；
• 業(yè)務(wù)角度：通過(guò)對(duì)控制器，使低層網(wǎng)絡(luò)被抽象出來(lái)網(wǎng)絡(luò)資源被抽象成服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作系統(tǒng)進(jìn)行解耦和。應(yīng)用看到的是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
• 運(yùn)營(yíng)角度：網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)編程的方式來(lái)訪問(wèn)，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序?qū)W(wǎng)絡(luò)的直接影響，一些新型的接口，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理不能做到的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

一般來(lái)說(shuō)，SDN網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要包括SDN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、北向接口、SDN控制器、南向接口和SDN數(shù)據(jù)平面五個(gè)部分。

SDN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能應(yīng)用，這些應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用SDN控制器的北向接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平面設(shè)備的配置、管理和控制。

北向接口是SDN控制器與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之間的開(kāi)放接口，將數(shù)據(jù)平面資源和狀態(tài)信息抽象成統(tǒng)一的開(kāi)放編程接口。通過(guò)北向接口，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)者能以軟件編程的形式調(diào)用各種網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)上層的網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)可以通過(guò)北向接口全局把控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源狀態(tài)，并對(duì)資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。由于北向接口直接為業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，其設(shè)計(jì)需密切聯(lián)系業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，具有多樣化的特征，很難統(tǒng)一，所以目前北向接口方面還缺少業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。

SDN控制器是SDN的大腦，也稱為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，控制器不僅能通過(guò)北向接口給上層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供不同層次的可編程能力，還通過(guò)南向接口對(duì)SDN數(shù)據(jù)平面進(jìn)行統(tǒng)一配置、管理和控制。既然是大腦，控制器的性能也直接決定了SDN網(wǎng)絡(luò)的性能，目前主要評(píng)價(jià)內(nèi)容有支持OpenFlow的能力、對(duì)虛擬化的支持、網(wǎng)絡(luò)功能、拓展性、性能、編程能力、可靠性、安全性、可視化能力和集中監(jiān)控能力以及技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)的實(shí)力。

南向接口是SDN控制器與數(shù)據(jù)平面之間的開(kāi)放接口，控制器通過(guò)南向接口對(duì)數(shù)據(jù)平面進(jìn)行編程控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)平面的轉(zhuǎn)發(fā)等網(wǎng)絡(luò)行為。它嘗試為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平面提供統(tǒng)一的、開(kāi)放的和更有編程能力的接口。典型的協(xié)議為OpenFlow，該協(xié)議通過(guò)定義交換機(jī)、流表和通道來(lái)進(jìn)行工作，目前已經(jīng)成為了最為流行的南向協(xié)議。

SDN數(shù)據(jù)平面包括基于軟件實(shí)現(xiàn)的和基于硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)平面設(shè)備，數(shù)據(jù)平面是執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理的實(shí)體。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，控制平面和數(shù)據(jù)平面被封閉在一個(gè)設(shè)備中，控制平面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的控制邏輯，數(shù)據(jù)平面執(zhí)行控制邏輯，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，其缺點(diǎn)和不足就是升級(jí)難，可編程能力差，無(wú)法滿足新需求。SDN提出“通用可編程轉(zhuǎn)發(fā)模型”，數(shù)據(jù)包從端口進(jìn)入模型中，協(xié)議解析模塊完成對(duì)數(shù)據(jù)包頭的分析，根據(jù)分析結(jié)果選擇對(duì)應(yīng)流表進(jìn)行處理。

SDN可編程技術(shù)發(fā)展歷程

簡(jiǎn)單介紹了SDN的原理，說(shuō)實(shí)話，這對(duì)SDN的學(xué)習(xí)和理解，我也才是剛起步，本身認(rèn)識(shí)都還能淺顯。我也不是一個(gè)真資格的網(wǎng)絡(luò)工程師，對(duì)網(wǎng)絡(luò)原理的闡述也可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，大神們看到這篇文章，分分鐘挑出其中的漏洞和錯(cuò)誤。但是SDN技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)，這個(gè)趨勢(shì)是越來(lái)越明顯，它有著無(wú)限的想象空間和拓展能力，雖然傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在安全、可靠性、可維護(hù)性和性能上還有很大的優(yōu)勢(shì)，但是隨著SDN相關(guān)設(shè)備的發(fā)展，這種優(yōu)勢(shì)必然會(huì)越來(lái)越弱，而SDN依靠自己的優(yōu)勢(shì)，一定會(huì)不斷占領(lǐng)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)地。