SDN技术及其在云计算中的应用

　　近几年，随着移动互联网、电子商务、大数据等服务的兴起和发展，以及虚拟化、云计算技术的快速发展，传统网络技术及架构已经越来越不能满足快速配置、按需调用、自动负载均衡的要求。基于这种背景，SDN(Software Defined Networking)软件定义的网络被提出并作为软件定义数据中心的重要一部分。SDN是一种新型的网络架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，支持集中化的网络状态控制，实现底层网络设施对上层应用的透明。SDN具有灵活的编程能力，使得网络的自动化管理和控制能力获得空前的提升，能够有效地解决当前网络所面临的资源规模扩展受限，组网灵活性差，难以快速满足业务需求等问题。

　　2.SDN 研究机构及其参考架构

　　目前业界主要有以下几种SDN定义参考架构，分别是目前基于领导地位的ONF架构，和由IT巨头思科、Juniper、IBM、微软参与的OpenDaylight开源项目提出的OpenDaylight架构,以及ETSI ISG及其参考架构。

　　2.1 ONF 及其架构定义

　　成立于2011年3月份的开放网络基金会ONF(Open Networking Foundation)主要致力于推动SDN架构、技术的规范和发展工作。是目前SND标准化技术的引领者，其提出并倡导的以Openflow为基础的网络架构首次系统的阐述了SDN架构以及一些应用场景，为SDN的发展奠定了重要基础。

 

图1 ONF提出的SDN架构

　　如图1所示，ONF提出的SDN的典型架构分为三层：分为最上层的应用层?中间的控制层和最下层的基础设施层。 应用层包括各种不同的业务和应用，根据业务和应用的需求可以通过API(按照接口和控制层的关系，此API称作北向接口)管理和控制网络的转发/处理的策略，通过北向接口也支持对网络属性的配置实现提升网络利用率、保障特定应用的安全和服务质量;控制层主要负责处理数据转发资源的抽象信息，支持网络拓扑、状态信息的汇总和维护，并基于业务和应用的控制来调用不同的转发面的资源;基础设施层负责基于业务的流表的数据处理、转发和状态收集。介于控制器和基础设施层之间的接口被称作南向接口，ONF在南向接口上定义了开放的OpenFlow标准，而在北向接口上还没有做统一要求。ONF将SDN网络架构划分为应用层？控制层？基础设施层，改变了传统网络中设备的转发与控制平面精密耦合关系。Openflow作为控制数据平面接口协议，目前已从1.0升级到1.3版本，已有思科、Juniper、Dell、HP等众多厂商的设备支持。Openflow是目前SDN体系架构中标准化程度最高，产品最接近商用的技术，在一些领域甚至成为了SDN的代名词。

    2.2 OpenDaylight项目及其架构定义

　　2013年4月8日，OpenDaylight开源项目被推出，其参与者主要来自业界主要的大牌的硬件厂商和传统的IT巨头，包括思科、Juniper、IBM、微软、VMware等。

 

图2 Opendaylight提出的SDN架构

　　从图2可以看出，Opendaylight提出的SDN架构跟ONF SDN架构类似，主要包括最下层数据平面层包括虚拟交换机，物理设备接口等。支持Openflow等协议的南向接口；中间控制层平台和相应的基于REST的API北向接口；与ONF应用层对应的网络应用和服务层。相比于ONF SDN架构以OpenFlow 协议为基础，并将其作为架构中的唯一的南向接口协议，OpenDaylight开源项目，在南向接口方面除了OpenFlow之外还有更丰富的选择。

　　2.3 ETSI NFV 介绍

　　欧洲电信标准协会(ETSI)(European Telecommunications Standards Institute)是由欧共体1988年批准成立的一个非盈利的电信标准化组织。 ETSI于2012年11月成立了专门用于讨论NFV(Network Function Virtualization)网络功能虚拟化的ISG(Industry Specification Group，行业规范小组)。 

 

    从图3可以看出，ESTI NFV架构跟ONF SDN架构类似，实现了数据转发平面和控制平面的分离，并在控制平面之上提出了编排系统层。 相比于ONF SDN架构，NFV定义架构增加了E2E(End to End)网络控制层，能够对多数据中心不同技术进行融合。 ETSI NFV的重点是网络功能的虚拟化，NFV的目标主要是希望通过广泛采用标准化的IT虚拟化技术，采用业界标准的大容量服务器、存储和交换机承载各种各样的网络软件功能，实现软件的灵活加载，实现在数据中心、网络节点和用户端等各个位置灵活的部署配置，从而加快网络部署和调整的速度，降低业务部署的复杂度，提高网络设备的统一化、通用化、适配性等，最终降低网络的投资和运营成本。