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软件定义网络软件定义网络解决传统网络问题的探究摘要SDN是近年来继云计算后,学术界和产业界最为关注的网络技术。首先介绍了传统网络存在的问题;然后介绍了SDN的产生背景、体系架构以及关键技术;最后分析了SDN对传统网络问题的解决。关键词:软件定义网络;OpenFlow;开放网络引言软件定义网络(work,SDN),是由美国斯坦福大学CLeanState课题研究组提出的一种新型网络创新架构,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,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。传统网络的世界是水平标准和开放的,每个网元可以和周边网元进行完美互联;计算机的世界则不仅水平标准和开放,同时垂直也是标准和开放的,从下到上有硬件、驱动、操作系统、编程平台、应用软件等等,编程者可以很容易地创造各种应用。和计算机对比,在垂直方向,从某个角度来说,网络是“相对封闭”和没有“框架”的,在垂直方向创造应用、部署业务是相对困难的。但SDN将在整个网络(不仅仅是网元)的垂直方向,让网络开放、标准化、可编程,从而让人们更容易、更有效地使用网络资源。所以,SDN不能丢掉网络水平方向标准、易互通、节点智能的优势。传统网络存在的问题目前,随着互联网爆炸式地增长,除了规模和发展远超之前所有曾出现的数据网络,业务的快速创新也很令人眼花缭乱。近年来,随着各种实时业务如视频语音、云数据中心和移动业务的迅速发展,人们突然发现,传统网络已经无法满足当前的需求:1、缺失的体验保证到目前为止,绝大多数IP网络都是基于无连接的,只有基于大宽带的粗放带宽保障措施,质量保证和监控基本处于放弃状态。其后果就是,业务只有连通,而无体验的保证,从而导致业务质量受损。2、低效的业务部署由于网络和业务割裂,目前大部分网络的配置是通过命令行或者网管、由管理员手工配置的,本身是一个静态的网络。当遇到需要网络及时做出调整的动态业务时,就显得非常低效,甚至无法实施。3、缓慢的业务适应网络无法满足业务的需求,需求持续数年的特性和架构调整、引入新设备,才能满足新业务的需求。例如:云数据中心的虚拟机和虚拟网络运营业务,传统二层的VLAN机制无法满足扩展性,对交换机设备提出了新承载协议的要求,此时物理网络设备更加无法及时适应,靠软件实现的虚拟Switch、通过VxLAN或NvGRE的Overlay的方式,才绕过了物理交换机对的限制。多年来,人们确实想出了一些解决问题的办法,但是常常是解决了一个问题,另一个问题又冒出来了。因为大家忽略了这些问题是传统网络的基本属性决定的,以IP为代表(以太网也在其列)的这种业务无需知道网络、网络也无需知道业务的解耦模式,造就了互联网的快速业务创新,同时也造成了业务和网络的天然割裂,不从网络基础架构入手,问题很难得到根本的解决。,并不是在其产生时就具有该名称。2006年斯坦福的学生CasadoM和他的导师McKeownN教授受其研究项目Ethane[1]启发,提出了OpenFlow的概念。该项目试图通过一个集中式的控制器,让网络管理员可以方便地定义基于网络流的安全控制策略,并将这些安全策略应用到各种网络设备中,从而实现对整个网络通信的安全控制。在随后的2008年,M发表了题为OpenFlow:works[2]的论文。文中首次详细地介绍OpenFlow的概念,即将传统网络设备的数据平面和控制平面两个功能模块相分离,通过集中式的控制器(controller)以标准化的接口对各种网络设备进行管理和配置。这种网络架构为网络资源的设计、管理和使用提供更多的可能性,从而更容易推动网络的革新与发展。在此基础上,基于OpenFlow为网络带来的可编程特性,McKeown教授进一步提出了SDN最早的概念[3]。由此可见,SDN的产生与OpenFlow协议密切相关。现在业界普遍将基于OpenFlow协议的SDN视为狭义SDN。随着SDN的发展,越来越多的厂商加入SDN的研究行列。由于不同行业、不同应用对SDN有着各自不同的需求,因此在谈论SDN时通常也有着不同的理解。在网络科研领域,利用SDN快速地部署和试验创新的网络架构与通信协议;大型互联网公司希望SDN提供掌握网络深层信息的可编程接口,以优化和提升业务体验;云服务提供商希望SDN提供网络虚拟化和自动配置,以适应其扩展性和多租户需求;ISP希望利用SDN简化网络管理以及实现快速灵活的业务提供;企业网用户希望SDN实现私有云的自动配置和降低设备采购成本。基于这些需求,在思科等厂商的推动下,IETF、IEEE等标准组织去除了SDN与OpenFlow的必然联系,保留了可编程特性,从而扩展出SDN的广义概念,即泛指基于开放接