SDN技術(shù)概覽及前景展望課件

1、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network, SDN ）logo第1頁，共23頁。logoBefore we start第2頁，共23頁。logo SDN的定義ONF:SDN網(wǎng)絡(luò)中，控制層和數(shù)據(jù)層是分離的，所有的網(wǎng)絡(luò)智能和狀態(tài)被邏輯集中起來。所有的底層設(shè)備都是從應(yīng)用程序中抽象出來。OpenFlow:它是一個開放的標準，在這個開放的架構(gòu)下供研究者運行，實驗新的網(wǎng)絡(luò)的控制協(xié)議。我的理解：第3頁，共23頁。數(shù)據(jù)層面 控制層面 抽象第4頁，共23頁。數(shù)據(jù)層面 控制層面 抽象第5頁，共23頁。Software Defined Network (SDN)Global Network V

2、iewNetwork VirtualizationPacketForwarding PacketForwarding PacketForwarding PacketForwarding PacketForwarding Network OSAbstract Network ViewControlProgramsControlProgramsControlProgramsSoftware Defined Network (SDN)Global Network ViewNetwork VirtualizationPacketForwarding PacketForwarding Network O

3、SAbstract Network ViewControlProgramsControlProgramsControlPrograms第6頁，共23頁。 SDN的特性1.控制轉(zhuǎn)發(fā)分離2.控制平面集中化3.控制器軟件可編程第7頁，共23頁。 核心技術(shù)-OpenFlowlogo OpenFlow 由斯坦福大學(xué)的 Nick McKeown 教授在 2008 年 4 月 ACM Communications Review 上發(fā)表的一篇論文 里首先提出來的。 第一個SDN網(wǎng)絡(luò)標準,定義了SDN中控制器與交換機之間的通信協(xié)議。 核心思想:將原本完全由交換機/路由器控制的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過程，轉(zhuǎn)化為由OpenFl

4、ow交換機（OpenFlow Switch）和控制服務(wù)器（Controller）分別完成的獨立過程。第8頁，共23頁。支持openflow的交換機控制服務(wù)器Controller 支持OpenFlow的交換機是在商業(yè)交換機的基礎(chǔ)上添加流表、安全通道，OpenFlow協(xié)議來獲得了OpenFlow特性的交換機。 Controller通過OpenFlow協(xié)議這個標準接口對OpenFlow交換機中的流表進行控制，從而實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡(luò)進行集中控制。logo 核心技術(shù)-OpenFlow第9頁，共23頁。10重要概念：流表（Flow Table）第10頁，共23頁。 PICTURE重要概念：流表（Flow Ta

5、ble）第11頁，共23頁。12Head Fileds包括12個域，定義了一些匹配項。Counter：可以針對對每張表，每個流，每個隊列維護，用于流量統(tǒng)計。Actions: 轉(zhuǎn)發(fā)策略1.Required Action: Output. 報文輸出到指定端口 2.Optional Action: Set-Queue.設(shè)置報文的隊列ID，為了 Qos 的需要。3.Required Action: Drop. 丟棄。 4.Required Action: Group. 用組表處理報文. 5.Optional Action: Push-Tag/Pop-Tag. 6.Optional Action: Se

6、t-Field. 設(shè)置報文包頭的類型和修改包頭的值。 7.Optional Action: Change-TTL.修改TTL值。第12頁，共23頁。第13頁，共23頁。數(shù)據(jù)流到達switch的處理流程第14頁，共23頁。Openflow應(yīng)用及發(fā)展谷歌、雅虎、ebay等互聯(lián)網(wǎng)巨頭已經(jīng)成功部署OpenFlow SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，越來越多的移動運營商也開始利用該技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的管理。目前，許多主要廠商表態(tài)支持SDN和OpenFlow，如Extreme，Cisco，Juniper、IBM，HP等巨頭已經(jīng)紛紛推出了支持OpenFlow的交換設(shè)備，移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也相關(guān)產(chǎn)品開始試水。第15頁，共23頁。已經(jīng)

7、成功部署SDN網(wǎng)絡(luò)的案例有：谷歌數(shù)據(jù)中心中科院部署SDN科研網(wǎng)騰訊數(shù)據(jù)中心嘗鮮SDN國內(nèi)科研領(lǐng)域?qū)嵺`曙光初現(xiàn)第16頁，共23頁。 Google這個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是標準的SDN的架構(gòu)，使用集中化controller，controller之上運行了很多application，包括一些標準網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，他們明確提到的包括OSFP, BGP, ISIS，這些路由協(xié)議都來自于開源的quagga協(xié)議棧。 他們的部署分為三個階段，第一階段是2010年春天完成的，把Openflow交換機引入到網(wǎng)絡(luò)里面，但是這個時候Openflow交換機對同網(wǎng)絡(luò)中的其它非Openflow設(shè)備表項的就像是傳統(tǒng)交換機一樣，只是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是在

8、controller上完成的，外部行為來看表現(xiàn)的仍然像傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。 第二階段是到2011年中完成，這個階段引入更多流量到Openflow網(wǎng)絡(luò)中，并且開始引入SDN管理，讓網(wǎng)絡(luò)開始向SDN網(wǎng)絡(luò)演變。 第三個階段在2012年初完成，整個WAN backbone網(wǎng)絡(luò)完全切換到了Openflow網(wǎng)絡(luò)，引入了Traffic Engineering，完全靠Openflow來規(guī)劃流量路徑，對網(wǎng)絡(luò)流量進行極大的優(yōu)化?？吹某鰜恚麄兪褂肙penflow，最主要做的事情就是Traffice Engineering，優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)路徑，其它的相對次要。 他們目前已經(jīng)看到該網(wǎng)絡(luò)帶來的一些好處包括：網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率大大提高，網(wǎng)絡(luò)

9、更穩(wěn)定，管理簡化了，Cost降低了，其它好處有待于進一步觀察。國外：谷歌數(shù)據(jù)中心第17頁，共23頁。希望SDN能帶來一個更強，更快，更便宜的互聯(lián)網(wǎng)1.能夠利用大規(guī)模計算能力和規(guī)模,讓其快速和方便地添加新應(yīng)用程序;2.模擬網(wǎng)絡(luò)功能的能力,包括使用OpenFlow代理來模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以測試新應(yīng)用程序;3.混合測試環(huán)境和生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的能力,這樣測試場景可以在實時網(wǎng)絡(luò)中檢測;4.高網(wǎng)絡(luò)可用性以及執(zhí)行低影響升級的能力;5.非?？焖俚墓收享憫?yīng)以及非常搞的網(wǎng)絡(luò)利用率第18頁，共23頁。國內(nèi)：中科院部署SDN科研網(wǎng) 2012年，DCN與中科院網(wǎng)絡(luò)中心進行合作，構(gòu)建了目前來看也是國內(nèi)最大規(guī)模的SDN廣域網(wǎng)試驗床，其架

10、構(gòu)包括OpenFlow核心區(qū)和分支互連區(qū)，核心區(qū)由OpenFlow交換機、Controller Server和相應(yīng)的應(yīng)用程序APP組成，用來解析下層交換機行為和進行管理操作; 分支互連區(qū)又分為2種類型：直接通過光纖和科技網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中心OpenFlow交換機互連;交換機通過L2overGRE隧道的方式和科技網(wǎng)核心區(qū)互連。 通過這一SDN網(wǎng)絡(luò)，簡化了由多個網(wǎng)絡(luò)互連的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提高了網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)性能，而且提供了無須考慮實際硬件，通過直接修改現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)APP定義的路徑可編程開放式網(wǎng)絡(luò)平臺，從而提升中科院借助開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行科學(xué)研究和創(chuàng)新的能力。第19頁，共23頁。中科院部署SDN科研網(wǎng)架構(gòu)圖包括OpenFlow核心區(qū)和分支互連區(qū) 第20頁，共23頁。P