《虛擬化技術(shù)與應(yīng)用》 課件 05-SDN概述之傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)；06-認(rèn)識SDN

SDN概述之傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)了解傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展了解傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相對于SDN網(wǎng)絡(luò)的缺陷教學(xué)目標(biāo)目錄傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)概述傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的痛點(diǎn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)1946年2月14日，馮·諾依曼研制世界第一臺電子計算機(jī)ENIAC問世。1969年11月，美國國防部建立ARPAnet網(wǎng)絡(luò)，只有4個結(jié)點(diǎn)，加利福尼亞州大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)圣巴巴拉分校、斯坦福大學(xué)、猶他州大學(xué)四所大學(xué)的4臺大型計算機(jī)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)（一）互聯(lián)距離限制怎么解決？中繼器，信號放大越來越多的終端需要接入網(wǎng)絡(luò)，怎么辦？傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)（二）傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)（三）HUB，集線器HUBHUB中繼器最初的局域網(wǎng)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)（四）集線器基本工作原理（一）從一個接口進(jìn)入的數(shù)據(jù)，進(jìn)行信號放大后，從其他所有接口進(jìn)行泛洪L2-SWITCHPort

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8集線器基本工作原理（二）把兩臺集線器連接起來，會出現(xiàn)什么問題？L2-SWITCHPort

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8HUB1HUB2集線器基本工作原理（三）帶來的問題：產(chǎn)生環(huán)路，形成廣播風(fēng)暴，影響通信效率數(shù)據(jù)擴(kuò)散，嚴(yán)重安全威脅L2-SWITCHPort

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8L2-SWITCHPort

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8HUB1HUB2兩個HUB之間形成無止境的環(huán)路交換機(jī)L2-SWITCHPort

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8交換機(jī)：數(shù)據(jù)交換機(jī)專用通道路由器Port

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8路由器實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段/跨VLAN通信VLAN10VLAN20張三李四路由器三層交換機(jī)VLAN10VLAN20交換模塊路由模塊10102020VLAN10VLAN20內(nèi)部背板互聯(lián)三層交換機(jī)目錄傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)概述傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的痛點(diǎn)傳統(tǒng)網(wǎng)路架構(gòu)缺陷在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展速度如此之快的今天，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)充滿了危機(jī)，主要有這四個問題分布式架構(gòu)瓶頸設(shè)備不可編程流量控制難以真正實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署管理困難01020304傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署管理麻煩部署困難，管理復(fù)雜華為思科華三深信服銳捷網(wǎng)絡(luò)廠商多設(shè)備類型多設(shè)備數(shù)量多命令不一致分布式架構(gòu)瓶頸瓶頸凸顯獨(dú)立計算接力棒交互分布式架構(gòu)獨(dú)立計算導(dǎo)致計算量龐大分布式導(dǎo)致路由匯聚緩慢，路由表更新緩慢流量控制難以真正實(shí)現(xiàn)問題棘手帶寬靜態(tài)分配流量可視化難全局鏈路檢測難全局流量可視化難設(shè)備不可編程吃硬不吃軟無法按需不可編程可編程式網(wǎng)絡(luò)方案傳統(tǒng)架構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)層面控制層面轉(zhuǎn)發(fā)層面控制層面轉(zhuǎn)發(fā)層面控制層面SDN架構(gòu)控制層面轉(zhuǎn)發(fā)層面轉(zhuǎn)發(fā)層面轉(zhuǎn)發(fā)層面SDN控制器編程實(shí)現(xiàn)各種功能NFVOSPF、RIP、BGP（不需要）防火墻、負(fù)載均衡等等傳統(tǒng)架構(gòu)每臺設(shè)備都具有轉(zhuǎn)發(fā)層面和控制層面，SDN將控制層面上收到SDN控制器交換機(jī)前身：中繼器、集線器二層交換機(jī)：基于MAC轉(zhuǎn)發(fā)三層交換機(jī)：集成路由功能多業(yè)務(wù)交換機(jī)：FW/AC/LB/WS可編程交換機(jī)：SDN網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)總結(jié)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相對于SDN網(wǎng)絡(luò)的缺陷總結(jié)SDN概述之認(rèn)識SDN了解SDN的起源以及相關(guān)概念了解SDN的一些標(biāo)準(zhǔn)組織教學(xué)目標(biāo)目錄SDN的起源SDN的概念SDN的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為什么需要SDN？結(jié)合我們對現(xiàn)代社會的了解，我們不難發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新相比于計算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分緩慢，那么計算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速對原因在哪里呢？通用處理器，使得計算機(jī)的功能可以通過軟件定義的方式來實(shí)現(xiàn)。計算機(jī)功能的軟件定義方式帶來了更加靈活的編程能力，使得軟件應(yīng)用的種類得到爆炸式的增長。計算機(jī)軟件的開源模式，催生了大量的開源軟件，加速了軟件開發(fā)的進(jìn)程，推動了整個計算機(jī)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。計算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速的原因?yàn)槭裁葱枰猄DN？傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與SDN網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的演進(jìn)關(guān)系60年代的IBM大型機(jī)專用網(wǎng)絡(luò)功能專用操作系統(tǒng)專用硬件SDN數(shù)據(jù)面（通用硬件）SDN控制器SDN控制器SDN控制器SDN應(yīng)用SDN應(yīng)用SDN應(yīng)用SDN應(yīng)用SDN應(yīng)用SDN應(yīng)用oror開放接口開放接口SDN起源（1）Ethane：從2006年開始，斯坦福大學(xué)研究生MartinCasado參與了Clean-Slate項(xiàng)目，并著手領(lǐng)導(dǎo)了一個叫做Ethane的項(xiàng)目，在2007年的SIGCOMM會議上，MartinCasado發(fā)表了一篇名為“Ethane：TakingControloftheEnterprise”的論文。Nicira：2007年，MartinCasado聯(lián)合NickMcKeown、ScottShenker等人共同創(chuàng)建了一個致力于網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)創(chuàng)新的公司——Nicira，并最早提出了SDN的概念馬丁-卡薩多尼克-麥考恩SDN起源（2）SDN的部分歷史重大事件2007200920122015200820112013Ethane項(xiàng)目論文的發(fā)表

SDN架構(gòu)雛形，引發(fā)學(xué)術(shù)關(guān)注SDN被MITTechnologyView評為十大突破性技術(shù)之一

SDN誕生OpenFlow協(xié)議規(guī)范1.0發(fā)布OpenFlow走進(jìn)大眾視野Google發(fā)布SDN應(yīng)用案例

第一個SDN商用部署案例VMWare收購Nicira引發(fā)業(yè)界對SDN的廣泛關(guān)注SD-WAN商用產(chǎn)品出現(xiàn)

第二個SDN成熟應(yīng)用出現(xiàn)OpenDaylight誕生

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)廠商對SDN的認(rèn)可ONF成立

SDN獲得工業(yè)界的廣泛關(guān)注OpenFlow論文發(fā)表

OpenFlow引發(fā)關(guān)注第一個開源控制器NOX誕生SDN系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虿渴?/p>

目錄SDN的起源SDN的概念SDN的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)SDN概念SDN（SoftwareDefinedNetworking）即軟件定義網(wǎng)絡(luò)。是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)方式，其核心理念通過將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制平面與數(shù)據(jù)平面分離，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制平面的集中控制，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的支撐。SDNAn

approach

to

computer

networking

which

abstracts

thecontrolplaneand

the

data

plane

【一種抽象控制平面和數(shù)據(jù)平面的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方法】Enablesmanagemen

tofnetwork

services

through

abstraction

of

lowerlevel

functionality

into

virtualservices

【通過將底層功能抽象為虛擬服務(wù)來實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的管理】Provides

programmable

central

controlof

networks

without

requiring

physical

access

to

thenetworkHW

【提供網(wǎng)絡(luò)的可編程中央控制，而不需要對網(wǎng)絡(luò)硬件進(jìn)行物理訪問】Decouples

systems

that

makes

decisions(match&action)about

where

trafficissent(controlplane)from

underlying

systems

that

forwards

trafficto

selected

destination(dataplane)【解耦系統(tǒng)，對從向指定目的地轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)系統(tǒng)（數(shù)據(jù)面）發(fā)送（控制平面）的決策（匹配和動作）進(jìn)行解耦】SDN定義一：維基百科An

emerging

network

architecture

where

network

control

is

decoupled

from

forwarding

and

is

directly

programmable【一種新興的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中網(wǎng)絡(luò)控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離，并且是可直接編程的】Enables

the

underlying

infrastructure

to

be

abstracted

for

applications

and

network

services,which

can

treat

the

network

as

a

logical

or

virtual

entity【使底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)抽象為應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，它們可以將網(wǎng)絡(luò)視為邏輯實(shí)體或虛擬實(shí)體】Network

intelligenceis(logically)

centralized

in

software-based

SDN

controllers,which

maintaina

globalview

of

the

network【網(wǎng)絡(luò)智能（邏輯上）集中在基于軟件的SDN控制器中，它維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的全局視圖】SDN定義二：ONF技術(shù)白皮書SDN的核心思想控制層面與數(shù)據(jù)層面解耦，邏輯上實(shí)現(xiàn)集中化控制解耦底層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)從應(yīng)用中抽象出口（overlay概念），實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化抽象利用編程接口，或外部系統(tǒng)可以實(shí)施對網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的影響可編程思想SDN的特征集中控制SDN域由集中統(tǒng)一的控制單元實(shí)施管理，在一個控制點(diǎn)完成網(wǎng)絡(luò)的部署、運(yùn)維和管理，這樣能夠合理地調(diào)用網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)利用效率。開放接口SDN的控制面是一個開放性可編程環(huán)境，企業(yè)、用戶能通過可控的軟件來部署相關(guān)功能、按需定制服務(wù)和應(yīng)用轉(zhuǎn)控分離數(shù)據(jù)平面和控制平面分離：SDN通過可編程的集中控制器控制底層硬件，能按需調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源；解耦合的架構(gòu)消除了底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的差異。SDN的理解狹義SDN：軟件控制網(wǎng)絡(luò)，終極形態(tài)，一鍵完成。沒有網(wǎng)絡(luò)工程師，全部轉(zhuǎn)型編程（革命）控制平面集中，底層設(shè)備僅保留數(shù)據(jù)平面功能（白牌機(jī)）廣義SDN：遷移/嫁接思想，把SDN技術(shù)嫁接到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)（敏捷園區(qū)網(wǎng)，業(yè)務(wù)隨行，服務(wù)編排）混合SDN-物理設(shè)備依然保持本地控制平面和數(shù)據(jù)層面，部分功能SDN控制器集中SDN的優(yōu)勢控制平面與數(shù)據(jù)平面分離支持分布式系統(tǒng)的集中控制開放的數(shù)據(jù)平面控制協(xié)議降低設(shè)備門檻，避免廠商鎖定開放的控制平面管理接口用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)API編寫業(yè)務(wù)開放協(xié)議、通用芯片、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開發(fā)、運(yùn)營、保障融合提高帶寬和設(shè)備利用率彈性容錯、快速恢復(fù)機(jī)制新技術(shù)實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新目錄SDN的起源SDN的概念SDN的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)SDN標(biāo)準(zhǔn)對比ONFODLONOS主導(dǎo)者互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)（Google/微軟）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商和軟件廠商（思科/華為/華三/銳捷/VMware）運(yùn)營商（HW/Intel/NEC）成立時間2011年2013年2014年宗旨制定SDN標(biāo)準(zhǔn)，推動SDN產(chǎn)業(yè)化打造統(tǒng)一開放的SDN平臺，推動SDN產(chǎn)業(yè)化面向服務(wù)提供商和企業(yè)骨干網(wǎng)的開源SDN網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)工作重點(diǎn)制定唯一南向接口標(biāo)準(zhǔn)Openflow，制定硬件轉(zhuǎn)發(fā)行為標(biāo)準(zhǔn)不制定任何標(biāo)準(zhǔn)，而是打造一個SDN操作系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為南向接口與ODL類似，也有ONF思想（在任何硬件（白牌機(jī)）上靈活的創(chuàng)建服務(wù)并且大規(guī)模部署，簡化現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)）跟Openflow的關(guān)系Openflow是其唯一的南向接口標(biāo)準(zhǔn)Openflow是其南向接口標(biāo)準(zhǔn)之一（Openflow/SNMP/telnet/netconf）北向接口沒有北向接口標(biāo)準(zhǔn)，而且不傾向于標(biāo)準(zhǔn)北向接口定義了一套北向接口API轉(zhuǎn)發(fā)面的工作通過Openflow定義轉(zhuǎn)發(fā)面標(biāo)準(zhǔn)行為不涉及任何轉(zhuǎn)發(fā)面工作，對轉(zhuǎn)發(fā)面不做任何規(guī)定SDN標(biāo)準(zhǔn)組織：ONF