浅谈SDN技术应用分析

浅谈SDN技术应用分析

张朝阳1

中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司，郑州 450052

摘  要：SDN（Software Defined Network）即软件定义网络，SDN技术是一种新型的网络体系结构通过将网络控制与网络转发解耦合，构建开放可编程的网络体系结构，将部分或全部网络功能软件化，更好地开放给用户，让用户更好地使用和部署网络，可实现与物理层网络解耦的灵活调度。本文从SDN技术为出发点，探讨SDN技术在商业应用和网络发展等方面的影响。

关键词：SDN；传统网络；网络架构；流量调度；

1  引言

SDN（Software Defined Network）即软件定义网络，是SDN技术在广域网场景的应用，可实现与物理层网络解耦的灵活调度。随着互联网的告诉发展，最初的承载网满足简单Internet服务的尽力而为的网络，逐步发展成能够提供涵盖文本、语音、视频等多媒体业务的融合网络，其应用领域也逐步向社会生活的各个方面渗透，深刻改变着人们的生活方式。伴随着云计算的出现，大型的互联网内容提供商正在出现，信息雄安飞的访问点出现在云平台尚，运营商的WAN网络正是承担着其中的网络连接。同时，面对云时代的高效、灵活的业务承载需求，传统网络的网络架构日益臃肿，面临一系列挑战。

因此，SDN技术能够有效降低设备负载，协助网络运营商更好地控制基础设施，降低整体运营成本，成为了最具前途的网络技术之一。

本期工程将重点对SDN技术创新、网络架构等方面分析其应用特点、网络优势等。

2  传统网络

2.1  网络运维

传统网络采用的是分布式控制平面，控制协议数量多，标准数量数以千计，如此庞大的控制协议体系，使得网络的管理维护变得复杂，对维护人员的技能要求高。同时，设备厂商在实现这些标准协议时候，都进行了一些特定的私有扩展，使得设备的操作维护变得更加复杂，进一步加剧了网络管理员操作维护网络的难度，同时大幅增加了网络的维护成本，这种管理模式随着网络规模的扩大和新业务的引入，很难实现对业务的高效管理和对故障的快速排除[1]。

2.2  网络模式

传统网络采用“垂直集成”的模式，控制平面和数据平面深度耦合，缺乏标准、开放的接口，且在分布式网络控制机制下，当需要在网络中部署新业务时，首先需要解决需求标准的定义，荆哥标准讨论和定义，标准版需要达成一致，发布标准版，规格设备商再实现这些标准，通常也要1~2个版本的成熟稳定，才能在现网部署升级这些新业务，通常也要半年到一年的时间，整体过程从需求提出到现网部署业务，通常需要长达3到5年的时间。这样的新技术上线效率，已经无法满足新业务的需求。新技术的部署周期较长，严重制约网络的演进发展。

2.3  网络设备

传统网络的技术体系采用“打补丁”类似的方式进行升级扩容，随着设备支持的功能和业务越来越多，其实现的复杂度也显著增加。

3  SDN网络

SDN，Software Defined Network,顾名思义，SDN使得网络能够像一个通用软件一样，易于修改，易于增加新业务，使得网络快捷方便。SDN是一种新型的网络体系结构，通过将网络控制与网络转发解耦合，构建开放可编程的网络体系结构，将部分或者全部网络功能软件画，更好地开放给用户，让用户更好地使用和部署网络，以适应快速变化的云计算业务。

SDN的分类区别在于其实现的是控制与转发分离，还是管理与控制分离

SDN分类：

控制与转发分离 （超广义）

管理与控制分离 （广义）

SDN的三个主要特征：

转控分离：网元的控制平面在控制器上，负责协议计算，产生流表；而转发平面只在网络设备上。

集中控制：设备网元通过控制器集中管理和下发流表，这样就不需要对设备进行逐一操作，只需要对控制器进行配置即可。

开放接口：第三方应用只需要通过控制器提供的开放接口，通过编程方式定义一个新的网络功能，然后在控制器上运行即可。

3.1  SDN技术应用

SDN在数据中心互联的应用，数据中心之间互联网的网络具有流量大、突发性强、周期性强等特点，需要网络具备多路径转发与负载均衡、网络带宽按需提供、绿色节能、集中管理和控制的能力。如下图所示的SDN技术在多数据中心互联场景下的应用架构图所示，引入SDN的网络可通过部署统一的控制器来收集各数据中心之间的流量需求，进而进行统一的计算和调度、实施带宽的灵活按需分配、大程度优化网络、提升资源利用率。

SDN在运营商网络的应用，运营商网络包括了宽带接入层、城域层、骨干层等网络结构。具体的网络还可分为有线网络和无线网络，网络存在多种方式，如传输网、数据网、交换网等。总的来说，电信运营商网络具有覆盖范围大、网络复杂、网络安全可靠性要求高、涉及的网络制式多、多厂商共存等特点。

SDN的转发与控制分离特点可有效实现设备的逐步融合，降低设备硬件成本。SDN的控制逻辑集中特点可逐步实现网络的集中化管理和全局优化，有效提升运营效率，提供端到端的网络服务;SDN的网络能力虚拟化和开放化，也有利于电信运营商网络向智能化，开放化发展，发展更丰富的网络服务。

SDN在互联网公司业务部署中的应用

SDN即软件定义网络，然而笔者认为SDN的研究重点不应放在软件如何定义网络，而应在于如何开放网络能力。网络的终极意义在于为上层应用提供网络服务，承载上层应用。NaaS是网络的终归宿。互联网公司业务基于SDN架构部署，将是SDN的重要应用场景。

SDN具有网络能力开放的特点，通过SDN控制器的北向接口，向上层应用提供标准化、规范化的网络能力接口，为上层应用提供网络能力服务。ICP/ISP可根据需要获得相应的网络服务，有效提升终用户的业务体验。

国内企业如腾讯、百度等都在加快SDN的实验室部署，例如腾讯，利用SDN实现差异化的路径计算、流量控制和服务，为用户提供更好体验。

4  结论

本文从传统网络的特点与SDN网络的特点，对SDN网络做了分析和调研。对比了几种SDN方案，综合各种SDN应用场景进行分析，对SDN控制器的VPN业务快速自动开通的能力和场景进行比较。

参考文献：

[1]《某运营商SDN技术规范书》.

[2]SDN/NFV技术在宽带IP城域网中的应用[J]. 史冰.  中国新通信. 2019(20)