一、 軟件定義網(wǎng)絡(luò)的背景

近年來，軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network，簡稱SDN）已成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域熱門的話題，為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)系統(tǒng)變革帶來了開創(chuàng)性的發(fā)展，為數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了新的架構(gòu)設(shè)計(jì)和解決方案。

        SDN的核心特點(diǎn)是抽象出網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)平臺(tái)，屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備物理細(xì)節(jié)差異，并向上層提供統(tǒng)一的管理和編程接口，以網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)平臺(tái)為基礎(chǔ)開發(fā)出應(yīng)用程序，通過軟件來定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹①Y源分配、處理機(jī)制等。SDN的發(fā)展大致可分為廣義和狹義兩種，廣義SDN泛指向上層應(yīng)用開放資源接口，可實(shí)現(xiàn)軟件編程控制的各類基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，狹義SDN則專指符合ONF組織定義的基于標(biāo)準(zhǔn)Openflow協(xié)議實(shí)現(xiàn)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)。

        2006年，SDN誕生于美國GENI項(xiàng)目資助的斯坦福大學(xué)Clean Slate課題，斯坦福大學(xué)Nick McKeown教授為首的研究團(tuán)隊(duì)提出了Openflow的概念用于校園網(wǎng)絡(luò)的試驗(yàn)創(chuàng)新，后續(xù)基于Openflow給網(wǎng)絡(luò)帶來可編程的特性，SDN的概念應(yīng)運(yùn)而生。

        SDN于2006年誕生在美國斯坦福大學(xué)，該大學(xué)科研機(jī)構(gòu)提出一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，通過將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面分離開來，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，為核心網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的平臺(tái)。

        傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中每臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都需要進(jìn)行單獨(dú)的配置和管理，各設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行，從而保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的處理與轉(zhuǎn)發(fā)只需要SDN控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理與路徑計(jì)算，而底層的交換機(jī)硬件只需要按控制器下發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)操作即可。大大節(jié)約了數(shù)據(jù)處理的時(shí)間和過程，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的靈活性，簡化了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)維管理、控制的便利性。
 

二、OpenFlow技術(shù)概述

OpenFlow在SDN領(lǐng)域一枝獨(dú)秀，已經(jīng)成為事實(shí)上SDN的典型代表技術(shù)。OpenFlow以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，得到廣大通信設(shè)備廠商和運(yùn)營商們的親瞇。

        OpenFlow在管理、擴(kuò)容、安全上都非常靈活，真正實(shí)現(xiàn)了用戶可編程的程度，給用戶帶來了前所未有的體驗(yàn)。

        在數(shù)據(jù)中心方面更是如魚得水。在網(wǎng)絡(luò)虛擬化、云計(jì)算應(yīng)用中有獨(dú)特的適應(yīng)性，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中死板的隧道技術(shù)在OpenFlow網(wǎng)絡(luò)可以非常靈活，隨用隨建，甚至可以達(dá)到與應(yīng)用結(jié)合，實(shí)現(xiàn)按需分配的完美資源利用。隧道技術(shù)從服務(wù)器中脫離出來，把CPU完全解放出來處理用戶計(jì)算，使用戶得到更多資源，享受更多的服務(wù)。
 

三、云計(jì)算中的SDN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用

云計(jì)算業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括：云服務(wù)系統(tǒng)、可編程網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)、IDC服務(wù)系統(tǒng)、園區(qū)接入服務(wù)四大部分。

        云服務(wù)是目前興起的云計(jì)算業(yè)務(wù)，需要支持虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)公有云和私有云，包括網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的支持。

        可編程網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)為基于目前SDN領(lǐng)域中的領(lǐng)先技術(shù)OpenFlow網(wǎng)絡(luò)交換架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)用戶可編程能力，非常靈活，是本項(xiàng)目的一個(gè)亮點(diǎn)技術(shù)。

        IDC服務(wù)為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)，主要考慮現(xiàn)有設(shè)備的繼續(xù)使用。

        園區(qū)接入服務(wù)分別要考慮用戶從園區(qū)端訪問內(nèi)部資源以及內(nèi)部用戶訪問外網(wǎng)資源兩部分。

        云計(jì)算業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的SDN可編程網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：

        （1）SDN交換機(jī)硬件交換平臺(tái)

        該方案中采用仰聯(lián)SDN交換機(jī)搭建SDN交換硬件平臺(tái)，仰聯(lián)SDN交換機(jī)支持標(biāo)準(zhǔn)的OpenFlow協(xié)議，可以與業(yè)界主流的開源控制進(jìn)行互通，具有端口密度大、所有端口全線速等特點(diǎn)。

        （2）集中網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)子系統(tǒng)

        集中網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)子系統(tǒng)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的控制器。該子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)云服務(wù)的通信控制功能，基于標(biāo)準(zhǔn)的OpenFlow協(xié)議，并具有簡單靈活的應(yīng)用開發(fā)接口。控制器能夠按照用戶的意愿來管理網(wǎng)絡(luò)，比如自動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)路徑并下發(fā)到OpenFlow交換機(jī)中；為特定的流量分配指定帶寬的路徑；并可以在該系統(tǒng)中進(jìn)行一些安全方面的工作和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生故障后，該子系統(tǒng)能迅速感知并觸發(fā)處理措施。