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5G網絡變革的推手——SDN的前世今生(一)

自從被MIT Review評選為2009年的10大科技進展以來,SDN一直保持著相當的熱度。從字面上看,SDN是軟件定義網絡(software defined networking)的縮寫,其本質是通過網絡設備控制面和轉發面的分離實現網絡流量的靈活控制。那么“軟件”又是如何定義“網絡”的呢,對“5G網絡”又有什么影響呢?今天,我們就來聊一聊SDN那些事兒。

SDN的起源:分布式還是集中式?

談到SDN,業內人士必然會提及“轉發、控制分離”。實際上,SDN的本質一語便可道破:SDN沒有另起爐灶,只是重構了傳統網絡而已。

從互聯網的鼻祖APRANET開始,傳統網絡就采用了分布式架構,通過一系列網絡協議傳遞可達信息。一傳十,十傳百,從而實現互聯互通。這種結構最顯著特點就是轉發、控制合二為一:各節點決定自己的轉發規則;一旦有節點損壞或有新的節點加入,各節點通過網絡協議重新學習、收斂,再次實現互通。

  • ARP:地址解析協議,通過IP地址獲取主機MAC地址

  • OSPF:開放式最短路徑優先,用于一個自治域內的一種基于鏈路狀態的路由協議

  • RIP:路由信息協議,用于一個自治域內的一種基于距離矢量的路由協議

  • BGP:邊界網關協議,用于不同自治域間交換路由信息

5G網絡變革的推手——SDN的前世今生

傳統網絡

這種“各自為政”的方式看似不錯,既能抵御部分節點失效的風險,又具有一定的可擴展性。但是,隨著互聯網的飛速發展,尤其是云計算、大數據等新興技術的出現,傳統網絡的瓶頸也逐漸顯現,比如:每個節點自主決定轉發規則,缺乏整體觀念;制定新的網絡協議耗時過長等。

為應對上述問題,一些公司從上世紀90年開始嘗試將轉發和控制進行分離。SDN一詞的創立和風靡則歸功于斯坦福大學的Nick McKeown教授,其推動的OpenFlow幾乎已成為實際的南向接口標準。

SDN的網絡架構分為三層,從下至上分別是轉發面,控制面和應用層。控制面向下的接口為南向接口,負責配置、修改轉發規則,其主流標準就是前文提及的OpenFlow。控制面向上為北向接口,為網絡應用提供API,實現網絡的定制化,目前尚沒有開放的標準化接口。

5G網絡變革的推手——SDN的前世今生

SDN網絡

SDN的現狀:精耕細作還是遍地開花?

自從ONF (Open Networking Foundation,主要推進SDN和OpenFlow的標準化)于2011年成立以來,SDN基本上朝著兩個維度發展:一個維度是SDN關鍵組件,包括轉發面、控制面和南向接口的演進;另一個則是向其它應用領域的延伸。

轉發面

由于是對傳統網絡的重構,轉發面的最初形態自然與傳統網絡設備類似。隨著數據中心和網絡虛擬化的興起,軟件作為一種新的轉發面開始出現,代表之一是開源社區的Open vSwitch。值得一

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