軟件定義網(wǎng)絡(luò)sdn文獻(xiàn)綜述肖秀萌201203014065

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1、QILUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN研宄學(xué)院名稱信息學(xué)院專業(yè)班級(jí)計(jì)科（高職）12-2學(xué)生姓名肖秀萌學(xué)號(hào)201203014065指導(dǎo)教師張維玉一、引言現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如交換機(jī)、路由器等)都是設(shè)備制造商在專門(mén)的硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上高度集成大量網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、配備專用的設(shè)備控制系統(tǒng)，構(gòu)成的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立封閉的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備"］。在近兒十年的發(fā)展過(guò)程中，云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)的興起和發(fā)展加快了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的變革歷程［2］。網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的持續(xù)攀升、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的豐富化、個(gè)性化等都給新一代網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。面對(duì)口益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)

2、境，這種緊耦合大型主機(jī)式的發(fā)展限制了TP網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，更多的是通過(guò)不斷增長(zhǎng)的RFC數(shù)量對(duì)現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)，造成了交換機(jī)/路由器設(shè)備控制功能的高度復(fù)雜。網(wǎng)絡(luò)研究人員想耍在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中基于真實(shí)生產(chǎn)流量進(jìn)行大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)兒乎是不可能的，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)備是封閉的，沒(méi)有提供開(kāi)放的API,無(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化配置和對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)操控。為了適應(yīng)今后互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求，業(yè)內(nèi)形成了“現(xiàn)在是創(chuàng)新思考互聯(lián)網(wǎng)基本體系結(jié)構(gòu)、采用新的設(shè)計(jì)理念的時(shí)候”的主流意見(jiàn):3］，并對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)提出了新的性質(zhì)和功能需求［4］。軟件定義網(wǎng)絡(luò)［5］SDN的出現(xiàn)為人們提供丫

3、一種嶄新的思路。本文從SDN的起源和概念出發(fā)，分析了SDN的邏輯架構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)、描述了SDN的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，梳理了國(guó)內(nèi)外的研宂進(jìn)展與最新動(dòng)態(tài)，在此基礎(chǔ)上提出了SDN技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展屮面臨的挑戰(zhàn)并總結(jié)了可能的研究方向。二、起源與概念1、起源2006年，斯坦福大學(xué)啟動(dòng)了名為“Clean-SlateDesignfortheInternet”項(xiàng)B,該項(xiàng)B旨在研究提出一種全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以突破B前互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)的限制，更好地支持新的技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新。通過(guò)該項(xiàng)目，來(lái)自斯坦福大學(xué)的學(xué)生MartinCasado和他的導(dǎo)師NickMcKeown教授等研究人員提出了E

4、thane架構(gòu)161，即通過(guò)一個(gè)集中控制器向基于流的以太網(wǎng)交換機(jī)發(fā)送策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)流的控制、路由的統(tǒng)一管理。受到其研究項(xiàng)目Ethane的后發(fā)，MartinCasado和NickMcKeown教授隨f?提出丫OpenHow概念［7］，其核心思想是將俾統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)(DataPlane)面和路由控制(ControlPlane)面相分離，通過(guò)集中控制器(controller)以標(biāo)準(zhǔn)化接口對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置管理。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)資源的設(shè)計(jì)、管理和使用提供了更多的可能性，從而更容易推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的革新與發(fā)展。由于OpenFLow幵放了網(wǎng)絡(luò)編程能力，因

5、此Ethane被認(rèn)為是SDN技術(shù)［8］的起源。2、概念SDN可以被視為是一種全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它通過(guò)分離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制與數(shù)據(jù)面，將網(wǎng)絡(luò)的能力抽象為應(yīng)用程序接口(API:ApplicationProgrammingInterface)提供給應(yīng)用層，從而構(gòu)建Y幵放可編程的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在對(duì)底層各種網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的集中控制和管理。與采用嵌入式控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相比，SDN將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制能力集中至中央控制節(jié)點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)以軟件驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)靈活、高度自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)控制和業(yè)務(wù)配置。三、邏輯架構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)1、邏輯架構(gòu)圖1SDN的邏輯架

6、構(gòu)圖1為SDN的邏輯架構(gòu)［9］。該邏輯架構(gòu)分為3層。其中基礎(chǔ)設(shè)施層(InfrastructureLayer)主要由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(NetworkDevice)即支持OpenFlow協(xié)議的SDN交換機(jī)組成，它們是保留了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)面能力的硬件，負(fù)責(zé)基于流表的數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)發(fā)和狀態(tài)收集?？刂茖?ControlLayer)主要也含OpenFlow控制器及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(networkoperationsystem,NOS)，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)平面資源的編排、維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹顟B(tài)信息等；控制器是一個(gè)平臺(tái)，該平臺(tái)向下可以直接與使用OpenFlow協(xié)議的交換機(jī)(以下簡(jiǎn)稱

7、SDN交換機(jī))進(jìn)行會(huì)話；向上，為應(yīng)用層軟件提供開(kāi)放接門(mén)，用于應(yīng)用程序檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、卜發(fā)控制策略。位于頂層的應(yīng)用層(ApplicationLayer)由眾多應(yīng)用軟件構(gòu)成，這些軟件能夠根據(jù)控制器提供的網(wǎng)絡(luò)信息執(zhí)行特定控制算法，并將結(jié)果通過(guò)控制器轉(zhuǎn)化為流量控制命令，下發(fā)到基礎(chǔ)設(shè)施層的實(shí)際設(shè)備中。SDN網(wǎng)絡(luò)控制器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過(guò)專門(mén)的控制面和數(shù)據(jù)面接門(mén)連接，該接門(mén)是支持SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵接U。0前，SDN的研究重點(diǎn)之一是對(duì)該接UI的定義和規(guī)范，很多研究將該接口等同于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中用于管理不同廠商設(shè)備的南向接口(SouthboundInterface),

8、但重新定義了其需要承擔(dān)的功能，如網(wǎng)絡(luò)編程、資源虛擬化、網(wǎng)絡(luò)隔離等；同時(shí)，在應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層之間定義了類似于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上用于設(shè)備制造商或網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)