SDN发展趋势.docVIP

SDN发展趋势 　　摘要：软件定义网络（SDN）受到全球范围的广泛关注与重视，正在给当前网络领域带来一场巨大的变革。SDN能够极大地提升现有网络的可控可管性和灵活性，有效降低网络服务提供者的投资成本（CAPEX）和运营成本（OPEX）。SDN正朝着更加开放、更加智能、更大规模的方向演进，将更好地支撑未来网络的发展。此外，随着SDN技术和应用的快速发展，对相关人才的需求也将成为一个必须解决的重要问题。 　　关键词： SDN；开放；智能；未来网络 　　1 传统网络向SDN演进 　　从20世纪分组网络诞生到现在，经过40多年的高速发展，互联网已经从一个提供简单文本传输的科研型网络演变成为一个涵盖语音、视频、数据处理等多种业务的商业网络。互联网提供的电子商务、电子支付、高清视频等业务也已经成为我们日常生活、商业运行和社会发展中不可或缺的组成部分。随着互联网应用的不断丰富与发展，互联网面临的挑战也在逐渐升级。 　　一方面，当前以互联网协议（IP）为细腰的互联网体系架构越来越难以满足业务发展的需求。首先，微信、优酷等新业务不断涌现，由于传统网络架构不灵活，这些业务的服务质量难以保证，无法为用户提供差异化服务能力，同时，运营商仅仅提供服务通道，没有回报，长此以往，产业价值链难以为继。其次，全球移动数据流量飙升，互联网总流量也逐年递增，现有网络无法避免对网络流量中重复内容的传输，难以适应海量流量的增长。最后，互联网+、中国制造2025、工业4.0等需要互联网与实体经济进行融合，而当前互联网并不能满足实体工业所需要的低延时、安全性以及服务分级等需求。 　　另一方面，现有网络也难以支持变革式的创新。首先，在当前僵化的互联网架构下，新的网络功能只能采用“打补丁”的方式进行部署，随着越来越多新的协议需求被提出，网络节点变得非常臃肿，设备难以扩展。其次，现有网络的基础设施被多个管理者拥有和管控，基础网络很难开放来承担创新型协议部署的风险。因此，新的协议和架构难以在实际网络中部署验证。 　　总体来说，我们既需要设计新型网络体系架构来满足当前不断丰富的业务需求，同时也需要网络具有对新协议、新技术快速部署的能力，满足未来不可知的业务需求。经过多年来学术界和工业界的积极探索，软件定义网络（SDN）技术应运而生。 　　SDN的思想来源于美国斯坦福大学Clean Slate研究组提出的一种新型网络创新架构Ethane项目，该项目提出了一个新型的企业网络架构，简化了管理模型。随后，OpenFlow协议又被提出来进一步简化Ethane项目中的交换机设计[1]。随着OpenFlow技术的推广，SDN的概念逐渐浮现，并引起了全球学术界和产业界的高度关注。SDN将控制功能从交换机中剥离出来，形成了一个统一的、集中式的控制平面，而交换机只具有简单的转发功能，从而形成了转发平面。通过控制平面对数据平面的集中化控制，SDN为网络提供了开放的编程接口，并实现了灵活的可编程能力。正是这种集中式控制和数据控制分离（解耦）的特点使SDN具有了强大的可编程能力，这种强大的可编程性使网络能够真正地被软件所定义，达到按需定制服务，简化网络运维，灵活管理调度的目标。 　　2 SDN技术发展趋势 　　SDN作为一种新的网络技术与架构，其核心价值已经得到了业界的广泛认可。越来越多的研究者正在关注SDN技术的未来发展与应用落地，数据平面、控制平面以及业务编排平面等相关技术热点正在得到业界持续关注。 　　（1）更加开放灵活的数据平面 　　经过多年的发展，OpenFlow目前已成为SDN的主流南向接口协议之一，迄今已经更新到OpenFlow v1.5[2]，而且协议仍在不断地演进当中。然而，对于OpenFlow协议中规定的多级流表，许多硬件厂商受到自己设备原始设计的限制，很难提供足够的支持，目前普遍支持的只有能力受限的两级流表。 　　OpenFlow协议在实际应用过程中依然受到了基于流水架构的转发芯片的制约，没有完全开放网络的可编程能力。目前主流的SDN转发设备处于被动演进的模式，协议版本间互相隔离，导致数据层面交换机和控制层面控制器对于新的版本要做重新的定制和改动，可扩展性和灵活性大打折扣。为此，近几年业界提出了一些新的标准和技术体系，例如斯坦福主导的可编程协议无关包处理器（P4）[3]协议等。它们突破了传统数据平面处理架构的约束，使开发人员能够灵活地定义各种协议报文的格式，并能够在控制平面通过编程完全控制数据平面设备处理数据包。 　　在可预见的将来，网络数据平面之上很可能诞生一种被市场广泛认可的高级编程语言，通过编译技术适配不同的数据平面硬件。这种高级编程语言将极大地降低网络设备开发门槛，繁荣网络应用开发市场。 　　（2）更高性能的开源网络硬件 　　软件开源化使