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1、浅谈 SDN 网络发展与运营商的应用【摘要】 SDN 是一个新兴的技术，受到学术界和产业界的广泛关注。首先介绍了 SDN 的起源、发展及主要技术派别；然后论述了 SDN 的网络架构、关键技术以及相关产业链的发展情况；最后分析了 SDN 在国内运营商相关应用以及面临的挑战与未来的可能。 【关键词】 SDN 网络架构 产业链 运营商 随着移动通信、云计算、大数据等一系列新兴互联网业务的兴起，对传统网络架构提出了更高的要求。现有的 TCP/ IP 分布式网络结构已经不能有效地支持云计算、大数据等为代表的新型应用。当前，针对现有网络的瓶颈限制，业界已经产生了两种不同网络架构观点：一种是对现有网络进行改
2、良，另一种是推翻现有网络架构，重新定义一种新的网络架构体系。目前研究者更加关注后一种观点，并且第二种观点也出现两种网络架构体系：一种是内容中心网络的概念，将重点由存储位置转移到信息本身，将内容与位置解耦；另一种是 SDN（software defined networking，软件定义网络）的概念，提出了转发平面与控制平面分离的的思想，并提供可编程的网络平台，为未来网络发展提供了新的方向1。本文将介绍 SDN 网络的概念、关键技术、国内运营商相关应用等。 一、SDN 的起源和发展 2006 年，美国斯坦福大学 Nick McKeowm 教授团队提出了Openflow 概念用于校园网的试验创新，
3、 SDN 的概念由此诞生2。2007 年，斯坦福大学学生 Martin Casado 主持了一个关于网络安全与管理的项目 Ethane，通过集中控制器让网络管理者能够便捷的定义基于网络流的安全控制策略，从而控制整个网络通信安全。在此基础上，2008 年 McKeown 等人将传统网络设备的控制平面与数据平面分离，采用标准接口对网络设备进行集中管理和控制，为网络资源的设计、管理和使用提供了更多的可能性，从而更容易推动网络发展。同年 Nick Mckeown 教授等人在 ACM SIGCOMM 上发表了题为OpenFlow：Enabling innovation in campus network
4、的论文，首次提出了 openflow 的概念，并阐述其工作原理及其应用场景。2011 年，Nick 等人的推动下成立了开放式基金会（Open Networking Foundation，ONF）专门负责 Openflow 的发展与维护。同期，随着互联网公司的介入，特别是谷歌的实践应用，Openflow成为 SDN 和下一代网络的代名词。2012 年，代表厂商设备的工业标准组织 IETF 分别设立与了 SDN 相关的网络虚拟化叠加（network virtualization overlay，NVO） 、路由系统接口（interface to the routing system，I2RS）工作
5、组。同年，13 家全球一线电信运营商在 ETSI 的指导下，成立了“网络功能虚拟化”的行业规范组（“Network Function Virtualization”Industry Specifications Group，NFV ISG） 。NFV 没有使用 SDN 字眼，但通常被认为是运营商的 SDN。2014 年，在中国北京举办的全球 SDN 技术大会上中国工信部电信研究院、华三等七家企业同时加入 ONF，至此加入 ONF 的中国企业已达 19 家，成为 ONF 最重要的国家。SDN的风靡，已经撬动了 IT 界生态系统，SDN 生态圈不再仅有学术派和网络技术厂家的参与，英特尔等 IT 巨
6、头也纷至沓来，更有成为 SDN标准背后推手的可能。 二、SDN 主要技术流派 SDN 并不是一个具体的技术，也不是一个具体的协议，而是一种设计理念和思想，让软件应用参与到网络控制中并起到主导作用，而不是让各种固定模式的协议来控制网络。狭义的 SDN 特指OpenFlow 南向接口的网络，广义 SDN 泛指向上层应用开放资源接口，可实现软件编程控制的各类基础网络架构3。SDN 是一个新鲜事物，不同流派有不同代表，它们之间也有较大差异。 革命派的新锐标准组织代表者 ONF 强调控制与转发解耦，转发设备通用化，全局统筹优化，屏蔽底层差异；而演进派的代表组织IETF 更关注设备的可编程性，即开放北向
7、API 接口，为用户创新提供有力保证，强调设备的控制功能与开放 API，沿用了传统设备中的路由、转发等结果与功能，并在此基础上进行丰富与扩展；实用派基础运营商的代表组织 NFV 却更加注重降低成本，提高管理、维护、网络及业务部署效率，主要任务是定义网络功能虚拟化需求与架构，并没有相应的协议支持。 三、SDN 网络架构 由 ONF 提出的 SDN 网络架构如图 1 所示，该结构有分为三个部部分，由下到上依次为：基础层、控制层、应用层4。除上述三层外，还有连接控制层与应用层的北向接口，连接基础层和控制层之间的南向接口，并且还定义了统一的南向接口标准 OpenFlow 协议。基础层主要是由支持 Op
8、enFlow 协议的 SDN 交换机组成，负责基于业务的流表的数据的转发、处理等；控制层主要是由控制器和网络操作系统组成，负责处理数据转发层面资源的抽象信息，可支持网络拓扑、状态信息的汇总和维护，并基于应用的控制来调用不同的转发面资源；应用层由各种应用软件构成，负责管理和控制网络对应应用转发和处理的策略，也支持对应网络属性的配置实现提升网络利用率、保障特定?用的安全和服务质量。综上所述 OpenFlow 协议、网络虚拟化技术和网络操作系统是 SDN 区别传统网络架构的关键技术。 四、SDN 产业链结构 SDN 作为个新型产业，也是下一代互联网的搅局者，因而获得大批初创型公司、IT 互联网企业和传统设备厂商等相关利益方的广泛关注。目前，SDN 产业链初步可以分为六大阵营：传统设备商、新兴网络服务商、传统网络服务商、标准组织、新兴设备商和芯片厂商5。
