SDN 的應用場景分析與探討

　　SDN（軟件定義網(wǎng)絡）技術(shù)近年得到了快速的發(fā)展，受到了業(yè)界的廣泛關注，是ICT領域的一次重大技術(shù)創(chuàng)新和突破。目前SDN技術(shù)的主要推進組

織包括ONF、IETF、ITU-T、BBF、CCSA等。業(yè)界在關注SDN技術(shù)發(fā)展的同時，也越來越關注SDN的應用場景。SDN 的應用場景決定了SDN 發(fā)展的需求和原動力，也決定了SDN 后續(xù)發(fā)展的方向。

　　SDN 的技術(shù)特點分析

　　SDN 的應用場景與SDN 技術(shù)本身的特點有很大的相關性，研究SDN 的應用場景首先需要對SDN 技術(shù)特點進行分析。SDN 的主要技術(shù)特點包括3 個方面：轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離、控制邏輯集中和網(wǎng)絡能力開放。

　　轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離

　　SDN具有轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離的特點，采用SDN控制器實現(xiàn)網(wǎng)絡拓撲的收集、路由的計算、流表的生成及下發(fā)、網(wǎng)絡的管理與控制等功能；網(wǎng)絡層設備僅負責流量的轉(zhuǎn)發(fā)及策略的執(zhí)行。通過這種方式可使得網(wǎng)絡系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面獨立發(fā)展，轉(zhuǎn)發(fā)面向通用化、簡單化發(fā)展，成本可逐步降低；控制面可向集中化、統(tǒng)一化發(fā)展，具有更強的性能和容量。

　　控制邏輯集中

　　轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離之后，使得控制面向集中化發(fā)展?？刂泼娴募谢沟肧DN控制器擁有網(wǎng)絡的全局靜態(tài)拓撲、全網(wǎng)的動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)表信息、全網(wǎng)絡的資源利用率、故障狀態(tài)等。因此，SDN控制器可實現(xiàn)基于網(wǎng)絡級別的統(tǒng)一管理、控制和優(yōu)化，更可依托全局的拓撲的動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)信息幫助實現(xiàn)快速的故障定位和排除，提高運營效率。

　　網(wǎng)絡能力開放化

　　SDN 最突出的特點是網(wǎng)絡能力開放化。通過集中的SDN 控制器實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的統(tǒng)一管理、整合以及虛擬化后，采用規(guī)范化的北向接口為上層應用提供按需的網(wǎng)絡資源及服務，實現(xiàn)網(wǎng)絡能力開放，按需提供。SDN 打破了現(xiàn)有網(wǎng)絡對業(yè)務封閉的問題，是一種突破性的創(chuàng)新。

　　SDN 的應用場景分析與探討

　　SDN 控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的特點，使得設備的硬件通用化、簡單化，設備的硬件成本可大幅降低，可促進SDN 的應用；但由于設備硬件的變化，轉(zhuǎn)發(fā)流表的變化也導致了設備與現(xiàn)有網(wǎng)絡設備的兼容問題，在一定時期內(nèi)限制了SDN 在大規(guī)模網(wǎng)絡中的應用。SDN控制邏輯集中的特點，使得SDN控制器擁有網(wǎng)絡全局拓撲和狀態(tài)，可實施全局優(yōu)化，提供網(wǎng)絡端到端的部署、保障、檢測等手段；同時，SDN控制器可集中控制不同層次的網(wǎng)絡，實現(xiàn)網(wǎng)絡的多層多域協(xié)同與優(yōu)化，如分組網(wǎng)絡與光網(wǎng)絡的聯(lián)合調(diào)度。 SDN 網(wǎng)絡能力開放化的特點，使得網(wǎng)絡能力虛擬化、服務化，網(wǎng)絡不再僅僅是基礎設施，更是一種服務，SDN 的應用范圍得到了進一步的拓展。

　　我們對網(wǎng)絡的主要參與實體進行梳理后，基本聚焦到電信運營商、政府及企業(yè)客戶、數(shù)據(jù)中心以及互聯(lián)網(wǎng)公司。我們主要關注的SDN應用場景包括：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)、政企網(wǎng)絡、電信運營商網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)公司業(yè)務部署。

　　SDN 在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的應用

　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的需要主要表現(xiàn)在海量的虛擬租戶、多路徑轉(zhuǎn)發(fā)、VM 的智能部署和遷移、網(wǎng)絡集中自動化管理、綠色節(jié)能、數(shù)據(jù)中心能力開放等方面的需求。

　　SDN控制邏輯集中的特點，可充分滿足網(wǎng)絡集中自動化管理，多路徑轉(zhuǎn)發(fā)，綠色節(jié)能等方面的要求；SDN網(wǎng)絡能力開放化的特點，可充分滿足數(shù)據(jù)中心能力開放，VM的智能部署和遷移，海量虛擬租戶的需求。并且，數(shù)據(jù)中心的建設和維護一般統(tǒng)一由數(shù)據(jù)中心運營商或ICP/ISP維護，具有相對的封閉性，可統(tǒng)一規(guī)劃、部署和升級改造，SDN部署的可行性高。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡是SDN目前最為明確的應用場景，也是最有前景的應用場景。SDN在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的應用數(shù)據(jù)中心之間互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡具有流量大、突發(fā)性強、周期性強的特點，需要網(wǎng)絡具備多路徑轉(zhuǎn)發(fā)與負載均衡、網(wǎng)絡帶寬按需提供、綠色節(jié)能、集中管理和控制的需求。SDN轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離，控制邏輯集中，網(wǎng)絡虛擬化、開放化的特點，可通過部署統(tǒng)一的控制器，收集各數(shù)據(jù)中心之間的流量需求，進行統(tǒng)一的計算和調(diào)度，實施帶寬的靈活按需分配，最大程度優(yōu)化網(wǎng)絡，提高資源利用率。目前Google 已經(jīng)在其數(shù)據(jù)中心之間應用了SDN技術(shù)，將數(shù)據(jù)中心之間的鏈路利用率提升至接近100%，成效顯著。

　　SDN 在政企網(wǎng)絡中的應用

　　政府及企業(yè)網(wǎng)絡業(yè)務類型多，網(wǎng)絡設備功能復雜、類型多，對網(wǎng)絡的安全性要求高，需要集中的管理和控制，網(wǎng)絡靈活、定制化需求多。SDN轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離的架構(gòu)，使得網(wǎng)絡設備通用化、簡單化，將復雜的業(yè)務功能剝離，由上層應用服務器實現(xiàn)，不僅可以降低設備硬件成本，更可使得企業(yè)網(wǎng)絡更加簡化，層次更加清晰。同時，

　　SDN控制的邏輯集中，可以實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡的集中管理與控制，企業(yè)的安全策略集中部署和管理，更可以在控制器或上層應用靈活定制網(wǎng)絡功能，更好滿足企業(yè)網(wǎng)絡的需求；由于企業(yè)網(wǎng)絡一般由企業(yè)自己的信息化部門建設、管理和維護，具有封閉性，可統(tǒng)一規(guī)劃、部署和升級改造，SDN 部署的可行性高。SDN 在電信運營商網(wǎng)絡的應用電信運營商網(wǎng)絡包括寬帶接入層、城域?qū)?、骨干層，具體的網(wǎng)絡還可分為有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡，存在多種方式，如傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、

       交換網(wǎng)等?？偟膩碚f，電信運營商網(wǎng)絡具有覆蓋范圍大、網(wǎng)絡復雜、網(wǎng)絡安全可靠性要求高、網(wǎng)絡制式多、多廠商共存等特點。 SDN的轉(zhuǎn)發(fā)向控制分離特點，可有效實現(xiàn)設備的逐步融合，降低設備硬件成本。SDN 的控制邏輯集中特點，可逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡的集中化管理和全局優(yōu)化，有效提升運營效率，提供端到端的網(wǎng)絡服務；SDN 的網(wǎng)絡能力虛擬化和開放化，也有利于電信運營商網(wǎng)絡向智能化、開放化發(fā)展，發(fā)展更豐富的網(wǎng)絡服務，增加收入。

       但是，SDN 技術(shù)目前尚不夠成熟，標準化程度也不夠。大范圍、大量網(wǎng)絡設備的管理問題、超大規(guī)模SDN 控制器的安全性和穩(wěn)定性問題、多廠商的協(xié)同和互通問題、不同網(wǎng)絡層次/ 制式的協(xié)同和對接問題等均需得到解決。目前SDN 技術(shù)在電信運營商網(wǎng)絡大規(guī)模應用還難以實現(xiàn)。然而，可在局部網(wǎng)絡或特定應用場景逐步使用，如移動回傳場景、分組與光網(wǎng)絡的協(xié)同場景等。

　　SDN 在互聯(lián)網(wǎng)公司業(yè)務部署中的應用

　　SDN 即軟件定義網(wǎng)絡，然而筆者認為SDN 的研究重點不應放在軟件如何定義網(wǎng)絡，而應在于如何開放網(wǎng)絡能力。網(wǎng)絡的終極意義在于為上層應用提供網(wǎng)絡服務，承載上層應用。NaaS 是網(wǎng)絡的最終歸宿。

　　互聯(lián)網(wǎng)公司業(yè)務基于SDN 架構(gòu)部署，將是SDN 的重要應用場景。SDN 具有網(wǎng)絡能力開放的特點，通過SDN 控制器的北向接口，向上層應用提供標準化、規(guī)范化的網(wǎng)絡能力接口，為上層應用提供網(wǎng)絡能力服務。

       ICP/ISP 可根據(jù)需要獲得相應的網(wǎng)絡服務，有效提升最終用戶的業(yè)務體驗。

　　SDN 轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離的特點可有效降低設備硬件成本；控制邏輯集中的特點可使得網(wǎng)絡具有全局的視圖實現(xiàn)全局優(yōu)化，實現(xiàn)多網(wǎng)融合和集中管控；網(wǎng)絡能力開放化可促進更多的業(yè)務創(chuàng)新和網(wǎng)絡服務創(chuàng)新。這三大驅(qū)動力推動著SDN 的發(fā)展，也使得SDN 有著眾多的應用場景。