SDN技术概览及前景展望课件

1、软件定义网络（Software Defined Network, SDN ）logo第1页，共23页。logoBefore we start第2页，共23页。logo SDN的定义ONF:SDN网络中，控制层和数据层是分离的，所有的网络智能和状态被逻辑集中起来。所有的底层设备都是从应用程序中抽象出来。OpenFlow:它是一个开放的标准，在这个开放的架构下供研究者运行，实验新的网络的控制协议。我的理解：第3页，共23页。数据层面 控制层面 抽象第4页，共23页。数据层面 控制层面 抽象第5页，共23页。Software Defined Network (SDN)Global Network V

2、iewNetwork VirtualizationPacketForwarding PacketForwarding PacketForwarding PacketForwarding PacketForwarding Network OSAbstract Network ViewControlProgramsControlProgramsControlProgramsSoftware Defined Network (SDN)Global Network ViewNetwork VirtualizationPacketForwarding PacketForwarding Network O

3、SAbstract Network ViewControlProgramsControlProgramsControlPrograms第6页，共23页。 SDN的特性1.控制转发分离2.控制平面集中化3.控制器软件可编程第7页，共23页。 核心技术-OpenFlowlogo OpenFlow 由斯坦福大学的 Nick McKeown 教授在 2008 年 4 月 ACM Communications Review 上发表的一篇论文 里首先提出来的。 第一个SDN网络标准,定义了SDN中控制器与交换机之间的通信协议。 核心思想:将原本完全由交换机/路由器控制的数据包转发过程，转化为由OpenFl

4、ow交换机（OpenFlow Switch）和控制服务器（Controller）分别完成的独立过程。第8页，共23页。支持openflow的交换机控制服务器Controller 支持OpenFlow的交换机是在商业交换机的基础上添加流表、安全通道，OpenFlow协议来获得了OpenFlow特性的交换机。 Controller通过OpenFlow协议这个标准接口对OpenFlow交换机中的流表进行控制，从而实现对整个网络进行集中控制。logo 核心技术-OpenFlow第9页，共23页。10重要概念：流表（Flow Table）第10页，共23页。 PICTURE重要概念：流表（Flow Ta

5、ble）第11页，共23页。12Head Fileds包括12个域，定义了一些匹配项。Counter：可以针对对每张表，每个流，每个队列维护，用于流量统计。Actions: 转发策略1.Required Action: Output. 报文输出到指定端口 2.Optional Action: Set-Queue.设置报文的队列ID，为了 Qos 的需要。3.Required Action: Drop. 丢弃。 4.Required Action: Group. 用组表处理报文. 5.Optional Action: Push-Tag/Pop-Tag. 6.Optional Action: Se

6、t-Field. 设置报文包头的类型和修改包头的值。 7.Optional Action: Change-TTL.修改TTL值。第12页，共23页。第13页，共23页。数据流到达switch的处理流程第14页，共23页。Openflow应用及发展谷歌、雅虎、ebay等互联网巨头已经成功部署OpenFlow SDN网络架构，越来越多的移动运营商也开始利用该技术实现数据中心的管理。目前，许多主要厂商表态支持SDN和OpenFlow，如Extreme，Cisco，Juniper、IBM，HP等巨头已经纷纷推出了支持OpenFlow的交换设备，移动互联网领域也相关产品开始试水。第15页，共23页。已经

7、成功部署SDN网络的案例有：谷歌数据中心中科院部署SDN科研网腾讯数据中心尝鲜SDN国内科研领域实践曙光初现第16页，共23页。 Google这个网络架构是标准的SDN的架构，使用集中化controller，controller之上运行了很多application，包括一些标准网络协议，他们明确提到的包括OSFP, BGP, ISIS，这些路由协议都来自于开源的quagga协议栈。 他们的部署分为三个阶段，第一阶段是2010年春天完成的，把Openflow交换机引入到网络里面，但是这个时候Openflow交换机对同网络中的其它非Openflow设备表项的就像是传统交换机一样，只是网络协议都是在

8、controller上完成的，外部行为来看表现的仍然像传统网络。 第二阶段是到2011年中完成，这个阶段引入更多流量到Openflow网络中，并且开始引入SDN管理，让网络开始向SDN网络演变。 第三个阶段在2012年初完成，整个WAN backbone网络完全切换到了Openflow网络，引入了Traffic Engineering，完全靠Openflow来规划流量路径，对网络流量进行极大的优化。看的出来，他们使用Openflow，最主要做的事情就是Traffice Engineering，优化转发路径，其它的相对次要。 他们目前已经看到该网络带来的一些好处包括：网络带宽利用率大大提高，网络

9、更稳定，管理简化了，Cost降低了，其它好处有待于进一步观察。国外：谷歌数据中心第17页，共23页。希望SDN能带来一个更强，更快，更便宜的互联网1.能够利用大规模计算能力和规模,让其快速和方便地添加新应用程序;2.模拟网络功能的能力,包括使用OpenFlow代理来模拟网络设备以测试新应用程序;3.混合测试环境和生产网络的能力,这样测试场景可以在实时网络中检测;4.高网络可用性以及执行低影响升级的能力;5.非常快速的故障响应以及非常搞的网络利用率第18页，共23页。国内：中科院部署SDN科研网 2012年，DCN与中科院网络中心进行合作，构建了目前来看也是国内最大规模的SDN广域网试验床，其架

10、构包括OpenFlow核心区和分支互连区，核心区由OpenFlow交换机、Controller Server和相应的应用程序APP组成，用来解析下层交换机行为和进行管理操作; 分支互连区又分为2种类型：直接通过光纤和科技网网络中心OpenFlow交换机互连;交换机通过L2overGRE隧道的方式和科技网核心区互连。 通过这一SDN网络，简化了由多个网络互连的网络系统，提高了网络的转发性能，而且提供了无须考虑实际硬件，通过直接修改现有网络APP定义的路径可编程开放式网络平台，从而提升中科院借助开放网络环境进行科学研究和创新的能力。第19页，共23页。中科院部署SDN科研网架构图包括OpenFlow核心区和分支互连区 第20页，共23页。P