说清NFV与SDN到底是什么关系

1、 说清NFV与SDN到底是什么关系? 什么叫网络虚拟化? 为了解释这个问题，先上两张简单粗暴的图。所有的通信应用无非就是两部分组成：计算和网络。这两者关系密不可分，但两者关系严重缺乏对称性，网络一直拖累着计算。 4G网络RAN将会不断进化，据说，未来的4G网络空口速率将是现在的10倍。随着智能硬件的爆发，大量的应用接入4G网络，人们的流量需求如同海啸般汹涌而至，我们似乎赶上了好时代。不过，传统的通信网络里，每一类服务对应基于专用集成电路的带有专用处理器的专用服务器。网络里的设备很多，但是，这些家伙就像霸道总裁的办公室，仅供总裁专用，不管他在与不在，位置都占在那里，谁也不敢冒然挪用。 这样下去，

2、网络会严重拖计算的后腿。于是，有人想到了虚拟化。或者，可以这么理解，服务器觉得老这样拖着网络跑不是办法，迟早会被累死，就开始向网络扔砖头了! 专用的硬件对应专用的服务，这样的花费是昂贵的，为了节省成本，我们得想想物尽其用。 想想你有一栋超级大的空置的公寓，你想出租，但是每一位租客的需求是不一样的。这个时候，你想到了“虚拟化”。根据租客的需求，把这栋公寓虚拟化成不同的建筑风格。于是，你对租客1说，“我有两栋公寓要出租，你喜欢红色那一栋还是蓝色那一栋?”。然后你对租客2说，“我有三栋公寓要出租，大、中、小，你喜欢哪一栋?”。接着租客3. 继续忽. 然后，所有的租客都住进了你的虚拟公寓，你按住宿时间

3、和使用空间来收租金。 2012年10月，13家运营商发起在ETSI组织下正式成立网络功能虚拟化工作组，即ETSI ISG NFV，致力于实现网络虚拟化的需求定义和系统架构制定。 谈到虚拟化，首先得了解什么是虚拟化技术?最常用的虚拟化技术有操作系统中内存的虚拟化，实际运行时用户需要的内存空间可能远远大于物理机器的内存大小，利用内存的虚拟化技术，用户可以将一部分硬盘虚拟化为内存，而这对用户是透明的。又如，可以利用虚拟专用网技术(VPN)在公共网络中虚拟化一条安全，稳定的“隧道”，用户感觉像是使用私有网络一样。 NFV就是基于大型共享的OTS(Off-The-Shelf，成品)服务器，通过软件定义的

4、方式，探索网络实体的虚拟化使用。在NFV中使用的虚拟机(Virtual Machines，VMs)技术是虚拟化技术的一种。 基于软件定义的虚拟机部署成本低，而且可以快速适应网络需求变化。虚拟机就像是将所有能想到的东西都放在一台物理服务器(Physical Server)上，有了云计算和虚拟化，那些冗余的服务器都可以部署在独立的物理服务器上，不但可以并行处理，满足网络峰值需求，还可以根据网络需求随时释放资源，方便部署，利于故障管理，快速升级，快速满足市场需求。 NFV技术颠覆了传统电信封闭专用平台的思想，同时引入灵活的弹性资源管理理念，因此，ETSI NFV提出了突破传统网元功能限制、全新通用的

5、NFV架构下图所示。 NFV技术主要由3个部分构成：VNF(虚拟网络层，Virtualized Network Function)、NFVi(网络功能虚拟化基础设施NFVI，NFV Infrastructure)和MANO(NFV管理与编排，Management and Orchestration)。(1)虚拟网络层是共享同一物理OTS服务器的VNF集。对应的就是各个网元功能的软件实现，比如EPC网元、IMS网元等的逻辑实现。(2)NFVI，你可以将它理解为基础设施层，从云计算的角度看，就是一个资源池。NFVI需要将物理计算/存储/交换资源通过虚拟化转换为虚拟的计算/存储/交换资源池。NFVI

6、映射到物理基础设施就是多个地理上分散的数据中心，通过高速通信网连接起来。(3)NFV MANO。基于不同的服务等级协议(Service Level Agreements ，SLAs)，NFVMANO运营支撑层负责“公平”的分配物理资源，同时还负责冗余管理、错误管理和弹性调整等，相当于目前目前的OSS/BSS系统。 这样一来，现在的移动通信网络结构就变成了这样。下图顶部的VNF对应了网元功能的逻辑实现，比如，由多个VNF组成的VNF-FG(VNF Forwarding Graph)定义了LTE网络服务。 那么软件定义网络(SDN)和NFV又有什么关系呢?NFV负责各种网元的虚拟化，而SDN负责网

7、络本身的虚拟化(比如，网络节点和节点之间的相互连接)。我们先来看看一个典型的网络结构图。 如上图，一个网络由网络节点和节点间的链路组成。每一个节点都有一个控制面和与其它节点交换的网络信息。在上图中，右边的H节点获知一个新的网络(10.2.3.x/24)存在，现在它需要将这一信息告诉给网络中的其它节点。然而，节点H只和节点F和G直接相连，节点H通过链路状态通告(Link State Advertisements ，LSAs) 通知节点F和G，F和G再将信息传递给它们的邻近节点，最终该消息传达到整个网络。这样，网络内每个节点都会更新自己的路由表，以确保数据可以传送到网络10.2.3.x/24。 如

8、果节点C和E之间的链路中断，尽管C和E知道C-E链路中断，但节点A并不知道，节点A会继续通过C-E链路向网络10.2.3.x/24传送数据包。由于节点的“近视”，导致数据堆积在该节点，这需要花一些时间来向整个网络传送网络状态更新信息和完成纠错。网络越大，这种情况就越容易发生。 我们再来看看节点G，它由控制面(Control Plane)和数据面(Data Plane)组成。为了适应快速更新，控制面基本上是基于软件的，这实际上意味着控制消息的处理时长比基于硬件的逻辑单元(比如，数据面)要慢5到10倍。一直以来，我们仅要求控制面能够灵活更新，但对时延要求并不是太高。相对于数据面来讲，时延要求较高，我们希望数据包能够传送得越快越好，所以它必须是基于硬件来实现的。尽管基于软件实现的控制面能满足目前的要求，但随着设备的大量接入，特别是物联网的应用，控制面的时延也需要进一步提升。 软件定义网络(SDN)负责分离控制面和数据面，将网络控制面整合于一体。这样，网络控制面对网络数据面就有一个宏观的全面的视野。路由协议交换、路由表生成等路由功能均在统一的控制面完成。实现控制平面与数据平面分离的协议叫OpenFlow，OpenFlow是SDN一个网络协议。如下图所示。 从上图中，我们可以看到，首先需要通过OpenFlow将网络拓扑镜像到控制面，控制面初始化网络拓扑，初始化完成后，控制面会实时更新网络