sdn技术原理介绍课件

背景1SDN体系架构2SDN特征33SDN44SDN应用和未来方向5背景传统的网络设备（交换机、路由器）的固件是由设备制造商锁定和控制，所以大家希望将网络控制与物理网络拓扑分离，从而摆脱硬件对网络架构的限制。这样企业便可以像升级、安装软件一样对网络架构进行修改，满足企业对整个网站架构进行调整、扩容或升级。而底层的交换机、路由器等硬件则无需替换，节省大量的成本的同时，网络架构迭代周期将大大缩短。什么是SDN软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork,SDN），是由美国斯坦福大学cleanslate研究组提出的一种新型网络创新架构，核心理念是，希望应用软件可以参与对网络的控制管理，满足上层业务需求，通过自动化业务部署简化网络运维。传统网络设备紧耦合的网络架构被分拆成应用、控制、转发三层分离的架构。控制功能被转移到了服务器，上层应用、底层转发设施被抽象成多个逻辑实体。如果说现在的网络系统是功能机，系统和硬件出厂时就被捆绑在一起，那么SDN就是Android系统，可以在很多智能手机上安装、升级，同时还能安装更多更强大的手机App（SDN应用层部署）。网络虚拟化可编程接口SDN控制转发分离SDN特征控制平面（CP）转发平面（DP）CPCPDPDPCPDPCPDPCPDPCPDPCPCPDPDPCPCPDPDPCPDPCPDPCPDPCPDPCPCPDPDP

传统网络设备的CP与DP

不分离；

设备之间通过控制协议交互转发信息；

SDN

将网络设备的控制平面集中上收到Controller;

网络设备上只保留转发平面（转发表项）；软件可以实现灵活的控制面功能满足用户多元化需求硬件成为简单哑资源，专注转发；Controller1控制与转发分离被抽象出的网络物理网络/Fabric

Underlay网络

通过Controller实现了对基础网络设施的抽象；

应用程序看到的是Controller提供的网络服务

应用程序的视角

Controller2网络虚拟化SDN实现方式SDN的核心技术：OpenFlowFlowTable：FlowTable里面的每个条目都会与一个动作相关联，来告诉网络交换设备来如何处理与这个条目相关联的dataFlow；SecureChannel：用于连接网络交换设备和远程网络控制器，在控制器和网络交换设备之间互相发送命令和数据包；OpenFlowProtocol：提供一个开放标准统一的接口，使得控制器和网络交换设备之间可以相互通信

Sep,

2012

OF

1.3.1

增强版本协商能力

OF

1.3重构了能力协商PBBIPv6扩展头多ControllerPer

flow

meterApril,

2012

OF

1.2

IPv6Dec,

2011

OF

1.1多表MPLS、VLANgroupECMPFeb,

2011

OF

1.0功能：

单表

IPv4Dec,

2009OpenFlow的标准化组织Open

Network

Foundation，即开放式网络基金会。ONF是非盈利的组织机构，致力于创新和发展新型网络架构，即软件定义网络（SDN）。-ONF成立一年，有超过80家国内外公司加入到ONF的商业化推广和使用SDN技术的推广。-国内企业包括：华为、中兴、腾讯、盛科、华三等。

18用于匹配交换机接收到的数据包的包头内容，OpenFlow1.0包头域包含12个元组（tuple）

–涵盖ISO网络模型中第二至第四层的网络配置信息

–每一个元组中的数值可以是一个确定的值或者是“ANYOpenFlow1.1及后续版本将“包头域”更名为“匹配域

OpenFlowv1.0之包头域

入端口源MAC地址目的MAC地址以太网类型VLANIDVLAN优先级源IP地址目的IP地址IP协议IPTOS位TCP/UDP源端口TCP/UDP目的端口IngressPortEtherSourceEtherDesEtherTypeVLANIDVLANPriorityIPSourceIPDesIPProtoIP

TOSbitsTCP/UDPSRC

PortTCP/UDPSRC

PortOpenFlow1.0之流表计数器

针对交换机中的每张流表、每个数据流、每个设备端口、每个转发队列进行维护，用于统计数据流量的相关信息

–针对每张流表，统计当前活动的表项数、数据包查询次数、数据包匹配次数等

–针对每个数据流，统计接收到的数据包数、字节数、数据流持续时间等

–针对每个设备端口，除统计接收到的数据包数、发送数据包数、接收字节

数、发送字节数等指标之外，还可以对各种错误发生的次数进行统计

–针对每个队列，统计发送的数据包数和字节数，还有发送时的溢出（Overrun）错误次数等

OpenFlow1.0之流表动作列表

动作名称说明转发（Forward）

ALL：将数据包从除入端口以外其他所有端口发出

CONTROLLER：将数据包发送给控制器

LOCAL：将数据包发送给交换机本地端口

TABLE：将数据包按照流表匹配条目处理

IN_PORT：将数据包从入端口发出

NORMAL：按照普通二层交换机流程处理数据包

FLOOD：将数据包从最小生成树使能端口转发（不包括入端口）

修改域（Modify-Field）设置VLANID、VLAN优先级，剥离VLAN头

修改源MAC地址、目的MAC地址

修改源IPv4地址、目的IPv4地址、ToS位

修改源端口号、目的端口号丢弃（Drop）交换机对没有明确指明处理动作的流表项，将会对与其所匹配的所有数据包进行默认的丢弃处理初始化包头以太网类型=0X8100IP协议=6或17设置VLANID和PCP设置IP源及目的地址设置IP源及目的地址协议和TOS位UDP/TCP源/目的端口作为四层信息ICMP类型和编码作为四层信息IP协议=1以太网类型=0X0806以太网类型=0X0800使用设定好的包头域进行查表Openflow1.0包头解析过程判断是否设置输入端口，以太网源地址，目的地址极其类型，并将其他所有置为0Flow

Table

例子MAC

SRCMACDSTIPSRCIPDSTTCPDPortTCPSPortActionCount**192.168.1.0/254***Port1249**192.168.2.0/254***Port2229******Port3898MAC

SRCMACDSTIPSRCIPDSTTCPDPortTCPSPortActionCount**192.168.2.2192.168.3.580*Drop250**192.168.3.4192.138.5.480*Port3300******Controller9FlowTable定义路由FlowTable定义防火墙Openflow消息

Openflow消息总共分为三大类：

控制器配置流表（

Flow‐Mod消息）

Flow‐Mod消息用来添加、删除、修改Openflow交换机的流表信息

ADDDELETEDELETE‐STRICTMODIFYMODIFY‐STRICFlow‐Mod基于Openflow的SDN通信流程①