软件自定义网络技术的发展及关键问题

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1、软件自定义网络的发展及关键问题行12网络工程12202924张天极在专业经典导读这门课上。主要学习了几个将来的信息技术的变化动向，主要有软件定义网络，物联网技术，云计算，下一代通信网络等等。这里主要讲一下软件定义网络的几个问题。软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork,SDN），是一种新型网络创新架构，其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来，并实现可编程化控制。从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。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

2、设施被抽象成多个逻辑实体。从路由器的设计上看，它由软件控制和硬件数据通道组成。软件控制包括管理以及路由协议等。数据通道包括针对每个包的查询、交换和缓存。如果将网络中所有的网络设备视为被管理的资源，那么参考操作系统的原理，可以抽象出一个网络操作系统的概念—这个网络操作系统一方面抽象了底层网络设备的具体细节，同时还为上层应用提供了统一的管理视图和编程接口。这样，基于网络操作系统这个平台，用户可以开发各种应用程序，通过软件来定义逻辑上的网络拓扑，以满足对网络资源的不同需求，而无需关心底层网络的物理拓扑结构。由于传统的网络设备（交换机、路由器）的固件是由设备制造商锁定和控制，所以SDN希望

3、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。举个不恰当的例子，SDN技术就相当于把每人家里路由器的的管理设置系统和路由器剥离开。以前我们每台路由器都有自己的管理系统，而有了SDN之后，一个管理系统可用在所有品牌的路由器上。如果说网络系统是功能机，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（SD

4、N应用层部署）。软件定义网络可以简单化，可以实现中心控制，可以使得很多复杂的协议处理得到简化并能够快速部署与维护，从一个机柜大的网络还可以扩展到像大的运营商的网络，也可以从一个控制器得到控制。因OpenFlow是其重要的组成部分，它的数据转发功能和网络控制功能是分离的，由于这种分离可以分别由交换机来处理，分别由网络控制器处理，从而简化了网络的管理，由此可以使用户有更多的选择自定义网络节省他的投资，使用户选择多家设备共存，打破垄断。同时用户根据自己的需求和需要在任何时候方便升级。发展过程2006年，SDN诞生于美国GENI项目资助的斯坦福大学CleanSlate课题，斯坦福大学Nic

5、kMcKeown教授为首的研究团队提出了Openflow的概念用于校园网络的试验创新，后续基于Openflow给网络带来可编程的特性，SDN的概念应运而生。CleanSlate项目的最终目的是要重新发明英特网，旨在改变设计已略显不合时宜，且难以进化发展的现有网络基础架构。2012年SDN完成了从实验技术向网络部署的重大跨越：覆盖美国上百所高校的INTERNET2部署SDN；德国电信等运营商开始开发和部署SDN；成功推出SDN商用产品新兴的创业公司在资本市场上备受瞩目，BIGswitch两轮融资超过3800万元。2012年4月，谷歌宣布其主干网络已经全面运行在OpenFlow上，并且

6、通过10G网络链接分布在全球各地的12个数据中心，使广域线路的利用率从30%提升到接近饱和。从而证明了OpenFlow不再仅仅是停留在学术界的一个研究模型，而是已经完全具备了可以在产品环境中应用的技术成熟度。2012年，国家“863”项目“未来网络体系结构和创新环境”获得科技部批准。它是一个符合SDN思想的项目主要由清华大学牵头负责，清华大学、中科院计算所、北邮、东南大学、北京大学等分别负责各课题，项目提出了未来网络体系结构创新环境FINE（FutureInternetinnovationEnvironment）。基于FINE体系结构，将支撑各种新型网络体系结构和IPv6新协议的研

7、究试验。2013年4月底，中国首个大型SDN会议——中国SDN大会在京召开，三大运营商唱起主角。中国电信主导提出在现有网络(NGN)中引入SDN的需求和架构研究，已于今2013年2月成功立项S-NICE标准，“S-NICE”是在智能管道中使用SDN技术的一种智能管道应用的特定形式。中国移动则提出了“SDN在WLAN网络上的应用”等课题。回顾网络创新的历史，在20世纪90年代中期认为“推动网络的创新，需要在一个简单的硬件数据通路上编程”，即动态网络。它的问题在于隔离性、