sdn技術(shù)原理介紹課件

背景1SDN體系架構(gòu)2SDN特征33SDN44SDN應(yīng)用和未來方向5背景傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由器）的固件是由設(shè)備制造商鎖定和控制，所以大家希望將網(wǎng)絡(luò)控制與物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞蛛x，從而擺脫硬件對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的限制。這樣企業(yè)便可以像升級(jí)、安裝軟件一樣對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行修改，滿足企業(yè)對整個(gè)網(wǎng)站架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、擴(kuò)容或升級(jí)。而底層的交換機(jī)、路由器等硬件則無需替換，節(jié)省大量的成本的同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)迭代周期將大大縮短。什么是SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SoftwareDefinedNetwork,SDN），是由美國斯坦福大學(xué)cleanslate研究組提出的一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，核心理念是，希望應(yīng)用軟件可以參與對網(wǎng)絡(luò)的控制管理，滿足上層業(yè)務(wù)需求，通過自動(dòng)化業(yè)務(wù)部署簡化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備緊耦合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)被分拆成應(yīng)用、控制、轉(zhuǎn)發(fā)三層分離的架構(gòu)?？刂乒δ鼙晦D(zhuǎn)移到了服務(wù)器，上層應(yīng)用、底層轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)施被抽象成多個(gè)邏輯實(shí)體。如果說現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是功能機(jī)，系統(tǒng)和硬件出廠時(shí)就被捆綁在一起，那么SDN就是Android系統(tǒng)，可以在很多智能手機(jī)上安裝、升級(jí)，同時(shí)還能安裝更多更強(qiáng)大的手機(jī)App（SDN應(yīng)用層部署）。網(wǎng)絡(luò)虛擬化可編程接口SDN控制轉(zhuǎn)發(fā)分離SDN特征控制平面（CP）轉(zhuǎn)發(fā)平面（DP）CPCPDPDPCPDPCPDPCPDPCPDPCPCPDPDPCPCPDPDPCPDPCPDPCPDPCPDPCPCPDPDP

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的CP與DP

不分離；

設(shè)備之間通過控制協(xié)議交互轉(zhuǎn)發(fā)信息；

SDN

將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制平面集中上收到Controller;

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上只保留轉(zhuǎn)發(fā)平面（轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)）；軟件可以實(shí)現(xiàn)靈活的控制面功能滿足用戶多元化需求硬件成為簡單啞資源，專注轉(zhuǎn)發(fā)；Controller1控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離被抽象出的網(wǎng)絡(luò)物理網(wǎng)絡(luò)/Fabric

Underlay網(wǎng)絡(luò)

通過Controller實(shí)現(xiàn)了對基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的抽象；

應(yīng)用程序看到的是Controller提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

應(yīng)用程序的視角

Controller2網(wǎng)絡(luò)虛擬化SDN實(shí)現(xiàn)方式SDN的核心技術(shù)：OpenFlowFlowTable：FlowTable里面的每個(gè)條目都會(huì)與一個(gè)動(dòng)作相關(guān)聯(lián)，來告訴網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備來如何處理與這個(gè)條目相關(guān)聯(lián)的dataFlow；SecureChannel：用于連接網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制器，在控制器和網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備之間互相發(fā)送命令和數(shù)據(jù)包；OpenFlowProtocol：提供一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的接口，使得控制器和網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備之間可以相互通信

Sep,

2012

OF

1.3.1

增強(qiáng)版本協(xié)商能力

OF

1.3重構(gòu)了能力協(xié)商PBBIPv6擴(kuò)展頭多ControllerPer

flow

meterApril,

2012

OF

1.2

IPv6Dec,

2011

OF

1.1多表MPLS、VLANgroupECMPFeb,

2011

OF

1.0功能：

單表

IPv4Dec,

2009OpenFlow的標(biāo)準(zhǔn)化組織Open

Network

Foundation，即開放式網(wǎng)絡(luò)基金會(huì)。ONF是非盈利的組織機(jī)構(gòu)，致力于創(chuàng)新和發(fā)展新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）。-ONF成立一年，有超過80家國內(nèi)外公司加入到ONF的商業(yè)化推廣和使用SDN技術(shù)的推廣。-國內(nèi)企業(yè)包括：華為、中興、騰訊、盛科、華三等。

18用于匹配交換機(jī)接收到的數(shù)據(jù)包的包頭內(nèi)容，OpenFlow1.0包頭域包含12個(gè)元組（tuple）

–涵蓋ISO網(wǎng)絡(luò)模型中第二至第四層的網(wǎng)絡(luò)配置信息

–每一個(gè)元組中的數(shù)值可以是一個(gè)確定的值或者是“ANYOpenFlow1.1及后續(xù)版本將“包頭域”更名為“匹配域

OpenFlowv1.0之包頭域

入端口源MAC地址目的MAC地址以太網(wǎng)類型VLANIDVLAN優(yōu)先級(jí)源IP地址目的IP地址IP協(xié)議IPTOS位TCP/UDP源端口TCP/UDP目的端口IngressPortEtherSourceEtherDesEtherTypeVLANIDVLANPriorityIPSourceIPDesIPProtoIP

TOSbitsTCP/UDPSRC

PortTCP/UDPSRC

PortOpenFlow1.0之流表計(jì)數(shù)器

針對交換機(jī)中的每張流表、每個(gè)數(shù)據(jù)流、每個(gè)設(shè)備端口、每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列進(jìn)行維護(hù)，用于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)流量的相關(guān)信息

–針對每張流表，統(tǒng)計(jì)當(dāng)前活動(dòng)的表項(xiàng)數(shù)、數(shù)據(jù)包查詢次數(shù)、數(shù)據(jù)包匹配次數(shù)等

–針對每個(gè)數(shù)據(jù)流，統(tǒng)計(jì)接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)、字節(jié)數(shù)、數(shù)據(jù)流持續(xù)時(shí)間等

–針對每個(gè)設(shè)備端口，除統(tǒng)計(jì)接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)、發(fā)送數(shù)據(jù)包數(shù)、接收字節(jié)

數(shù)、發(fā)送字節(jié)數(shù)等指標(biāo)之外，還可以對各種錯(cuò)誤發(fā)生的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)

–針對每個(gè)隊(duì)列，統(tǒng)計(jì)發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)和字節(jié)數(shù)，還有發(fā)送時(shí)的溢出（Overrun）錯(cuò)誤次數(shù)等

OpenFlow1.0之流表動(dòng)作列表

動(dòng)作名稱說明轉(zhuǎn)發(fā)（Forward）

ALL：將數(shù)據(jù)包從除入端口以外其他所有端口發(fā)出

CONTROLLER：將數(shù)據(jù)包發(fā)送給控制器

LOCAL：將數(shù)據(jù)包發(fā)送給交換機(jī)本地端口

TABLE：將數(shù)據(jù)包按照流表匹配條目處理

IN_PORT：將數(shù)據(jù)包從入端口發(fā)出

NORMAL：按照普通二層交換機(jī)流程處理數(shù)據(jù)包

FLOOD：將數(shù)據(jù)包從最小生成樹使能端口轉(zhuǎn)發(fā)（不包括入端口）

修改域（Modify-Field）設(shè)置VLANID、VLAN優(yōu)先級(jí)，剝離VLAN頭

修改源MAC地址、目的MAC地址

修改源IPv4地址、目的IPv4地址、ToS位

修改源端口號(hào)、目的端口號(hào)丟棄（Drop）交換機(jī)對沒有明確指明處理動(dòng)作的流表項(xiàng)，將會(huì)對與其所匹配的所有數(shù)據(jù)包進(jìn)行默認(rèn)的丟棄處理初始化包頭以太網(wǎng)類型=0X8100IP協(xié)議=6或17設(shè)置VLANID和PCP設(shè)置IP源及目的地址設(shè)置IP源及目的地址協(xié)議和TOS位UDP/TCP源/目的端口作為四層信息ICMP類型和編碼作為四層信息IP協(xié)議=1以太網(wǎng)類型=0X0806以太網(wǎng)類型=0X0800使用設(shè)定好的包頭域進(jìn)行查表Openflow1.0包頭解析過程判斷是否設(shè)置輸入端口，以太網(wǎng)源地址，目的地址極其類型，并將其他所有置為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定義路由FlowTable定義防火墻Openflow消息

Openflow消息總共分為三大類：

控制器配置流表（

Flow‐Mod消息）

Flow‐Mod消息用來添加、刪除、修改Openflow交換機(jī)的流表信息

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