軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN文獻(xiàn)綜述

文獻(xiàn)綜述報軟件定義絡(luò)SDN研究文獻(xiàn)綜述1.

引言現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)（如交換機(jī)由器等)都是設(shè)備制造商在專門的硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上高度集成大量網(wǎng)絡(luò)協(xié)議備專用的設(shè)備控制系統(tǒng),構(gòu)成的一個相對獨立封閉的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備［1]

。在近幾十年的發(fā)展過程中，云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)的興起和發(fā)展加快了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的變革歷程[2

.絡(luò)帶寬需求的持續(xù)攀升網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的豐富化個性化等都給新一代網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求.面對日益復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境種緊耦合大型主機(jī)式的發(fā)展限制了IP網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)更多的是通過不斷增長的數(shù)量對現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)成了交換機(jī)／路由器設(shè)備控制功能的高度復(fù)雜.網(wǎng)絡(luò)研究人員想要在真實網(wǎng)絡(luò)中基于真實生產(chǎn)流量進(jìn)行大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)實驗幾乎是不可能的因為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是封閉的，沒有提供開放的API，無法對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行自動化配置和對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行實時操控。為了適應(yīng)今后互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求，業(yè)內(nèi)形成了在是創(chuàng)新思考互聯(lián)網(wǎng)基本體系結(jié)構(gòu)采用新的設(shè)計理念的時候”的主流意見[對未來網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)提出了新的性質(zhì)和功能需求［4]

.件定義網(wǎng)絡(luò)5

SDN的出現(xiàn)為人們提供了一種嶄新的思路。本文從SDN起源和概念出發(fā),分析SDN邏輯架構(gòu)與技術(shù)特點了SDN的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，梳理了國內(nèi)外的研究進(jìn)展與最新動態(tài)在此基礎(chǔ)上提出了SDN技術(shù)在未來的發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)并總結(jié)了可能的研究方向。2.

起源與念2.1起源2006年，斯坦福大學(xué)啟動了名為“Designfor”項目，該項目旨在研究提出一種全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突破目前互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)的限制更好地支持新的技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新。通過該項目，來自斯坦福大學(xué)的學(xué)生Martin和他的1

文獻(xiàn)綜述報導(dǎo)Nick教授等研究人員提出了架構(gòu)[

,通過一個集中控制器向基于流的以太網(wǎng)交換機(jī)發(fā)送策實現(xiàn)對流的控制路由的統(tǒng)一管受到其研究項目Ethane啟發(fā)，MartinCasado和NickMcKeown教授隨后提出了概念[7]，其核心思想是將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)(DataPlane)面和路由控制（Control）面相分離,過集中控制器（controller）以標(biāo)準(zhǔn)化接口對各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備行配置管理。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)資源的設(shè)計、管理和使用提供了更多的可能性，從而更容易推動網(wǎng)絡(luò)的革新與發(fā)展。由于開放了網(wǎng)絡(luò)編程能力，因此被認(rèn)為是SDN技術(shù)[起源。2.2概念SDN可以被視為是一種全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)它通過分離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制與數(shù)據(jù)面，將網(wǎng)絡(luò)的能力抽象為應(yīng)用程序接口（API：ApplicationProgramming）提供給應(yīng)用層，從而構(gòu)建了開放可編程的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在對底層各種網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化的基礎(chǔ)上現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的集中控制和管理采用嵌入式控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相比將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制能力集中至中央控制節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)以軟件驅(qū)動的方式實現(xiàn)靈活、高度自動化的網(wǎng)絡(luò)控制和業(yè)務(wù)配置。3.

邏輯架與技術(shù)特點3.1邏輯架構(gòu)圖1SDN的邏輯架構(gòu)2

圖1為SDN的邏輯架構(gòu)[

文獻(xiàn)綜述報。該邏輯架構(gòu)分為3層。其中基礎(chǔ)設(shè)施層（）主要由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（NetworkDevice)即支持議的交換機(jī)組成，它們是保留了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)面能力的硬件，負(fù)責(zé)基于流表的數(shù)據(jù)處理發(fā)和狀態(tài)收集制ControlLayer包含控制器及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（operationsystem，，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)平面資源的編排、維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)信息等;控制器是一個平臺，該平臺向下可以直接與使用協(xié)議的交換機(jī)（以下簡稱交換機(jī))進(jìn)行會話;向上，為應(yīng)用層軟件提供開放接口,于應(yīng)用程序檢測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)控制策略于頂層的應(yīng)用Layer眾多應(yīng)用軟件構(gòu)成這些軟件能夠根據(jù)控制器提供的網(wǎng)絡(luò)信息執(zhí)行特定控制算法,將結(jié)果通過控制器轉(zhuǎn)化為流量控制命令，下發(fā)到基礎(chǔ)設(shè)施層的實際設(shè)備中.SDN網(wǎng)絡(luò)控制器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過專門的控制面和數(shù)據(jù)面接口連,接口是支持SDN技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵接口。目前SDN的研究重點之一是對該接口的定義和規(guī)范，很多研究將該接口等同于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中用于管理不同廠商設(shè)備的南向接口重新定義了其需要承擔(dān)的功能，如網(wǎng)絡(luò)編程、資源虛擬化、網(wǎng)絡(luò)隔離等;同時用層與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層之間定義了類似于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上用于設(shè)備制造商或網(wǎng)絡(luò)運營商進(jìn)行設(shè)備接入和管理的北向接口（—boundInterface并明確了該接口在路由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理網(wǎng)絡(luò)策略管理等方面的能力要求此外為支持不同的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)之間的互通有研究還定義了支持網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)之間互聯(lián)的東西向接口（—）和其在支持網(wǎng)絡(luò)域間控制、互操作、網(wǎng)絡(luò)部署等方面的功能需求。根據(jù)上述論述協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是SDN區(qū)別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。3.2技術(shù)特點SDN的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商獨立而封閉的控制面結(jié)構(gòu)體系，將改變網(wǎng)絡(luò)設(shè)備形態(tài)和網(wǎng)絡(luò)運營商的工作模式，對網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展將產(chǎn)生直接影響。從技術(shù)層面分析，SDN的特點主要體現(xiàn)以下幾個方面

：數(shù)據(jù)面與控制面的分離，簡化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過控制面功能的集中和規(guī)范數(shù)據(jù)面和控制面之間的接口實現(xiàn)對不同廠商的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一活效的管3

文獻(xiàn)綜述報理和維護(hù).?放網(wǎng)絡(luò)編程能力以API的形式將底層網(wǎng)絡(luò)能力提供給上層現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的靈活配置和多類型業(yè)務(wù)的支持，提高對網(wǎng)絡(luò)和資源控制的精細(xì)化程度。?持業(yè)務(wù)的快速部署簡化業(yè)務(wù)配置流程，具有活的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，降低設(shè)備配置風(fēng)險，提高網(wǎng)絡(luò)運營效率。?好地支持用戶個性化定制業(yè)務(wù)的實現(xiàn)，為網(wǎng)絡(luò)運營商提供便捷的業(yè)務(wù)創(chuàng)新平臺。?現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化將傳輸、計算、存儲等能力融合，在集中式控制的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下有效調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源支持業(yè)務(wù)目標(biāo)的實現(xiàn)和用戶需求，提供更高的網(wǎng)絡(luò)效率和良好的用戶體驗。4.

標(biāo)準(zhǔn)化程4.1開放網(wǎng)絡(luò)基金2011年，在、谷歌、雅虎等公司的推動下，成立了開放網(wǎng)絡(luò)基金會（：Networking力于推動SDN的標(biāo)準(zhǔn)化，其愿景是使基于的SDN成為網(wǎng)絡(luò)新標(biāo)準(zhǔn)，專門開展技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)研制和商業(yè)化推廣。ONF近來發(fā)展快速，目前已有包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商、網(wǎng)絡(luò)運營商、虛擬化廠商、軟件廠商等成員90個，其中董事會成員（BoardMember）有8家,分別是Google、Facebook、、德國電信、微軟、雅虎10目前ONF分為7工作組（Working別是、Config&Mgmt、Testing&Interop、Hybrid、Market、Arch&FramewForwardingAbstractionsrk以及工作組，它們負(fù)責(zé)相應(yīng)的子領(lǐng)域定義和市場推廣等工作，同時對于新的議題還有一些討論組:控制面借口需送網(wǎng)NewTransport未來發(fā)展議題—能認(rèn)證SkillsCertification本成員間溝通交流（）討論組(DG）等，分別就不同的方面開展議題討論規(guī)范是SDN技術(shù)架構(gòu)中控制平面和數(shù)據(jù)平面間的第一個通信標(biāo)準(zhǔn).自4

文獻(xiàn)綜述報2010初發(fā)布第一個版本OF10

以來，逐步完善，先后經(jīng)歷了OFl.1、OFl。2OF1。3、OF1.4版本。同時。各設(shè)備廠商也積極推動支持OpenFlow準(zhǔn)的交換機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)。協(xié)議發(fā)表情況如下：?10發(fā)布第一個可商用的。版本?2增加支持多交換表、群組、虛擬端口以及對MPLS、VLAN、等的支持?月ONF成立。截至20133,已成立工作組7個，討論組4個，成員單位94家?10ONF發(fā)布，增加對IPv6報頭各字段的識別功能?1基于版的of-config10，定義OpenFlow數(shù)據(jù)路徑所需基本功能?61.3。0版，增加重構(gòu)能力協(xié)商、IPv6擴(kuò)展頭支持等?年月發(fā)布o(jì)f—config1.1版，增加對13版本的支持?年月OpenFlow1。3。1版提升版本協(xié)商的能力并修改1的錯誤?4發(fā)布4.2互聯(lián)網(wǎng)工作任組IETF互聯(lián)網(wǎng)工作任務(wù)組IETF早期有兩個與相關(guān)的研究項目/工作組，分別是轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離（forwardingcontrolelementseparation）和應(yīng)用層流量優(yōu)化ALTO（application-layertraffic工作組其中，F(xiàn)orCES已經(jīng)發(fā)布了9個，主要涉及需求、框架、協(xié)議、轉(zhuǎn)發(fā)單元模型MIB等ALTO主要通過為應(yīng)用層提供更多的網(wǎng)絡(luò)信息成應(yīng)用層的流量優(yōu)化這種開放部分網(wǎng)絡(luò)信息以優(yōu)化應(yīng)用的做法SDN的一種實現(xiàn)類型目前也以軟件驅(qū)動網(wǎng)（softwaredriven為出發(fā)點來研究SDN，成立了BOF,并提出了IETF定義的架構(gòu)。5

文獻(xiàn)綜述報4.3國際電聯(lián)ITU—TITU-T在SG13組，即包含移動下一代網(wǎng)的未來網(wǎng)絡(luò)(futurenetworksNGN）工作組，設(shè)立了的研究任務(wù)，相關(guān)工作在WP5組（network)Q21究。在2012年月份的全會上，工作組成立了兩個項目，即Y。FNsdn-fm和Y.FNsdn面向SDN的需求和框架在201211舉行的中間會議上,重點討論了架構(gòu)文件會議認(rèn)為Y.FNsdn需要加快進(jìn)度，希望在2013底報批該文稿。4.4歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會AT＆、英國電信、德國電信意大利電信、西班牙電信公司Verizon聯(lián)合其他52網(wǎng)絡(luò)運營商、電信設(shè)備供應(yīng)商、IT設(shè)備供應(yīng)商以及技術(shù)供應(yīng)商，組建成立了ETSI網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化行業(yè)規(guī)范工作組（ISGNFV).該工作組的首次會議已于201311517日在法國Antipolis成功舉辦，會上來自通信的Sen博士被選為的主席。網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化旨在通過研究發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)IT虛擬化技術(shù)，使得許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型能夠融入到符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的大量服務(wù)器、交換機(jī)和存儲設(shè)備中去，進(jìn)而解決這些問題。其中包括在一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器硬件上運行的軟件中執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)功能這里的軟件可以根據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)中的不同位置硬件上安裝和卸載，不需要安裝新的硬件設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化行業(yè)規(guī)范工作組(NFV)將制定支持這些虛擬功能硬件和軟件基礎(chǔ)設(shè)施的要求和架構(gòu)規(guī)范以及發(fā)展網(wǎng)絡(luò)功能的指南.作組的工作將視情況整合現(xiàn)有的虛擬化技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)與其他標(biāo)準(zhǔn)委員會正在開展的工作相配合。首批規(guī)范計劃將于2013年底前完ETSINFV面向全部ETSI成員和非ETSI成員單位開放。4.5中國通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會CCSA為抓住SDN發(fā)展帶來的ICT融合機(jī)遇、應(yīng)對相關(guān)挑戰(zhàn)積極組織國內(nèi)運營商、設(shè)備商、高校及科研院所等相關(guān)單位開展研究工.SDN是未來網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一,CCSA將預(yù)研SDN的應(yīng)用場景/需求和問題分析術(shù)語及義系統(tǒng)架構(gòu)和功能模型、設(shè)備技術(shù)規(guī)范、互通規(guī)范和測試規(guī)范,將開始啟動SDN相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)項6

文獻(xiàn)綜述報目研究工作?；谇捌诘难芯糠治鰣蟾婀ぷ?，在2012年底成立了以軟件定為核心特征的未來數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（FDN）特別工作組，先期擬開展FDN應(yīng)用場景和需求、體系架構(gòu)、通信協(xié)議等研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作,并于2013年1月舉行了第一次工作會議，取得良好開端.WG1成立名為“軟件化智能型通信網(wǎng)絡(luò)”的子工作組,借鑒SDN和網(wǎng)絡(luò)虛擬化思想，研究引入SDN和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的需求及架構(gòu)已經(jīng)成立S子工作組，并于20134召開第一次工作組會議,項關(guān)于核心網(wǎng)控制面平臺虛擬化技術(shù)的研究要研究將云計算等的虛擬化關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于電信核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元(例如、MSCServer、SCP、等現(xiàn)低成本、靈活、高效的新型核心網(wǎng)。的WG9工作組年已經(jīng)立項展開了基于SDN和的移動網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的需求和架構(gòu)研究。的作組,年已經(jīng)立項開了SDN光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究.主要研究SDN技術(shù)背景、關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨分析該技術(shù)應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò)的需求和特,研究提出光SDN的關(guān)鍵技術(shù)和解決方，提出我國光SDN研究和標(biāo)準(zhǔn)化建議。5.

最新研進(jìn)展5.1國外研究進(jìn)展技術(shù)起源于斯坦福大CleanSlate研究組關(guān)于網(wǎng)絡(luò)安全與管理Ethane研究項目13。該項目試圖通過一個集中式的控制器，讓網(wǎng)絡(luò)操作員可以方便地定義基于網(wǎng)絡(luò)流的安全控制策略，并將這些安全策略應(yīng)用到各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，從而實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡(luò)通信的安全控制。受此項目及前續(xù)項目

的啟發(fā)Casado和其導(dǎo)師教授將設(shè)計更一般化分離傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面和路由控制面兩個功能模塊通過集中式的控制器以標(biāo)準(zhǔn)化的接口對各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理和配置，提出了開放網(wǎng)絡(luò)的思想，于年在ACM發(fā)表了題EnablingInnovationinCampus

的論文次詳細(xì)地介紹了OpenFlow的概念。目前已經(jīng)在美國斯坦福大學(xué)第安納大學(xué)Internet2洲OFLEIA、7

文獻(xiàn)綜述報日本、韓國NetOpen網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺以及其他的諸多科研機(jī)構(gòu)中部署。美國斯坦福大學(xué)展開了有關(guān)OpenFlow協(xié)議、控制器可伸縮性、監(jiān)測調(diào)試工具鏈、網(wǎng)絡(luò)虛擬化[分組電路融合[1617等方面的研究英國學(xué)提出了一種由光流、光流元素和可編程制器使能的絡(luò)結(jié)構(gòu)［］該結(jié)構(gòu)具有操任何用戶定義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和場景的能力，能夠提供智能的、用戶控制的和可編程的光網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。5.2國內(nèi)研進(jìn)展國內(nèi)的清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京郵電大學(xué)等高校也較早參與并跟進(jìn)能的SDN關(guān)技術(shù)研究華側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)源地址有效性驗證IPv6支持、網(wǎng)絡(luò)安全19

、無線嵌入式MPLS

［20

技術(shù)以及未來網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新環(huán)境(FINE[21］等方面的研究；上海交大針對網(wǎng)絡(luò)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性等方面開展了面向數(shù)據(jù)中心的SDN研究22北京郵電大學(xué)側(cè)重于光網(wǎng)絡(luò)基于OpenFlow的統(tǒng)一控制面研究[

。上述學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)在參與網(wǎng)絡(luò)研究過程中產(chǎn)生了一系列開源項目和軟件產(chǎn)品.按照SDN分層思想來分，交換開源目包括、OpenWRT、GANOX等，控制器開源項目包括NOX、FlowVisor、Maestro、Beacon、，應(yīng)用包括ENVI、LAVI、—Casting,以及研究／SDN的配套工具鏈工具，如oftrace、oflops、openseer等。5.3各大廠商除國內(nèi)外學(xué)術(shù)研究團(tuán)體對技術(shù)展開廣泛研究外，各大傳統(tǒng)設(shè)備商、初創(chuàng)公司IT服務(wù)提供商芯片廠商因特網(wǎng)內(nèi)容提供商以及電信運營商對SDN技術(shù)跟進(jìn)、產(chǎn)品研發(fā)和網(wǎng)絡(luò)部署均產(chǎn)生了濃厚興趣,并進(jìn)行了積極實踐（1）傳統(tǒng)設(shè)備商目前科為技術(shù)博等企業(yè)都已推出自己的SDN戰(zhàn)略(如科的華為技術(shù)的SoftCOM

[25

)，并在其部分設(shè)備上實現(xiàn)了對的支持。(2）初創(chuàng)公司Nicira基于開源技術(shù)OpenFlow創(chuàng)建了網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺（NVP）26]8

，是發(fā)展基于

文獻(xiàn)綜述報OpenFlow協(xié)議DN通用架構(gòu)的積極推動者。由于資源有限，目前這些公司主要專注于在某一領(lǐng)域（如數(shù)據(jù)中心），將與虛擬化技術(shù)結(jié)合，為客戶提供網(wǎng)絡(luò)虛擬化解決方案。（3）IT服務(wù)提供商IBM、惠普等IT服務(wù)提供商多通過定制的硬件設(shè)備加自研SDN的模式，快速提供全套SDN解決方案,擠占傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商的市場間。（4）芯片廠商博通、英特爾、美滿電子等國際芯片廠商也積極地推出實現(xiàn)SDN的網(wǎng)絡(luò)處理芯片解決方案。目前,博通[27]

已推出了交換芯片，使SDN距離商業(yè)應(yīng)用更近了一步；美滿電子聯(lián)手IP加速為軟件定義網(wǎng)絡(luò)打造解決方案28

，新的解決方案將提高云服務(wù)和基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新和演進(jìn)速度互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商對于谷歌［29

騰訊30

等互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商(來說其更關(guān)注開放性所帶來的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)控制的緊耦合.制器的北向接口全面開放,互網(wǎng)公司也就間接獲得了網(wǎng)絡(luò)控制的主導(dǎo)權(quán)而使其有能力將自身應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的運維與底層傳輸網(wǎng)絡(luò)的運維相整合.這不僅有助于其提高在與運營商談判中的話語權(quán)有助于其提高服務(wù)質(zhì)量低運維成本快新業(yè)務(wù)的普及速度此網(wǎng)企業(yè)也是SDN最有力的推動者。（6）運營商現(xiàn)階段運營包括Verizon國電信等都主要在其數(shù)據(jù)中心對SDN進(jìn)行探索和實驗。據(jù)國外媒體報道,思科，微軟等超過家科技巨頭將強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手合作建立開源軟件定義網(wǎng)絡(luò)（）項目OpenDaylight，這一技術(shù)旨在打破大廠商對于網(wǎng)絡(luò)硬件的壟斷，驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新力，使網(wǎng)絡(luò)管理更容易，更廉價。6.

存在問與研究方向6.1體系結(jié)構(gòu)方OpenFlow表設(shè)計快速取9

文獻(xiàn)綜述報SDN網(wǎng)絡(luò)底層的交換設(shè)備是通用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)硬件需要支持對各種數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)，包括分組數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)[31]

,需對流進(jìn)行合理抽象。在數(shù)據(jù)流非常大而用戶又能對每條流精細(xì)控制時，需要交換硬件提供足夠的流表空間，并能方便地進(jìn)行查找、增加和刪除。目前，多數(shù)交換設(shè)備的硬件流表都由存儲設(shè)備維護(hù)，而它難以支持大容量的流表存儲因此對交換芯片的大容量快速存取和流水線流表執(zhí)行的硬件設(shè)計與研究將會成為SDN網(wǎng)絡(luò)研究的重要方向一。文獻(xiàn)[32]

提出了一種決策森林的算法把流表空間劃分成多個子流表空間，每個子流表空間形成一棵決策樹，所有決策樹形成決策森林.SDN應(yīng)用與控制間的API設(shè)計SDN控制層除了作為OpenFlow務(wù)端與底層OpenFlow交換通，還需跟蹤基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源（鏈路、端口、交換CPU利用率等資源）狀態(tài)并對上述資源進(jìn)行靈活抽象(如生成全局網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D),提供應(yīng)用層；同時還要把應(yīng)用層下發(fā)的操控策略翻譯成流更新給底層交換受限于當(dāng)前SDN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景的挖掘不足北向接口API的提供形式最小功能集和擴(kuò)展靈活性均未被定義標(biāo)準(zhǔn)組織和學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)均還處在探索階段.

新的網(wǎng)應(yīng)用SDN架構(gòu)中真正使能網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新的是應(yīng)用層目前在應(yīng)用層進(jìn)行新應(yīng)用開發(fā)的實踐研究包括網(wǎng)絡(luò)接入控制、虛擬路由[］

、控制器透明代理、Web策略管理器、測試工具、網(wǎng)絡(luò)可視化、利用現(xiàn)的IaaS平臺、使能跨云平臺的安全框架等。文獻(xiàn)[34］

在節(jié)約數(shù)據(jù)中心能耗方面提出了彈性樹的概念，其基本思想是利用SDN提供的整網(wǎng)視圖和流量靈活操控的優(yōu)勢，通過鏈路狀態(tài)自適應(yīng)、遷移聚集少數(shù)流量的流至較少的鏈路、交換和服務(wù)器節(jié)點，最終切斷沒有流量的鏈路和交換，以達(dá)到節(jié)約能耗的目的.6.2網(wǎng)絡(luò)管理傳統(tǒng)交換／路由設(shè)備的管理通過網(wǎng)絡(luò)管理員直接操控每臺設(shè)備的命令行接口或通過SNMP協(xié)議提供的管理頁面完成。配置時各個廠商的登錄方式和命令語義不兼容,且由于控制命令暴露了過多的技術(shù)細(xì)節(jié)網(wǎng)絡(luò)管理員掌握相關(guān)網(wǎng)絡(luò)知識有10

文獻(xiàn)綜述報非常大的挑戰(zhàn),且還很容易出錯.此提出SDN的另一個主要目的就是簡化網(wǎng)絡(luò)管理.獻(xiàn)［36]

設(shè)計了新的網(wǎng)絡(luò)編程語言和配置腳本，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的自動化管理文獻(xiàn)［

研究了如何在與云控制器集成中給出統(tǒng)一的云編排系統(tǒng)實踐方案。6.3網(wǎng)絡(luò)虛擬化隨著服務(wù)器、桌面、應(yīng)用、存儲等虛擬化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)虛擬化成為云計算和數(shù)據(jù)中心技術(shù)發(fā)展的迫切需求網(wǎng)絡(luò)虛擬化的目的是為了在共享的同一物理網(wǎng)絡(luò)資源上劃出邏輯上獨立的網(wǎng)絡(luò)，以滿足多租戶、流量隔離和邏輯網(wǎng)絡(luò)自由管控的應(yīng)用趨勢開源項目［38從Hypervisor角度出發(fā)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化，通過劃分流表空間產(chǎn)生獨立的網(wǎng)絡(luò)分片。各個網(wǎng)絡(luò)分片上的網(wǎng)絡(luò)流量是相互隔離的，用戶可在各個分片上進(jìn)行互不干擾的各種流量模型和協(xié)議創(chuàng)新等實驗研究現(xiàn)在FlowVisor已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到多個研究機(jī)構(gòu)的實驗平臺上并在全球OpennetSummit（開放網(wǎng)絡(luò)峰會）上為各種SDN創(chuàng)新應(yīng)用提供了共享同一套物理網(wǎng)絡(luò)資源的演示環(huán)境。6.4證分網(wǎng)絡(luò)存在QoS法保證的問題們在這個問題上做了很多努力但大多數(shù)方案都是通過隔離網(wǎng)絡(luò)或者提供更多的網(wǎng)絡(luò)資源來解決這無疑會增加管理的難度并提高成本。SDN對控制器編程自由操控流量，對整網(wǎng)QoS規(guī)劃自然有先天優(yōu)勢,于是，借鑒SDN解耦數(shù)據(jù)面與控制面，并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中央控制的思想解決QoS保證問題也是一個新的研究方向文獻(xiàn)[3940]

描述了一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下支持QoS流的體系結(jié)構(gòu)驗驗證現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況時通過動態(tài)重路由需要保證QoS基本層碼流，使得視頻整體信噪比得到了重要的改善，證明了SDN網(wǎng)絡(luò)對流量操控的靈活性和提供QoS保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道的可行性[41]展了一組新的QoSAPIs，提出了一種精細(xì)化自動滿足需求的QoS控制器，該控制器能夠創(chuàng)建不同網(wǎng)絡(luò)分片以適配不同流量模型的應(yīng)用最終通過QoS控制器轉(zhuǎn)換為表規(guī)則以實現(xiàn)對底層交換的自動化配置。7.

結(jié)束語現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持的協(xié)議體系龐大,導(dǎo)致高度復(fù)不僅限制了IP網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展無法滿足當(dāng)前云計算數(shù)據(jù)和服務(wù)器虛擬化等應(yīng)用趨勢件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN）11

文獻(xiàn)綜述報作為一種最新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面轉(zhuǎn)發(fā)面和應(yīng)用層功能進(jìn)行重新定義抽象使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件可編程,有望改變上述局面。本文介紹了SDN技術(shù)的產(chǎn)生背景和概念、分析了基于OpenFlow的SDN體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點,描了國內(nèi)外最新的研究進(jìn)展和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，探究了術(shù)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和保證等方向面臨的挑戰(zhàn)和可能的研究方向希望對后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究工作發(fā)揮一定的啟示作用.12

文獻(xiàn)綜述報參考文獻(xiàn)[1]袁廣翔軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究［］現(xiàn)代電信科技,2013(4)：45-50。［2]王淑玲,李濟(jì)漢，張云勇SDN架構(gòu)及安全性研究[J].信科學(xué)2013（3)：［3］呂博。網(wǎng)絡(luò)虛擬化資源管理架構(gòu)與映射算法研究[D學(xué)位論文］北京：北京郵電大學(xué),［4］林闖，賈子驍,孟坤．自適應(yīng)的未來網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)［J算機(jī)學(xué)報，（6)：35-38.[5NetworkFoundation(ONFSoftwaredefinednetworking：newnormfornetworks[EB/OLopennetworkingors／stories／downloads／white-paperswp—sdn—newnorm．[6］MMPETTITJ，a1．：takingof［J]．ACMSIGCOMMComputerCommunicationReview,2007，（4）：112．［7］N，BALAKRISHNAN．OpenFlow:enablinginnovationcampus］．ACMSIGCOMMCommunicationReview2008，）：69-75．［8］BobLantzBrandonHeller,NickMcKeown．ANetworkinaLaptop：RapidforNetworks[J］．ProceedingofthACMinNetworks,Monterey，CA，2010．［9］Networking（—DefinedNetworking:Normfor//www。opennetworking。［10]王信龍。和NFV標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展［現(xiàn)在電信科技，2013（5）：[11]NetworkingFoundation(ONF)．OpenFlowconfigurationandmanagementprotocol．?！猚onfigof-confi91dotO—2012。［12左青云，陳鳴，趙廣松．基的DN技術(shù)[軟件學(xué)報(03—20［13Network（ONF）．OpenFlow13

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