《SDN網(wǎng)絡架構研究的國內(nèi)外文獻綜述》3600字

SDN網(wǎng)絡架構研究的國內(nèi)外文獻綜述SDN技術是起源于美國斯坦福大學實驗室的一個項目的新技術。二零零六年斯坦福的一位學生CasadoM和其老師McKeowNN教授在他們一個名為Ethane的研究項目中獲得靈感，并規(guī)定了OpenFlow的概念。該項目的主要內(nèi)容是使用一種總控制器，讓負責網(wǎng)絡安全管理的工作人員可以簡便的設定和網(wǎng)絡流的網(wǎng)絡安全管理相關的策略，并且可以將這種安全措施運用于各式各樣的網(wǎng)絡安全系統(tǒng)中，以便完成對整個網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)的安全控制［2］。在之后的二零零八年，McKeowNN等人又在ACMSIGCOMM上刊登了題為OpenFlow:enablinginnovationincampusnetworks的文章。本文將首先詳盡地闡述OpenFlow的定義，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡裝置的數(shù)據(jù)平面與控制平面二個功能模塊相互隔離，并采用集中式的管理控制臺(controller)以標準化的接口對多個網(wǎng)絡設備資源進行統(tǒng)一管理與分配，這個網(wǎng)絡結構將給網(wǎng)絡資源的設計、控制與調(diào)度帶來很大的便利，從而更容易推動網(wǎng)絡的創(chuàng)新和進展［3］。而在此基礎上，針對OpenFlow及其為網(wǎng)絡所提供的可程序設計特性，McKeown教授又更進一步給出了對SDN最早的定義。但是，SDN的產(chǎn)生過程與OpenFlow協(xié)議之間還是有很大的關系的。所以，SDN的產(chǎn)生和OpenFlow協(xié)議是有很強的關聯(lián)性的?，F(xiàn)在，業(yè)內(nèi)一般都將采用了OpenFlow協(xié)議的SDN看作狹義SDN，業(yè)內(nèi)也逐漸將它默認的為SDN［4］。在SDN框架下，交換器功能簡化并逐漸的趨向同一性能，也降低它的市場收入。因此，對一部分的傳統(tǒng)機械設備商來說，SDN很大程度的沖擊了它們目前的市場優(yōu)勢地位。同時，在SDN的影響下網(wǎng)絡虛擬化也變成了趨勢，而傳統(tǒng)設備商將無從抵制或規(guī)避［5］。所以它們幾乎都采用二種方式進行應對，一方面，通過收購大量處于發(fā)展期的SDN公司、在現(xiàn)有的設備基礎之上進行與SDN相關的升級等一系列的手段并且時時注意SDN的發(fā)展動態(tài)；另一方面，公司主動提出了自身的SDN策略，力爭用已有優(yōu)勢把握SDN技術發(fā)展的主導權，使其納入已有網(wǎng)絡結構當中。這也正是思科公司要積極推進SDN技術和OpenFlow解藕合的最深層因素。由于網(wǎng)絡的高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的提供商所帶來的應用也日益豐富，使得在其背后承載這些服務的數(shù)量與規(guī)模也開始呈現(xiàn)指數(shù)型上升。當前，谷歌、微軟、騰訊等網(wǎng)絡企業(yè)的數(shù)據(jù)中心數(shù)量均超過了上萬套物理服務器的量級。在此趨勢下，中國傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡結構己經(jīng)完全失去了與SDN爭奪市場發(fā)展的實力。所以在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，利用SDN實現(xiàn)了高速延展性，并努力去增強在網(wǎng)絡資源的技術基礎上的應用能力，支持虛擬化、多服務、多租戶形成了新的趨勢。國際上，自二零一零年出發(fā)，google公司就在B4的部署上引入了SDN技術框架和OpenFlow南向協(xié)議交換機，與此同時一方面支撐基本的路由協(xié)議一方面也支撐了動態(tài)流量工程的功能。谷歌公司于二零一四年四月表示將同時開發(fā)采用SDN和NFV信息技術的Andromeda虛擬化網(wǎng)絡平臺，用以創(chuàng)造、建立和控制將虛擬網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)包在互聯(lián)網(wǎng)上處理的節(jié)業(yè)務流程點。二零一四年六月，F(xiàn)acebook發(fā)布了最新的開源網(wǎng)路交互技術，包含典型的交換器Wedge和一個Linux的網(wǎng)路操作系統(tǒng)FBOSS。在國內(nèi)，騰訊集團也根據(jù)實際運行中出現(xiàn)的情況，在其廣域網(wǎng)中全面部署了采用SDN技術的廣域網(wǎng)流量調(diào)度方法。在其解決對策中，分布式系統(tǒng)被集中式控制系統(tǒng)慢慢蠶食。集中控制器采用了全局路由算法、全局路由設備統(tǒng)一設計、對互聯(lián)網(wǎng)資源有效調(diào)節(jié)等，并實現(xiàn)鏈路的自主調(diào)節(jié)，有效節(jié)約了帶寬租用費用。而百度和阿里等也均在自身數(shù)據(jù)中心內(nèi)，不約而同的使用了SDN技術。據(jù)CCWResearch(計世信息)的有關調(diào)查結果研究報告表明，目前中國SDN控制器和有關的應用解決方案以及SDN技術應用市場的發(fā)展體量均已超過十三億，其中年增長率從二零一七年開始，按照百分之三十四穩(wěn)定上升。從中國當前的SDN技術在世界市場競爭格局來看，對SDN概念比較敏銳的公司主要有新華三、華為集團、中興、諾基亞貝爾、思科五家公司，主導著中國國內(nèi)SDN場的百分之八十點一，但新華三公司在SDN市場解決對策提供商中，仍展現(xiàn)了強大的發(fā)展勢頭。除數(shù)據(jù)中心和廣域網(wǎng)的應用之外，藍盾網(wǎng)絡安全有限公司研發(fā)了一個以SDN為基礎的防護系統(tǒng)，它有效的解決了云計算場景中產(chǎn)生的資源安全問題。它的出現(xiàn)不僅僅是展現(xiàn)SDN的可行性更帶動了各種行業(yè)的發(fā)展［6］。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中對于接口的管理主要是通過某些命令行以及部分網(wǎng)絡協(xié)議，或者通過一些腳本去完成對設備的管理或者檢測，這些都是一些比較低級的網(wǎng)絡編程方式。然而現(xiàn)在網(wǎng)絡流量的暴增以及業(yè)務要求的不斷提高，就需要使用到更高級的編程方式，例如軟件編程，這種方式的編程在將網(wǎng)絡功能抽象化之后是可以面向整個網(wǎng)絡編程的，不需要在對設備進行一一編程，早在SDN問世之前，整個學術界都在密切關注網(wǎng)絡的可編程性且對其進行了很程度研究，其中最符合當時學術界主要思想的要數(shù)主動網(wǎng)絡和4D架構了。主動網(wǎng)絡的中心思想是從網(wǎng)絡的節(jié)點上開放可編程的接口，讓網(wǎng)絡節(jié)點基于用戶的數(shù)據(jù)對用戶的需求來運行計算，而4D就是重新將網(wǎng)絡平面劃分，在原來的網(wǎng)絡平面上分為了四個平面即數(shù)據(jù)平面、發(fā)現(xiàn)平面、擴展平面、決策平面。學術界當時的研究為后來SDN的可編程提供了參考。將新興的SDN信息技術運用到智能城市建設當中，將可以有效提高中國城市信息化建設水平，并提供了各行各業(yè)更多的優(yōu)勢和便捷。SDN控制平面和數(shù)據(jù)平面分離的特性，能夠讓一些硬件設備通用化、簡單化，生產(chǎn)成本也自然大幅的下降；而由于SDN控制邏輯信息集成的特性，使SDN在全域布網(wǎng)技術方面更具備優(yōu)越性；由于SDN控制器具備網(wǎng)絡系統(tǒng)全域拓撲的特性，可以進行網(wǎng)絡系統(tǒng)端到端的全面部署工作、維護、測試等；而且SDN控制器還可以集中控制各種層級的網(wǎng)絡系統(tǒng)，從而進行了網(wǎng)絡系統(tǒng)的各種多域的協(xié)調(diào)和最佳優(yōu)化；而由于SDN則具備開放網(wǎng)絡的特性，使網(wǎng)絡系統(tǒng)不僅是一個基礎建設，更作為一個公共服務，進而擴大了SDN的使用范圍。目前移動通訊技術發(fā)展迅速，我國的云計算技術和SDN以及NFV科技也取得了不小的成果，但是根據(jù)與之有關的先進科技進行對比就能夠得知，中國現(xiàn)階段較為領先以及受到人們普遍青睞的科技便是5G移動通信科技，因為這種科技能夠有效地聯(lián)系SDN以及云計算能力。采用這種形式的網(wǎng)絡模塊設計，其所具有的最大優(yōu)點便是能夠讓網(wǎng)絡管理變得更為快捷，同時也能夠讓核心網(wǎng)絡設計變得更為簡單。5G的云架構能夠分為接入云、集中式本地云以及分布式局域性云，以至于分布式局域云需要利用接入云中的所有數(shù)據(jù)，設置一個結構健全的數(shù)據(jù)中心，然后再利用這種數(shù)據(jù)中心來針對顧客的移動終端來實現(xiàn)分布式管理，使5G移動通信技術能夠獲得更加廣闊的應用［7］。SDN主要應用于自治環(huán)境，可以使用集中編程控制法實現(xiàn)各個層次的網(wǎng)絡系統(tǒng)管理工作，并且在不同網(wǎng)絡系統(tǒng)層次之間還可以設定控制器，從而優(yōu)化了整個網(wǎng)絡系統(tǒng)管理效率。而現(xiàn)如今，SDN已經(jīng)在IP網(wǎng)、無線網(wǎng)絡智能管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)、光聯(lián)網(wǎng)集成管理工作等方面都獲得了不錯的應用成效，由于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)技術中針對云計算技術所提供的各種需求都可以片面的實現(xiàn)一些，而這也為我們SDN應用領域創(chuàng)造了生存空間，在大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心可以使用二層網(wǎng)性質(zhì)實現(xiàn)流量監(jiān)測，同樣，對虛擬化的設備性能問題也可得以高效處理，從而大幅度提高了虛擬機器的信息傳輸速率。SDN廣泛應用于無線網(wǎng)絡環(huán)境，一般采用OpenFlow技術進行網(wǎng)絡系統(tǒng)有序化管理工作，這樣不但會節(jié)約電力資源，而且還可以增加網(wǎng)絡系統(tǒng)安全性，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡流量的高效配置。SDN盡管可以克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡技術的缺點，但它在實踐運用的過程中仍面臨著一些問題，常見問題主要有：控制器接口缺乏標準、計算任務較為繁瑣、網(wǎng)絡控制穩(wěn)定性沒有保證、網(wǎng)絡系統(tǒng)穩(wěn)定性低下、市場收益分配不均影響了SDN研究與應用等［8］。根據(jù)當前的現(xiàn)狀，可以看到SDN的很多優(yōu)勢，比如靈活快捷的管理，高效的利用率以及可編程性給用戶帶來的方便，可以解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡的許多問題，比如傳統(tǒng)網(wǎng)絡部署困難的問題以及不可編程的問題。參考文獻[1]張振華.SDN技術金融行業(yè)應用的分析思考[J].電子元器件與信息技術，2019，3(07):80-83.[2]尹星，朱軼，王良民編著.虛擬網(wǎng)絡新技術[M].北京:人民郵電出版社，2019.33~45.[3]吳燕，黃芙蓉，顏紅.SDN技術發(fā)展趨勢及在城市智慧化中的應用前景[C].全國第四屆“智能電網(wǎng)”會議論文集.全國第四屆“智能電網(wǎng)”會議論文集:國網(wǎng)電投(北京)科技中心，2019:213-217.[4]盧正勇.SDN智能多路徑規(guī)劃技術研究[D].浙江工商大學，2020.[5]邱凱義，沈磊，劉朝龍.淺析SDN網(wǎng)絡技術的發(fā)展前景與應用問題[J].今日財富，2021(06):52-53.[6]宋新美.基于SDN的融合網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].西安工業(yè)大學，2021.[7]陳建華.基于SDN的5G移動通信網(wǎng)絡架構研究[J].中國新通信，2019，21(03):21.[8]董昕.試論SDN的特征、發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].信息系統(tǒng)工程，2018(04):46.[9]陳龍.基于SDN的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡負載均衡的研究與實現(xiàn)[D].浙江大學，2017.[10]喻海生.軟件定義網(wǎng)絡中控制平面的關鍵技術研究[D].大連理工大學，2020.[11]仇超.軟件定義網(wǎng)絡中控制平面關鍵技術及應用研究[D].北京郵電大學，2019.[12]苗樂飛.