SDN已經(jīng)10多歲了，甫一問世，其控制平面與數(shù)據(jù)平面分離的理念引起了網(wǎng)絡(luò)界的極大關(guān)注和研究熱潮。如今，SDN的光環(huán)不再，有人說，“SDN已死，有事燒紙”；有人說，SDN精神不朽，“萬變不離其宗”。何為SDN？SDN目前究竟如何？SDN的理想與現(xiàn)實有何差距?

虛擬化的發(fā)展導致網(wǎng)絡(luò)流量，尤其是數(shù)據(jù)中心流量發(fā)生了很大變化。Core/Distribution/Access的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在傳統(tǒng)的Client-Server網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中非常有效，然而如今,用戶到服務器的南北流量遠低于服務器到服務器的東西流量，當東西向流量急劇增加時，三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)開始變得力不從心。

同時，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也暴露出諸多局限——系統(tǒng)過于復雜，無法根據(jù)企業(yè)的業(yè)務需求靈活應對變化。因此，快速部署、靈活的可擴展性、自動化和易于集成是網(wǎng)絡(luò)必須滿足的關(guān)鍵屬性。

市場的需求催生了網(wǎng)絡(luò)行業(yè)新趨勢的誕生：SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）！

SDN：從靈感到本質(zhì)

根據(jù)ONF（開放網(wǎng)絡(luò)基金會）的說法，SDN 是一種控制平面和數(shù)據(jù)平面分離且可編程的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

何為控制平面和數(shù)據(jù)平面？舉個栗子，我們熟知家到公司的路線，不需要導航就可出發(fā)，因為我們已經(jīng)提前獲得了數(shù)據(jù)和決策。但是，如果要從家到陌生客戶所在的A 公司，如何規(guī)劃路線呢？我們需要思考、查找并選擇正確的路徑，計算和決策路徑在網(wǎng)絡(luò)語言中相當于使用了控制平面；而從家走到公司，不需要計算和決策，只需要直接出發(fā)，相當于在數(shù)據(jù)平面上處理。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也是如此。要將數(shù)據(jù)從A點傳輸?shù)紹點，每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上必須同時包含計算功能（即控制平面）和數(shù)據(jù)傳輸功能（即數(shù)據(jù)平面）。在 SDN 網(wǎng)絡(luò)中，控制平面與設(shè)備分離，并集中在一個稱為 SDN 控制器（本質(zhì)上是為控制網(wǎng)絡(luò)而編程的軟件）的地方。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有數(shù)百個設(shè)備，但只需要一個控制器來計算和決策，設(shè)備僅通過控制器的指令進行數(shù)據(jù)傳輸。

在架構(gòu)方面，SDN分為三層。基礎(chǔ)設(shè)施層包括所有具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能（即數(shù)據(jù)平面執(zhí)行）的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。SDN控制層包含一個或多個控制器，負責管理和控制底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分組轉(zhuǎn)發(fā)，這兩層之間使用南向接口（例如OpenFlow）進行通信。最上層是應用層，包括應用和服務（如流量控制、安全、QoS等），它們通過北向接口直接與控制層交互。

有了上面的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，SDN網(wǎng)絡(luò)帶來了很多變革：

首先，分離控制平面和數(shù)據(jù)平面有助于為整個網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建“全局視圖”，提高可見性和策略一致性。理論上設(shè)備只執(zhí)行數(shù)據(jù)平面任務的話將簡化設(shè)計，大大降低硬件生產(chǎn)成本，因為設(shè)備本身不需要運行太多的協(xié)議，只需執(zhí)行來自控制器的命令。最重要的是，這種分離可以更好地抽象網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

“抽象”是SDN網(wǎng)絡(luò)中一個非常重要的特性。如今的網(wǎng)絡(luò)愈加趨于簡單和自動化，為此必須對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行抽象。通過分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)管理員可以根據(jù)需要對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行編程，在不需要對數(shù)百個設(shè)備、數(shù)千行代碼和復雜協(xié)議進行交互的情況下，向下推進底層實現(xiàn)。

從集中控制平面創(chuàng)建整個網(wǎng)絡(luò)的“全局視圖”，到通過 API 進行層間通信，SDN 中的所有網(wǎng)絡(luò)元素都支持自定義編程。這種組合有助于網(wǎng)絡(luò)管理員提高其網(wǎng)絡(luò)的自動化程度，應用程序、網(wǎng)絡(luò)服務可以實時運行。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完全可以定制和優(yōu)化所需的特性，而不依賴于設(shè)備制造商。

SDN：從理想到現(xiàn)實

SDN的理想與現(xiàn)實之間存在著許多差異。與SDN定義和研究相比，SDN實際產(chǎn)品存在著許多不同。對于實際的SDN產(chǎn)品，控制平面和數(shù)據(jù)平面真的是分開的嗎？這些設(shè)備會獨立制造而不依賴于供應商嗎？Openflow 是流行的通信協(xié)議嗎？

SDN在不斷地發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也非常多樣化：

上文提到的SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就是上圖架構(gòu)（2a），控制平面和數(shù)據(jù)平面完全分離。OSPF、BGP等路由協(xié)議或MAC學習機制都集中在控制器中，設(shè)備只是實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的物理部分，這被認為是原始的 SDN 架構(gòu)。

然而，這種架構(gòu)可能多存在于研究實驗室和一些實驗產(chǎn)品中。真正落實到商業(yè) SDN 產(chǎn)品時卻有不同，例如 SD-WAN使用的是架構(gòu)（2b），控制整個網(wǎng)絡(luò)的組件集中在控制器上，但控制平面保留在設(shè)備上，以便設(shè)備可以相對獨立地運行。甚至，有些解決方案雖然被稱為SDN，但實際上控制平面完全在設(shè)備上，控制器只傾向于集中管理整個網(wǎng)絡(luò)，以支持與應用層和用戶的通信。

圖中架構(gòu)（3）所示為基于SDN的Overlay架構(gòu)，也是當今市場上許多軟件定義產(chǎn)品的一部分。Overlay網(wǎng)絡(luò)旨在使用網(wǎng)絡(luò)虛擬化在物理基礎(chǔ)設(shè)施之上建立連接的邏輯網(wǎng)絡(luò)。

從SDN的理念來看，市場上提供的解決方案產(chǎn)品非常多樣化，被稱為SDX（軟件定義xx）。因為 SDN 不是產(chǎn)品，它是一種架構(gòu)、一種理念，最終產(chǎn)品取決于構(gòu)建目的和具體的解決方案。

例如 SDN 可用于網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)度。通常傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路徑選擇依據(jù)是通過路由協(xié)議計算出的“最優(yōu)”路徑，但結(jié)果可能會導致“最優(yōu)”路徑上流量擁塞，其他非“最優(yōu)”路徑空閑。當采用SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時，具有“全局視野”的SDN就可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量狀態(tài)智能調(diào)整網(wǎng)絡(luò)流量路徑，提升網(wǎng)絡(luò)利用率。SD-WAN 就是很好的一個例子。

對于網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化，包括多租戶環(huán)境中物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化，SDN有助于在數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)，為基礎(chǔ)設(shè)施層和應用程序提供快速配置。

由此可以看到，從SDN網(wǎng)絡(luò)的思想來看，它可以發(fā)展成不同的產(chǎn)品和解決方案，以克服很多傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不可能或難以解決的問題。

SDN（或者更確切地說是SDN的思想）將繼續(xù)被應用和發(fā)展，在未來帶來更加多樣化和改進的產(chǎn)品。希望通過本文能夠讓有興趣的讀者更好地掌握市場趨勢，了解SDN網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)以及在實踐中的應用。