核心网技术之SDN学习总结

软件定义网络（SDN），是一种将网络基础设施层（也成为数据面）与控制层（也称为控制面）分离的网络设计方案。网络基础设施层与控制层通过标准接口连接，比如OpenFLow（首个用于互连数据和控制面的开放协议）。SDN将网络控制面解耦至通用硬件设备上，并通过软件化集中控制网络资源。控制层通常由SDN控制器实现，基础设施层通常被认为是交换机，SDN通过南向API（比如OpenFLow）连接SDN控制器和交换机，通过北向API连接SDN控制器和应用程序。

                                                      

但是SDN是为了应对什么问题而提出的一种解决手段，比如在一个路由网络中由于既定的路由协议（OSPF，BGP等），导致每个路由中，相当于决策者过多导致全网资源利用率低。为不必要的决策者付费，网络过于复杂等等。即SDN核心思想为转发与控制分离。

SDN可实现集中管理，提升了设计灵活性，还可引入开源工具，具备降低CAPEX和OPEX以及激发创新的优势。SDN是当前网络领域最热门和最具发展前途的技术之一。鉴于SDN巨大的发展潜力，学术界深入研究了数据层及控制层的关键技术，并将SDN成功地应用到企业网和数据中心等各个领域   。

传统网络的层次结构是互联网取得巨大成功的关键。但是随着网络规模的不断扩大，封闭的网络设备内置了过多的复杂协议，增加了运营商定制优化网络的难度，科研人员无法在真实环境中规模部署新协议。同时，互联网流量的快速增长，用户对流量的需求不断扩大，各种新型服务不断出现，增加了网络运维成本  。传统IT架构中的网络在根据业务需求部署上线以后，由于传统网络设备的固件是由设备制造商锁定和控制的，如果业务需求发生变动，重新修改相应网络设备上的配置是一件非常繁琐的事情。在互联网瞬息万变的业务环境下，网络的高稳定与高性能还不足以满足业务需求，灵活性和敏捷性反而更为关键。因此，SDN希望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。

SDN所做的事是将网络设备上的控制权分离出来，由集中的控制器管理，无须依赖底层网络设备，屏蔽了底层网络设备的差异。而控制权是完全开放的，用户可以自定义任何想实现的网络路由和传输规则策略，从而更加灵活和智能。进行SDN改造后，无需对网络中每个节点的路由器反复进行配置，网络中的设备本身就是自动化连通的，只需要在使用时定义好简单的网络规则即可。因此，如果路由器自身内置的协议不符合用户的需求，可以通过编程的方式对其进行修改，以实现更好的数据交换性能。这样，网络设备用户便可以像升级、安装软件一样对网络架构进行修改，满足用户对整个网络架构进行调整、扩容或升级的需求，而底层的交换机、路由器等硬件设备则无需替换，节省大量成本的同时，网络架构的迭代周期也将大大缩短。

总之，SDN具有传统网络无法比拟的优势：首先，数据控制解耦合使得应用升级与设备更新换代相互独立，加快了新应用的快速部署；其次，网络抽象简化了网络模型,将运营商从繁杂的网络管理中解放出来，能够更加灵活地控制网络；最后，控制的逻辑中心化使用户和运营商等可以通过控制器获取全局网络信息，从而优化网络，提升网络性能  。

SDN 是当前最热门的网络技术之一，它解放了手工操作，减少了配置错误，易于统一快速部署。它被MIT列为“改变世界的十大创新技术之一”。SDN相关技术研究在全世界范围内也迅速开展，成为近年来的研究热点。2013年，SIGCOMM会议收录了多篇相关文章，甚至将SDN列为专题来研讨，带动了SDN相关研究的蓬勃发展  。