SDN数据平面

1.传统网络数据平面

1.1 数据包的处理流程

1.2 数据的转发处理的特点

2. SDN数据平面架构

2.1 OF交换机的转发模型

3. PISA架构

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1.传统网络数据平面

传统网络交换设备的功能架构主要由控制平面和数据平面组成，它们在物理上是紧密耦合的；在逻辑上是相互独立的，运行于独立的处理器或板卡。

数据平面的主要任务是执行网络的控制逻辑，如解析数据包头或转发数据包到某些端口。数据平面对数据包的处理主要通过查询由控制平面所生成的EIB表来完成。

1.1 数据包的处理流程

数据包从入端口进入后，主要经过拆封与解析、转发策略匹配贺转发调度等处理阶段，然后被转发到相应的输出端口。

1.2 数据的转发处理的特点

首先它是协议相关的，比如某一设备的数据平面只能对某几种特定协议的数据包进行解析。其次，网络设备的功能模块在网络生产时就已经固定的，只支持优先的用户配置，不支持用户进行编程自定义，比如二层表只能完成MAC地址表的学习与查找处理，三层表只能完成IP地址的学习与查找处理。

2. SDN数据平面架构

从数据包处理流程上来看，理想中的SDN数据平面与传统数据平面是一致的。主要的变化在于：第一，在该SDN数据平面中，包处理流程中的所有模块，包括解析、转发和调度都是可编程、协议无关的；第二，传统网络设备中的二层或三层转发表被抽象成流表。

2.1 OF交换机的转发模型

在该转发模型中，OF交换机将传统网络数据平面中的各种查找表抽象成一种通用的流表结构，同时将数据转发处理抽象成通用的匹配-动作过程（Match-Action过程）。每个流表可以实现用户定义的网络处理功能，从而实现可编程的数据转发处理。

OF交换机通用转发模型是现有通用可编程数据平面中的代表。目前，主流厂商的SDN物理交换机和主流的虚拟交换机Open vSwitch都实现了对OF的支持。但是OF交换机模型并未实现协议无关的转发，也不支持对数据包解析逻辑进行编程，因此还无法达到理想的通用可编程转发模型的要求。

3. PISA架构

在PISA（通用可编程转发模型）架构中，首先在数据包到达后，由可编程解析器解析，再通过入口侧一系列的匹配-动作阶段，然后经由队列系统交换，再由出口匹配-动作阶段再次处理，最后重新组装发送到输出端口。

与OF架构相比，该架构有两个主要的不同。第一，设计了可编程解析器，实现了协议无关的数据包协议解析处理，改进了OF交换机在支持新网络协议方面的不足；第二，在入口和出口分别设计了匹配-动作逻辑，而且匹配-动作逻辑是通过支持通用数据包处理指令集的计算逻辑单元来实现的。解析器和匹配动作单元只有在被编程后，才能做具体的数据包处理工作。PISA芯片在没有配置前，不会实现任何的数据平面协议，所以说PISA是协议无关的架构