2.2 软件定义网络的核心思想

一、SDN 的核心思想（解耦）

指的是，将数据平面和控制平面分离，主要是为了解决数据平面和控制平面耦合导致的问题。

控制平面：
负责上层的控制决策。

数据平面：
负责数据的转发。

二者遵循开放接口进行通信。

传统网络中的数据平面：
二层交换机，基于 MAC 地址表进行转发。
路由器，基于路由表进行转发。

各种转发表由设备的控制平面基于不同的策略生成的。

解耦的优势：
SDN 将网络设备的控制平面集中到了控制 Controller，网络设备仅保留转发功能。
可以通过软件实现，灵活的控制面功能，满足用户的个性化需求。
硬件只需要负责转发，只需要简单通用即可。

存在的挑战：

• 控制平面的服务能力称为网络性能的瓶颈。
  解决办法：部署多个分布式的控制器。
• 多个控制器如何交互路由信息，保持分布式节点状态的一致。
• 控制平面响应延迟，导致数据平面可用性问题，可能出现延迟。

二、SDN 的核心思想（抽象）

SDN抽象类似于计算机操作系统抽象

1. 转发抽象
   就是将数据平面的抽象成通用的转发模型，比如，OpenFlow 的交换机模型。转发行为与硬件无关，各种转发表项，如 MAC 地址表，路由表，MPLS 标签，ACL 控制访问等抽象为统一的流表。

   
   
   OpenFlow 的交换机模型

2. 分布式状态抽象
   控制层将设备的分布状态，抽象为全局的网络视图，从而实现逻辑的控制。

抽象功能：
可通过网络操作系统（NOS）来实现，主要有两方面的功能：
实现下发控制命令；
收集设备和链路状态，为上层应用提供全局网路视图，

3. 配置抽象
   网络行为的表达可通过编程语言实现，基于简化抽象模型，将抽象配置映射为物理配置。

传统配置方式：
命令行配置；
网络管理协议接口，编写简单的脚本。

SDN 配置方式：
利用控制器提供的配置API（Python，C++，java等编程工具）。
基于控制层提供的全局网络视图，而不是单个设备的编程。
overylay 网络同样体现出抽象的思想，应用程序不需要考虑底层网络实现。

三、SDN 的核心思想（可编程）

SDN 提供了开放的可编程接口，

传统网络管理接口：
命令行，网管协议，SHELL脚本，Python脚本。
属于一种初级的网络编程方式。

网络可编程探索：
主动网络：开放网络节点的编程接口；用户数据上根据用户需求执行相应的计算。
4D 架构：将网络划分为四个平面，数据平面，发现平面，扩展平面，决策平面。

SDN 的可编程接口：
北向接口：RESET API；JAVA API；
南向接口：OpenFlow，OF-Config，NETCONF，OVSDB。
东西向接口：负责多控制器或与外部组件之间的通信，还在研究阶段，没有统一标准。
SDN数据平面可编程：
INTEL，高性能的网络数据处理框架。
斯坦福大学，数据平面可编程语言 P4。