软件定义网络（SDN）

软件定义网络（SDN）是一种旨在使网络灵活且灵活的架构。SDN的目标是通过使企业和服务提供商能够快速响应不断变化的业务需求来改善网络控制。

在软件定义的网络中，网络工程师或管理员可以从集中控制台调整流量，而无需触摸网络中的各个交换机。无论服务器和设备之间的具体连接如何，集中式SDN控制器都会指示交换机在任何需要的地方提供网络服务。

此过程远离传统网络体系结构，在该体系结构中，各个网络设备根据其配置的路由表做出流量决策。

SDN架构

SDN架构的典型表示包括三层：应用层，控制层和基础设施层。

毫不奇怪，应用程序层包含组织使用的典型网络应用程序或功能，其中包括入侵检测系统，负载平衡或防火墙。在传统网络使用专用设备（例如防火墙或负载平衡器）的情况下，软件定义的网络将设备替换为使用控制器来管理数据平面行为的应用程序。

SDN架构将网络分为三个可区分的层，通过北向和南向API连接。

控制层代表集中式SDN控制器软件，充当软件定义网络的大脑。该控制器驻留在服务器上，管理整个网络中的策略和流量。

基础设施层由网络中的物理交换机组成。

这三个层使用相应的北向和南向应用程序编程接口（API）进行通信。例如，应用程序通过其北向接口与控制器通信，而控制器和交换机使用南向接口（例如OpenFlow）进行通信-尽管存在其他协议。

目前，控制器的北向API没有正式标准将OpenFlow与一般南向接口相匹配。鉴于其广泛的供应商支持，OpenDaylight控制器的北向API很可能随着时间的推移而成为事实上的标准。

SDN如何运作

SDN包含多种类型的技术，包括功能分离，网络虚拟化和通过可编程性实现的自动化。

最初，SDN技术专注于将网络组网控制平面与数据平面分离。当控制平面决定数据包应如何流经网络时，数据平面实际上将数据包从一个地方移动到另一个地方。

在传统的SDN场景中，数据包到达网络交换机，交换机专有固件内置的规则告诉交换机转发数据包的位置。这些数据包处理规则从集中控制器发送到交换机。

交换机（也称为数据平面设备）根据需要向控制器查询指导，并为控制器提供有关其处理的流量的信息。交换机将沿同一路径发送到同一目的地的每个数据包以完全相同的方式处理所有数据包。

软件定义的网络使用有时称为自适应或动态的操作模式，其中交换机向没有特定路由的数据包发出路由请求到控制器。此过程与自适应组网路由分开，自适应路由通过基于网络拓扑的路由器和算法发出路由请求，而不是通过控制器。

SDN的虚拟化方面通过虚拟覆盖发挥作用，虚拟覆盖是物理网络之上的逻辑上独立的网络。用户可以实现端到端覆盖以抽象底层网络和分段网络流量。这种微分段对于具有多租户云环境和云服务的服务提供商和运营商尤其有用，因为他们可以为每个租户提供具有特定策略的单独虚拟网络。

SDN的好处

使用SDN，管理员可以在必要时更改任何网络交换机的规则 - 优先级，优先级排序甚至阻止特定类型的数据包，并具有精细的控制和安全级别。这在云计算多租户架构中尤其有用，因为它使管理员能够以灵活且高效的方式管理流量负载。从本质上讲，这使管理员能够使用较便宜的商品交换机，并且比以前对网络流量拥有更多控制权。

SDN的其他好处是网络管理和端到端可见性。网络管理员只需处理一个集中控制器即可将策略分发给连接的交换机，而不是配置多个单独的设备。此功能也具有安全优势，因为控制器可以监控流量并部署安全策略。例如，如果控制器认为流量可疑，则可以重新路由或丢弃数据包。

SDN还虚拟化以前由专用硬件执行的硬件和服务，从而减少了硬件占用空间和降低运营成本。

此外，软件定义的网络有助于软件定义的广域网（SD-WAN）技术的出现。SD-WAN采用SDN技术的虚拟覆盖方面，在整个WAN中抽象组织的连接链接，并创建一个虚拟网络，可以使用控制器认为适合发送流量的任何连接。

SDN面临的挑战

安全性既是SDN技术的优势，也是其关注点。集中式SDN控制器呈现单点故障，如果是攻击者的目标，则可能证明对网络有害。

具有讽刺意味的是，SDN面临的另一个挑战是网络行业中没有确定的软件定义网络定义。不同的供应商提供各种SDN方法，从以硬件为中心的模型和虚拟化平台到超融合网络设计和无控制器方法。

一些网络计划经常被误认为是SDN，包括白盒网络，网络分解，网络自动化和可编程网络。虽然SDN可以从这些技术和流程中受益并使用，但它仍然是一项独立的技术。

SDN技术在2011年左右出现了很多炒作，当时它与OpenFlow协议一起被引入。从那时起，采用率相对较慢，特别是在网络较小，资源较少的企业中。此外，许多企业认为SDN部署的成本是一个威慑因素。

SDN的主要采用者包括服务提供商，网络运营商，电信和运营商，以及Facebook和谷歌等大公司，所有这些公司都拥有应对新兴技术的资源。

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　域浪网络编辑部

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2018.10.16