SDN技术

什么是SDN

上篇文章讲解了SR技术，里面提到了SDN
今天我们就来讲解一下，什么是SDN
SDN全称Software Defined Network
即软件定义网络

传统网络

在讲SDN诞生之前
这里还要回到我们传统的网络中

【1】传统网络：

如上图所示，在传统网络中，我们设备集成了转发、控制、管理三个平面，稍后分别解释这几个平面是干啥的，然后这几个平面在传统网络中又是紧紧耦合，响应分布控制，协同工作这个架构

转发平面

转发平面主要是负责数据交换
实现业务模块之间交换功能
举个例子，就比如我们的交换机
单看他的转发平面，就是处理各各端口数据的转发

控制平面

控制平面主要负责系统中的协议处理、包括路由运算、转发控制、业务调度、流量统计等
其中，我们的转发表项，都是由控制平面提供的

管理平面

管理平面主要负责系统运行状态的检测，比如日志、告警、设备登录之类的，对维护人员提供一个设备管理维护管理渠道

【2】传统网络缺点：

传统网络中，这几个平面紧紧耦合，在大规模组网之后的缺点就一一暴露出来：

运维管理难

网络管理非常困难，当设备数量达到一定规模时，维护庞大的控制协议时会变得非常复杂，你可以想想一下
一个大型的OSPF网络，需要调整要登录多少设备，修改多少内容，修改之后的收敛计算调优等，都是个问题

业务部署慢

这个缺点在大规模数据中心内尤其显著
当新开业务时，需要对大量的设备做配置修改，效率及其之低
如果要调控流量策略也一样的道理

系统复杂

IP技术也在随着时间在逐步发展
而我们的设备也同样需要适配新技术
升级设备，支持其新技术又是一大痛点

SDN的诞生

为了解决传统网络中出现的痛点
引入了SDN的概念，通过将网络设备的转发与控制平面进行分离
将控制平面集中到独立的设备上，充当控制器，使用控制器来主导设备进行数据转发，也就是解耦，转发控制分离
为了实现这些，又引入了OpenFlow协议作为控制器与网络设备之间的交互标准

就如上图所示，SDN就是诞生于OpenFlow协议
OpenFlow网络又是由OpenFlow交换机、OpenFlow Controller控制器两者组成，他们之间通过OpenFlow Channel也就是OpenFlow通道进行链接

OpenFlow交换机

支持并运行了OpenFlow协议的交换机或者网络设备
他主要是承接数据报文的转发
这里的转发就是根据控制器下发的流表Flow Table进行转发
就如上图所示的一样

OpenFlow流表

这就是一个标准的流表组成，没个流表包含多个表项，每个表项就是一项转发规则，并且流表由7个字段组成：匹配字段、优先级、计数器、指令、计时器、Cookie、标识
对于数据转发比较重要的两个关键字段是匹配字段&指令

匹配字段

用于区分不同类型的数据分组，用来对不同的数据流，执行不同的指令
可以看上面的流表图
他可以自定义将传统网络中数据的五元组信息，以及一些协议加入到匹配字段域内

指令

用来标识匹配成功后，需要执行的动作命令
比如定义报文出接口、或下一条

优先级

这个定义了流表之间的匹配顺序
优先级越高越优先

计数器

用来统计有多少个报文匹配了对应的流表

计时器

用来记录流表项的超时时间

Cookie

用来标识由控制器下发的流表项

标识

用来标识改变流表的管理方式

传统网络与SDN比较

传统网络

传统网络中，设备间通过路由协议交互，生成路由表、MAC表之类的控制平面信息，而转发平面根据控制平面生成的转发表项，进行二三层转发

SDN网络

SDN网络中，设备之间不再交互控制信息
而是由SDN控制器下发对应的控制信息至网络设备
设备根据流表信息，进行二三层转发

SDN的特点

可以参照如上图来理解
总结下来有以下4点转控分离、开放可编程接口、集中化网络控制、网络业务自动化控制

转控分离我们这就不多说了，上面有提到

开放可编程接口

SDN控制器对接网络设备使用的接口标准
可以根据这些API定义出丰富的网络功能和编排能力

集中化网络控制

控制层面集中在控制器上，全范围控制整个网络的设备

网络业务自动化控制

将网络设备集中化管理之后，可以根据开放的接口，开放多种自动化工具，让其业务部署更加方便快速

SDN网络架构

可以参考如上图所示
目前SDN网络是大势所趋
目前新型城域网也引入该项技术
SBI南向接口就是提供与控制器建立链接交互的协议，除了OpenFlow之外还有NetConf、SNMP、OVSDB等等
NBI北向接口就是控制器与其他应用层应用之间的对接接口，控制器自身还可以提供API，共其他应用程序进行调用，实现丰富的生态