sdn网络与传统网络区别（聚焦网络虚拟化）

本文为SDN系列第二篇，关注蛋蛋团，有更多精彩！

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文章目录

一、网络基础

1、网络组成三要素

2、网络通信三要素

3、网络设备介绍

4、家用/企业网络架构介绍

5、名词解释

二、SDN介绍

1、传统网络存在的问题

2、SDN定义

3、SDN vs 传统网络

4、SDN案例----谷歌B4

三、拓展：NVF、NV和SDN的关系

四、参考资料

二、SDN介绍

1、传统网络存在的问题

1.1 硬件升级难题

纵观网络设备的诞生，传统网络行业按需发展，即根据暴露的问题然后去研发解决这个问题。同时，网络硬件研发周期长，迭代和升级也远远跟不上软件。

在传统网络行业中，话语权是掌控在网络设备商手上的，如思科、华为、新华三等。底层对于用户来说，是完全封闭的，如同黑盒子般，无法去掌控。

1.2 网管系统的不足

传统的主流网络方案中，一般是配置网管服务器，网络设备（路由器、交换机、防火墙）和网管系统部署SNMP协议，通过网管系统对全网进行可视化拓扑发现、配置管理、链路质量检测。

然而，SNMP作为简单网络管理协议，更多侧重于网络设备的监控。而不是部署和配置。一般仅仅对IDC机房的故障进行告警，无法通过网管服务器去自动配置。

1.3 流量分配不均衡

同时，针对互联网公司的链路流量分配不均衡，也没有一个很好的解决方案，可分配均衡的一大难点，又在于流量的可视化。

1. 常规流控产品只能实现部分带宽分配可视化，常规网管系统只能实现链路故障检测，无法带宽可视化
2. 全网流量可视化是带宽智能调配的基础

1.4 网络设备本身问题

网络设备通过“网路协议”进行对话，如OSPF、BGP、MPLS、MSTP等，建立连接会通过三个步骤：邻居建立、信息共享、路径选择。

而由于大部分的网络设备采用“分布式架构”，每次交互都会根据“路径算法（如SPF算法）”选择最优的路径。

但是选择路径时，只能选择最短，不能根据流量等因素加以区分。同时，由于每个交换机都会有自己的控制器，也会消耗一部分的转发性能。

2、SDN定义

SDN：即软件定义网络，是一种网络设计理念

网络设备可以集中式管理，可编程，控制和转发分离。即可定义为SDN

SDN框架由应用层、控制层、转发层（基础设施层）组成，其中应用层提供应用和服务（网管、安全、流控等），控制层统一管理和控制（协议计算、策略下发、链路信息等）、转发层提供硬件设备（交换机、路由器、防火墙）进行数据转发

基于REST API的北向接口负责面向应用，提供网络抽象，使得网络具备软件编程的能力。南向接口主要负责面向基础设施层，主要提供Openflow流。

注意：控制层接口也属于北向接口

3、SDN vs 传统网络

第一条就不阐述了，SDN的基础。

第二条如下图。

第三条主要是SDN可以通过代码写脚本实现转发策略，如C/JAVA/Python。

第四条开放接口也很好理解，基于开放协议的方案是当前SDN实现的主流方案。

第五条网络虚拟化，即虚拟化平台是介于数据网络拓扑和租户控制器之间的中间层，为了实现虚拟化，虚拟化平台需要对物理网络资源进行抽象虚拟化，其中包括拓扑虚拟化，节点资源虚拟化和链路资源虚拟化。

4、SDN案例----谷歌B4

目的：区分高优先级和低优先级流量然后分配带宽。

说明：控制该网络的系统分为三个层次：物理设备层（Switch Hardware）、局部网络控制层（Site Controller）和全局控制层（global）。一个Site就是一各数据中心。第一层的硬件交换机和第二层的Controller在每个数据中心的内部出口的地方都有部署，而第三层的SDN网关和TE服务器则是在一个全局统一的控制器。

详解：

1. 第一层的硬件交换机是Google自己设计的。交换机里面运行了OpenFlow协议，但是它并非仅仅使用了一般的OpenFlow交换机最常使用的ACL表，而是用了TTP（Table Typing Patterns）方式，包括ACL表、路由表、Tunnel表等。但是向上提供的是OpenFlow接口。这些交换机会把BGP/IS-IS协议报文发送到Controller供Controller处理。
2. 第二层最为复杂，该层在每个数据中心出口并不是只有一台服务器，而是有一个服务器集群，每个服务器上都运行一个Controller，Google用的Controller是基于分布式的Onix Controller来改造的。一台交换机可以连接到多个Controller，但是只有其中一个处于工作状态（Master），一个控制器控制多台交换机，一个名叫Paxos的程序用来进行leader选举（即选举Master）
3. 第三层中，全局的TE服务器通过SDN Gateway从各个数据中心的控制器收集链路信息，从而掌握路径信息，这些路径被以IP-In-IP Tunnel的方式创建而不是TE最经常使用的MPLS Tunnel，通过Gateway到Onix Controller，最终下发到交换机中。当一个新业务数据要开始传输的时候，应用程序会评估该应用所需要耗用的带宽，为它选择一条最优路径（比如负载最轻的但非最短路径即不丢包但时延大），然后把这个应用对应的流通过Controller下发到交换机，从而整体上使链路带宽利用率到达最优。

三、拓展：NVF、NV和SDN的关系

先了解三个概念之间的释义。

• NVF：网络设备虚拟化
• NV：网络虚拟化
• SDN：软件定义网络

NFV是ETSI(即欧洲电信标准化协会)旨在通过采用通用硬件及在其上流行的虚拟化技术，来取代目前由电信设备厂商给运营商提供的专用硬件设备，从而降低网络建设的昂贵成本支出。NFV的目标就是通用服务器替代专用电信设备（路由器、交换机等）。

NV是云计算发展所必然产生的技术，即针对公有云中快速部署、自动化以及自服务成了必然的需求：

• 多租户隔离
• 单租户的不同应用之间安全性要保障
• 根据云平台的应用要求配置网络策略，同时迁移时自动转移策略。

SDN中即虚拟化平台是介于数据网络拓扑和租户控制器之间的中间层，为了实现虚拟化，虚拟化平台需要对物理网络资源进行抽象虚拟化，其中包括拓扑虚拟化，节点资源虚拟化和链路资源虚拟化。

总结：SDN = NV > NVF

即云计算的虚拟网络利用SDN的思想，同时，SDN针对是面，而NVF针对的是点，在未来，SDN与NFV都是大势所趋，可能会出现在Controller控制下用通用服务器作为网元形成的网络，既实现了SDN，又是NFV。

四、参考资源

1、51CTO课程————《SDN从入门到精通》

2、《Google数据中心B4网络具体实现》

3、漫谈SDN，NFV与NV

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