SDN網絡發展的探討

李 冉

（云南廣電網絡集團有限公司，云南 昆明 650106）

1 網絡正在發生變革

1.1 IT的發展

IT服務自產生以來，一直在不斷優化和發展。大概每隔15年都會發生一次演變。新需求和創新技術的結合，使得計算方式不斷發生根本性的變化。從1950年的大型主機到1960年的小型計算機的出現，再到1980年PC/客戶端服務器時代發展到1990年的互聯網時代，直至2010年的虛擬化時代。虛擬化時代表現為整合與抽象，即把原來計算和存儲功能一體的設備通過軟件將計算和存儲功能剝離，形成虛擬化的計算和存儲，從而提高了資源效率和靈活性。

在PC/客戶端服務器時代，關注的是個體；當互聯網出現并日趨成熟時，是通過互聯網聚合資源；虛擬化時代則表現為聚合資源的自動分配以及自助分配和供應。通過收集和分享閑置的資源，用戶需要多少資源就用多少資源，使用多少資源就付多少錢，通過這種彈性的能力和按需計費的方式，有效幫助用戶降低運維成本。

1.2 傳統網絡

傳統網絡設備的硬件和軟件系統由設備廠商同時提供，天生“軟硬件一體化”的格局。路由器、交換機都預先安裝有軟件系統并通過其進行控制和業務轉發，網絡所有的復雜性和不可靠性都是由于拓撲過多。

同時，傳統網絡部署業務，需要依賴網絡管理者思考后，將網絡需求翻譯成設備配置部署到設備（設備可能涉及不同廠家的上千臺設備）。這樣做必然帶來諸多弊端。首先是工作量非常大，同時需要熟練掌握每個設備廠家的網絡操作系統。第二，網絡的優良程度依賴于網絡技術者的能力高低。第三，當網絡頻繁變化、新業務快速疊加的時候，網絡將變得極其復雜，難以控制和管理。

1.3 網絡的變革

IT向智能動態可調配的方向發展時，網絡也隨之發生改變。網絡技術是虛擬化的基礎。在虛擬化時代，網絡追求的不僅是互聯互通，而是通過創新，奉獻給虛擬化嶄新的網絡服務。而變化的最終目的是無論計算和存儲環境怎么變，都可以用一個可變的網絡環境對接。讓網絡能夠快速、靈活地為業務服務，同時降低網絡成本，使用更少的資源達到更高的效率。

虛擬化為計算和存儲帶來革命性變化的同時，網絡的進程已經滯后。由于必須單獨對每臺網絡設備進行配置，網絡已無法滿足虛擬化所要求的快速變更。

2 網絡的演進

從網絡設備提供商基于特定的軟硬件設備的網絡，演變到軟硬件解耦。解耦后軟件定義了設備的功能與特性；解耦后硬件專注數據轉發，物理硬件虛擬為資源池，可按需靈活分配和調度。演進后的網絡不僅可以規?；少復ㄓ镁W絡設備，使硬件成本大幅降低；還能減少設備種類和專用軟硬件系統平臺，進而簡化運維管理，使業務的上線和測試變得更加簡單和快捷。不僅打破傳統封閉電信設備軟硬件一體化的模式，使軟件硬件各付其責，各擅其長，有利于形成更廣泛和開放的網絡生態系統，并促進了網絡和業務的創新。

網絡虛擬化、IT化和軟件化。以軟件為中心，動態可調，進一步扁平化，從而達到理想的一網一設備（即把一個網虛擬化成一個設備），通過開放的軟件系統，可以對網絡中不同品牌、不同類型的網絡設備進行統一的管理和控制，降低了網絡的復雜度，有利于全局優化。網絡的部署完全虛擬化，設備間的連線也是虛擬化的邏輯關系，任意創建任意更改，而無需對底層的交換機、路由器等硬件做任何變動，減少設備種類和專用軟硬件平臺，大幅降低硬件成本，簡化運維管理，還可提升業務部署能力。

網絡從傳統網絡到軟件定義網絡（SDN）的演進。在節省大量資金成本的同時，網絡結構調整的周期也將大大縮短，變為以分鐘而不是以天、周或月計數，網絡實現低成本、高效率，并隨需提供創新的服務[1-3]。

3 SDN網絡演進面臨的桎梏

3.1 網絡人員方面

網絡存在至今，網絡專業人員都在網絡各個領域發揮著重要作用。一般而言，網絡專業人員是唯一了解復雜的網絡世界的人員之一，SDN和資源池將會改變這種限制，其帶來的快速彈性和必然的自動化將擺脫網絡對于專業人員的依賴。快速彈性意味著綜合自動化，每構建一個網絡，不再需要手動配置業務，一旦網絡自動化運營，一些網絡角色和職責將會逐漸消失或轉移。所以在分配物理網絡資源方面有著幾十年經驗的網絡專業人員，必須要意識到傳統獨立網絡結構、物理連接和數據包轉發的網絡正在發生著顛覆性的變化，軟件系統正逐步掌控網絡的控制權，必將引發快速彈性和必然的自動化。他們現在也需要開始學習掌控虛擬網絡和物理網絡。在網絡的變革到來前，每個人必須能夠坦然地面對一個新的軟件定義網絡環境。

3.2 網絡部署方面

目前階段，SDN部署仍面臨挑戰。首先，據報道網絡運營商關注點在移動網絡能力分配、光傳送網、智能管道的建設方面，此部分建設不可能在短時間內完成全網部署。其次，在大型數據中心有數千計網絡設備，在大型電信網有數百萬臺不同類型設備，這樣大規模網絡對于設備的集中管理、配置和故障定位復雜程度不言而喻，尤其對于大規模電信網，仍面臨軟件的復雜性和有效性挑戰。再次，對于現網長期留下來的不同廠家和不同種類的老系統、老設備在保證功能、性能和支持業務的方面來看，從現有硬件平臺向虛擬化網絡的過渡，仍面臨著平滑演進、兼容性和長期共存的挑戰。而變革網絡引發的工作量也令人望而卻步。最后，還將面臨廠家本能的抵制。目前90%的網絡設備市場被思科、華為、Juniper這些有自主研發、生產芯片能力的設備廠商所占據，這些廠商目前還沒有形成高度的共識，但對SDN全網部署可能帶來的產業價值重組很敏感，進而更關注網絡功能虛擬化（NFV）的研發推廣。

3.3 標準化方面

在標準化上，由互聯網公司和軟件公司主導的軟件定義網絡及OpenFlow技術的標準化，強調設備控制與轉發分離，以實現轉發設備的標準化和開放化；IETF中定義的SDN網絡架構重點強調的是設備的可編程性，即開放北向API接口，為用戶創新提供有力保證。而電信背景濃厚的ITU-T主要面向SDN功能需求和網絡架構的標準化。不同的利益集團對SDN在標準化上的出發點不同，SDN標準化進程仍有待破局。

3.4 各方利益分歧

任何技術從出現到成熟的整個過程都將沿著曲線前進，SDN領域也不例外。市場利益復雜化，現階段SDN正處于發展的初期，各參與方對于產業架構重組有著不同的利益和目的：

1）新興互聯網服務商雖希望通過SDN來獲取商業機會，而傳統大型廠商對市場份額和標準的影響力卻不容低估，真正有能力進行全網部署的互聯網服務商并不多。

2）各廠商發布的SDN解決方案千差萬別，行業中要推進相對統一的SDN標準，實現各廠商產品相互兼容，還需要一個長期的過程。

3）網絡運營商并不希望通過SDN立即全面部署來顛覆自身的產業定位，但可以通過SDN為智能管道的發展提供新的選項，同時利用SDN局部提升網絡的優化和高效管控能力，降低網絡建設與運維成本，還可以利用SDN來推動和網絡能力深度結合的業務應用創新[4-6]。

4 SDN初期適用環境

即IP之后，SDN成為新一代能夠改變世界的網絡技術之一。通過改變網絡自身的管理、控制方式，集中化的管控實現網絡效率的提升，包括承載效率和運營效率。再者是軟件驅動網絡，通過開放網絡，實現網絡提供者（運營商）和網絡使用者的共存共融。最后，要能從SDN獲益，還要求最終用戶具有強大的開發實力。

SDN尚處于發展的初級階段，技術是多廠商網絡控制，缺少全設備控制標準。適用于規模不大，單一運營主體的網絡環境，此時網絡、選路策略由一個主體運營決定，不易引起利益沖突。在選擇SDN適用環境時首選在小范圍、相對獨立的網絡內應用，如企業的辦公網、數據中心內部網絡、城域網絡的業務邊緣等。對廣電而言，初期的適用環境比較適于CDN、政府和企業大客戶等專線業務，同時可將其視為人才的培訓和操練環境。

第一，CDN網絡環境特點為數據流量密集、突發性強、區域相對獨立、業務需求簡單、網絡規模不大。網絡轉向成云網絡的時候，網絡架構將要以現有的交換機為核心，轉向未來以CDN為核心的新架構，會對網絡的調整非常頻繁，這時候就可以通過SDN技術的引入以天實現以前以月為單位的工作量，以前以年為單位實現的新業務的上線現在通過周實現快速滿足，所以從CDN這塊切入最合適。

第二，政府和企業大客戶等專線業務特點為網絡獨立，對數據流量的可管理性和安全性有著更高的要求。SDN轉發與控制分離的架構可使得企業網絡更加簡化，層次更加清晰，并實現網絡的優化和高效的管理，提高網絡的智能性、管控能力和安全性，還大幅降低網絡建設與運維成本。當有新的業務或需求產生時，僅需對遠端接入節點進行遠程配置即可實現，這樣不僅大大加快了業務的部署速度，還降低了業務開通成本。

[1] 鐘朝光.SDN的應用價值分析[J].計算機光盤軟件與應用，2013（14）：289.

[2] 王明昊.淺談SDN—軟件定義網絡與OpenFlow技術[J].數字技術與應用，2013（3）：245.

[3] 林闖，賈子驍，孟坤.自適應的未來網絡體系架構[J].計算機學報，2012（6）：1077-1093.

[4] 呂博.網絡虛擬化資源管理架構與映射算法研究[D].北京：北京郵電大學，2011.

[5] 王淑玲，李濟漢，張云勇，等.SDN架構及安全性研究[J].電信科學，2013（3）：117-122.

[6] 郭春梅，張如輝，畢學堯.SDN網絡技術及其安全性研究[J].信息網絡安全，2012（8）：112-114.