SDN在IP網絡演進中的作用分析

李虎++石榮水

摘 要：當前，web上的服務種類和服務數量越來越多，這對網絡的運行提出了更高的要求，因為可能在非常短的時間內，部分服務就獲得巨量的用戶數量和服務需求，致使網絡中的使用方式和流量模式難以預測，極大的降低網絡運行的反應速度和用戶體驗，不能快速滿足用戶需求。簡而言之，就是以往建立起來的基礎設施，已經適應不了當前的服務需求，必須要做出演進，進一步提高自身的敏捷性、智能性以及經濟性，為實現這樣的效果、達到這樣的目的，我們應當積極嘗試將SDN技術應用其中。本文基于作者自身的實際工作與學習經驗，主要就SDN在IP網絡演進中的作用進行了分析，以期能為相關工作的實踐提供參考。

關鍵詞：SDN；網絡；演進

中圖分類號：TP393.02 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）19-0049-01

當前，社會對于網絡的需求已經大大提升，傳統的網絡運行已經較難適應，為此我們必須要通過對相關技術的應用，來使傳統的IP網絡向前演進。

1 SDN的基本簡介

SDN即Software Defined Network的簡稱，中文譯為軟件定義網絡，它是當前網絡虛擬化的一種實現方式，其主要以OpenFlow技術為核心，可以將網絡設備的數據面和控制面分離開，從而對網絡流量進行更加靈活得控制，從而提高網絡流量的敏捷性、智能性，同時經濟性也較為可觀，與NFV（Network Function Virtualization，網絡功能虛擬化）聯用的話，可以使傳統的網絡運行變得更加流暢、高效。NFV具體所指的是在標準的計算機服務器以及相關的存儲和交換機設備上運行基于虛擬機的多租戶網絡功能或者應用。包括會話控制應用，如IMS，和服務控制器數據平面處理功能，如ePC，以及數據平面報文轉發功能，如以太網交換或者IP路由[1]。

2 SDN在IP網絡演進中的作用

SDN和NFV其二者是相互獨立的，可以分開獨立運行，即NFV可以實現網絡功能的虛擬化，但是不需要SDN的支持，而SDN可以實現網絡的最佳化、自動化，但是卻并不一定非要通過NFV來虛擬網絡功能，不過在現實中，其二者往往被聯合使用。就現目前的宏觀趨勢來看，SDN和NFV被應用到IP網絡當中已經成為了定勢，這是推廣、普及、應用還尚不全面。下面分三個場景，對SDN和NFV在IP網絡演進中的作用進行分析，這三個場景都是非常現實和實際的，任何運營商都可能做出對應的一個或多個選擇。

第一種場景為NFV+DCSDN，和傳統的IP網絡相比，該場景下網絡演進的主要變化，是網絡功能的虛擬化實現在集中式數據中心的NFVP中，并在數據中心，通過對SDN的使用運行，來進行虛擬功能的自動網絡連接。該場景下的數據中心，為IT和電信數據中心共同構成，其配置有IT和電信虛擬功能，其可以提供兩種主要的服務虛擬化功能，其一是網絡應用功能，如IMS，其二是網絡服務控制功能，如ePC。下面針對該場景，進行兩種不同遷移方案的探討。第一種方案是完全遷移NA，原來以物理形式存在在電信數據中心的NA，完全被虛擬的NA取代[2]；第二種是對于SC，虛擬功能進行了物理實例方面的增強，對一部分的流量進行了吸收，此時網絡中的物理實例依然被保留。和第一種方案相比，第二種方案能夠讓網絡運營商，繼續為部分具有較高網絡使用要求的業務服務，例如在LTE上運行的用戶寬帶，與此同時其還具備非常強的靈活性，可以通過虛擬實例，來按需提供彈性化、動態化的服務需求，或是直接支持吞吐量本身就較低的應用，例如在LTE上運行的M2M。對此，貝爾實驗室進行了相關的研究，通過建模獲取到的相關數據顯示，這種混合方案可以在近、中期實現最佳總擁有成本。另外，還有一種方案，其主要是實現對部分網絡功能的虛擬化，另一部分的功能依然存在于物理網元上。比如說ePC的遷移，物理存在的MME，由虛擬的進行替代，但PGW以及SGW依然保持原來的物理存在形式不懂，這種方案主要是為了逐步適應和逐步推進虛擬功能，避免突然產生的全面變革[3]。

第二種場景為NFV+SE-SDN，在這樣的場景當中，一個到數個的網絡功能，均可以通過虛擬實例被遷移到集中式數據中心，同時對業務運行的終端也進行虛擬化，SDN由一個單一數據中心擴展到自動連接虛擬業務終端和服務控制。其連接的實現，需要使用到VPN，即SD-VPN，也可以被稱為軟件定義的VPN。SE，如駐地網關功能以虛擬實例的方式部署在靠近終端用戶的本地數據中心中，它也可以部署在用戶駐地側的服務器上。這種架構可以用于為企業站點之間或者企業應用和其遠端員工之間提供安全通信。該架構也可以用于支持消費者的“虛擬CPE”應用，或者支持“網絡分片”，以便為應用或者內容提供商提供隔離的虛擬網絡。在第二種場景中，雖然SDN在終端處提供動態網絡配置，但是通過WAN的連接還是由OSS管理，甚至可能由手動進行管理。所以，在這樣的情況之下，VPN的特性以及能力依然是靜態的。

第三種場景，是基于NFV+SE-SDN的擴展，主要由SDN來對WAN進行控制，對于應用的需求，或是企業的需求，可以讓VPN進行動態的適應，這種場景為NFV+WAN-SDN。SD-VPN的需求可以一直變化，工作時段，企業網絡流量主要是實時語音和視頻通信。晚上，主要是數據備份和自動匯報系統流量。由SDN控制的WAN允許VPN在白天應對中等吞吐量、最小時延、高QoS保障等需求。而在夜晚則能應對高吞吐量、突發性強以及流量盡力等特性。在該場景中，WAN-SDN控制器配置網絡中的路由和傳輸功能，以便管理VPN的特性，包括能力、最佳路徑選擇、QoS匹配等。WAN-SDN控制器使用多種API和協議來學習網絡拓撲、狀態以及管理網絡資源，其包括但不限于OpenFlow、NetConf、SNMP、REST、CLI[4]。很容易想象出可把這種架構擴展到包含接入網，甚至是終端用戶網絡的SDN控制，以便提供真正端到端的網絡敏捷度。

3 結語

就當前的網絡服務和網絡應用發展趨勢來看，傳統的網絡運行模式已經逐漸的難以適應需求，這會降低網絡運行的反應速度和用戶體驗，因此傳統網絡運行的發展、演進已經勢在必行。SDN作為一種網絡虛擬化技術、方式，可以在傳統IP網絡的演進中發揮出重要的作用，尤其是通過與NFV的聯用、配合，可以顯著提升網絡運行的敏捷性、智能性以及經濟性，從而滿足現代網絡使用需求。

參考文獻

[1]Mark M.Clougherty，Christopher A.White，Harish Viswanathan，等.SDN在IP網絡演進中的作用[J]. 電信科學，2014，（05）：1-13.

[2]張鵬.中國聯通與華為達成SDN/NFV聯合創新 共同醞釀下一代網絡演進藍圖[J].通信世界，2015， （12）：33-34.

[3]程琦.SDN+NFV在IP網云化應用思考[J].電信技術，2016，（11）：42-44.

[4]譚金剛.SDN、NFV技術在運營商網絡中的引入思考[J].信息化建設，2016，（06）：60-61.endprint