軟件定義網(wǎng)絡（SDN）任重而道遠

　　目前，為了解決IP網(wǎng)絡面臨的網(wǎng)絡地址空間不足、服務質(zhì)量難以保證、安全可信機制缺乏、網(wǎng)絡管控能力差等問題，未來網(wǎng)絡研究人員一方面積極研究新型網(wǎng)絡體系結構和關鍵技術，試圖解決這些問題，目前雖然研究方向眾多，但并未形成清晰的、共識的技術路線；另一方面，在技術路線不清楚，新方案層出不窮的情況下，有必要建立一個超大規(guī)模的未來網(wǎng)絡新技術的試驗驗證環(huán)境（試驗網(wǎng)絡），在這個試驗網(wǎng)絡上靈活地為各種技術方案提供資源獨立的試驗環(huán)境，從而孵化出優(yōu)選技術。美歐等國分別建立了GENI和FIRE網(wǎng)絡，目的就在于此。在試驗網(wǎng)絡建設過程中，設計人員希望能夠在網(wǎng)絡節(jié)點上靈活的控制和部署路由協(xié)議，實現(xiàn)高效的轉發(fā)，因此形成了越來越強烈的、實驗網(wǎng)節(jié)點上控制平面和轉發(fā)平面分離的需求。通過控制平面的分離，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡控制功能的智能和集中，以及網(wǎng)絡轉發(fā)功能的協(xié)議無關和高效。

　　在實驗網(wǎng)節(jié)點上控制平面和轉發(fā)平面分離的情況下，每出現(xiàn)一種新的網(wǎng)絡體系結構和解決方案，就可以在實現(xiàn)節(jié)點上以軟件的形式來設計和配置，快速實現(xiàn)新的網(wǎng)絡形態(tài)，高效支持網(wǎng)絡技術創(chuàng)新與驗證。

　　除了上述三種SDN需求以及對應的三類專家以外，還有一些專家將SDN理解為統(tǒng)一智能網(wǎng)管，致力于實現(xiàn)一個網(wǎng)管系統(tǒng)可以統(tǒng)一、智能地管理多臺網(wǎng)絡設備的目的，如在LTE的部署中可以在IP RAN的設計中，通過一個綜合網(wǎng)管系統(tǒng)來配置和管理多臺簡化邊緣路由器，從而提高網(wǎng)絡策略部署效率。但是這種理解，是把管理平面從控制平面和數(shù)據(jù)平面中分離，不是控制平面和轉發(fā)平面的分離，不應理解為是SDN技術。

　　二、“正本清源”SDN

　　上面分析了SDN的三種發(fā)展需求，綜合來看，這些需求所追尋的都是網(wǎng)絡“開放”的理念。

　　網(wǎng)絡的開放是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，不但能夠帶來相應設備和網(wǎng)絡的高效，而且可以進一步細分產(chǎn)業(yè)鏈，帶來新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇。當年，機械零件之間的“開放”，實現(xiàn)了零件之間的標準互換，細化了機械加工的產(chǎn)業(yè)鏈，提高了成品機械的生產(chǎn)效率，極大地推動了工業(yè)革命的發(fā)展。在網(wǎng)絡通信領域，通過SDN技術可以實現(xiàn)類似的期待。

　　在數(shù)據(jù)設備內(nèi)，可以概括為兩個平面，如下圖所示：

　　從網(wǎng)絡開放性的角度來理解SDN，我們可以把SDN分為三個類別，每個類別之間的開放性是遞增的關系：

　?。?）開放控制層北向接口的SDN（可以簡稱為SDN-N）

　　這種思路研究數(shù)據(jù)網(wǎng)絡開放控制面與業(yè)務應用之間的北向接口，向上提供資源抽象，實現(xiàn)軟件可編程控制的網(wǎng)絡架構。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中控制層北向接口的開放有利于互聯(lián)網(wǎng)應用服務感知數(shù)據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)、優(yōu)化業(yè)務應用設計、改善用戶業(yè)務體驗，因此得到了互聯(lián)網(wǎng)服務提供商的支持。北向接口開放性研究發(fā)端于5年前的P2P研究熱潮，為了實現(xiàn)P2P流量優(yōu)化與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡流量調(diào)度之間的協(xié)調(diào)，IETF啟動了ALTO、DECADE等多個工作組，隨著P2P熱度的消退，這些工作的研究進展緩慢，但是SDN的升溫為這個研究方向注入了新的活力。但是研究北向接口的開放性，主要是要抽象不同業(yè)務應用的共性特征，及其對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的承載需求，但是業(yè)務應用的多樣性使得這項工作目前進展并不順利。

　　（2）開放控制層南向接口的SDN（可以簡稱為SDN-S）

　　這種思路就是大家通常理解的SDN，即數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中控制平面與數(shù)據(jù)平面的分離。目前比較熱的ONF的Openflow協(xié)議和IETF的Forces協(xié)議都是工作在這個層面的，都是定義控制平面與數(shù)據(jù)平面分離后，兩者之間的通信協(xié)議。Openflow與Forces協(xié)議的不同點在于：Openflow所面對的轉發(fā)設備硬件假設只支持十元組，Openflow可以針對十元組做各種轉發(fā)規(guī)則的配置；而Forces假定所面對的轉發(fā)設備硬件是協(xié)議無關的，F(xiàn)orces可以以XML語言的格式來任意定義底層轉發(fā)設備的處理邏輯。協(xié)議無關的轉發(fā)設備目前也成為了研究的熱點，要做到協(xié)議無關，需要硬件具備眾多的功能，看似十分困難的工作，但是一些芯片廠商和設備廠商已經(jīng)研發(fā)出了協(xié)議無關的轉發(fā)產(chǎn)品，是