SDN关键技术_综述
计算机网络中的SDN技术
计算机网络中的SDN技术随着计算机网络技术的迅猛发展，SDN（Software Defined Networking）技术逐渐走进人们的视野。
SDN是一种新型的网络架构，它将网络控制平面与数据平面进行了分离。
SDN技术的出现，为网络管理和优化提供了更高效、更灵活的解决方案。
本文将从SDN的定义、特点、架构、应用和发展趋势等方面进行综合介绍。
一、 SDN技术的定义SDN指的是软件定义网络，它是一种网络架构，主要解决的是现有网络架构中面临的诸如网络繁琐、设备复杂难管理、负载不均衡、网络策略不能灵活配合等问题。
SDN技术的核心思想是将网络的控制平面与数据平面进行分离，控制平面通过编程实现，数据平面则由网络交换机实现，这样可以更好地解决网络管理和优化问题。
二、 SDN技术的特点1. 无侵入性SDN技术是一种基于软件的网络技术，不需要更换现有网络设备，可以无缝地集成到现有网络系统中，不会对现有网络造成任何影响。
2. 可编程SDN技术的控制平面是通过编程实现的，可以根据业务需求进行灵活配置和扩展。
这就意味着，网络管理员可以根据不同的业务需求进行编程，将控制平面和数据平面分离，实现网络资源的高效管理和应用优化。
3. 高可靠性SDN技术采用分布式控制方式，即控制器上下发的指令可以被多台交换机同时识别和处理，从而保证网络的高可靠性和高可用性。
4. 灵活性SDN技术可以实现对网络流量的灵活控制和调度，从而提高网络的灵活性和效率。
网络管理员可以根据不同的流量特征，优化网络流量调度，避免网络拥塞和流量滞留。
三、 SDN技术的架构SDN技术的架构包括三个主要组成部分：控制器、数据平面和应用层。
控制器是SDN网络的核心，它负责网络的整体管理和控制。
控制器可以通过编程来实现网络的控制和配置。
数据平面是指网络中的交换机、路由器等网络设备，它们负责实现数据的传输和路由。
应用层是指各种网络应用，如网络流量控制、安全管理、负载均衡等。
SDN核心技术概述
SDN核心技术概述SDN (Software-Defined Networking) 是一种网络架构和管理方法，通过将控制平面与数据平面分离，可以实现灵活、可编程和可自动化的网络配置。
在传统的网络中，网络控制和数据转发是紧密耦合的，这限制了网络的可扩展性和灵活性。
而SDN通过集中的控制器以及抽象的网络视图来管理整个网络，使得网络的管理和配置变得更加简单，并且可以根据应用的需求进行灵活的网络调整。
1.控制平面和数据平面的分离：传统网络中，路由器和交换机既承担控制平面的任务，也承担数据平面的任务。
而在SDN中，网络设备的数据平面只负责简单的数据转发任务，而控制平面则由集中的控制器来负责，控制器通过和网络设备进行通信，来下发控制指令和策略。
这种分离使网络管理变得更加灵活和可编程。
2. OpenFlow协议：OpenFlow是SDN中的一个重要协议，它定义了控制器和网络设备之间的通信接口。
通过OpenFlow协议，控制器可以向网络设备下发流表中的流转发规则，并实时获取网络设备的状态和统计信息。
OpenFlow协议的出现，使得不同厂商的网络设备可以与同一个控制器进行交互，这大大简化了网络的管理和配置。
3.软件定义网络架构：SDN采用了分层的架构，从下到上分别是：物理基础设施层、网络设备控制层、网络应用层。
物理基础设施层负责物理网络设备的管理，网络设备控制层负责网络设备的控制和管理，网络应用层则是基于网络控制层提供的功能开发各种网络应用，如负载均衡、流量监测等。
这种分层架构使得网络的管理和配置更加模块化和可扩展。
4.网络编程接口和虚拟化技术：SDN提供了丰富的网络编程接口，使得开发人员可以通过编程的方式对网络进行灵活配置和管理。
同时，SDN还利用虚拟化技术，将物理网络资源划分为多个虚拟网络，使得不同租户之间的网络可以互相隔离。
这种虚拟化技术可以提高网络资源的利用率，并且使网络更加灵活和可定制。
5.网络智能和自动化：SDN可以通过集中的控制器来收集和分析网络设备的状态和统计信息，从而实现网络的智能化和自动化。
SDN关键技术-综述
SDN关键技术及趋势摘要:随着信息通信技术中大量新型业务(如移动互联网、社交网络、云计算和大数据)的出现，未来网正面临着新的挑战,而随时访问性，高带宽，动态管理是至关重要的.然而，基于专有设备手动配置的传统方法是繁琐且易出错的，而且他们不能充分利用网络基础设施的能力。
最近，软件定义网络（SDN)已经被称为未来互联网最有前途的解决方案之一。
SDN具有两个显著的特点，包括控制平面从数据平面中解耦并且为网络应用程序开发提供了可编程性.因此，SDN被认为能提供更有效的配置，更好的性能和更高的灵活性以适应创新的网络设计。
本文总结了SDN活跃研究领域的最新进展.我们首先通过介绍SDN的起源提出一个普遍接受的SDN定义。
然后我们简要的介绍了SDN逻辑架构及其技术特征。
接着详细介绍了SDN关键技术及其相关领域的研究成果。
最后我们描述了我们将来面临的挑战和SDN的发展趋势。
关键词：软件定义网络; OpenFlow；关键技术；Key technologies and Development of SDNAbstract：Emerging mega—trends (e.g.，mobile, social，cloud，and big data）in information and communication technologies （ICT）are commanding new challenges to future Internet，for which ubiquitous accessibility，high bandwidth，and dynamic management are crucial。
However，traditional approaches based on manual configuration of proprietary devices are cumbersome and error-prone，and they cannot fully utilize the capability of physical network infrastructure。
软件定义网络SDN文献综述
软件定义网络SDN研究文献综述1.引言现有的网络设备(如交换机、路由器等）都是设备制造商在专门的硬件系统基础上高度集成大量网络协议、配备专用的设备控制系统，构成的一个相对独立封闭的网络设备［1］.在近几十年的发展过程中，云计算、移动互联网等相关技术的兴起和发展加快了网络技术的变革历程［2］。
网络带宽需求的持续攀升、网络业务的丰富化、个性化等都给新一代网络提出了更高的要求。
面对日益复杂的网络环境，这种紧耦合大型主机式的发展限制了IP网络创新技术的出现，更多的是通过不断增长的RFC数量对现行网络进行修修补补，造成了交换机／路由器设备控制功能的高度复杂。
网络研究人员想要在真实网络中基于真实生产流量进行大规模网络实验几乎是不可能的，因为网络设备是封闭的，没有提供开放的API，无法对网络设备进行自动化配置和对网络流量进行实时操控。
为了适应今后互联网业务的需求,业内形成了“现在是创新思考互联网基本体系结构、采用新的设计理念的时候”的主流意见［3］，并对未来网络的体系架构提出了新的性质和功能需求[4]。
软件定义网络［5］SDN的出现为人们提供了一种崭新的思路.本文从SDN的起源和概念出发,分析了SDN的逻辑架构与技术特点、描述了SDN 的标准化进程，梳理了国内外的研究进展与最新动态,在此基础上提出了SDN技术在未来的发展中面临的挑战并总结了可能的研究方向。
2.起源与概念2.1起源2006 年，斯坦福大学启动了名为“Clean-Slate Design for the Internet”项目，该项目旨在研究提出一种全新的网络技术，以突破目前互联网基础架构的限制,更好地支持新的技术应用和创新。
通过该项目，来自斯坦福大学的学生Martin Casado 和他的导师Nick McKeown 教授等研究人员提出了Ethane 架构[6］，即通过一个集中控制器向基于流的以太网交换机发送策略，实现对流的控制、路由的统一管理。
SDN综述
软件定义网络综述摘要：现有网络设备支持的协议体系庞大，导致高度复杂，不仅限制了IP网络的技术发展，更无法满足当前云计算、大数据和服务器虚拟化等应用趋势。
软件定义网络（Software Defined Network, SDN ），是一种新型网络创新架构，其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。
介绍了OpenFlow技术的产生背景、特点及发展现状，分析了基于OpenFlow的SDN体系结构和平台设计的关键技术，并探究了SDN技术在网络管理自动化、光网络传输与IP承载的统一控制、无线网络的平滑切换、网络虚拟化和QoS保证等方向的应用。
关键词：软件定义网络；OpenFlow；网络虚拟化；管理自动化；QoS引言：目前，网络已经成为支撑现代社会发展以及技术进步的重要基础设施之一，它深深地改变了人们的生产、生活和学习方式；然而，传统网络架构越来越不能满足当今企业、运营商以及用户的需求。
传统互联网由极其复杂的交换机、路由器、终端以及其他设备组成，这些网络设备使用着封闭、专有的内部接口，并运行着大量的分布式协议。
在这种网络环境中，对于网络管理人员、第三方开发人员(包括研究人员)，甚至设备商来说，网络创新都是十分困难的。
例如，研究人员不能够验证他们的新想法；网络运营商难以针对其需求定制并优化网络，难以使得他们的收益最大化；甚至对于设备商来说。
也不能及时地创新以满足用户的需求。
封闭的网络设备所带来的结果是：网络依旧面f临着诸多问题与挑战，如安全性、健壮性、可管理性以及移动性等等；网络维护成本仍然居高不下，网络管理需要大量的人工配置等等。
近年来，逐渐兴起的SDN正试图打破这种僵局，并成为了近年来学术界和工业界讨论的热点。
一．软件定义网络的产生及巨大意义软件定义网络(SDN)是由美国斯坦福大学Cleanslate研究组提出的一种新型网络架构，设计初衷是为了解决无法利用现有网络中的大规模真实流量和丰富应用进行实验，以便研究如何提高网络的速度、可靠性、能效和安全性等问题。
企业SDN解决方案综述
企业SDN解决方案综述企业软件定义网络（SDN）是一种新兴的网络架构，它通过将网络硬件和软件功能分离，从而提供更大的灵活性和可扩展性。
SDN可以帮助企业实现更高效的网络资源利用、更灵活的网络配置和更快速的应用部署。
本文将综述几个常见的企业SDN解决方案。
首先，SD-WAN（软件定义广域网）是一种广泛应用的企业SDN解决方案。
SD-WAN通过将网络连接从传统的专线连接转变为基于互联网的链接，从而降低了网络成本。
同时，SD-WAN还可以提供更高的带宽和更低的延迟，从而提高了网络性能。
此外，SD-WAN还提供了更好的网络控制和可视性，使企业能够更好地管理和优化其广域网。
其次，企业SDN还可以与网络安全相结合，从而提供更强大的网络安全功能。
传统的网络安全解决方案通常依赖于边界安全设备，如防火墙和入侵检测系统。
然而，这些设备的部署和管理往往非常复杂。
SDN可以通过集中的网络控制器来实现更细粒度的网络安全策略，并通过与网络安全设备的集成来提供更好的安全性能和可扩展性。
此外，SDN还可以帮助企业实现更好的应用性能和用户体验。
传统的网络架构通常是静态和基于硬件的，很难适应快速变化的应用需求。
SDN可以通过灵活的网络配置来优化流量传输，并通过网络智能来提供更优化的用户体验。
例如，SDN可以根据应用的需求和用户的位置来进行流量调度，从而提供更低的延迟和更快的响应时间。
最后，SDN还可以为企业提供更好的网络管理和运维能力。
传统的网络管理通常是分散和手动的，需要管理员在不同的设备上进行配置和管理。
SDN可以通过集中的网络控制器来实现统一的网络管理，从而降低了运维成本和复杂性。
此外，SDN还可以提供更丰富的网络监控和故障排除功能，使管理员能够更快地定位和解决网络问题。
总之，企业SDN解决方案可以为企业带来更高效、安全、可靠和可扩展的网络架构。
无论是通过SD-WAN提高广域网性能，还是通过集成网络安全来增强安全性，亦或是通过优化应用性能和用户体验，甚至简化网络管理和运维，SDN都能在各个方面提供极大的优势。
1-1SDN综述(2)
Payload
Header
转发面
Payload
Table1 ……. Tablen
Header
Table0
Match_fields
Counters
Actions
关键技术——转发层技术
Flow Table的组成
Match Fields Counters Actions/Instructions
Actions: forward/enqueue/drop/modify-field Instructions: modify action-set or pipeline proc. 基于Table/Flow/Port/Queue的各种报文计数器
GET
counterTitle: "all" or something 获取控制器所辖交换机的全 of the form 部流量计量信息 DPID_Port#OFEventL3/4_Type
产业现状和发展趋势
产业现状——产业综合情况
SDN在解决方案规划、软硬件支持方面已经有了长足进展
产业现状——产业情况
Nicira走在产业的最前面，其基于VSwitch的网络 虚拟平台已经广泛服务于AT&T、eBay、Fidelity、 Rackspace 等公司
产业现状——产业情况
SDN倡导的开放性，使得“Open
Source”成为发展方向
思科、IBM、微软等巨头合作建立开源SDN项目OpenDay 旨在打破大厂商对于网络硬件的垄断，驱动网络技术创新力
Ethernet
VLAN
MPLS
IP
关键技术——控制层技术
SDN控制层的关键是SDN 控制器，也可以称为 网络操作系统（NOS）或网络控制器。 网络的所有智能、核心均在SDN 控制器中，由 SDN 控制器对转发面进行转发策略的调度和管 理，通过无智能的快速转发面设备，支持运行 在SDN控制器之上的不同业务。 目前已公开的 NOS 源码和架构包括： NOX 、 FloodLight、Onix等。 除此之外呢，还有 ONOS 、 OpenDayLight 、 RG-ONC、OVN
SDN(软件定义网络)技术解析
SDN（软件定义网络）技术解析随着信息技术的飞速发展，软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）作为一种新兴的网络架构，正在受到越来越多企业和组织的关注和应用。
本文将对SDN技术进行详细解析，包括其基本概念、架构原理、应用场景以及未来发展方向等。
一、基本概念SDN是一种基于软件控制的网络架构，与传统的网络架构相比，它的核心思想是将网络控制平面与数据转发平面进行分离。
传统网络中，网络设备（如交换机、路由器）同时具备控制和数据转发功能，网络管理员通过配置这些设备的命令来控制网络。
而在SDN中，控制器负责决策网络数据的转发路径，将这些决策下发到数据平面设备执行。
这种分离使得网络的管理与控制变得集中化，便于对网络进行统一的管理与维护。
二、架构原理SDN架构主要由三个组件组成：应用层、控制层和基础设施层。
应用层包括各种网络应用，如负载均衡、安全防护等；控制层由控制器组成，负责管理和控制网络中的各种设备；基础设施层则是实际的网络设备，包括交换机、路由器等。
在SDN中，应用层通过与控制层进行交互来获得网络管理的能力。
应用程序可以通过SDN控制器的API接口与其进行通信，通过发送和接收消息来实现网络上的各种功能。
控制层是SDN的核心，它负责对网络进行管理与控制。
控制器通过与基础设施层的网络设备进行通信，提供网络的可编程性和可配置性。
控制器可根据网络策略和管理员的需求，动态地调整网络的配置，并将这些配置下发至网络设备，从而实现对网络的控制。
基础设施层是实际的网络设备，包括交换机、路由器等。
这些设备根据控制器下发的指令来转发数据。
三、应用场景SDN技术在各个领域有着广泛的应用场景。
以下列举几个典型的应用场景：1. 数据中心网络：SDN技术可以对复杂的数据中心网络进行灵活统一的管理。
通过集中化的控制，管理员可以根据实际需求对数据中心网络进行动态配置，提高网络的资源利用率和性能。
2. 广域网（WAN）优化：SDN可以通过对网络流量进行实时监测与调整，提高广域网的带宽利用率和传输效率。
SDN软件定义网络技术发展
SDN软件定义网络技术发展论文提纲：一、SDN技术概述二、SDN技术的发展历程三、SDN技术在网络架构中的应用四、SDN技术在建筑行业中的应用五、SDN技术的未来发展趋势一、SDN技术概述SDN是软件定义网络的缩写，它是一种基于软件编程的网络架构，通过将网络控制面和数据面分离，使得网络管理者可以通过软件编程的方式来管理网络的流量和协议。
SDN技术的核心是控制器，控制器可以实现对网络设备的集中控制和管理以及对网络流量的引导和调度。
SDN技术的特点是灵活、可编程、可自动化、可智能化，并且可以实现网络资源的高效利用。
二、SDN技术的发展历程SDN技术起源于2008年，由斯坦福大学的研究人员因对网络管理的困惑而提出。
此后，SDN技术得到了各大厂商和学术机构的广泛关注和研究。
2011年，OpenFlow协议正式发布，使得SDN技术得到了更广泛的应用和推广。
自此之后，SDN 技术不断发展，出现了更多的控制器和协议，如ONOS、ODL、OPNFV等，使得SDN技术的功能和性能得到进一步提升。
三、SDN技术在网络架构中的应用SDN技术在网络架构中的应用主要有三个方面：流量引导和调度、网络安全和监控、网络配置和管理。
其中流量引导和调度是SDN技术的核心应用。
它可以实现对网络流量的智能引导和调度，从而提高网络性能和可靠性。
网络安全和监控可以通过SDN技术实现对网络流量的安全监控和漏洞检测，从而保障网络的安全和可靠性。
网络配置和管理可以通过SDN技术实现对网络设备的集中配置和管理，从而提高网络设备的利用率和管理效率。
四、SDN技术在建筑行业中的应用SDN技术在建筑行业中的应用主要有两个方面：智能化建筑和智慧城市。
智能化建筑可以通过SDN技术实现对建筑内部的网络流量和设备的管理和控制，从而提高建筑的智能化程度。
智慧城市可以通过SDN技术实现对城市内部的网络流量和设备的管理和控制，从而提高城市的信息化程度和生活质量。
五、SDN技术的未来发展趋势未来的SDN技术发展趋势主要有两个方向：智能化和开放性。
机器学习和sdn的综述
从流量分类、路由优化、服务质量（Q os）/体验质量（Q o E ）预测、资源管理和安全性的角度，回顾了机器学习算法如何应用于SDN 领域。
介绍篇：异构网络增加了网络的复杂性，在有效组织，管理和优化网络资源方面带来了许多挑战。
（什么是异构网络）在网络中运用智能化方法是解决这些问题的方法之一。
如知识平面方法（KP ）：ML +认知技术将automation,recommendation and intelligence带入互联网。
由于传统网络固有的分布特征，每个节点（路由或交换机）只能查看系统的一小部分并对其进行操作。
SDN 可以对其进行帮助。
在SDN 中应用机器学习是合适的原因：1. 图形处理单元GPU 和张量处理单元TPU 等技术为机器学习提供了很好的机会；2.集中式SDN 控制器具有全局网络视图，能够收集各种网络数据，便于机器学习算法的应用。
3.基于实时和历史网络数据，机器学习技术可以通过执行数据分析，网络优化和网络服务的自动提供来为SDN 控制器提供智能化。
4.SDN 可编程性使机器学习算法生成的最优网络解决方案（如配置或资源分配）能够在网络上执行。
（图1综述总体路线图）第一二节：相关工作。
第三节：SDN 背景知识。
第四节：介绍常用的ML 算法第五节：从流量分类、路由优化、服务质量（Q o S ）/体验质量(QoS)预测、资源管理和安全等方面对ML算法在SDN领域的应用进行了综述，并详细说明了机器学习在每一类中的应用。
第六节：讨论未来的研究方向：高质量的训练数据集、分布式多控制器平台、提高网络安全性、跨层网络优化和增量部署SDN。
第七节：软件定义其它。
SDN 网络架构（图2）机器学习和sdn 的综述2018年11月29日20:01SDN网络架构（图2）机器学习概述：机器学习通常包括两个阶段：训练阶段和决策阶段。
在训练阶段，采用机器学习地方法，利用训练数据集学习系统模型；在决策阶段，系统可以通过训练模型得到每一个新输入的估计输出。
SDN 综述
SDN文献综述SDN可以被视为是一种全新的网络技术，它通过分离网络设备的控制与数据面，将网络的能力抽象为应用程序接口（API: Application Programming Interface）提供给应用层，从而构建了开放可编程的网络环境，在对底层各种网络资源虚拟化的基础上，实现对网络的集中控制和管理。
与采用嵌入式控制系统的传统网络设备相比，SDN将网络设备控制能力集中至中央控制节点，通过网络操作系统以软件驱动的方式实现灵活、高度自动化的网络控制和业务配置。
现在 SDN已经得到了业界的广泛关注和认可，将会成为未来网络演进过程中的重要代表；同时，SDN作为一种新的网络技术和架构，推动其技术标准化则显得尤为重要。
一方面，运营商在进行技术研究工作时，应关注核心技术的研究和核心专利的申请，积极参加相关国际标准会议和组织，争取引导SDN产业的发展；另一方面，SDN技术的标准化，特别是SDN接口协议的标准化，对于运营商简化网络运维管理，及实现异厂商设备、异构网络之间的互联互通都起到了积极的推动作用。
今天的网络是由“复杂性控制”所主导，在所有网络,高层意图(政策)必须正确地映射到底层转发行为(硬件配置)。
在SDNs中每个架构层完全指定网络的行为。
其核心技术OpenFlow使用了交换/路由器的控制面与转发面功能的解耦，由集中控制器（Controller）下发统一的数据转发规则给交换设备，使得控制器与交换设备可独立发展。
尽管SDN定义了一种新型的网络体系架构，属于下一代网络技术研究课题，但它并不革新原有ＩＰ分层网络的报文转发行为，只简化报文转发规则产生的复杂性。
然而随着IP网络研究的僵化和互连设备无法适应新应用如BYOD（Bring your owner Device，自带设备到工作场所）、IT定制化、云计算、Bigdata、虚拟化服务器等的广泛出现，使得SDN技术在短短2～3年时间内就成为网络学术研究和产业界最热门的研究方向。
软件定义网络关键技术及应用研究
软件定义网络关键技术及应用研究随着云计算、大数据和物联网的快速发展，传统网络架构已经无法满足日益增长的网络流量和需求量。
为了提高网络的灵活性、可扩展性和安全性，软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）应运而生。
SDN通过将网络的控制平面和数据平面分离，并通过软件定义的方式来统一管理和控制整个网络。
本文将对SDN的关键技术及其应用进行研究和分析。
一、软件定义网络的关键技术1.1 控制平面与数据平面分离技术传统网络架构中，网络设备通常具有内置的控制平面和数据平面，这限制了网络的灵活性和可扩展性。
而SDN通过将网络控制平面从网络设备中分离出来，实现了对整个网络的集中管理和控制。
这种控制平面与数据平面分离的技术，使得网络管理员可以根据需求快速配置和部署网络服务，提高了网络的管理效率和灵活性。
1.2 开放流量控制协议——OpenFlowOpenFlow是SDN的一个重要组成部分，它定义了控制器与交换机之间的通信协议。
通过使用OpenFlow协议，SDN控制器可以实时地指导交换机进行流量的控制和管理，实现了对网络流量的灵活和动态控制。
OpenFlow还提供了一种可编程的方式，使得用户可以根据特定的网络需求和策略来定义和操作网络。
1.3虚拟化技术虚拟化技术是SDN的另一个关键技术，它可以将网络资源进行分割和隔离，实现多租户的共享和管理。
通过虚拟化技术，网络管理员可以根据不同的需求和用户，对网络资源进行灵活的分配和调整，提高了网络的利用率和扩展性。
1.4网络安全与隐私保护技术随着网络攻击日益复杂和智能化，网络安全成为了一个重要的关注点。
SDN通过集中管理和控制整个网络，可以更加有效地监测和响应网络安全事件。
同时，SDN还提供了一种灵活的方式，使得网络管理员可以根据不同的安全策略和需求，对网络进行安全性的管理和保护。
二、软件定义网络的应用研究2.1 数据中心网络数据中心是云计算和大数据时代的核心基础设施，而SDN可以为数据中心网络提供高度灵活性和可扩展性。
SDN技术及解决方案介绍
I2RS Diameter
Netflow XML/Snmp/CLI 3. 早期两个相关工作组：转发与控制分离组ForCES（
Existing Routers/Switches
Figure2 I2RS and other existing device interfaces
Forwarding and Control Element Separation）和应用层流 量优化工作组ALTO（Application-layer traffic optimization）
控制层
SDN 控制软件
网络服务
控制层主要负责处理数据转发面资源的抽象信息，可支持网络 拓扑、状态信息的汇总和维护，并基于应用的控制来调用不同 的转发面资源
控制/数据平面接口，例如OpenFlow
基础设施层
网络设备 网络设备 网络设备
网络设备
网络设备
ONF提供的SDN架构
1、OpenFlow协议制定和完善是目前ONF最高优先级的任务 2、 OpenFlow规范已发布多个版本，OpenFlow 2.0预计 2014年推出
2. 将网络价值向服务和软件转型，实现其向IT转型的战略意图 3. Open Daylight形成SDN系统和架构的事实标准，建立SDN生态链
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ONF和ODL的正面较量
ONF致力Openflow标准定义
董事会中只有互联网公司和运营商，没有设备厂商
应用 控制器 设备
APP
APP
APP
API
移动核心网VAS(增值业务系 统)随MBB流量↑,扩容压力大
2 提升骨干网带宽利用率
通过SDN集中管控机制实现全 局路由优化,提升带宽利用率
中国移动数据中心SDN网络架构及关键技术
中国移动数据中心SDN网络架构及关键技术随着云计算和大数据的快速发展，中国移动数据中心的规模和复杂性也在迅速增加。
为了应对这一挑战，SDN（软件定义网络）技术被引入到数据中心网络中。
本文将探讨中国移动数据中心SDN网络的架构和关键技术。
一、SDN网络架构概述SDN是一种网络架构和技术，通过将网络控制平面与数据平面分离，实现对网络资源的灵活管理和配置。
在中国移动数据中心，SDN网络架构采用了集中式的控制器和分布式的交换机结构。
1. 控制器SDN网络的控制器是整个网络的大脑，负责集中管理和控制网络中的交换机。
在中国移动数据中心，SDN控制器可以根据实际需求来调整网络的流量分配和路径选择，从而提高网络的灵活性和性能。
2. 交换机SDN网络中的交换机负责实际转发数据包。
在中国移动数据中心，交换机被部署在各个服务器和设备之间，通过与控制器的交互，来接收并执行网络策略和配置。
二、SDN网络关键技术1. OpenFlow协议OpenFlow是SDN网络的一种重要协议，用于控制器和交换机之间的通信。
在中国移动数据中心中，使用OpenFlow协议可以实现网络的灵活性和可编程性，同时减少了对交换机的修改和配置。
2. 虚拟化技术在中国移动数据中心的SDN网络中，虚拟化技术起到了至关重要的作用。
通过将物理网络资源划分为多个虚拟网络，可以实现对网络的动态分配和管理。
这种虚拟化技术可以提高数据中心的资源利用率和性能。
3. 多路径技术为了提高中国移动数据中心SDN网络的可靠性和性能，多路径技术被引入到SDN网络中。
通过使用多条路径来传输数据，可以有效地避免网络拥堵和故障，提高网络的吞吐量和可用性。
4. 安全性技术中国移动数据中心SDN网络中的安全性是一个重要的考虑因素。
为了保护网络免受恶意攻击和入侵，采用了各种安全性技术，如访问控制、加密和入侵检测等。
这些安全性技术可以有效地保护数据中心的网络安全。
5. 动态网络管理技术中国移动数据中心的SDN网络需要具备动态管理和配置的能力。
sdn技术与原理
SDN的典型架构共分三层,最上层为应 用层,包括各种不同的业务和应用;中间 的控制层主要负责处理数据平面资源 的编排,维护网络拓扑、状态信息等;最 底层的基础设施层负责基于流表的数 据处理、转发和状态收集.SDN本质上 具有“控制和转发分离”、“设备资 源虚拟化”和“通用硬件及软件可n架构组成
控制器 控制器集中管理网络中所有设备,虚拟整个网络为资源池,根据用户不同的需求以及全局网络拓扑, 灵活动态的分配资源.SDN控制器具有网络的全局视图,负责管理整个网络：对下层,通过标准的协 议与基础网络进行通信；对上层,通过开放接口向应用层提供对网络资源的控制能力. 物理层 物理层是硬件设备层,专注于单纯的数据、业务物理转发,关注的是与控制层的安全通信,其处理性 能一定要高,以实现高速数据转发. SDN应用层 SDN应用层通过控制层提供的编程接口对底层设备进行编程,把网络的控制权开放给用户,基于上 开发各种业务应用,实现丰富多彩的业务创新. 南向接口 南向接口是物理设备与控制器信号传输的通道,相关的设备状态、数据流表项和控制指令都需要经 由SDN的南向接口传达,实现对设备管控. 北向接口 北向接口是通过控制器向上层业务应用开放的接口,目的是使得业务应用能够便利地调用底层的网 络资源和能力,其直接为业务应用服务的,其设计需要密切联系业务应用需求,具有多样化的特征.
SDN的技术与原理
一.SDN是什么? SDN是一种新型的网络架构,它的 设计理念是将网络的控制平面与 数据转发平面进行分离,从而通过 集中的控制器中的软件平台去实 现可编程化控制底层硬件,实现对 网络资源灵活的按需调配.在SDN 网络中,网络设备只负责单纯的数 据转发,可以采用通用的硬件;而 原来负责控制的操作系统将提炼 为独立的网络操作系统,负责对不 同业务特性进行适配,而且网络操 作系统和业务特性以及硬件设备 之间的通信都可以通过编程实现.
SDN简明总结1
SDN简明总结1SDN简明总结1SDN（Software Defined Networking）是一种新型的网络架构和技术，它通过将网络设备的控制平面(Virtualized Control Plane)和数据平面(Virtualized Data Plane)进行分离，实现网络的集中控制和可编程性。
SDN技术的核心概念是将网络功能与硬件设备进行解耦，将控制逻辑集中在一个或多个控制器(Centralized Controller)上，通过控制器和网络设备之间的逻辑接口通信，实现对整个网络的统一管理和控制。
总体而言，SDN的工作原理可以分为以下几个步骤：1.数据平面的虚拟化：在SDN网络中，网络设备的数据平面被虚拟化，即将网络设备中的数据处理功能抽象为一种通用的计算机资源。
这个虚拟化的过程可以通过在网络设备上安装特定的软件或芯片来实现。
2.控制平面的集中化：SDN网络中的控制逻辑被集中在一个或多个控制器上，控制器负责管理和控制整个网络。
控制器通过与网络设备之间的逻辑接口通信，发出控制命令并收集网络设备的状态信息。
通过集中控制平面的方式，SDN可以实现对网络的统一管理和控制。
3. 控制器与网络设备之间的通信：控制器与网络设备之间的通信可以通过标准的控制协议来实现，最常用的是OpenFlow协议。
OpenFlow定义了控制器与网络设备之间的通信方式和协议格式，包括控制消息的格式、通信的规则和流表的处理方式等。
4.控制器的程序逻辑：控制器的程序逻辑由SDN网络的管理员编写，可以根据网络的需求和策略进行自定义。
控制器可以根据网络的拓扑结构、流量状况和安全策略等信息，计算出适当的转发路径和处理规则，并将这些信息通过控制协议发送给网络设备。
5.网络流量的控制和管理：通过集中控制平面的方式，SDN可以实现对网络流量的灵活控制和管理。
管理员可以根据实际需要，调整网络的拓扑结构、转发路径和处理规则，以满足不同应用对网络性能和安全性的需求。
sdn技术方案
SDN技术方案引言软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）是一种新的网络架构，通过将网络的控制平面与数据平面进行分离，以集中化的方式对网络进行管理与控制。
SDN技术方案具备灵活性、可编程性和可扩展性等优势，越来越受到企业和服务提供商的关注和采用。
本文将介绍SDN技术方案的概念、基本原理以及其在网络架构中的应用。
1. SDN技术概述SDN技术的核心思想是通过将网络的控制与数据平面进行分离，将网络的控制逻辑集中到一个集中式的控制器中。
这样可以通过对控制器编程，实现对网络的灵活控制和管理。
SDN技术采用了南向接口和北向接口，南向接口用于与数据平面交互，实现实时的网络流量控制和转发；而北向接口用于与上层应用程序或管理系统交互，实现网络策略的制定和配置。
2. SDN技术的基本原理SDN技术的基本原理包括控制平面与数据平面的分离、集中式控制器和开放的接口标准。
2.1 控制平面与数据平面的分离传统网络的控制平面和数据平面通常是耦合在一起的，而SDN技术通过将其分离，将网络的控制逻辑从设备中抽离出来，集中放置到一个控制器中。
这种控制平面与数据平面的分离，使得网络的控制变得灵活和可编程。
2.2 集中式控制器SDN的关键是一个集中式的控制器，它作为网络的大脑，负责对网络的控制和管理。
控制器与数据平面的设备通过南向接口进行通信，控制器可以通过该接口下发控制命令，实现对网络流量的控制和转发。
集中式控制器的出现，使得网络管理和配置更加集中化和简化。
2.3 开放的接口标准为了推动SDN技术的发展和应用，SDN采用了开放的接口标准，使得各个厂商的设备和控制器可以进行互通。
目前，OpenFlow是最流行的SDN接口协议，它定义了控制器和数据平面设备之间的通信协议，实现了网络管理和控制的一致性。
3. SDN技术方案在网络架构中的应用SDN技术方案在网络架构中有广泛的应用，包括数据中心网络、企业网络和运营商网络等。
SDN核心技术概述
SDN核心技术概述SDN（Software-Defined Networking）是一种网络架构，它将网络控制平面与数据转发平面分离，并通过集中式的控制器对网络进行管理和控制。
SDN的核心目标是解决传统网络中的瓶颈、复杂性和僵化性问题，从而使网络更加灵活、可扩展和可调整。
SDN的核心技术可以大致分为以下几个方面：1.控制平面与数据平面分离：SDN将网络控制平面与数据转发平面进行分离，通过一个中心化的控制器来对整个网络进行管理和控制。
这种架构使网络更加灵活，能够对流量进行动态路由，并且可以根据需求进行实时调整。
2. OpenFlow协议：OpenFlow是SDN中最重要的协议之一，用于控制器和交换机之间的通信。
它定义了一组可编程的规则和命令，使控制器可以直接控制数据转发平面上的交换机行为。
通过OpenFlow，控制器可以实时管理和控制交换机，从而实现灵活的网络编程。
3. 集中式控制器：SDN中的控制器是网络的大脑，负责采集网络中的拓扑信息，制定路由规则，处理流量，管理网络策略等。
控制器提供了一个集中式的视图和控制接口，可以对整个网络进行统一管理和控制。
常见的SDN控制器有OpenDaylight、ONOS、Floodlight等。
4.软件定义的网络功能：除了传统的路由和交换功能外，SDN还可以通过软件定义的方式提供其他网络功能，如防火墙、负载均衡、QoS等。
通过在控制器上运行应用程序或虚拟化网络功能，可以实现网络功能的灵活部署和配置。
5. SDN编程语言和API：为了实现SDN的可编程性和灵活性，需要设计一种用于编程和操作SDN网络的语言和API。
目前，常见的SDN编程语言有OpenFlow、P4、Python等，常见的SDN API有REST API、Java API 等。
通过这些核心技术，SDN实现了网络的可编程性、灵活性和可调整性。
它可以帮助网络管理员更好地管理和控制网络，提高网络的性能和可靠性，并为新的网络功能和应用提供支持。
SDN技术简介
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Table Type Pattern（TTP）
ONF的转发抽象工作组提出了Table Type Pattern（TTP）框 架。一个TTP是一个OpenFlow的抽象交换模型，描述了由 控制器通过OpenFlow协议来进行编程控制的特定转发行为 。一个TTP代表了一个OpenFlow交换机的流处理能力。 TTP了提供丰富的特性用于在现有商用芯片上处理 OpenFlow 1.3引入的多级流表需求。TTP可以被看作一个预 配置和优化的高性能包处理模型，高效的利用了硬件资源 ，一定程度上牺牲了无限制的通用性，但满足了延迟、性 能和成本的要求，以及逻辑集中式控制平面下的编程灵活 性。 如下图所示，虚框代表一个支持OpenFlow协议的网络设备 。OpenFlow代理用于处理OpenFlow协议消息，代理之下的 数据平面抽象层（Data Path Abstraction）作为适配层调用 SDK，完成TTP流水线中基于OpenFlow定义的流表、组表到 22 硬件资源的映射。
Go to table, Forward, or Drop
packet
Instruction Processing Action List Write Actions Apply (set) Counters Actions Clear (list) Actions
packet
action set* Table n
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Openflow流水线处理
转发设备应支持采用OpenFlow 1.3+多级流表流水线处理L2 、L3、ACL、组表、ECMP表、VXLAN、QoS。 转发设备应支持Hybrid混合模式。设备包括一个或多个 OpenFlow转发实例流水线，及传统业务流水线。OpenFlow 转发实例基于OpenFlow 1.3+多级流表流水线模型。 OpenFlow 1.3+多级流表流水线模型必须可以基于开放的标 准和API在现有商用芯片上实现，如采用OFDPA、MTK API 等方式。流水线模型宜支持根据ONF提出的Table Type Pattern（TTP）框架来定义。
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SDN关键技术及趋势摘要：随着信息通信技术中大量新型业务(如移动互联网、社交网络、云计算和大数据)的出现，未来网正面临着新的挑战,而随时访问性,高带宽,动态管理是至关重要的。
然而,基于专有设备手动配置的传统方法是繁琐且易出错的,而且他们不能充分利用网络基础设施的能力。
最近,软件定义网络(SDN)已经被称为未来互联网最有前途的解决方案之一。
SDN具有两个显著的特点,包括控制平面从数据平面中解耦并且为网络应用程序开发提供了可编程性。
因此,SDN被认为能提供更有效的配置,更好的性能和更高的灵活性以适应创新的网络设计。
本文总结了SDN活跃研究领域的最新进展。
我们首先通过介绍SDN的起源提出一个普遍接受的SDN定义。
然后我们简要的介绍了SDN逻辑架构及其技术特征。
接着详细介绍了SDN关键技术及其相关领域的研究成果。
最后我们描述了我们将来面临的挑战和SDN的发展趋势。
关键词：软件定义网络；OpenFlow；关键技术；Key technologies and Development of SDNAbstract: Emerging mega-trends (e.g., mobile, social, cloud, and big data) in information and communication technologies (ICT) are commanding new challenges to future Internet, for which ubiquitous accessibility, high bandwidth, and dynamic management are crucial. However, traditional approaches based on manual configuration of proprietary devices are cumbersome and error-prone, and they cannot fully utilize the capability of physical network infrastructure. Recently, software-defined networking (SDN) has been touted as one of the most promising solutions for future Internet. SDN is characterized by its two distinguished features, including decoupling the control plane from the data plane and providing programmability for network application development. As a result, SDN is positioned to provide more efficient configuration, better performance, and higher flexibility to accommodate innovative network designs. This paper surveys latest developments in this active research area of SDN. We first present a generally accepted definition for SDN with introducing the origin of SDN. We then briefly present its logical architecture and technical characteristics. We then dwell on its key technologies, and the related research results. Finally, we describe the challenges we face and discuss future research directions of this technology.Key words: Software-defined networking, OpenFlow. Key technologies引言随着社交网络、移动互联网、物联网、云计算[1]等业务领域的快速发展，大数据[3][4]正日益成为当前的焦点，其面向的海量数据处理也对网络提出了更高的要求。
大数据应用依赖于预先定义好的计算模式，在集中化的管理架构下运行，存在着大量的数据批量传输及相关的聚合/划分操作。
数据的聚合和划分通常发生在一台服务器和一个拥有众多服务器的服务器组之间，这也是大数据应用中最典型的网络流量模式。
例如，在用于大数据处理的MapReduce算法的执行过程[2]中，来自众多mapper 服务器的中间结果需要集中汇总到一台reducer服务器上进行归约（Reduce）操作，而MapReduce的洗牌（Shuffle）过程更是由mapper和reducer之前的多次数据聚合组合而成。
大数据处理过程中的每一次聚合都将导致大量服务器之间的海量数据交换，从而需要极高的网络带宽支持，而如果按照超额认购（oversubscribe）带宽的方式为每台服务器预留网络资源，将导致网络成为瓶颈，同时造成资源浪费。
因此，对于大数据业务而言，他更需要对网络进行快速、频繁的实时配置，按需调用网络资源。
但是，传统的网络却难以满足云计算、大数据，以及相关业务提出的灵活的资源需求，这主要是因为它已经过于复杂从而只能处于静态的运作模式。
当前，网络中存在着大量各种各样的互不相干的协议，它们被用于在不同间隔距离、不同链路速度、不同拓扑结构的网络主机之间建立网络连接。
因为历史原因，这些协议的研发和应用通常是彼此分离的，每个协议通常只是为了解决某个专门的问题而缺少对共性的抽象，这就导致了当前网络的复杂性。
正是因为上述的复杂性，传统网络通常都是维持在相对静态的状态，网络管理员通常都要尽可能地减少网络的变动以避免服务中断的风险。
正是在这一背景下，业内形成了“现在是创新思考互联网基本体系结构、采用新的设计理念的时候”的主流意见[3]，并对未来网络的体系架构提出了新的性质和功能需求[4]。
软件定义网络[5](Software-Defined Networking，SDN)的出现为人们提供了一种崭新的思路。
本文从SDN起源和概念出发，分析了SDN的逻辑架构与关键技术，在此基础上提出了SDN技术在未来的发展中面临的挑战并总结了可能的研究方向。
1．SDN起源与概念1.1 SDN起源SDN起源于斯坦福[6]大学启动的名为Clean Slate Design for the Internet项目。
Clean Slate项目的最终目的是要重新发明英特网，旨在改变设计已略显不合时宜，且难以进化发展的现有网络基础架构。
在2006年，斯坦福的学生Martin Casado领导了一个关于网络安全与管理的项目Ethane[7]，该项目试图通过一个集中式的控制器，让网络管理员可以方便地定义基于网络流的安全控制策略，并将这些安全策略应用到各种网络设备中，从而实现对整个网络通讯的安全控制。
受此项目(及Ethane的前续项目Sane)启发，Martin和他的导师Nick McKeown教授(时任Clean Slate项目的Faculty Director)发现，如果将Ethane的设计更一般化，将传统网络设备的数据转发(data plane)和路由控制(control plane)两个功能模块相分离，通过集中式的控制器(Controller)以标准化的接口对各种网络设备进行管理和配置，那么这将为网络资源的设计、管理和使用提供更多的可能性，从而更容易推动网络的革新与发展。
于是，他们便提出了OpenFlow的概念，并且Nick McKeown等人于2008年在ACM SIGCOMM发表文献[8]，首次详细地介绍了OpenFlow的概念。
该篇论文除了阐述OpenFlow的工作原理外，还列举了OpenFlow几大应用场景，其核心思想是将传统网络设备的数据转发（Data Plane）面和路由控制（Control Plane）面相分离，通过集中控制器（controller）以标准化接口对各种网络设备进行配置管理。
这种网络架构为网络资源的设计、管理和使用提供了更多的可能性，从而更容易推动网络的革新与发展。
由于OpenFLow 开放了网络编程能力，因此Ethane 被认为是SDN技术[8]的起源。
1.2 概念SDN的产生与OpenFlow协议密切相关。
现在业界普遍将基于OpenFlow协议的SDN视为狭义SDN。
这一概念也是业界的默认概念。
随着SDN的发展，越来越多的厂商加入SDN的研究行列。
由于不同行业、不同应用对SDN有着各自不同的需求，出现了许多各具特征的SDN定义[9]-[13]。
在网络科研领域，利用SDN快速地部署和试验创新的网络架构与通信协议；大型互联网公司希望SDN提供掌握网络深层信息的可编程接口．以优化和提升业务体验；云服务提供商希望SDN提供网络虚拟化和自动配置，以适应其扩展性和多租户需求；ISP希望利用SDN简化网络管理以及实现快速灵活的业务提供；企业网用户希望SDN实现私有云的自动配置和降低设备采购成本。
基于这些需求，在思科等厂商的推动下，IETF、IEEE等标准组织去除了SDN OpenFlow的必然联系，保留了可编程特性，从而扩展出SDN的广义概念。
即泛指基于开放接口实现软件可编程的各种基础网络架构，进而将具备控制转发分离、逻辑集中控制、开放API 3个基本特征的网络纳入SDN的广义概念中。
2. SDN逻辑架构及技术特点2.1 SDN逻辑架构开放网络基金会（ONF）[14]是一家非营利的组织机构，成立于2011年。
OFN致力于SDN的发展和标准化，是当前业界最活跃、规模最大的SDN标准组织。
ONF提出的SDN架构如图1所示。
应用层控制层基础设施层业务应用SDN控制软件网络服务网络设备网络设备网络设备网络设备网络设备API API API控制/数据平面接口，例如OpenFlow图1 SDN 的逻辑架构图 1 为SDN 的逻辑架构[14]。
该逻辑架构分为3层。
基础设施层（Infrastructure Layer）主要由网络设备（Network Device）即支持0penFlow协议的SDN 交换机组成，它们是保留了传统网络设备数据面能力的硬件，负责基于流表的数据处理、转发和网络状态收集。