13软件定义网络控制器及
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随时监控和采集网络中SDN交换机的信息，及时反馈网络的设备 工作状态和链路连接状态 – 控制器通过定时地发送包含有LLDP数据包的Packet_out消息给 与其相连接的SDN交换机并根据反馈回来的Packet_in消息获知 交换机信息，监测交换机工作状态，完成网络拓扑视图更新
– 当SDN网络规模较大时，该机制会导致较慢的收敛过程，影响 网络情况的实时反馈；
6
链路发现
获得SDN全网信息的关键，是实现网络地址学习、VLAN、路由 转发等网络功能的必要基础
– 与传统网络链路发现由各个网元自主进行不同，SDN网络中的 链路发现工作由控制器统一完成
OF交换机直连链路的发现
– LLDP协议
OF交换机非直连链路的发现
– 广播
A
B
OF交换机直连链路发现 7
拓扑管理
9
表项下发
控制器通过流表下发机制控制SDN交换机的数据包转发 – 主动（proactive）的流表下发是指在数据包到达OpenFlow交 换机之前就进行流表设置。
– 被动（reactive）的流表下发是指当OpenFlow交换机接收到一 个数据包并且没有发现与之匹配的流表项时，只能将其送给控 制器处理。
OF 交
状态报告
换 机
数据操作
OF 交
状态报告
换 机
数据操作3 3
控制器层次化架构
相邻控制器层次
A-CPI
间以CS模式交互
至应用平面（n+2）层
扩展性好，模块化
程度高：高层控制 器具有更广阔的资 源视角，支持更好 的网络资源抽象能 力提供
系统安全性高：每 个控制器层都可以 有各自的信任域， 可针对不同层次之 间的引用点进行专 门的安全强化
8
策略制定
交换机流表生成算法是影响控制器智能化水平的关键因素
控制器需要针对不同网络层次的传输需求，制定相应的转发策略 并生成对应的流表项
传统网络
在各台设备的本地进行相关算法 的执行，通常只能根据设备自身 所掌握的有限的局部网络链接情 况进行数据处理决策
SDN
具有集中化管控的优势，控制器 能够拥有全局的网络资源视图， 因此更容易获得优化的算法执行 结果，但是处理压力较重
12
REST API概述
REST API（Representational State Transfer API）即表述性 状态转移是当前网络用户容易接受的方式，成为北向接口主流
REST两个基本概念： 资源（Resource）：将信息抽象为资源，任何能够命名的信息 （包括数据和功能）都能作为一个资源。
10
目录
1 控制器核心技术 南向网络控制技术 北向业务支撑技术 东西向控制器扩展技术
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署（操作）
北向业务支撑
控制器的业务支撑主要是通过北向接口为上层业务应用以及资源 管理系统提供灵活的网络资源抽象
北向接口定义是当前SDN领域关注和争论的焦点之一
客户端 （控制器）
服务器 （代理）
客户端 （控制器）
服务器 （代理）
4
目录
1 控制器核心技术 南向网络控制技术 北向业务支撑技术 东西向控制器扩展技术
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署（操作）
南向网络控制
控制器的网络控制技术主要包括通过南向接口协议进行链路发现、 拓扑管理、策略制定、表项下发等 – 链路发现和拓扑管理：控制器利用南向接口的上行通道对底层 交换设备上报信息进行统一监控和统计 – 策略制定和表项下发：控制器利用南向接口的下行通道对网络 设备实施统一控制
表述（Representation）： 一个资源当前或预期的状态。
13
REST API设计原则
– 可寻址性强:用户感兴趣的所有资源，REST必须都能够寻址得到 – 接口无状态:寻址之间是互不相关的 – 注重关联性:每次寻址，需要返回所有关联的信息 – 接口要统一:为了更好的为开发者运用
14
目录
1 控制器核心技术 南向网络控制技术 北向业务支撑技术 东西向控制器扩展技术
D-CPI 至数据平面（n）层
A-CPI 至应用平面（n+1）层
D-CPI 至数据平面（n-1）层
A-CPI 至应用平面（n）层
D-CPI 至数据平面（n-2）层
SDN控制器 （n+1）层
I-CPI
SDN控制器 （n）层
I-CPI
SDN控制器 （n-1）层
I-CPI
客户端 （控制器）
服务器 （代理）
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署（操作）
东西向控制器扩展
通过控制器的东西向扩展，形成分布式集群，避免单一控制器可 能存在的可靠性、扩展性、性能等方面的问题 – SDN支持控制能力的集中化，使得控制器具有更大的责任 – 一旦控制器在性能或者安全性上不能得到有效保障，将导致 整个SDN网络的服务能力降级甚至全网瘫痪 – 在组网架构方面，系统中单一的控制器无法应对跨越多个地 域的SDN网络问题
16
基于控制器集群的SDN架构
控制器的软件化使得服务器可以作为控制器的载体，控制器集群 可以以服务器集群为基础进行搭建
北向接口
3
控制层
SDN控制器
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2
南向接口
转发层
网络设备 网络设备 网络设备
1
实现了网络流量的灵活控制，使网 络作为管道变得更加智能。
是网络虚拟化的一种实现方式，其 核心技术OpenFlow通过将网络设备 控制面与数据面分离开来
一种新型网络创新架构
2
控制器总体架构
控制器API
业务应用 集群管理
API
API
软件定义网络 控制器及Open vSwitch
2017.5.19
目录
1 控制器核心技术
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署（操作）
SDN架构
软件定义网络（Software Defined Networking, SDN ）
应用层
云管理平台
SDN应用
控制逻辑 转发管理 拓扑管理
配置管理 链接发现
控制器 集群管控
集群管理
控制器API
集群管理 业务应用
API
API
控制逻辑 转发管理 拓扑管理
配置管理 链接发现
本地NIB
设备管理API
OpenFlow
OF 交
状态报告
换 机
数据操作
OF 交
状态报告
换 机
数据操作
全局NIB
本地NIB
设备管理API
OpenFlow
– 当SDN网络规模较大时，该机制会导致较慢的收敛过程，影响 网络情况的实时反馈；
6
链路发现
获得SDN全网信息的关键，是实现网络地址学习、VLAN、路由 转发等网络功能的必要基础
– 与传统网络链路发现由各个网元自主进行不同，SDN网络中的 链路发现工作由控制器统一完成
OF交换机直连链路的发现
– LLDP协议
OF交换机非直连链路的发现
– 广播
A
B
OF交换机直连链路发现 7
拓扑管理
9
表项下发
控制器通过流表下发机制控制SDN交换机的数据包转发 – 主动（proactive）的流表下发是指在数据包到达OpenFlow交 换机之前就进行流表设置。
– 被动（reactive）的流表下发是指当OpenFlow交换机接收到一 个数据包并且没有发现与之匹配的流表项时，只能将其送给控 制器处理。
OF 交
状态报告
换 机
数据操作
OF 交
状态报告
换 机
数据操作3 3
控制器层次化架构
相邻控制器层次
A-CPI
间以CS模式交互
至应用平面（n+2）层
扩展性好，模块化
程度高：高层控制 器具有更广阔的资 源视角，支持更好 的网络资源抽象能 力提供
系统安全性高：每 个控制器层都可以 有各自的信任域， 可针对不同层次之 间的引用点进行专 门的安全强化
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策略制定
交换机流表生成算法是影响控制器智能化水平的关键因素
控制器需要针对不同网络层次的传输需求，制定相应的转发策略 并生成对应的流表项
传统网络
在各台设备的本地进行相关算法 的执行，通常只能根据设备自身 所掌握的有限的局部网络链接情 况进行数据处理决策
SDN
具有集中化管控的优势，控制器 能够拥有全局的网络资源视图， 因此更容易获得优化的算法执行 结果，但是处理压力较重
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REST API概述
REST API（Representational State Transfer API）即表述性 状态转移是当前网络用户容易接受的方式，成为北向接口主流
REST两个基本概念： 资源（Resource）：将信息抽象为资源，任何能够命名的信息 （包括数据和功能）都能作为一个资源。
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目录
1 控制器核心技术 南向网络控制技术 北向业务支撑技术 东西向控制器扩展技术
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署（操作）
北向业务支撑
控制器的业务支撑主要是通过北向接口为上层业务应用以及资源 管理系统提供灵活的网络资源抽象
北向接口定义是当前SDN领域关注和争论的焦点之一
客户端 （控制器）
服务器 （代理）
客户端 （控制器）
服务器 （代理）
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目录
1 控制器核心技术 南向网络控制技术 北向业务支撑技术 东西向控制器扩展技术
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署（操作）
南向网络控制
控制器的网络控制技术主要包括通过南向接口协议进行链路发现、 拓扑管理、策略制定、表项下发等 – 链路发现和拓扑管理：控制器利用南向接口的上行通道对底层 交换设备上报信息进行统一监控和统计 – 策略制定和表项下发：控制器利用南向接口的下行通道对网络 设备实施统一控制
表述（Representation）： 一个资源当前或预期的状态。
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REST API设计原则
– 可寻址性强:用户感兴趣的所有资源，REST必须都能够寻址得到 – 接口无状态:寻址之间是互不相关的 – 注重关联性:每次寻址，需要返回所有关联的信息 – 接口要统一:为了更好的为开发者运用
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目录
1 控制器核心技术 南向网络控制技术 北向业务支撑技术 东西向控制器扩展技术
D-CPI 至数据平面（n）层
A-CPI 至应用平面（n+1）层
D-CPI 至数据平面（n-1）层
A-CPI 至应用平面（n）层
D-CPI 至数据平面（n-2）层
SDN控制器 （n+1）层
I-CPI
SDN控制器 （n）层
I-CPI
SDN控制器 （n-1）层
I-CPI
客户端 （控制器）
服务器 （代理）
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署（操作）
东西向控制器扩展
通过控制器的东西向扩展，形成分布式集群，避免单一控制器可 能存在的可靠性、扩展性、性能等方面的问题 – SDN支持控制能力的集中化，使得控制器具有更大的责任 – 一旦控制器在性能或者安全性上不能得到有效保障，将导致 整个SDN网络的服务能力降级甚至全网瘫痪 – 在组网架构方面，系统中单一的控制器无法应对跨越多个地 域的SDN网络问题
16
基于控制器集群的SDN架构
控制器的软件化使得服务器可以作为控制器的载体，控制器集群 可以以服务器集群为基础进行搭建
北向接口
3
控制层
SDN控制器
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2
南向接口
转发层
网络设备 网络设备 网络设备
1
实现了网络流量的灵活控制，使网 络作为管道变得更加智能。
是网络虚拟化的一种实现方式，其 核心技术OpenFlow通过将网络设备 控制面与数据面分离开来
一种新型网络创新架构
2
控制器总体架构
控制器API
业务应用 集群管理
API
API
软件定义网络 控制器及Open vSwitch
2017.5.19
目录
1 控制器核心技术
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署（操作）
SDN架构
软件定义网络（Software Defined Networking, SDN ）
应用层
云管理平台
SDN应用
控制逻辑 转发管理 拓扑管理
配置管理 链接发现
控制器 集群管控
集群管理
控制器API
集群管理 业务应用
API
API
控制逻辑 转发管理 拓扑管理
配置管理 链接发现
本地NIB
设备管理API
OpenFlow
OF 交
状态报告
换 机
数据操作
OF 交
状态报告
换 机
数据操作
全局NIB
本地NIB
设备管理API
OpenFlow