SDN控制器核心技术剖析

Ｕ ｎ ｉ ｔ ，链路层发现协议数据单 元）中发布给 与自
Ｃ ｌ ｏ ｕ ｄ Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ 云计算
拄制 器
更新 。 但值得注意的是，当Ｓ Ｄ Ｎ网络规模较 大时，
这 种 拓 扑 管 理 机 制 会 导 致 较 慢 的 收 敛 过 程 ，影 响 网络 情 况 的 实 时 反 馈 ， 同 时 该 机 制 也 使得 包 含
的 多 租 户 共 享 网 络 资 源 在 多租 户情 况 下 ，网络
资源被虚拟化 为资源池 ， 每个租户都可以按 其实
己直连的邻居 ，邻居收 到这些信息后将其以标准 际 需 求 获 得 设 备 、端 口 、带 宽 等 网 络 资 源 ，同时
ＭＩ Ｂ（ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂ ａ ｓ ｅ ，管理 信 息 还可以根据 自身需求对其所有的 资源进行灵活组
Ｓ Ｄ Ｎ（ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｄ ｅ ｉ ｆ ｎ ｅ ｄ Ｎ ｅ ｗｏ ｔ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ， 软 件 定义 网 络） 是 一 种 新 兴 的 基 于 软 件 的 网络 架 构及 技 术 ，
控 制 器 南 向 络 控 制 技术
Ｓ Ｄ Ｎ控 制 器 的 网络控 制技 术 主 要 包括 通 过 南 向接
Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ 数据包的Ｐ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ ｏ ｕ ｔ 消息的发送 周期设置更
为 复杂 。
拓扑管理 的另一项主要 工作是在随时更新Ｓ Ｄ Ｎ 交 换机及其链接状态的同时 ， 对各种逻辑组网信息 进行记录，其中最典型的场景就是云计算环境下
交 换机 Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ 交换 机
商２ ｓ 孙 拄 翱 器 鹩 链 鼯 发 现 进 程
在如 图１ 所示 的ＯＮＦ（ 开放 网络基金 会 ）定义的 报信息进行统一监控和统计的技术 ， 而策略制定
Ｓ Ｄ Ｎ架 构 中 ， 交 换 设 备 的 控 制平 面 迁 移 到 集 中 化 和 表 项 下 发 则是 控 制 器利 用 南 向接 口的 下 行 通道
的控制器中，利用标准化的南向接口替换了交换 对 网络 设备 实施 统 一控 制 的技 术 。 设备 中的控 制平面 ， 并在控制器中增加了可编程
其最大的特点在于具有松散耦合的控制平面与数 据平面、支持集 中化的网络状 态控 制、实现底层 网络设施对上层应用的透 明、 提供丰富的软件编 程接口推动网络创新。
口协议进行链路发现 、 拓扑管理 、策略制定 、表 项下发等。其中，链路 发现和拓扑管理 主要是控
制 器 利 用南 向接 口的上 行 通 道 对 底层 交 换 设 备 上
Ｑ ｏ Ｓ（ Ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ， 服 务 质量 ） 所 有 与之 相 连接 的交 换 机 发送 Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ 数据包， 该 消 控制 列 表 ）、 息命令交换机将Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ 数据包发送给所有端 口。一 保证等，支持租户网络 在性 能、安全等方面的彼 提 供 更优 的 租户 网络 体 验 。 旦 交换 机 接 收 ￣ Ｊ ｌ Ｐ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ ０ ｕ ｔ 消息 ， 它 就 会 ￣Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ 此隔 离 ，
的 北 向接 口供上 层 调用 。因此 ， 控 制 器相 当于 Ｓ Ｄ Ｎ 链路发现与拓扑管理 的大脑， 具有非常重要的地位。 链路 发现 技 术 是 获 得 Ｓ Ｄ Ｎ 全 网信 息 的 关键 ， 是 实
应 用层
现 网络 地址 学 习 、 Ｖ Ｌ ＡＮ、 路 由转 发 等 网络 功能 的 必 要 基础 。与传 统 网络 中 链路 发现 由各 个 网 元 自
Ｃｌ ｏ ｕ ｄ Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ 云计算
Ｓ Ｄ Ｎ 控 制器 核心 技 术剖 析
文／ 雷葆华 ，王峰
Ｓ Ｄ Ｎ 是当前网络领域的热点， 被业界普遍视作未来网络的演进方向。 而控制器就相当于Ｓ Ｄ Ｎ 的大脑 ， 其地 位不言而喻。 本文将从南向网络控制技术、 北向业务支撑技术和东西向扩展技术三个方面对Ｓ Ｄ Ｎ 控制器的 核心 技 术进 行全 面 解析 。
Ｓ Ｄ Ｎ控制器可以为相应的网 从图２ 中可以看出， 控制器在执行链路 发现时，会 户网络 的拓扑 信息， 络数 据 通 路 设 定ＡＣ Ｌ（ Ａｃ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｌ ｉ ｓ ｔ ，访 问 首先 通 过 一 个 Ｏ ｐ ｅ ｎ Ｆ ｌ ｏ ｗ协议 的 Ｐ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ ｏ ｕ ｔ 消息 向
库） 的形式 保存起来，以供网络管理系统查询及 网。这些 与租 户网络相关的资源信 息都 需要 在拓
判 断 链 路 的通 信 ： 陕况 。当前 ， 控制器对Ｓ Ｄ Ｎ网络 扑管理中给予保存 和展现 ，以反映真实的网络利 进 行链 路 发 现 的主 要 过程 如 图２ 所示。 用情 况 ，实现 优 化 的资 源调 度 。同时 ，基于 不 同租
撑 能 力 外 ，还需 要 关 注 其 在 东 西 向上 的 扩 展 以 避 在 Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ Ｄ Ｕ（ Ｌ ｉ ｎ ｋ Ｌ ａ ｙ ｅ ｒ Ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ Ｄ ａ ｔ ａ
免集中化控制导致的性能和安全性的瓶颈。
１ Ｏ ２
北 向 接 口
主进行不同， Ｓ Ｄ Ｎ网络 中的 链 路 发 现 工 作 由控 制 器统 一 完成 。 Ｓ ＤＮ控 制 器 主 要 使 用 了 Ｌ Ｌ ＤＰ （ Ｌｉ ｎ ｋ Ｌ ａ ｙ ｅ ｒ Ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ， 链 路 层 发 现协 议 ）作 为链 路
挖制层 南 阳接【 ＿ １
裁础 殴施屡
发现 协议 ，该协 议提供 了一种标 准的链 路发现
方式 ， 可 以将 本 端 设 备 的 主 要 能 力 、管 理 地 址 、
在 实 际 的 设计 和 实 现 中 ，Ｓ Ｄ Ｎ控 制 器 除 了 需要 很 设 备标识 、接 口标 识等信 息组 织成 不 同的Ｔ Ｌ Ｖ 好 地 提 供 上述 的 南 向 网络 控 制能 力 和 Fra Baidu bibliotek 向业 务 支 （ Ｔ ｙ ｐ ｅ ／ Ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ／ Ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ， 类型／ 长 度／ 值 ），并封 装