軟件定義網(wǎng)絡(luò )（SDN）任重而道遠

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

　　在實(shí)驗網(wǎng)節點(diǎn)上控制平面和轉發(fā)平面分離的情況下，每出現一種新的網(wǎng)絡(luò )體系結構和解決方案，就可以在實(shí)現節點(diǎn)上以軟件的形式來(lái)設計和配置，快速實(shí)現新的網(wǎng)絡(luò )形態(tài)，高效支持網(wǎng)絡(luò )技術(shù)創(chuàng )新與驗證。

　　除了上述三種SDN需求以及對應的三類(lèi)專(zhuān)家以外，還有一些專(zhuān)家將SDN理解為統一智能網(wǎng)管，致力于實(shí)現一個(gè)網(wǎng)管系統可以統一、智能地管理多臺網(wǎng)絡(luò )設備的目的，如在LTE的部署中可以在IP RAN的設計中，通過(guò)一個(gè)綜合網(wǎng)管系統來(lái)配置和管理多臺簡(jiǎn)化邊緣路由器，從而提高網(wǎng)絡(luò )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據平面中分離，不是控制平面和轉發(fā)平面的分離，不應理解為是SDN技術(shù)。

　　二、“正本清源”SDN

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

　　網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，不但能夠帶來(lái)相應設備和網(wǎng)絡(luò )的高效，而且可以進(jìn)一步細分產(chǎn)業(yè)鏈，帶來(lái)新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇。當年，機械零件之間的“開(kāi)放”，實(shí)現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(dòng)了工業(yè)革命的發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò )通信領(lǐng)域，通過(guò)SDN技術(shù)可以實(shí)現類(lèi)似的期待。

　　在數據設備內，可以概括為兩個(gè)平面，如下圖所示：

　　從網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放性的角度來(lái)理解SDN，我們可以把SDN分為三個(gè)類(lèi)別，每個(gè)類(lèi)別之間的開(kāi)放性是遞增的關(guān)系：

　?。?）開(kāi)放控制層北向接口的SDN（可以簡(jiǎn)稱(chēng)為SDN-N）

　　這種思路研究數據網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放控制面與業(yè)務(wù)應用之間的北向接口，向上提供資源抽象，實(shí)現軟件可編程控制的網(wǎng)絡(luò )架構。數據網(wǎng)絡(luò )中控制層北向接口的開(kāi)放有利于互聯(lián)網(wǎng)應用服務(wù)感知數據網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)、優(yōu)化業(yè)務(wù)應用設計、改善用戶(hù)業(yè)務(wù)體驗，因此得到了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的支持。北向接口開(kāi)放性研究發(fā)端于5年前的P2P研究熱潮，為了實(shí)現P2P流量?jì)?yōu)化與數據網(wǎng)絡(luò )流量調度之間的協(xié)調，IETF啟動(dòng)了ALTO、DECADE等多個(gè)工作組，隨著(zhù)P2P熱度的消退，這些工作的研究進(jìn)展緩慢，但是SDN的升溫為這個(gè)研究方向注入了新的活力。但是研究北向接口的開(kāi)放性，主要是要抽象不同業(yè)務(wù)應用的共性特征，及其對數據網(wǎng)絡(luò )的承載需求，但是業(yè)務(wù)應用的多樣性使得這項工作目前進(jìn)展并不順利。

　?。?）開(kāi)放控制層南向接口的SDN（可以簡(jiǎn)稱(chēng)為SDN-S）

　　這種思路就是大家通常理解的SDN，即數據網(wǎng)絡(luò )中控制平面與數據平面的分離。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(gè)層面的，都是定義控制平面與數據平面分離后，兩者之間的通信協(xié)議。Openflow與Forces協(xié)議的不同點(diǎn)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)規則的配置；而Forces假定所面對的轉發(fā)設備硬件是協(xié)議無(wú)關(guān)的，Forces可以以XML語(yǔ)言的格式來(lái)任意定義底層轉發(fā)設備的處理邏輯。協(xié)議無(wú)關(guān)的轉發(fā)設備目前也成為了研究的熱點(diǎn)，要做到協(xié)議無(wú)關(guān)，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(chǎng)商和設備廠(chǎng)商已經(jīng)研發(fā)出了協(xié)議無(wú)關(guān)的轉發(fā)產(chǎn)品，是