軟件(jiàn)定義網絡（Software-defined Networking，簡稱SDN）技術(shù)是一種網絡管理(lǐ)方法，它支持動态可(kě)編程的網絡配置，提高了網絡性能和管理(lǐ)效率，使網絡服務能夠像雲計(jì)算一樣提供靈活的定制能力。SDN将網絡設備的轉發面與控制面解耦，通過控制器負責網絡設備的管理(lǐ)、網絡業務的編排和業務流量的調度，具有成本低、集中管理(lǐ)、靈活調度等優點。

爲什麽需要SDN

傳統網絡的局限

傳統網絡是一個分(fēn)布式的網絡，在二層網絡中，設備通過廣播的方式傳遞設備間的可(kě)達信息。在三層網絡中，設備間通過标準路(lù)由協議(yì)傳遞拓撲信息。這些模式要求每台設備必須使用相(xiàng)同的網絡協議(yì)，保證各廠(chǎng)商的設備可(kě)以實現相(xiàng)互通信。随着業務的飛速發展，用戶對網絡的需求日(rì)新月異，一旦原有的基礎網絡無法滿足新需求，就(jiù)需要上升到協議(yì)制定與修改的層面，這樣就(jiù)會導緻網絡設備升級十分(fēn)緩慢(màn)。

傳統網絡爲了适應不同的需求和場景，發展也越來(lái)越複雜。部署一個傳統網絡往往需要使用到很多協議(yì)，由于标準協議(yì)中往往存在一些未明确的地方，導緻各廠(chǎng)商的實現有差異。

傳統網絡以單台設備爲單位，以命令行的方式進行管理(lǐ)。網絡管理(lǐ)和業務調度時效率低下，運維成本高。

SDN的技術(shù)路(lù)線

爲了解決傳統網絡發展滞後、運維成本高的問(wèn)題，服務提供商開始探索新的網絡架構，希望能夠将控制面（操作系統和各種軟件(jiàn)）與硬件(jiàn)解耦，實現底層操作系統、基礎軟件(jiàn)協議(yì)以及增值業務軟件(jiàn)的開源自(zì)研，這就(jiù)誕生(shēng)了SDN技術(shù)。

在傳統網絡中，網絡設備可(kě)以分(fēn)爲管理(lǐ)面、控制面和轉發面。管理(lǐ)面負責業務的編排和策略的制定，控制面負責操作系統的運行以及各種算法的運算，轉發面負責數據包的轉發和接收。SDN的理(lǐ)念是将網絡設備的控制和轉發功能解耦，使網絡設備的控制面可(kě)直接編程，将網絡服務從(cóng)底層硬件(jiàn)設備中抽象出來(lái)。SDN架構與傳統網絡架構的對比如(rú)下圖所示。

傳統網絡架構與SDN架構對比

經典的SDN技術(shù)路(lù)線強調控制面的剝離(lí)，希望能夠将網絡設備變爲白(bái)盒設備，實現網絡功能的自(zì)定義。

但(dàn)在SDN的發展過程中，由于底層協議(yì)的複雜性、軟件(jiàn)開發投入等多方面原因，廠(chǎng)商逐漸轉向了以自(zì)動化運維爲主要目标，弱化控制面剝離(lí)的SDN技術(shù)路(lù)線。廠(chǎng)商們主張将操作系統以及大(dà)部分(fēn)的軟件(jiàn)仍放(fàng)在硬件(jiàn)設備上進行，保留原有的網絡設備形态，通過控制器實現與硬件(jiàn)設備、與網絡配置管理(lǐ)工(gōng)具的對接，由控制器在管理(lǐ)面的維度完成對硬件(jiàn)設備的統一管理(lǐ)和業務編排。下圖爲兩種SDN技術(shù)路(lù)線的對比，經典的SDN技術(shù)路(lù)線又可(kě)以稱爲軟件(jiàn)SDN，而弱化控制面剝離(lí)的SDN技術(shù)路(lù)線可(kě)以稱爲硬件(jiàn)SDN。

軟件(jiàn)SDN與硬件(jiàn)SDN對比

SDN架構

SDN架構可(kě)分(fēn)爲基礎設施層、控制層和應用層。

基礎設施層：主要爲轉發設備，實現轉發功能，例如(rú)數據中心交換機(jī)。

控制層：由SDN控制軟件(jiàn)組成，可(kě)通過标準化協議(yì)與轉發設備進行通信，實現對基礎設施層的控制。

應用層：常見(jiàn)的有基于OpenStack架構的雲平台。另外，也可(kě)以基于OpenStack構建用戶自(zì)己的雲管理(lǐ)平台。

SDN使用北向和南(nán)向應用程序接口（API）來(lái)進行層與層之間的通信，分(fēn)爲北向API和南(nán)向API。北向API負責應用層和控制層之間的通信，南(nán)向API負責基礎設施層和控制層之間的通信。

SDN架構