电子书:《软件定义网络(SDN)技术与实践》_谢兆贤等_2017-10-01

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《软件定义网络(SDN)技术与实践》_谢兆贤等_2017-10-01_1

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《软件定义网络(SDN)技术与实践》_谢兆贤等_2017-10-01_3

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内容简介:

目录
单租户路由器配置实验
171附录
7.6多租户路由器配置实验
参考文献
本章练习

第1章SDN概述
本章首先介绍SDN的概念,然后阐述SDN历史,即列出一些早期的可程序化网
络,最后讨论SDN应用案例。本章讲解SDN的重要性及其与其他系统的关联性,以及
SDN一词的由来与演进,使读者明白其发展过程。目前,SDN在实际工作中已有一些应
用,未来仍将继续发展新的应用。通过学习本章知识,需要掌握以下几个知识点
1.SDN与网络系统的关系
3.集中式应用和可程序化网络的关联
开源创新、软件定义网络和网络功能虚拟化的关系。
中的技术轨迹
SDN技术的优点
SDN应用领域

1章SDN概述
1.1SDN介绍
计算机网络由大量的网络装置所建立,例如,路由器、分享器和多种中介层(如防火墙),其中
可以同时并存许多复杂的通信协议。网络操作人员负责设置策略以呈现网络事件的范围和应用
网络必须以人工方式传送高阶策略到低阶设定命令,当网络条件发生变化时,网络内部经常需要
完成复杂的通信协议工作来存取网络管理的工具。因此,网络的管理和效能就变得相对重要了
在这样的背景下,可程序化网络的想法被提出并作为网络发展的新希望。然而,软件定义网
络的岀现,俨然成为一个新的范畴,软件定义网络的硬件包含分离的控制端和数据端,以保证简
易化网络管理及激活创新和成长。其主要思想是允许软件开发人员很容易地使用相同的网络资
源进行操作,将软件定义网络的硬件作为储存和计算的资源
软件定义网络属于智能化网络,以软件方式集中管理控制器(控制平面)和网络装置,简单
地将封包转向数据装置(数据平面),这个数据平面可以经由开放式接口做程序化的动作。目前
软件定义网络已经引起校园和工业界广泛地注意,结合网络操作群组、服务提供商和消费者方
等团体的共识,共同建立一个开放式网络基金会( Open Network Foundation)它是一个工业驱
动组织,主要加强软件定义网络和标准化 Open Flow的通信协议( Protoco)在校园的应用上
OpenFlow网络科研中心( Research Center)主要专注于软件定义网络的研究,它们所建立的标准
影响IETF、IRTF和其他标准生产组织对软件定义网络的定义。尽管软件定义网络是如此地被
注意,但是在科研领域上仍有一些重要的项目,尚待大家的关注与发掘。
简要来看,SDN是网络控制系统的延展,允许不同的应用经由所定义的API控制网络硬件
的数据平面,可以有效地以集中式认证方式通过网络智能推动网络装置和设置地点。图1-1-1
所示为一个简单的传统网络图,传统网络中的每个装置均包含控制平面和数据平面。同时,每个
装置都有应用在其上运行,并且每个装置必须被分别设置。在这个案例中,每个交换机/路由器
都有应用在上面运行,同时,每个应用都必须可以独自运行。应用程序可以用于侦测、监测和负
App App App
控制平面( Control planc)
控制平面( Control plane)
流表
PP App
控制平面( Control plane)
控制平面( Control plane
控制平面( Control plane)
简单的传统网络图

载均衡。当流量经由网络时,每个交换机/路由器做决策处理路由封包。在此网络中,任何改变
应用或流量的操作都必须系统地在每一个交换机/路由器上修改程序
图1-1-2所示为控制器的应用接口和服务图,可以看出SDN所有的应用都从交换机/路由
器上移除。这里SDN的集中式控制器被用来程序化整体网络的流量,控制器的应用接口和服务
都可以根据需要增减与修改。中央控制替代控制平面来控制所有装置使网络可程序化。控制器
上的应用接口和经由网络应用它们的功能。流量是在中央控制的监督下分配和管理每一个交换
机/路由器的流表。流表由一些因子组成,可以弹性地定义。流表也能收集统计的信息,从信息
中找出问题并立即回馈给控制器,以便改善网络的控制方式,同时可以立即调整整个网络
中央控制( Central Control)
Open Flow
Open Flow
流表
Open Flow
Open Flow
流表
图1-1-2控制器的应用接口和服务图
1.SDN的逻辑观点
图1-1-3所示为集中式应用和可程序化网络图,可以看出SDN使网络具有更好的弹性和
更快的反应速度。由于SDN的应用程序并不是放置于真正的装置内,反之,它是经由控制器的
接口,整个网络看起来就像是一个大的交换机/路由器,类似集中式应用,所以,它可以很容易地
进行升级、改变、新增和设定等操作
针对图1-1-3内部显示层级的说明有以下3点。
(1)应用层( Application Layer)
此层包含网络应用,如voP的洶通应用、防火墙的.安.全.应用和网络服务等。传统网络的应
用都是由交换机和路由器所处理的。SDN允许卸除( Offload)处理,让它们更容易管理,即脱离
硬件来管理,可为公司节省许多成本和网络设备。

第1章SDN概述
APPLICATION
应用程序层
Business Applications商业应用
Control
LAYER
控制层
SN控铜软件
控制数据平面接口
Control Data Plane Interface
INFRASTRUCTURE LAYER基础设施层
M高

集中式应用和可程序化网络图
(2)控制层( Control Layer)
交换机和路由器的控制平面集中式处理时允许可程序化网络。 OpenFlow是一个开放源码
网络通信协议,在工业应用上已经有网络供货商,如思科( Cisco
3)基础设施层( Infrastructure Layer)
此层有物理交换机、路由器和数据。此层在SDN中被更改,因为交换机和路由器仍会移动
封包。最大的不同是流表规定是以集中式管理的。这并不是说要剔除传统的供货商设备,事实
上,许多大型网络提供容纳SDN经由API达到集中式的控制。也就是说,它可能使用一般封包
置,相比传统网络设备,SDN会以较低的成本来建置完成
2.SDN与NFV之间的区别
软件定义网络( Software Defined Network,SDN)是 Emulex网络的一种新型网络创新架构
是网络虚拟化的一种实现方式,其核心技术 Open Flow通过将网络设备控制平面与数据面分
开来,从而实现了网络流量的控制,使网络作为管道变得更加智能。
基本上说,软件定义网络是以网络来制定硬件。传统I架构中的网络,根据业务需求部署
线以后,如果业务需求发生变动,重新修改相应的网络设备(路由器、交换机和防火墙)上的配
置是一件非常烦琐的事情。网络的高稳定与高性能还不足以满足业务需求,灵活性和敏捷性反
而更为关键。SDN所做的事是将网络设备上的控制权分离出来,由集中的控制器管理,无须依
赖底层网络设备(路由器、交换机和防火墙),屏蔽了来自底层网络设备的差异。而控制权是完全
开放的,用户可以自定义任何想实现的网络路由和传输规则策略,从而更加灵活和智能。
SDN改造后,无须对网络中每个结点的路由器反复进行配置,网络中的设备本身就是自动
化连通的,只需在使用时定义好简单的网络规则即可。如果不喜欢路由器自身内置的协议,可以
通过编程的方式对其进行修改,以实现更好的数据交换性能。因为这种开放的特性,使得网络作



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