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简聊SDN

最后更新:2020-06-10   
       为一个IT领域人士,新鲜事物进入到我们的视野中是稀疏平常的事。多年前,SDN、SD-WAN、NFV等等已频繁出现在媒体报告、厂家的PPT之中。

       对于大多数一线技术人员来说,媒体、厂家对于这些新技术的宣传总是令人激动的、牛逼板板的,宣传中总给人一种这个技术是下一代的。比如这个技术能XXX解决问题12345,能让我们的未来多么美好。总是给人一种这个技术多么牛逼,是下一代的,是未来的方向。

        以SDN为例,让SDN从诞生之日就变成网络界众人乐此不疲的谈资,并且SDN这几年一直雷声震天,气势汹汹要来取代我们的传统网络,似乎不搞SDN的数据中心都已经脱离的潮流了。但又过了两年,大家发现似乎有点雷声大雨点小,SDN的应用案例似乎却不愠不火,好像一直活在传说之中,没对我们造成什么大的影响。

SDN是什么
SDN(Software Defined Network)字面意软件定义网络。

SDN起源
2006年,SDN诞生于美国GENI项目资助的斯坦福大学Clean Slate课题

SDN项目初衷
试图通过一个集中式的控制器,让网络管理员可以方便地定义基于网络流的安全控制策略,并将这些安全策略应用到各种网络设备中,从而实现对整个网络通讯的安全控制。

SDN vs 传统网络

    控制转发分离 <-----> 控制转发隅合
    集中式控制 <-----> 分布式控制
    可编程 <-----> 不可编程
    开放接口 <-----> 不开放

SDN特性
SDN的官方解释上提出了SDN的三个特性:集中化管理、控制转发分离、开放的API

1)集中化的管理

集中化的管理,我们可以打个比方:如果我有100台交换机,每一台机器配置一条路由。这时候,过去我们需要登录没有台交换机的CLI,或者通过Netconf。对每一台交换机进行配置。 万一配完之后,发现网络竟然不通了。这是时候还需要一个一个交换机进行排查。 SDN的思想其实是,统一一个配置管理的入口。管理要只需要在SDN控制器上进行配置可以配置到每一个交换机上。

简单理解,就类似于AD域和工作组。

2)控制转发分离
这是一个比较抽象的概念。控制  大致类似似于路由控制协议。为了保障用户正常服务,自动根据网络状态的变化,比如拓扑变化,对网络进行实时反馈、调整网络的各种数据和行为,简单说是就是给网络设备生成转发所需的数据--路由表数据。(大型组网时,当网络状态发生变化,控制面必须实时快速的收敛并重新生成路由表,以便网络故障能够快速恢复,IGP、BGP就是控制面的协议。)
 
转发面:就是数据平面,也就是用户平面,是指设备根据控制面生成的路由表完成数据转发和处理。

传统设备集 控制和转发一体,SDN其实是希望交换机希望二者分离。交换机只做匹配转发,变得简单、重复、高效。而控制转 由 制器负责。这样的数据应该怎么走。控制器下发对应的规则到交换机。 

3)开放的API。
传统的网络,有一个比较痛苦的事情。不同的设备,没有统一的接口,让我们一键化配置网络,总要有不同的方式,不同的命令去操作。这是一件相对来说痛苦的事情。为此SDN提出了开放的API,让软件可以轻松调用,架构网络的时候,可以付出更小的代价(时间和人力成本)。当然,并不是说有什么需求通过传统方法不能做到,只是SDN做得更快、更好、更简单。

所以SDN的特点可以进一步概括为硬件标准化、软件平台化、信息中心化 

SDN的控制器

讲了这么多,我相信大家应该明白,SDN的控制器就是整个SDN网络的灵魂,掌控控制器就可以对整个网络发号施令。SND控制器 可以是软件,也可以是硬件,至少目前还只是作为一个网络管理平台的加强版出现的。另外说到SDN控制器,目前也是五花八门。小企业就不建议自己研发的控制器了。

SDN会改变什么? 

假设都有SDN了,各种转发协议会不会被废弃? SDN改变的是一种管理模式。统一控制平台和路由协议并没有太大关系。网络依旧需要规划 ,数据依旧需要定义。接口依旧需要划分,硬件还在,只是软件层面被抽象了。

哪些组织在推动SDN:ONF,ODL,ONOS ···
SDN控制器总结起来有两大类阵营。
一是ONF(Open Networking Foundation) 2011成立,会员Deutsche Telekom, Facebook, Google, Microsoft, Verizon, Yahoo等等。。。
另一个是 Open Day Light(ODL),成立于2013年,旨在加速SDN和NFV的采用。一设备商和软件商为主,Avaya、博科、思科、惠普、甲骨文以及国内的阿里巴巴、华为、联想、中兴等都是ODL的会员。

ONF指定了OpenFlow标准,并通过OpenFlow 定义了定转标准的。
ODL不局限使用OpenFlow协议互通,也不局限于完全将控制平面从转发设备上剥离。

ONF站在网络用户的角度,希望彻底摆脱厂商控制,通过使用更为廉价的转发设备替代原有的厂商设备,所以肯定希望所有的接口都是标准化接口,硬件也是标准化硬件,长远看能大大降低网络的建设和维护成本。

而由设备商主导的ODL认为,一方面考虑SDN这个产业能推动向前,所以需要一定程度的标准化,但是另外一方面,还是保留了厂商定制的权利,允许厂商定制化的接口,无论是南向还是北向接口。他们特别不希望硬件的标准化。动蛋糕,砸饭碗的事情,搁谁也不行啊。

ONF又何尝不是为了通过这一想法,降低自己的成本,当一切技术与商业利益结合起来,大家目的就不是那么单纯了,各有各的算盘。

SDN优点
:简化运维
从理论上是的,在各厂商的SDN网络方案中基本都有不少简化运维的特性,工作量肯定是可以大幅度下降。

SDN缺点:兼容性
      众所周知,我们把思科的、华为的、华三的、锐捷的甚至迈普烽火TPLINK的路由器、交换机拼在一起使用,我想大家从来不会担心互相的兼容性问题,像802.1Q、RSTP、OSPF等传统网络协议的标准化是非常成熟的

      但SDN这块把以上厂家里做SDN的拉在一起问问他们,不开发的情况下谁敢说能够互相兼容?
配置这块都是厂家私有的东西搞的,就不要想什么完全兼容了,宣传兼容的背后肯定多少要牺牲一些别的特性,至少华三的方案是核心汇聚都需要全部使用华三某些指定型号的产品,接入可以换其他厂家,但会损失一些自动化运维的功能。上面提到的转控分离、北向开放、简化运维里面带来的各种优势都可以被这一条撂翻。

      这是SDN化一个重要阻碍,上来就要换掉全网设备,要不效果总要打点折扣。后期扩容、升级、故障替换都得用这个厂家的,否则轻则损失部分功能,重则要停掉SDN恢复成传统状态。当然用户有钱这个问题就不是问题了。有钱砸设备,有脸砸厂商关系,让它定制。

 
SDN推广的难度:
SDN部署的瓶颈不是技术,而是需求、成本和收益。ONF和ODL的利益,以及中小企业的成本收益
SDN只是改变了传统网络的控制方式,数据层面,还是原有的协议。
SDN其实更适用于运营商的大型网络,以及超大型云数据中心。

到底上不上SDN?
      目前公认的是 SDN 在 运营商和 大型数据中心 ,有较大的业务刚性需求,他们可以使用SDN来改善业务。比如阿里云、腾讯云通过SDN技术来配合云管平台给租户开放业务时能够自动的配置网络数据。

      对于中小企业来说:不能迷信SDN、不能为SDN而SDN。
自问:
1、有没有什么问题必须上SDN才能解决?
2、SDN解决的问题是不是业务的问题?
3、SDN是不是企业不做就会死的刚需?
4、SDN带来的收益是不是超越投入?

别让SDN更多的沦为一种尝试探索、引领潮流,亦或者只是门面、政绩工程。

截止到当前,SDN还没有出现颠覆性的技术,整体看它没有改变现有网络的体系结构,在局部来看仅仅是能够为IT产业增加一个更加灵活的网络部件。它只是提供了一个设备供应商之外的企业、运营商能够控制网络自行调整的平台,使得调整的周期缩短。
目前SDN并不是适合所有企业,仅看到适合运营商广域网优化,企业多数据中心广域网优化。

其它类似的衍生品 
a 软件定义广域网:SD-WAN。
b 软件定义数据中心:SDDC(Software Defined Data Center) 
c 网络功能虚拟化:(Network Function Virtualization,NFV)

其它 
1、openflow不等于SDN
2、openflow在控制层面改变了以往分布式的路由协议调整方式,但是数据层面网络设备上经过的还是普通的TCP/IP协议栈的数据包
3、流表就是交换机的一张转发表;类比于 传统网络路由器的路由表,交换机的MAC地址表/CAM表。
4、BGP目前没有消失迹象,Google B4用了BGP/ISIS,此外还有个项目叫routeflow,由斯坦福开发,可以在openflow里实现所有的IGP,BGP功能
5、Garnter在2014年的网络通信的技术成熟度曲线报告中,SDN是5-10年落地,OpenFlow和NFV是2-5年落地,大家心里有数即可。
6、SDN确实能提高网络效率,这一点我从来不否认,传统网络应当在一定程度上借鉴SDN的优点。但是一切认为SDN颠覆传统路由交换市场的观点都有待商榷。在未来很长一段时间,传统的网络依旧是不可或缺的一部分。
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