SDN

未来的数据中心 络包括三大件：SDN、Overlay无状态 络、vDC虚拟私有数据中心。

1 SDN最早为人们所熟知，即软件定义 络。核心理念是将 络功能和业务处理功能与 络设备硬件解耦，变成抽象化的功能，再通过外置的控制器来控制这 些抽象化对象。通过把传统 络的紧耦合架构拆分为应用、控制、转发三层分离的架构， 络将不再成为制约业务上线和云效率的瓶颈，而是在完成数据传输任务的 同时，也能变得和虚拟化后的计算、存储资源一样，成为一种可灵活调配的资源。

SDN包含控制器和openflow两大部分，控制器是一个软件，可以对整个 络设备进行管理和控制，管理包括下发转发表项，控制包括对所有 络设 备运行状态进行监控。Openflow是控制器与 络设备之间互通的语言，控制器通过Openflow对所有 络设备进行转发表项下发，设备管理。

2 Overlay无状态 络技术也是未来数据中心的重要组成部分。Overlay是叠加的意思，即通过在现有 络上叠加一个软件定义的逻辑 络，原有 络尽量不做改造，通过定义其上的逻辑 络，实现业务逻辑，从而解决原有数据中心的 络问题，极大的节省传统用户投资。Overlay是一种将(业务的) 二层 络构架在(传统 络的)三层/四层 文中进行传递的 络技术。这样的技术实际上就是一种隧道封装技术。其实在 络技术里已经有了不少的封装技术，比 如MPLS、VPLS、GRE等等，那么为什么还需要这样一种新的封装技术呢。
Overlay最为关键的是要实现无状态 络，即在多个数据中心之间互访，虚拟机迁移都可以无感知地进行。对于上层应用业务无告知，也许一种业务是 多个数据中心同时多个虚拟机提供的，这个在Overlay 络里再正常不过了。Overlay目前包含有三大标准技术，其中当属VXlan技术最受关 注，VXlan是思科和VMware共同提出来的，自从被提出来就广受关注。从封装的结构上来看，VXlan提供了将二层 络overlay在三层 络上 的能力，VXlan Header中的VNI有24个bit，数量远远大于4096，并且UDP的封装可以穿越三层 络，比VLAN有更好的扩展性。在数据中心 里，Overlay提供了一种解决数据平面转发和多租户隔离的技术手段，而之前说到的SDN，是定义了一种控制和管理的 络架构。两者在未来数据中心里作 用并不冲突，而且VXlan技术还是SDN部署的必要条件，只有部署了VXlan才能上SDN，两者可以有机地结合，共同发挥作用。

3 未来的数据中心有了SDN和Overlay，是不是就够了然不够。还有一个重要的组成部分，那就是vDC虚拟私有数据中心。vDC虚拟私有数据 中心其实包含很多内容，安全的虚拟化，服务器的虚拟化以及 络的虚拟化，对数据中心全面做虚拟化。vDC虚拟私有数据中心 络部分的典型技术目前是 VMware的Neutron 络技术。Neutron目的是为 OpenStack 云更灵活地划分物理 络，在多租户环境下提供给每个租户独立的 络环境。另外，Neutron 提供 API 来实现这种目标。Neutron 中用户可以创建自己的 络对象，如果要和物理环境下的概念映射的话，这个 络对象相当于一个巨大的交换机，可以拥有无限多个动态可创建和销毁的虚拟端口。 Neutron是一个站在SDN之上的，提供接近应用层的 络虚拟，偏应用层的技术，是SDN的有效补充。SDN实现的是三层以下的虚拟化，而vDC 络 关注的是四到七层的虚拟化。

SDN的本质定义就是软件定义 络，也就是说希望应用软件可以参与对 络的控制管理，满足上层业务需求，通过自动化业务部署简化 络运维。

1 SDN标准：ONF

站：https://www.opennetworking.org/

参考：http://www.cnblogs.com/qq952693358/p/5835640.html

SDN的核心：可编程性

SDN的思想：SOA面向服务

面向服务的体系结构(service-oriented architecture SOA)

使 络连接的大量计算机易于合作，以 服务 而不是人工交互来交流信息。
使得更可用的，更灵活又可拓展的应用和服务得以构建，测试，部署和管理。

软件定义 络

络是IT行业的基石。
络如果以正确的方法来架构和运用，就能成为目前最大的业务推动者：把 络，服务器和存储紧密联系在一起，使SOA原则应用于 络层。
SDN 和 API 更加方便地实现 对 络和服务的 编程意图 和 状态接收。
将SOA原则应用于 络层， 络变的更加容易，它提供的服务更加可以通过编程来实现，更加灵活。使得企业可以以更快的速度转换IT技术。

究竟什么是软件定义 络/h2>

SDN是一种简化 络的方法 和 体系架构，使得 络对其工作负载和服务的要求更具有反应性，从中也可以窥探出未来 络的发展趋向：走向智能化。
SDN提供一种功能：使得 络能够被运营商以编程的方式来访问，这样的目的是 1）实现 络自动化管理 以及服务编排。 2）能够跨路由器，跨交换机进行 络配置。3）对执行操作的应用程序 和 络设备的操作系统 进行解耦合；即将应用程序和操作系统之间的关系理顺。

注：耦合就是程序中的一部分跟其他部分之间的关系。解耦合就是把必要的耦合理顺，同时尽量减少不必要的耦合（这一句其实就是高内聚低耦合的通俗解释）。

SDN为什么会出现/h2>

从历史上看， 络配置的特征 是静态的，不变的，通常是不允许触碰的。需要在设备上面人工手动，基于命令行来进行配置。

静态的 络配置导致了什么问题/strong>
1)可管理性差 2)核心的可拓展性差

需要对付一个比较大的 络(有许多的交换机，路由器以及服务器)的时候，比如需要一个操作来应用到在整个操作系统的所有设备的时候，人工管理很明显力不从心：根本不够灵活和敏捷；并且不能支持动态配置和瞬时数据(即配置并不是持久地保持在配置文件中)。

于是乎，SDN出现了。

SDN体系 三种理解

理解一：集中式的管理下 分布式1)控制2)管理3)数据平面。

这句话，从前半句话和后半句话进行理解。首先 集中式的管理，代表着SDN体系和传统体系的不同：由我们计划的策略决定的一些规则 集中地进行管理(比如策略的安全性，质量以及监控)。其次 分布式的平面，代表着我们决定的策略以及一些规则 是具体应用在 络中的每一台 络设备上的。

策略针对特定的 络 集中地进行一些修改和增删。而策略所需要执行的操作，则是具体到这个特定 络中的每一台 络设备中。

这样做的好处：灵活，可拓展性强，比起之前的旧的 络体系来说，控制能力大大增强。

理解二：SDN并不是取代现有的路由器和交换机的控制平面，而是进行补充。

怎么补充DN提供整个 络的拓扑结构，原有的控制平面只能看到小部分，而现在SDN提供了整个 络的拓扑结构和状态，这使得我们的决策更加具有准确，更加具有弹性：比如某一台 络设备出现了故障，我们能够迅速的根据相关的 络拓扑以及周围 络设备所提供的信息解决故障，提供了最大的保护。

理解三：SOA 和 SDN

开篇介绍了SOA的概念：使 络连接的大量计算机易于合作，以 服务 而不是人工交互来交流信息。

从上文来看，SDN是如何贯彻SOA的br> SDN提供一种功能：使得 络能够被运营商以编程的方式来访问
与SOA联系：使得服务的构建和测试，部署与管理，通过编程的方法来实现，更加灵活，具有可拓展性。

也就是说，SDN是一种面向服务的体系结构(SOA)，这是它通过 可编程性 来实现的。

可编程性，体现了SOA的理念，是SDN的核心。

小结一：

从上文来看，SDN可以从两个方面入手：
1)它是如何解决传统 络的问题(可拓展性差，不灵活等等)的利用 集中式的管理下的 分布式控制平面，管理平面，数据平面；提供全局的 络拓扑图。
2)它所贯彻的思想OA面向服务，利用服务来进行 络设备之间的交流。如何实现DN的可编程性
3)SOA和SDN的可编程性 带来了什么升了SDN 络的可拓展性和灵活程度，这一点和解决传统 络的问题联系了起来；使用户能够更加便捷的管理 络，运维人员和管理员能够迅速响应需求；使得应用程序更加贴近 络。

我没有什么雄心壮志，我只想给自己和关心自己的家人和朋友一个交代，仅此而已。

目前 络层面流行的技术概念：虚拟中心；公有云私有云；数据中心等等。

SDN主要的模拟器：Mininet OpenDaylight(Cisco) ONOS(AT&T等运营商主流的SDN工具)

重要技术：SDN控制器。

标准的定义：ONF：是由 Microsoft Google 等互联 公司定义SDN标准。而不是传统的ISO，RFC。

卡 + 线 + 协议栈 组成最小单元 络
1） 线提供物理介质，承载比特流/电信 (数字信 )。
2） 卡进行数据处理，将比特流转换为数据，将磁盘上的数据/字节 转换为 线上的比特/电流。
3）协议栈作为沟通语言，实现通信过程中的数据解析，地址寻址，数据流控制。

缺陷：无法实现远距离的通信。

信 中继，整形滤波，中继和放大信 。

缺陷：中继器只有两个接口，无法实现多主机的直接通信。

集线器，即多口中继器，是OSI七层模型的物理层模型。

缺陷：带宽利用率低，处在同一个冲突域中，会往所有接口洪泛信息。

桥是链路层产品，能够阅读和记录MAC信息，生成MAC通信表。代表着快速以太 来临
它能够进行冲突域隔离。

缺陷：接口默认两个，对 络的冲突隔离有限。速度慢。

交换机是当代计算机 络中比较重要的产品和技术，每一台连接到Switch的主机都处于一个独立的冲突域内。同时利用MAC通信表进行转发数据流。

交换机是在 桥的基础上进行改进的，相比 桥有以下优点：
1)接口数量更加密集，每一台主机在独立的冲突域，带宽利用率大大增强。
2)利用ASIC硬件芯片进行高速的转发。
3)能够进行VLAN虚拟局域 的隔离：不仅仅能够隔离冲突域，还能通过VLAN隔离广播域。

它是一种局域 产品，目前处于主流地位的仍然是以太 技术。

缺陷：一般用于本地 络通信，无法实现广域 通信。

在后面的SDN学习过程中，它是主要的转发数据的工具。

路由器是 络层产品，基于IP寻址，采用路由表来进行数据转发。
路由器实现了不同局域 之间的通信连接，可以是不同的介质，比如以太 和令牌环 可以互通，实现广播域隔离，实现远程通信(WAN广域 连接)
路由器的诞生，是互联 络大爆炸的主要原因，跨不同介质，跨不同 络的联系得以实现。
IP寻址机制，利用了路由器之间的路由选择协议等，保证了数据的准确传输：只要连接两端的两台主机有配置合理的逻辑IP地址，就可以进行通信。

无线AC/AP Access point 可以看成带有无线功能的交换机/路由器。随着移动办公的趋势， 络中无线产品越来越多。

根据部署方法分类：
1)胖AP：无线AP具有独立的操作系统，可以独立调试 络热点中的所有配置。eg. TP-LINK
2)瘦AP：无线AP只具备无线信 发射的功能，所有的命令调试全部集中在后台的AC/无线控制器上面。
小型无线 络，比如家庭 络，使用胖AP即可解决；大型无线 络，比如无线城市，则需要使用瘦AP方案解决。

这种后台控制器的思想 和 SDN有一些渊源。

防火墙Firewall 是一种 络安全产品，对 络进行安全访问限制，一般在互联 边缘使用，防止外部黑客的攻击。
防火墙可以看成是带有安全功能的路由器，很多防火墙的内容可以在路由器上看到，比如路由协议，访问控制列表，地址翻转技术。

是否有了防火墙就可以不用路由器了呢strong>路由器一般和防火墙同时存在，防火墙负责安全隔离，路由器负责路由选路。

根据防火墙的技术特征，可以分为包过滤，应用代理，状态监测防火墙；根据产品形态，可以分为软件和硬件防火墙。

络拥塞一直是传统 络中的永恒问题，从TCP的流量控制机制：滑动窗口，防止小包，慢启动拥塞避免等等；到中间路由器提高转发效率的做法：比如OSPF取代传统的RIP，避免了大量的RIP更新，更高效地转发数据同时也避免了大量的路由交换信息；再到流控产品。
这些措施，策略，产品的出现是必然的： 络如今以一种极快的速度在发展，每时每刻都有大量的数据需要进行处理，倘若没有合理的流量控制， 络拥塞会使得整个 络的效率非常之低。

家庭SOHO 络，小型创业公司 络，园区 ，政务 ，数据中心 ，电信/互联 ······

要满足 端到端的主机通信，远程 络的主机通信，不同局域 络之间的通信，处理泛洪问题，解决安全问题，解决流量控制问题 等等一系列十分复杂 实现困难的问题，可想而知，配置 络是一件多么庞大，多么困难的事情了。
在 络速度迅猛发展的今天， 络流量越来越多， 络拥塞也日益见长。在解决以上问题的同时，解决 络安全控制， 络拥塞控制，保证 络效率，解决 络配置难，管理 络难，更新服务难 等一系列困扰以久的问题也迫在眉睫。传统 络越来越为人诟病，原有架构在解决这些问题的路径上举步维艰，难以维系。

因此，我认为，SDN的出现是必然的，在 络领域是一种伟大的历史革命。

“传统 络行业的发展，是一种按需发展的思路：出现什么问题就解决什么问题催生出什么产品。”这句话是根据传统 络的发展历程得出的结论：从刚刚开始的中继器 到 现在如此庞杂的互联 络，每一次革命性的 络设备的发明，都是源于需求。

但是，这样的发展速度是十分缓慢的：大部分 络产品是硬件产品，更新迭代远不如软件快。
最致命的一点：“底层是对用户封闭的，客户的意见只能反映到厂商，由厂商来解决他们的需求，周期长，效率低。”

因此，我们的思考，就从这些问题入手：我们能不能做出一个架构，让 络像软件一样，更新快，用户体验好，可管理性强，用户如果有需求可以直接对它进行相关操作。

于是乎，有了这么强烈的需求，技术就出现了：SDN。

在 络发展速度如此之快的今天，传统 络的架构充满了危机，主要有这四个问题(3+1)。

1)传统 络的部署和管理 非常困难
2)分布式 络架构凸显瓶颈
3)流量控制十分棘手

4)可编程性

为什么要介绍传统 络架构的危机有在了解了传统 络架构的不足与缺陷之后，才能更好的理解SDN新型 络 “新”在哪里，优在哪里。

络产商的分类

1)综合厂商/全栈厂商：提供交换机，路由器，防火墙，无线等技术产品 和 整体的解决方案。比如Cisco，Huawei，H3C等等。
2)安全厂商：对外提供防火墙，入侵检测，入侵防御，安全 关，防止病毒等等技术产品。比如Checkpoint。
3)流控厂商：提供流量控制产品。比如F5，Randware。

如何对 络设备进行操作/h3>

不同的厂商所生产的 络设备，需要不同的方式进行调试和配置。
一般通过命令行和Web界面。

我们的 络，大部分是混合型 络，各大厂商的 络设备鱼龙混杂。
这就使得，对一个 络中不同的厂商生产的 络设备进行 统一 的调试和配置，是一件困难又复杂的事情。

但是好在底层有 路由选择协议等等用于路由器交换信息的协议，使得 不同厂家生产的路由器互相交流 是没有问题的。因此客户采购 络设备的时候，可以根据自身的需要 选择合适的方案。

关键点： 络厂商的不同，造成了 络设备的不同，给 络的管理和配置带来了非常大的困难。

目前，我们是如何管理这么多的 络设备呢/h3>

如何统一来管理这么多的 不同品牌的 络设备呢通过 在服务器上搭建的 管软件。

比如学校利用的就是 管软件，架设在服务器中； 管软件生成 络的拓扑图，知道哪一台PC在哪里，出现故障能够进行 警。

关键： 管服务器 是目前主流的 络设备管理方案， 络设备(路由器，交换机，防火墙等等)和 管系统(H3C iMC等等) 部署SNMP协议：这是一种 侧重监控 络 的协议。
通过 管系统能够对全 进行 可视化拓扑发现，配置管理，链路质量检测等等。

管系统一般部署于安全管理区域。

SNMP协议：简单 络管理协议，侧重监控，而不是配置和部署。
当某一台 络设备发生故障的时候，SNMP协议监控到了这一异常，发出警告；用户通过 管软件的警告，来获知相关错误信息，通过远程登录或者是下机房 进行命令行配置和调试。

注意： 管软件起到的只是一个监视器的作用，真正去修改配置解决问题 还是需要我们自己手动。

引出我们的第一个问题：传统 络的部署和管理 非常困难！

络产商杂乱； 络设备种类多，数量也多；配置和管理的 命令不一致。 -> 配置难，管理烦

不同的 络设备是如何协同工作的/h3>

络设备之间，大部分都是采用 路由交换协议等  络协议 来进行信息的交互。比如 OSPF/BGP/MPLS 等。
这些协议大部分的逻辑基础，都是【邻居建立 -> 信息共享 -> 选择路径】这样的工作流程。

这句话很重要：大部分 络采用的是 典型的分布式 络架构：设备和设备之间相互交流路由信息，然后根据这些信息建立拓扑信息库，按照一些选路的算法计算路径。

举个例子：OSPF，建立邻居关系之后，交换第一类LSA，建立拓扑数据库，然后把数据库的内容作为SPF/Dijkstra算法的输入，确定最短路径，然后添加到路由表项中。

每一个设备都会进行独立的计算，相当于都具有一个独立的大脑与一个独立的转发硬件。

协议是 络设备的语言，相当于人类沟通的语言。

关键：不同的 络设备之间 通过协议进行交流，大部分协议都是通过 建立关系->信息共享->选择路径 这三个步骤来实现的。
分布式 络架构，实现的是 络设备与 络设备互相交流本地的信息。比较典型的代表是 OSPF的分区域。

与现在的SDN最大的区别就是：传统的 络，每一个底层设备(路由器，交换机等等)都有一个独立的大脑；而SDN除了控制器有大脑，转发层的 交换机 就是个傻逼。

如果 络发生动荡，设备怎么进行交互/h3>

络设备以 接力棒 的形式不断告诉下一跳邻居设备，然后将故障的链路删除。
但是可能会有多余的重复的信息。

当流量 暴增 时， 络拓扑 膨胀 时···

现在的云计算，大数据等互联技术的发展，导致 络中的流量越来越多，几乎以指数增长的形式上升，这使得底层 络设备的数量不断增加，压力越来越大，路由收敛的时间越来越长，效率越来越低。

在所有的 络类型中，数据中心 络(互联 公司)，电信 络(运营商) 络压力最大，改革的意愿最强。
因此，SDN新型 络的主要引导者及其标准的指定者，是 运营商 和 互联 公司(主要)。

关键： 络数据膨胀，路径就会出现故障，有可能出现环路，这导致了路由收敛的时间(所有路由器更新路由表项的时间)非常之漫长。

如今，上千上万台交换机在传统 络的底层工作，硬件方面的变革(就像我上一篇随笔提到的那样)无法继续满足人类的需求。因此， 络的整体设计，需要从底层，甚至从设计思想上面做出变革。

引出第二个问题：分布式 络-接力棒模式 凸显瓶颈！路由表更新太慢了！ 络设备需要分配的资源太多了！这个理念需要革新了！

分布式 可以理解为是 传递接力棒 的模式：你传递给它，它再传递给另外的 络设备。
络设备独立计算， 络设备和 络设备之间 接力棒式 的交换路由信息，以及它的分布式架构 -> 凸显瓶颈：独立计算导致计算量庞大，每一台 络设备需要分配的资源多；分布式导致路由汇聚缓慢，路由器更新路由表项慢 等等。

这也就说明了，原有的 分布式设计 络的理念 需要进行革新。

传统的 络带宽是如何分配的呢键词：负载均衡

数据的负载均衡 在传统的 络中并没有很好的解决：前往同一个目的地的带宽相同的路径A和B，有可能 A 95%的带宽都用于承担数据了，压力非常大，而 路径B 的带宽则只有20%利用率。
这在数据中心里是非常容易发生的一件事情，当非常多的数据进来的时候，并没有完全的实现路径的负载均衡，这就很可能出现这种很危险的情况：某一个设备，在某一个瞬间压力过大崩溃了。