SDN数据中心基础知识

Unerday&Overlay

名词解释 SDN

软件定义 络SDN（Software?Defined?Network）是由美国斯坦福大学CLean?State研究组提出的一种新型 络创新架构，可通过软件编程的形式定义和控制 络，其控制平面和转发平面分离及开放性可编程的特点，被认为是 络领域的一场革命，为新型互联 体系结构研究提供了新的实验途径，也极大地推动了下一代互联 的发展 [2] 。
传统 络世界是水平标准和开放的，每个 元可以和周边 元进行完美互联。而在计算机的世界里，不仅水平是标准和开放的，同时垂直也是标准和开放的，从下到上有硬件、驱动、操作系统、编程平台、应用软件等等，编程者可以很容易地创造各种应用。从某个角度和计算机对比，在垂直方向上， 络是“相对封闭”和“没有框架”的，在垂直方向创造应用、部署业务是相对困难的。但SDN将在整个 络（不仅仅是 元）的垂直方向变得开放、标准化、可编程，从而让人们更容易、更有效地使用 络资源。

SDN的整体架构由下到上（由南到北）分为数据平面、控制平面和应用平面。

Underlay就是当前数据中心 路基础转发架构的 络，只要数据中心 络上任意两点路由可达即可，指的是物理基础层。我们可以通过物理 络设备本身的技术改良、扩大设备数量、带宽规模等完善Underlay 络，其包含了一切现有的传统 络技术。

Overlay 在 络技术领域，指的是一种 络架构上叠加的虚拟化技术模式，其大体框架是对基础 络不进行大规模修改的条件下，实现应用在 络上的承载，并能与其它 络业务分离，并且以基于IP的基础 络技术为主。

Overlay 技术是在现有的物理 络之上构建一个虚拟 络，上层应用只与虚拟 络相关。一个Overlay 络主要由三部分组成：

• 边缘设备：是指与虚拟机直接相连的设备
• 控制平面：主要负责虚拟隧道的建立维护以及主机可达性信息的通告
• 转发平面：承载 Overlay 文的物理 络

通过部署Overlay 络，可以实现物理 络向云和虚拟化的深度延伸，使云资源池化能力可以摆脱物理 络的重重限制，是实现云 融合的关键。Overlay 络也是一个 络，不过是建立在Underlay 络之上的 络。Overlay 络的节点通过虚拟的或逻辑的链接进行通信，每一个虚拟的或逻辑的链接对应于Underlay 络的一条路径（Path），由多个前后衔接的链接组成。

Overlay技术可以分为 络Overlay，主机Overlay和混合式Overlay三大类。

Overlay 络技术多种多样，一般采用TRILL、VxLan、GRE、NVGRE等隧道技术。

TRILL（Transparent Interconnection of Lots of Links）技术是电信设备厂商主推的新型环 技术；

NVGRE（Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation）

STT（Stateless Transport Tunneling Protocol）是IT厂商主推的Overlay技术；

VXLAN（Virtual eXtensible LAN）等基于隧道的封装技术。

流行的OverLay技术：

VXLAN： VXLAN是将以太 文封装成UDP 文进行隧道传输，UDP目的端口为4798(可修改)，标准5元组方式有利于在IP 络转发过程中进行负载分担；隔离标识VNI采用24比特来表示；所有的流量均被封装为payload转发。
NVGRE ：NVGRE采用的是RFC 2784和RFC 2890所定义的GRE隧道协议。将以太 文封装在GRE内进行隧道传输。隔离标识采用24比特来表示；与VXLAN的主要区别在对流量的负载分担上，因为使用了GRE隧道封装，NVGRE使用了GRE扩展字段flow ID进行流量负载分担，这就要求物理 络能够识别GRE隧道的扩展信息。
STT ：STT是无状态传输协议，通过将以太 文封装成TCP 文进行隧道传输，隔离标识采用64比特来表示。与VXLAN和NVGRE的主要区别是在隧道封装格式使用了无状态TCP，需要对传统TCP协议进行修改以适应NVGRE的传输。

VXLAN、NVGRE等Overlay技术都是通过将MAC封装在IP之上，实现对物理 络的屏蔽，解决了物理 络VLAN数量限制、接入交换机MAC表项有限等问题。同时通过提供统一的逻辑 络管理工具，方便的实现了虚拟机HA迁移时 络策略跟随的问题，大大降低了虚拟化对 络的依赖，成为了目前 络虚拟化的主要发展方向。

链接阅读：http://net.zol.com.cn/459/4598330.html

名词解释：访问控制列表（Access Control Lists，ACL）

访问控制列表（Access Control Lists，ACL）是应用在路由器接口的指令列表。这些指令列表用来告诉路由器哪些数据包可以收、哪些数据包需要拒绝。至于数据包是被接收还是拒绝，可以由类似于源地址、目的地址、端口 等的特定指示条件来决定。
访问控制列表具有许多作用，如限制 络流量、提高 络性能；通信流量的控制，例如ACL可以限定或简化路由更新信息的长度，从而限制通过路由器某一 段的通信流量；提供 络安全访问的基本手段；在路由器端口处决定哪种类型的通信流量被转发或被阻塞，例如，用户可以允许E-mail通信流量被路由，拒绝所有的 Telnet通信流量等。

名词解释：QoS（Quality of Service，服务质量）

QoS（Quality of Service，服务质量）指一个 络能够利用各种基础技术，为指定的 络通信提供更好的服务能力，是 络的一种安全机制， 是用来解决 络延迟和阻塞等问题的一种技术。QoS的保证对于容量有限的 络来说是十分重要的，特别是对于流多媒体应用，例如VoIP和IPTV等，因为这些应用常常需要固定的传输率，对延时也比较敏感。

名词解释：NAT

NAT（Network Address Translation， 络地址转换）是1994年提出的。当在专用 内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址（即仅在本专用 内使用的专用地址），但现在又想和因特 上的主机通信（并不需要加密）时，可使用NAT方法。 这种方法需要在专用 连接到因特 的路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。这样，所有使用本地地址的主机在和外界通信时，都要在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址，才能和因特 连接。

NAT的实现方式有三种，即静态转换Static Nat、动态转换Dynamic Nat和端口多路复用OverLoad。

• 静态转换是指将内部 络的私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址对是一对一的，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态转换，可以实现外部 络对内部 络中某些特定设备（如服务器）的访问。
• 动态转换是指将内部 络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址是不确定的，是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。也就是说，只要指定哪些内部地址可以进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态转换。动态转换可以使用多个合法外部地址集。当ISP提供的合法IP地址略少于 络内部的计算机数量时。可以采用动态转换的方式。
• 端口多路复用（Port address Translation,PAT)是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换（PAT，Port Address Translation).采用端口多路复用方式。内部 络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。同时，又可隐藏 络内部的所有主机，有效避免来自internet的攻击。因此，目前 络中应用最多的就是端口多路复用方式。

络地址端口转换 NAPT（Network Address Port Translation）（Port-Level NAT）（ 多对一 ）。改变外出数据包的源端口并进行端口转换，采用端口多路复用方式。内部 络的所有主机均可共享一个合法外部 IP 地址实现对 Internet 的访问，可以最大限度地节约 IP 地址资源。同时，也可以隐藏 络内部的所有主机，有效避免来自 Internet 的攻击。因此，目前 络中应用最多的就是 PAT 规则。这是最常用的 NAT 技术，也是 IPv4 能够维持到今天的最重要的原因之一，它提供了一种多对一的方式，对多个内 IP 地址，边界路由可以给他们分配一个外 IP，利用这个外 IP 的不同端口和外部进行通信。NAPT 与 动态NAT 不同，它将内部连接映射到外部 络中的一个单独的 IP 地址上，同时在该地址上加上一个由 NAT 设备选定的端口 。
NAPT 是使用最普遍的一种转换方式，在 HomeGW 中也主要使用该方式。它又包含两种转换方式：SNAT和DNAT。

• (2) 目的NAT（Destination NAT，DNAT）：修改数据包的目的地址。Destination NAT刚好与SNAT相反，它是改变第一个数据懈的目的地地址，如平衡负载、端口转发和透明代理就是属于DNAT。

SDN接口对接

通用模式：