软件定义 络管控域间互联发展的三个阶段之回顾

近年来软件定义 络（SDN）技术的发展给组 方式带来变革的契机。软件定义 络将数据平面与控制平面相分离，数据平面提供通用的编程资源与开放的编程接口，使得集中式的 络编程成为可能，大大提升了 络的管控效率。然而，这种集中式的控制机制也带来了大规模 络下控制平面的可扩展性问题，而将软件定义 络机制扩展到多个管控域时问题将更加严峻。近年，软件定义 络在校园 、企业 、数据中心以及私有广域 中的研究集中在单个自治域内采用逻辑集中的控制平面，而全球互联 已经有超过5万个自治域，且根据亚太 络信息中心（APNIC）首席科学家杰夫·哈斯顿（Geoff Huston）对核心 络路由信息的统计，自治域数量的增长表现出超线性趋势。因此软件定义 络在如何应用于分布式管控的互联 域间场景以提高域间应用的可编程性上仍面临很大挑战。 然而，软件定义 络控制平面的灵活性也为域间 络资源的最优调度提供了可能。因此，域间软件定义 络的挑战与机遇并存。

域间软件定义 络是一个较为前瞻且具有挑战性的课题。软件定义 络的当前研究主要集中在地理上小范围内集中管控的单个控制器，或者多控制器控制一个管控域内大量交换机这样两种情况。在这种环境下，软件定义 络在 络管理控制的效率和可编程性方面体现出显著的优势，可以提高局部 络的新技术创新和部署的速度。然而，随着软件定义 络在局部 络的广泛应用，将其技术优势扩展到更大范围的域间 络环境，实现跨域软件定义 络路由和控制的可编程性， 成为软件定义 络发展的现实需求和未来趋势。

当前域间IP 络使用分布式域间路由协议BGP互联，实现基于目的IP地址的路由。边界 关协议虽然是一种成熟可靠的域间路由协议，但尚无法实现细粒度的域间路由与控制，也不具备开放可编程性，无法发挥软件定义 络数据平面设备的优势来提供灵活的域间路由与管控。因此需要对边界 关协议进行改进，或者创造新的域间软件定义 络互联协议。另一方面， 直接将当前软件定义 络的集中式管控模式用在域间 络环境也存在扩展性问题。在如何控制大规模范围内不同软件定义 络管控域的互联与协作，达到大规模 络的可编程管控方面的技术研究， 仍然处在起步阶段。

随着软件定义 络域的日益发展，将会出现软件定义 络和传统IP 络长久共存的过渡时期。 软件定义 络管控域之间的互联发展存在三个阶段。

第一个阶段是在自治域内局部部署的新软件定义 络，与传统边界 关协议管控的自治域相连。第二个阶段是在整个自治域采用软件定义 络机制，并与传统边界 关协议管控的自治域互联。比如在一个自治域或者交换节点（Internet eXchange Point，IXP）全部采用软件定义 络机制控制 络流量转发和路由策略。第一个阶段和第二个阶段的目标都是在新的软件定义 络管控域与传统的边界 关协议 络域之间实现IP分组的互通。但根据部署的难易程度，每个阶段又各自分为两个子阶段部署：第一个子阶段不需要替换现有 络设备，第二子阶段则采用新的软件定义 络设备（例如OpenFlow交换机）来替换自治域内的边界 关协议路由器等现有 络设备。采用这样分两个子阶段部署的方式有利于利用软件定义 络的优势提高自治域局部和整体 络的管控效率，可以在 络运营机构内部独立部署，为 络运营者带来切实的利益， 为软件定义 络在更广泛范围的部署提供坚实的基础。

第三个阶段更具前瞻性，当已经存在很多部署了软件定义 络的区域后，需要研究管控域之间如何互联互通和控制协作，以充分发挥软件定义 络可编程方式在域间路由控制上的优势。协商控制的两个自治域可能直接物理相邻，或者跨越多个传统IP 络，通过叠加（overlay）的方式建立控制会话协商和数据流量转发。此阶段比前两个阶段面临更多的机遇和挑战。许多支持软件定义 络的自治域之间能够开展协作，在更广的范围内对互联 路由进行细粒度可编程管控。该阶段有助于促成新的 络业务模式的形成，使互联 服务提供商有能力提供更灵活高效的 络信道，有助于提高互联 的性能、安全性和可管控性，也为新型 络协议在互联 的快速部署提供有利途径。然而，要想达到该阶段的前景目标，需要攻克软件定义 络应用在大规模互联 中不可避免会遇到的可扩展性等挑战性问题。