SDN专享-1 SDN原理解析

S D N 作为一种新的 络架构, 它实现 络的软件化, 试图对传统分布式 络架构进行重构, 山传统分布式 络转同集中控制的S D N 络, 从而给运营商带来巨大价值, 包括简化 络、提升 络可编程能力、支持业务快速创新、设备白牌化、业务白动化等o s D N 的理念. 经提出, 立即受到了产业界的关注。 络架构重构既意味着机会也意昧着风险, 各个厂家都做出了秋极应对。

但是从S D N 出现至今, 争论就没有中断过, 一千个人眼里有一千种S D N 解释和认识。很多时候, 大家在谈论一个概念, 相互之间却不知道对方心里的概念到底指什么,以致出现各种误解。无论是设备商还是运营阀, 都有各白的认识。

最近在学习SDN，书上有个解释很形象，推荐给大家，希望对大家理解SDN有帮助，同时也感谢行业大拿做出这么通俗易懂的解释。

【地图导航】导航软件有个功能叫作“ 避开拥堵” ,由于高速捌堵, 它建议我提前从某个出口下高速, 但等我到了那个出口前2 公里处时就发现车道开始塞车, 我估计一定有不少人使用了导航相同的功能, 从而导致这里出口也出现拥挤。于是, 我决定继续沿着高速前行, 选择其他出口。出人意料的是, 我发现前面的拥堵其实已经解除了。我在想, 如果导航软件能够选择性地通告一些人走某些出日,让另外. . 些人走其他出口, 进行流量分担, 是不是会更好… 些呢? 如此一- . 来, 导航软件对交通 络的状态更新的实时性将变得非常重要。假定导航软件把拥堵信息通告给驾驶员, 山驾驶员目行决定如何绕开拥堵时, 我认为大部分驾驶员会选择最短的不拥堵路径行进, 而这种决策很可能会导致新的拥堵。如果导航软件能够实时了解交通状态, 并对每个驾驶员规划出不同的路径, 总体上使得所有人都绕开捌堵, 而不会产生新的捌堵,这是一个最为理想的结果。这个导航软件实际上对所有的车辆实施了集中控制, 使得整体交通状态变得史加通畅。如果只是通告交通状态信息给驾驶员, 山驾驶员目行决定行秸, 这种分布式路径决策, 极有可能导致新的拥堵, 而这恰恰是我们最不期望的结果。

1.1 1 传统 络架构采用分布式控制

I P 通信技术已经成为今天通信 络的核心技术。今大的通信 络, 从庞大的全球中联 到大小不. 的企业 、私有 络, 全部都是恭于I P 构建的。这些I P 络中承载着各种各样的业务, 包括数搪 世务、视频业务、传统的活击业务, 人们在互联 上进行购物、 交、娱乐、金融等相关的活动。

I P 技术之所以能够成为通信 络的核心技术, 计先是因为其具有简单性。通过全球统一. 的I P 地址编址, 任何两台主机就可以进行通信, 而通信的主机之间不用关心对方的具体位置, 也不用关心对方具体的 络细节, 这种简单性使得构建全球范国的大规模互联 成为可能。 I P 技术的另外. 个重要基因是采用分布式控制架构。

每个路由器始终依赖其本地的路由表数据来进行↓ 路, 决定到底应该把 文发送给哪个. 卜一跳路由器。这个路由表数据是如何生成的呢? 一个简单的想法可能是 络管理人员白己去配置, 比如给路由器A 配置静态路由。

通过这些配常, 每台路由器都会在本地生成路由表。当l I 的地址为= . 8 . 9 . 1 2 的 文进入路由器时, 这些路由器就能够根据这些数据进行 文转发。可是, 上面的做法对于一个小的 络是可以工作的, 但当 络规模很大, 路由数茧可能达到几十万的时候, 这种丁工静态配置的方法就不能工作了。另外, 还有一个原因也使得这种静态配置方式无法工作, 那就是当 络的某些链路发生故降, 比如路由器A 和路由器B 的连接接口A B中断时, 文就不能种正确转发到I l 的地了, 从而将导致通信中断。直到人工介入巾次给路由器A 和路由器C 配置静态路由, 才能恢复主机A 和主机B 的通信。

为了解决此类问题, 引入了动态路由协议方式来学习这些路由信息, 而不是通过手工静态配置。现在常见的域内路由协议( I G P ) 主要是O S P F 和I S I S 协议, 这些协议能够学习完整的 络拓扑, 然后根搪拓扑计算出任何两点之间的最短路径, 并白动生成路由信息。通过这种I G P 的白动学习, 生成路由器转发所需的路由表的方法, 解决了上面的两个问题, 从而不用人工给每个 段配骨静态路由。在 络拓扑变化时, 也不用人工于预, 路由协议会重新计算出一条新的转发路由。当上面说到的接日A B 中断时, 路由协议会在I s 时间内白动重新学习 络拓扑并计算出可用路由: 路由器A 会计算出定A C日, 把 文送交给路由器C ; 而路由器C 会计算出需要把这个 文送交给B : 路由器B则会计算出把 文送交给D o 如此会使得主机A 和B 的通信可以在故陪后I s 内恢复。这些I G P 需要在每台路由器上运行, 并甘这些路由器之间会通过I G P 路由协议交互拓扑信息, 每台路由器的I G P 通过交互都拿到同样的全部 络拓扑数据, 然后每台路由器的I G P 分别独立计算出转发 文所需的路由表数搪。这个过程是完全分布式计算的, 没有集中点, 络中任何路由器出现故降, 其他路由器都会重新计算路由, 保持 络的最大通信连接能力。这柏在路由计算和拓扑变化后全分布式地重新进行路由计算的过稗, 称为分布式控制过程。传统的 络被认为是全分布式控制的。为了能够大规模组 , I P 络架构的设计者对 络进行了区域划分, 每个怔域是一个白治系统, 白治系统内部运行I G P 来完成路由计算, 域间则采用另外一种路由协议来传递和扩散路由信息, 其基本组 架构模型如国1 – 2 所示。在国I l – 2 中, 主机A 希望和主机B 通信, 主机A 发送 文给主机B , 当这个 文进入到路由器A 时, 路由器A 必须做出决定, 是把 文送给路由器B 还是路由器C o此时, 这个主机B 的 段路由不能通过I G P 学习, 因为该主机B 不在自治系统I 1 8 络内,而是在另外一个自治系统1 0 9 8 络内。白治系统I 1 8 络内的路由器如何能够学习到 段Ⅱ. 8 . 9 . 0 / 2 4 的路由呢? 为了解决域间路由学习问题, 吧T F 标准工作组定义了域间路由协议一B G P o 通过B G P , 把这种不在同一个域内的路由前缀进行扩散, 以便所有的 4S D N 原理解析一转控分离的S D N 架构络都能学习到这条路由o B G P 不仅可以进行路由白动扩散和学习功能, 还可以解决 络故障收敛问题o B G P 和I G P 一样, 采用全分布式方式运行在路由器上, 所以B G P 也是一柏全分在式挎制协议。这样, I P 络在多个自治系统之间的路由学习方式也是全分布式挎制的。

I G P 和B G P 解决了域内路由学习和域间路山学习的问题, l P 技术已经为组大 微好了准各。当前全球甘联 的构建正是采用I G P 和B G P 这两种核心分布式路山协议来完成的, 而这两种基本的路山协议都是全分布式控制的。事实上, 吧T F 定义的大量I P 标准协议, 包括MP L S 协议、组播协议、 I P v 6 协议等, 都和I G P 、 B G P 的原理. . 样, 采用的是全分布式控制架构。所以, 传统 络是. . 种全分布式控制的 络0