SDN的研究进展

张朝昆等：软件定义网络（ＳＤＮ）研究进展６５点．架构共分为３个层次，分别是网络应用与业务流程（即应用层）、控制平台（即控制层）和物理与虚拟网络设备（即数据层）．ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ的控制平台直接由自带的Ｊａｖａ虚拟机实现．针对不同的网络任务，控制器自身携带了一系列可插入模块，并兼容第三方模块以增强ＳＤＮ的功能．与ＯＮＦ的ＳＤＮ架构最大的不同在于：ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ控制器的南向接口除了支持ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议之外，还支持ＮＥＴＣＯＮＦ［”】等配置协议和ＢＧＰｔ２４】等路由协议，并支持生产厂商的专有协议（如思科的ＯｎｅＰＫ协议【２卅）．为了能够处理不同的标准协议，ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ增加了服务抽象层ＳＡＬ，它负责将不同的底层协议标准转换成ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ控制层所理解的请求服务，保持了底层协议的透明性，并提高了整体架构的可扩展性．

ＳＤＮ，ＮＦＶ和ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ的对比见表１．由于ＮＦＶ与ＯＮＦ的ＳＤＮ分别负责不同的网络，两种架构的协同工作能够获得更好的网络体验，将两者结合可以降低设备成本．通过利用通用交换机等设备和软件代替原有设备，使得设备的升级与网络应用的拓展相对独立．ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ具有开源性，因此，它可以兼容ＳＤＮ，ＮＦＶ以及未来与ＳＤＮ并行的体系结构．总之，无论是哪个组织提出的ＳＤＮ体系结构，实现的目标是一致的．ＳＤＮ使得数据控制相分离的网络具有开放性和可编程性，科研人员及运营商可以通过ＰＣ机、手机、Ｗｅｂ网页或未来可能出现的各种途径进行网络部署，而部署工作也仅是应用软件的简单开发或配置．可以预见：针对ＳＤＮ并行架构的研究，是未来研究进展的重要趋势之一．

Ｔａｂｌｅ１ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＳＤＮ，ＮＦＶａｎｄＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ

表１

体系结构

ＯＮＦＳＤＮ［２２１ＳＤＮ，ＮＦＶ和ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ的对比相关背景介绍应用领域发起人高校科研人员

运营商

设备生产厂商和

ＩＴ软件厂商组织者ＯＮＦＥＴＳＩＮＦＶ接口标准与ＳＤＮ兼容性特点强调控制与ＯｐｅｎＦｌｏｗ校园网，企业网，数据中心可协同工作完全支持ＯｐｅｎＦｌｏｗ数据分离等强调网络功能虚拟化ＮＦＶ／２０１多种接口协议。支持可扩展多种接口协议．支持可扩展运营商网络未来的互联网工作组ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔ

ＯｐｅｎＤａｙｌｉｇｈｔｔ２１】强调软件开源及实现（Ｌｉｎｕｘ基金）

１．３开放式接口与协议设计

ＳＤＮ中的接口具有开放性，以控制器为逻辑中心，南向负责与数据层通信，北向负责与应用层通信．此外，由于单一控制机制容易造成控制节点失效，严重影响性能，可采用多控制器方式【２６１，此时，多控制器之间将采用东西向通信方式．开放式接口的研究，必然进一步推动ＳＤＮ的深入发展．

在这些开放式接口研究中，控制器南向接口作为数据与控制分离的核心被广泛研究，成为业界关注的焦点．由于控制层与数据层解耦合，使得针对这两层的改进相对独立，在层与层之间仅需提供标准南向接口即可．南向接口是ＳＤＮ分层架构的关键元素，然而逻辑上，它既要保证数据层与控制层之间的正常通信，又要支持两层独立更新；物理上，设备生产厂商需要开发支持这种标准接口的设备，因为传统网络设备是不能在ＳＤＮ网络之中运行的．因此，研发南向标准接口成为ＳＤＮ基础研究中的重要内容之一．

许多组织着手制订南向标准接口．ＯＮＦ提出的ＣＤＰＩ成为了主流南向接口，它采用ＯｐｅｎＦｌｏｗ［４】协议．ＯｐｅｎＦｌｏｗ是ＳＤＮ中第一个广泛使用的数据控制层接口协议，得到学术界普遍关注【２７－２９１，它将单一集成和封闭的网络设备成为灵活可控的通信设备．ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议是基于流的概念来匹配规则的，因此，交换机需要维护一个流表（ｆｌｏｗｔａｂｌｅ）来支持ＯｐｅｎＦｌｏｗ，并按流表进行数据转发，而流表的建立、维护及下发均由控制器来完成．

为了便于设备生产厂商开发支持ＯｐｅｎＦｌｏｗ的设备，ＯＮＦ开始提供ＯｐｅｎＦｌｏｗ协议标准【３０】．ＯｐｅｎＦｌｏｗ１．０．０规定流表头为１２元组（如源／目的ＩＰ地址、源／目的ＭＡＣ地址等），在一定程度上满足了用户对ＳＤＮ网络的需求．然而，１．０．０版本还不完善，如支持的规则和动作过少、仅支持单表、无关联动作的组合容易造成组合爆炸等问题．因此，ＯｐｅｎＦｌｏｗ１．１．０增加了部分规则，并开始支持多级流表、群组表和动作集等功能．ＩＰｖ６是下一代互联网的核心元素，因此从１．２版本开始，ＯｐｅｎＦｌｏｗ增加了对ＩＰｖ６源／目的地址的支持．网络拥塞一直是传统互联网需要面临的问题之一，在ＳＤＮ网络中也是如此，因此，从１．３版本开始支持流控机制．在１．４．０版本中，ＯｐｅｎＦｌｏｗ